SVĚTELNÉ TECHNICKÉ NÁVRHY OSVĚTLOVACÍ … · CIE 154/2003 The maintenance of outdoor lighting systems, CIE 126/1997 Guidelines for minimizing sky glow, CIE 150/2003 Guide on

SVĚTELNÉ TECHNICKÉ NÁVRHY OSVĚTLOVACÍ SOUSTAV

VEŘEJNÉHO OSVĚTLENÍ

Ing. Petr Žák

ČVUT / FEL

Světelně technické návrhy soustav VO

ČVUT / FEL

Účinnost soustavy veřejného osvětlení:

1. Koncept VO (systém zatřídění, ovládání regulace, zapojení)

2. Projekt VO (zatřídění komunikace, typ a geometrie osvětlovací soustavy)

3. Technické prostředky pro VO (světelné zdroje, svítidla, předřadníky)


ČVUT / FEL

1. Koncepce veřejného osvětlení

A) NORMY:

ČSN EN 13201 - Osvětlení pozemních komunikací

část 1: Výběr tříd osvětlení (3/2007) (pouze ČSN CEN/TR)

část 2: Požadavky (5/2005)

část 3: Výpočet (5/2005)

část 4: Metody měření (5/2005)

B) DOPORUČENÍ:

CIE 115/2010 Lighting of roads for motor and pedestrian traffic (2nd edition),

CIE 132/2000 Design Methods for Lighting of Road,

CIE 136/2000 Guide to the lighting of urban areas,

CIE 140/2000 Road lighting calculation,

CIE 154/2003 The maintenance of outdoor lighting systems,

CIE 126/1997 Guidelines for minimizing sky glow,

CIE 150/2003 Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from outdoor

lighting installations

Dokumenty související s návrhem soustav VO


ČVUT / FEL

Různé typy komunikací - Světelné situace (CSN CEN/TR 13201-1)


ČVUT / FEL

POJMY

druh uživatele: osoba nebo druh vozidla ve veřejném prostoru

motorová doprava (M): motorová vozidla kromě velmi pomalých vozidel

velmi pomalá vozidla (S): motorová vozidla s nejvyšší konstrukční rychlostí 40 km/h,

vozidla tažená zvířaty a jezdci na zvířatech

cyklisté (C): osoby na kolech a mopedech s nejvyšší konstrukční

rychlostí 50 km/h

chodci (P): chodci a osoby na invalidním vozíku

světelná situace: reálná oblast veřejného prostoru, kde se řeší osvětlení

Světelné situace


ČVUT / FEL

Světelné situace

Světelná

situace

Typická rychlost

hl. uživatele

Druh uživatele

hlavní další povolený nepovolený

A1

> 60 km/h M

S, C, P

A2 S C, P

A3 S, C, P

B1 30 – 60 km/h

M, S C, P

B2 M, S, C P

C1 5 – 30 km/h C P M, S

D1

5 – 30 km/h

M, P S, C

D2 S, C

D3 M, C S, P

D4 M, S, C, P

E1 rychlost chůze P

M, S, C

E2 M, S, C


ČVUT / FEL

Charakteristické parametry

Parametry Možnosti

Informace o

geometrii

uspořádání

směrově rozdělená komunikace ano / ne

druh křižovatek Mimoúrovňové / úrovňové

vzdálenost mimoúrovňových křižovatek >3km / < 3km

hustota úrovňových křižovatek <3/km / >3/km

konfliktní oblast ano / ne

stavební opatření pro zklidnění dopravy ano / ne

informace o

dopravě

intenzita silničního provozu 4000 …… až 40 000

intenzita cyklistického provozu běžná / velká

intenzita pěšího provozu běžná / velká

náročnost navigace běžná / vetší než běžná

parkující vozidla ano / ne

rozpoznání obličeje není potřebné / potřebné

riziko kriminality běžné / vetší než běžné

informace o

okolí

složitost zorného pole běžná / velká

jas okolí malý / střední / velký

převládající počasí suché / vlhké


ČVUT / FEL

• Typ prostoru - rychlostí komunikace

• Účel osvětlení - zajisti navigační zrakový úkol řidiče (rozlišení komunikace a její

hranice, rozpoznání stavu vozovky, ostatních vozidel a uživatelů, překážek a

nebezpečí ze strany komunikace)

• Základním kritérium – průměrný jas (rovnoměrnost, oslnění, SR)

• L = 0,5 – 2 cd/m2; U0 = 0,35 – 0,4; Ul=0,4 – 0,7; TI = 10 – 15; SR=0,5

• Typ povrchu – důležitý parametr pro výpočet

• Uspořádání osvětlovací soustavy ovlivňuje vizuální vedení

• Zajištění přechodových oblastí

Světelné situace A1, A2, A3


ČVUT / FEL

• Typ prostoru - silniční komunikace v zastavěných oblastech bez zvláštního

omezení rychlosti

B1 – oddělený cyklistický provoz od motorové dopravy

B2 – smíšený provoz motorové dopravy a cyklistů

• Náročnost navigačního úkolu (parkující auta) i složitost zorného pole

může být výrazná (svíticí reklamy)

• Základním kritérium – průměrný jas (rovnoměrnost, oslnění, SR)

• L = 0,35 – 1,5 cd/m2; U0 = 0,35 – 0,4; Ul=0,4 – 0,7; TI = 10 – 15; SR=0,5

• Krátké úseky, zatáčky apod. místo jasu se používá osvětlenost

Světelné situace B1, B2


ČVUT / FEL

• Typ prostoru: cyklistická (oddělené nebo smíšené s chodci)

• Účel osvětlení: rychlá identifikace chodců a snadnější rozpoznání

nebezpečí (výmoly, hrboly, překážky zvláště u rychlejších cyklistů)

• V zastavěných oblastech, správně navržené uliční osvětlení zajišťuje i osvětlení

komunikací pro cyklisty,

• Cyklistické stezky v parcích a sadech vyžadují vlastní osvětlení, věnovat

pozornost rovnoměrnosti osvětlení (eliminace tmavých zón)

• E = 2 - 15 lx; Emin = 0,6 – 5 lx; Esc= 0,5 - 3 lx

Světelná situace C1


ČVUT / FEL

• Typ prostoru: parkoviště na dálnicích se službami

• Účel osvětlení - chránit „slabšího“ uživatele ve smíšeném provozu.

Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči musí dobrý přehled

• Vysoká vertikální osvětlenost - odrazující prostředek (lupiči, zloději aut).

• E = 7,5 - 20 lx; U0 = 0,4; Esc = 1,5 - 5 lx

Světelná situace D1


ČVUT / FEL

• Typ prostoru: venkovní parkoviště

• Účelem osvětlení: zvýšení bezpečnosti dopravy (zajištění orientace a rozlišení

osob, vozidel hranic a překážek)

• Důležitá místa - přístupové komunikace, vjezdy a výjezdy (doplňková svítidla)

• Vysoká vertikální osvětlenost - odrazující prostředek (lupiči, zloději aut).

• E = 7,5 - 20 lx; U0 = 0,4; Esc = 1,5 - 5 lx



ČVUT / FEL

• Typ prostoru: zastávky a autobusová nádraží

• Účel osvětlení: bezpečnost cestujících, identifikace oblasti zastavení a rozlišení

úrovně země, schodů a podlahy při nástupu a výstupu z dopravního prostředku

• E = 7,5 - 20 lx; U0 = 0,4; Esc = 1,5 - 5 lx



ČVUT / FEL

• Typ prostoru - místní obslužné komunikace a silnice v obytných zónách s

omezením rychlosti do 30 km/h.

• Účel osvětlení - chránit „slabšího“ uživatele ve smíšeném provozu.

Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči a cyklisté musí dobrý přehled

• Dobrá poloválcová osvětlenost napomáhá rozlišovat blížící se osoby

• Dekorační funkce - svítidla formují tvář ulice v obytných zónách

• Hodnotící kritérium: průměrná osvětlenost

• E = 2 - 15 lx, Emin = 0,6 – 5 lx, Esc = 0,5 – 3 lx

Světelné situace D3 a D4


ČVUT / FEL

• Typ prostoru: pěší zóny a náměstí (nakládka/vykládka vozidel E2)

• Účel osvětlení: Dekorační funkce, svítidla musí ladit s okolní architekturou a

osvětlení má vytvářet patřičnou atmosféru (den i noc), atraktivní osvětlení

významně prohlubuje osobní prožitek z prostředí

• prevence před kriminalitou, zajištění dobré rozpoznatelnosti překážek

• Dekorační funkce nesmí být v rozporu s bezpečnostními požadavky

• E = 2 - 20 lx; Emin = 0,6 – 8 lx; Esc = 0,5 - 5 lx

Světelná situace E1


ČVUT / FEL

• Typ prostoru: obytné zóny označené značkou

• Účel osvětlení - chránit „slabšího“ uživatele komunikace.

Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči a cyklisté musí dobrý přehled

• Prevence kriminality (vyšší riziko - vyšší osvětlenost)

• Dekorační funkce - svítidla formují tvář prostředí

• Hodnotící kritérium - průměrná osvětlenost

• E = 3 - 20 lx; Emin = 0,6 – 8 lx, Esc = 0,5 - 5 lx



ČVUT / FEL

• Typ prostoru: parky a zahrady

• Účel osvětlení: zvýšení bezpečnosti (svítidla vyznačují cestu, pomáhají vnímat

naší polohu a rozlišit překážky a nebezpečí

• Prevence kriminality

• Dekorační funkce zvyšuje atraktivitu parku a zvyšuje jeho přitažlivost

• pozitivní psychologický dopad vyšší vertikální osvětlenosti: potlačuje

strach ze tmy v odlehlých oblastech parku

• E = 3 - 20 lx; Emin = 0,6 – 8 lx; Esc = 0,5 - 5 lx



ČVUT / FEL

• Typ prostoru: podchody

• Hodnotící kritérium: průměrná osvětlenost

• Osvětlenost ve dne: E = 100 lx; Emin = 50 lx; Esc = 30 lx

• Osvětlenost v noci: E = 30 lx; Emin = 15lx; Esc = 10 lx

• Typ prostoru: schodiště

• Osvětlenost : E = 40 lx

Nezahrnuté situace (CIE 136/2000 )


ČVUT / FEL

• Typ prostoru - oblast kde se kříží proudy motorové dopravy nebo kde překrývají

a kříží oblasti s dalšími typy uživatelů.

• U komunikací s rychlostí uživatelů vyšší jak 30 km/h (A1, A2, A3, B1, B2) • Příklady: křižovatky, T-křižovatky, kruhové křižovatky, přechody.

• Hodnotící kritérium: jas/ osvětlenost, rovnoměrnost

• Parametry osvětlení minimálně stejné nebo vyšší než komunikace s nejvyšší

třídou osvětlení přicházející do konfliktní oblasti.

• L = 0,75 – 2 cd/m2; U0 = 0,4; Ul=0,5 – 0,7; TI = 10 – 15

• E = 10 – 50 lx; U0 = 0,4

Konfliktní oblasti


ČVUT / FEL

• Opatření, která mají zklidnit dopravu a snížit rychlost (prahy, zúžení apod.)

• Tato stavební opatření musejí být jasně rozpoznatelná

• Při špatné viditelnosti může způsobit poškození vozidla a vytovřit nebezpečnou

dopravní situaci.

• Hodnotící kritérium: jas / osvětlenost

• L = 0,5 – 2 cd/m2; U0 = 0,35 - 0,4; Ul= 0,4 – 0,7; TI = 10 – 15 (B1, B2)

• E = 5 – 30 lx; Emin = 1 – 12 lx (C1, D1, D2, D3, D4)

Stavební opatření pro zklidnění dopravy


ČVUT / FEL

• Přechod pro chodce se semaforem - konfliktní oblasti

• Přechod pro chodce bez semaforu se značkou - doplňkové osvětlení

(zvýšení vertikální osvětlenosti na přechodu a v čekacích zónách)

• Německo - přechody na komunikacích ME2 s dostatečnými úseky – osvětlení je

dostatečné, nevyžaduje se doplňkové osvětlení

• Pozitivní kontrast – doporučená vzdálenost (0,5 – 1) x H

• Nejvyšší osvětlenost - střed přechodu, kontrola oslnění řidičů

• Svítidla se speciálním optickým systémem

Přechody pro chodce


ČVUT / FEL


ČVUT / FEL

MOTOROVÁ DOPRAVA

Třídy osvětlení ME1 – ME6

KONFLIKTNÍ OBLASTI

Třídy osvětlení: CE0 – CE5

KOMUNIKACE PRO CHODCE

Třídy osvětlení: S1 – S7

Tři typy tříd pozemních komunikací

POJMY

Třídy osvětlení: soustava fotometrických požadavků, sledující zrakové

požadavky daných uživatelů, pro určitý typ pozemních

komunikací a prostředí.

Třídy osvětlení ME (MEW): založené na jasech povrchu komunikace, určené pro

komunikace pro motorová vozidla, konfliktní oblasti,

stavební opatření pro zklidnění dopravy

Třída osvětlení CE: třídy osvětlení založené na osvětlenostech, primárně pro

konfliktní oblasti a motorová vozidla založená na vysoké

rovnoměrnosti (0,4).

Třída osvětlení S: třídy osvětlení založené na osvětlenostech,

primárně určené pro chodce a cyklisty

Třída osvětlení A: třídy osvětlení založené na polokulové osvětlenosti

alternativní třída k třídě S

Třída osvětlení EV: třída osvětlení založená na vertikální osvětlenosti

je doplňkovou třídou k třídě S a CE

Třída osvětlení ES: třída osvětlení založená na poloválcové osvětlenosti

je doplňkovou třídou k třídě S a CE

Třídy osvětlení


ČVUT / FEL


ČVUT / FEL

RŮZNÉ PŘÍSTUPY K ŘEŠENÍ ZRAKOVÉHO VJEMU V ULIČNÍM

OSVĚTLENÍ

KONCEPCE JASU KONCEPCE VIDITELNOSTI CÍLE

SOUČASNÁ PRAXE

LB LB

LT LT

(pozitivní kontrast) (negativní kontrast)


ČVUT / FEL

Omezení omezujícího oslnění

TI (%)

PARAMETRY OSVĚTLENÍ POSTIHUJÍCÍ ZRAKOVÝ ÚKOL ŘIDIČE

Úroveň osvětlení – kvantita

Lav(cd/m2), Eav (lx)

Úroveň osvětlení - kvalita

UO, Ul ( - )

Osvětlení okolí

SR (-)

Disability glare limitation

TI (%)

LIGHTING PARAMETERS FOR VISUAL TASK OF CAR DRIVERS

Lighting level – quantity

Lav(cd/m2), Eav (lx)

Lighting level – quality

UO, Ul ( - )

Lighting of surroundings

SR (-)


ČVUT / FEL

KLASIFIKACE KOMUNIKACÍ PRO MOTOROVOU DOPRAVU

Třída

osvětlení Povrch komunikace

Prahový

přírůstek Osvětlení okolí

Lm

(cd/m2) Uo ( - ) U

l ( - ) TI (%) SR ( - )

ME1 2,00 0,40 0,70 10 0,5

ME2 1,50 0,40 0,70 10 0,5

ME3a 1,00 0,40 0,70 15 0,5

ME3b 1,00 0,40 0,60 15 0,5

ME3c 0,00 0,40 0,50 15 0,5

ME4a 0,75 0,40 0,60 15 0,5

ME4b 0,75 0,40 0,50 15 0,5

ME5 0,50 0,35 0,40 15 0,5

ME6 0,30 0,35 0,40 15 0,5

Okolí

Omezení

oslnění Úroveň a rovnoměrnost osvětlení

Typ komunikace

Třídy osvětlení

Třída osvětlení CE Třída osvětlení S

Třída E (lx) U0 (-)

CE0 50

0,4

CE1 30

CE2 20

CE3 15

CE4 10

CE5 7,5

Třída E (lx) U0 (-)

S1 15 5

S2 10 3

S3 7,5 1,5

S4 5 1

S5 3 0,6

S6 2

S7 neurčeno neurčeno


ČVUT / FEL

DOPORUČENÍ:

CIE 126/1997 – Guidelines for minimizing sky glow

CIE 150/2003 – Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from

outdoor lighting installations

NORMY PRO VEŘEJNÉ OSVĚTLENÍ

DOKUMENTY SOUVISEJÍCÍ S VEDLEJŠÍMI ÚČINKY OSVĚTLENÍ


ČVUT / FEL

POJMY (CIE126/1997, CIE150/2003)

světelné znečištění (light pollution)

širší termín označující celkový souhrn všech nepříznivých účinků umělého osvětlení

neužitečné světlo (spill light, stray light)

světlo vyzařované osvětlovací soustavou za hranice osvětlovaného objektu

rušivé světlo (obtrusive light)

neužitečné světlo, které svými kvantitativními, směrovými nebo spektrálními vlastnostmi

v dané situaci zvětšuje obtěžování, nepohodu, rozptýlení nebo omezuje schopnost vidět

nejdůležitější informace

doba nočního klidu (curfew)

doba, během níž se uplatňují přísnější požadavky (na kontrolu rušivého světla); často

podmínky na užití osvětlení uplatňuje kontrolní orgán státní správy, zpravidla místní

správa

Vedlejší účinky venkovního osvětlení


ČVUT / FEL

Rušivé světlo


ČVUT / FEL

Rušivé světlo


ČVUT / FEL

Rušivé světlo


ČVUT / FEL

Rušivé světlo

Zóna

životního

prostředí

Světlo na

objektech

Svítivost svítidla Podíl

horního

toku

Jas

Ev I ULR Lb Ls

lx cd % cd∙m–2 cd∙m–2

mimo

dobu

nočního

klidu

v době

nočního

klidu

mimo

dobu

nočního

klidu

v době

nočního

klidu

fasády znaky

E1 2 0 2 500 0 0 0 50

E2 5 1 7 500 500 5 5 400

E3 10 2 10 000 1 000 15 10 800

E4 25 5 25 000 2 500 25 25 1 000


ČVUT / FEL


ČVUT / FEL

2. Projekt veřejného osvětlení


ČVUT / FEL

2. Projekt veřejného osvětlení


ČVUT / FEL

3. Technické prostředky - světelné zdroje

Elektrodové Bezelektrodové

Halogenidové Sodíkové

Plasmové Indukční OLED LED

BezelektrodovéElektrodové

ZářivkyRtuťové Sodíkové

Žárovky Hal. žárovky

Teplotní zdroje Výbojové zdrojePolovodičové

zdroje

SVĚTELNÉ ZDROJE PRO VŠEOBECNÉ OSVĚTLENÍ

Nízkotlaké Vysokotlaké


ČVUT / FEL

0

50

100

150

200

Měrn

ý v

ýkon

(lm

/W)

19601940 1980 2000 20201920

Rok

Nízkotlaké

sodíkové výbojky

Rtutové výbojky

Vysokotlaké

sodíkové výbojky

Halogenidové

výbojky

LED

Indukční

výbojkyPlasmové

výbojky

2040

240max~280 lm/W


Odhady vývoje měrného výkonu sériově

vyráběných diod, 350 mA (zdroj: DOE, 2012)

Vývoj měrného výkonu u světelných zdrojů

používaných ve veřejném osvětlení


ČVUT / FEL


Orientační hodnoty parametrů vybraných zdrojů pro veřejné osvětlení

Typová skupina

světelných zdrojů

Příkon

Pz (W)

Měrný

výkon

(lm .W-1)

Život

T(h)

Index

podání

barev

Ra (-)

Teplota

chromatičnosti

Tcn (K)

Zářivky kompaktní 36 - 80 50 - 100 až 20 000 80 – 90 2700 - 6500

Výbojky halogenidové 35 - 250 65 - 100 až 18 000 65 - 90 3000 – 6000

Výbojky sodíkové

vysokotlaké

50 - 250 80 - 130 až 28 000 24 2000

Výbojky sodíkové

nízkotlaké

18 - 180 100 - 175 16 000 10 - 20 1700

Bezelektrodové výbojky 35 - 300 80 - 90 60 000 80 2700 - 6500

Světelné diody (LED) 1 – 180 100 - 150 100 000 70 - 90 2200 - 6500


ČVUT / FEL

3. Technické prostředky - svítidla

Parametry pro hodnocení uličních svítidel:

tvar fotometrické plochy svítivosti v podélném směru s komunikací

tvar fotometrické plochy svítivosti v příčném směru na komunikaci

ověření tvaru fotometrické plochy svítivosti nad směrem maximální svítivosti


ČVUT / FEL


Klasifikace uličních

svítidel podle tvaru

fotometrické plochy

v podélném směru

(C0-C180)

podélný

rozsah

úhel středu světelného svazku

klasifikace CIE klasifikace IESNA

krátký < 60° 45° < 66°

střední 60° 70° 66° < 75°

dlouhý > 70° 75° < 80°

Klasifikace uličních

svítidel podle tvaru

fotometrické plochy

v příčném směru

(C90-C270)

Křivka

svítivosti

klasifikace CIE klasifikace IESNA

příčný

rozsah

úhel hranice

svazku

typ

rozložení schéma

úhel hranice

svazku

symetrická

- - Typ I ≤ 45°

- - Typ V

-

asymetrická

úzký < 45° Typ II 45° < ≤ 60°

střední 45° ≤ ≤ 55° Typ III 60° < ≤ 70°

široký > 55° Typ IV 70° < ≤ 80°


ČVUT / FEL


II. Svítidla - optický systém součástí svítidla

I. Svítidla - optický systém součástí LED

Jas vozovky

u LED svítidla

Jas vozovky

u HST svítidla

Documents

SVĚTELNÉ TECHNICKÉ NÁVRHY OSVĚTLOVACÍ … · CIE 154/2003 The maintenance of outdoor lighting systems, CIE 126/1997 Guidelines for minimizing sky glow, CIE 150/2003 Guide on