Osvětlení zahrad
Osvětlení parku a zahrad
Po vyjasnění základních koncepcí, limitů a relativních aproximací pro základní veličiny, které se používají v katalozích výrobců svítidel a osvětlovacích zařízení, se můžeme začít zabývat zásadním praktickým pohledem na celou záležitost.
Barevný výtěžek
Zeleň všeobecně, anglické trávníky, stálezelené keře, živé ploty a stromy ve vysokém vzrůstu a se zeleným olistěním - Lze osvětlovat všemi výbojkovými svítidly, s výjimkou sodíkových výbojek vysokotlakých a samozřejmě i nízkotlakých. V praxi poskytují nejlepší výsledky rtuťová výbojková svítidla typu "de luxe" a metal-halogenidová svítidla, protože jsou bohatá na zelené tóny. Vysokotlaké sodíkové výbojky (s barevnou teplotou T, = 2100 K)jsou naproti tomu zcela nevhodné, protože nemají v tomto pásmu takřka žádné vyzařování.
Tato svítidla jsou vhodná pro zhodnocení okrových barev podzimu, žloutnoucích listů, červené barvy javorů a loubinců (rostlina divokého vína), zlatožluté zeleně plodů, nazrzlých barev předehrávky před zimou. Jsou rovněž velmi vhodné pro osvětlování starobylých budov, střech pokrytých taškami, dláždění pálenými cihlami nebo červenou keramikou, dřevěných struktur a všeho, co všeobecně má při denním světle barvu žlutou, oranžovou, červenou, nebo kombinaci takových barev.
Ve věci světelné efektivnosti vyzařování jsou tato svítidla výhodná, při uvážení, jejich velké emise ve žluté barvě, a nabízejí nejvyšší světelnou účinnost vyjádřenou v lumenech na Watt. Rovněž i v rozsahu malých příkonů, který nás zásadně zajímá, a kde dosahují efektu 100 lumen na Watt, ,je nutné tato svítidla považovat za špičku (hodnota 683 lumen na Watt je teoretické maximum, viz kapitola 1 .1 ). Sodíková vysokotlaká svítidla jsou tedy nejekonomičtější v provozních nákladech.
Jejich jediný nedostatek spočívá v nižší hodnotě barevné teploty (2100 K), a to při vyzařování znamená prakticky nulu v oblastech fialové, azurové nebo modré a poměrně značný nedostatek v zelené a zelenožluté, jak nám to dobře ukáže příslušný emisní spektrální diagram. Proto tato svítidla používáme v těch případech, kde nám nezáleží na je_jich nedostatku zelené barvy, pro kterou je jejich skutečná elektivnost velmi nepatrná.
Rtuťová výbojková svítidla se překrásně hodí pro zelenou, ale poněkud méně pro ostatní barvy, zvláště pro ty teplé. Proto pro použití v mnohobarevné kvetoucí zahradě, s růžemi, azalkami a rhododendrony ve květu, není možné tato svítidla hodnotit jako nejlepší. K úplnému vyzískání barev v těchto případech by ideální světelný zdroj měl mít barevnou teplotu okolo T = 3200 K, se spojitým vyzařováním v celém spektru.
Jde tedy o halogenové svítidlo, které má plné spektrum jako sluneční světlo a které, při R = 100, podává dobře jakoukoliv barvu, především v teplých tónech. Halogenová svítidla, protože jde o svítidla se žhaveným vláknem, mají nižší efektivnost, okolo 15 - 17 lumen na Watt.
Pouze propracované světelné halogenové zdroje na nejmenší napětí, tedy na 12 V malé (co do rozměrů), které v sobě nesou moderní konstrukční technologii, začínají dosahovat 25 lumenů na Watt. K provozu je potřebný transformátor 220/12 V který poněkud zvyšuje složitost a cenu jejich využívání.
Protože ekonomické parametry jsou závažné (nyní s pokračujícím vzestupem), přichází se k novým metal-halogenidovým svítidlům, s barevnou teplotou 3000 K a s efektivností 75 lumen na Watt, anebo ještě lépe ke fluorescenčním svítidlům. Tato posledně jmenovaná svítidla mají velmi širokou škálu příkonů (od 5 W do 58 W) a rovněž poskytují mnohostrannou, a v podstatě vždy velmi uspokojivou, možnost výběru typu vydávaného záření. Fluorescenční svítidla představují volbu na jistotu, nevyvolají bezmála nikdy technickou chybu, také díky jejich nižšímu jasu (neoslňují).
S výjimkou nových světelných zdrojů, kompaktních ale výkonných, jsou ale ve formě nevhodné pro zahradní zařízení a trpí chladem, který jim výrazně snižuje efektivnost, i o desetinu jmenovité hodnoty. Musí se používat vždy ve stabilních zařízeních, které jim zajišťují funkci při asi 20° C i během zimy.
Množství světla
Kolik světla je potřeba pro dobré osvětlení? To je otázka za sto milionů a odpověď' na ni závisí na celé řadě faktorů. Začneme s poznatkem, že běžně se předepisují nebo nařizují úrovně osvětlení ploch v luxech. Vzpomeneme si, že osvětlení jsme definovali jako
E = d(ró) : dS
tedy jako hustotu světelného toku, dopadajícího na plochu dS.Například 100 lux potom znamená sto lumenů, dopadajících na jeden metr čtvereční, anebo po převodu jeden lumen na jednom decimetru čtverečním. Žádné lidské oko nedokáže vidět dopadající světlo, tedy lumeny, které připadnou na nějakou plochu. Oko vidí, jen to, co se odrazí od plochy ve směru k oku na jednotku příslušné plochy, tedy jas této plochy. Takže můžeme říci, že luxy vstupují do vidění jako ... jako pověstné kedlubny na merendu. Nejde o žerty ale o vážné věci. Rozvažujme o skupině cestiček, u kterých předpokládáme běžný způsob osvětlení na úrovni 20 lux. První cestička je z udusané země, pěkně zastíněná a vlhká. Země bude dost tmavá, málo jasná a bude odrážet nerovnoměrně a v průměrné hodnotě asi I 5 %. Odraz bude spočívat spíš v teplých tónech (tmavá kaštanová) a menší bude v chladných tónech. Protože se bude osvětlovat rtuťovými výbojkami, bude efekt odrazu velice maličký, ne větší než 10 %. Pokud zde není zelený podklad, aby nám pomohl s odrazem světla, bude tato cesta docela potemnělá, i když dostane svých 20 luxů. Odraz bude mít hodnotu okolo 2 lumenů na metr čtvereční a bude z velké části vázaný do jednoho určitého propojeného směru. Předpokládejme nyní, že máme tutéž cestičku pokrytou pěknými světlými a drobnými kamínky, tak jak se to hodně používá v italských zahradách. Světlé a drobné kamínky odrážejí světlo výborně rozptýleně, v hodnotách okolo 50 - 60 %. Našich 20 luxů bílého světla od rtuťových výbojek vytvoří odraz asi 1 2 lurnen na metr čtvereční a díky perfektnímu rozptýlení budeme vidět asi osmkrát lépe, než v předchozím případě. Probereme nyní tutéž cestičku pod krásným pokryvem čistého sněhu.
Dostaneme výborný rozptyl světla a odrazivost 90 %. Osvětlení 20 lux vytvoří 1 8 lumen na metr čtvereční naprosto dokonale. Při zmíněném osvětlení v úrovni 20 luxů můžeme projít od nevidění téměř ničeho až k dokonalé viditelnosti, v závislosti na odrazných charakteristikách osvětlované plochy. Musíme těmto odrazným charakteristikám věnovat stálou pozornost, jinak riskujeme vznik velkých chyb.
Osvětlení samo o sobě nemá smysl, pokud nebereme do úvahy, jak se toto dopadající světlo odráží na různých typech povrchů. Po tomto úvodu, kolik tedy světla potřebuje zahrada? Dost málo, pokud bude dobře rozvržené - tak by mohla znít odpověď. Ano, ale kolik, chceme naléhat. Musíme nyní začít s rozlišováním mezi veřejnými parky a soukromými zahradami, mezi světlem jako prvkem služeb a světlem jako scénickým a estetickým efektem. Veřejný park má nezbytnosti zcela odlišné od soukromé zahrady. Světlo ve veřejném parku znamená především bezpečí, a proto musí být dobře rozložené a všude přítomné, bez ponechání zón pološera, i když ty by byly scénografické. Jestliže je zeleň brilantní a dobře udržovaná a cestičky mají pěknou světlou barvu, potom považujeme úroveň 20/30 lux pro osvětlení ve veřejném parku za dostatečnou hodnotu. Pokud jsou pozemky celkově zanedbané a opelichané, s trávníky řídkými a strádajícími, pokud jsou cestičky rozblácené a mají tmavou barvu, musíme sem přinést asi dvojnásobné hodnoty, tedy 40/50 lux, abychom dosáhli uspokojivé osvětlení. Hodně záleží ale také na pozadí. Pokud se světlo dobře odráží od rovnoměrného pozadí, jako může být třeba zídka nebo hustší živý plůtek okolo naší cestičky, dojde hned k výraznému zlepšení a hodnota 20 luxů bude víc než dostačující. Jestliže bychom potom chtěli něco číst, třeba stránku v knize, která má zřetelný nepříliš drobný tisk, potom osvětlení této stránky by nemělo být menší než 100 luxů.
Pokud místo toho chceme večeřet v otevřené přírodě, v soukromí a v příjemné atmosféře, potom nám postačuje 20 luxů, v případě použití bílého prostírání. Pokud je stůl z tmavého dřeva, bude lepší hodnoty zdvojnásobit, nebo si vypomoci romantickou svíčkou. Veřejně přístupný bar pod širým nebem by potřeboval hodnoty desetinásobně větší. Jsou zde číšníci, počítají peníze, lidé se navzájem pozorují... Potřeba osvětlení od 60 do 100 luxů je spíš druhořadý požadavek v porovnání s více anebo méně důležitými požadavky na odrazivost a na pozadí. Také je možné patřičným způsobem posílit osvětlení různých specifických území, takových těch ostrůvků, které se někdy umísťují do veřejných parků, jako jsou zóny určené k rekreaci, pro setkávání návštěvníků, nebo pro čtení. Z výše zmíněných důvodů ve veřejných parcích stále prosazujeme osvětlení poněkud posílené a rovnoměrné. Toho se všeobecně dosahuje použitím osvětlovacích těles, umístěných ve středních výškách (od 4 do 8 metrů) a bude naprosto vhodné vybavit tato zařízení výbojkovými svítidly s dobrou užitkovostí. Jako nejvhodnější se rtuťové výbojkové světelné zdroje hodnotí díky skupině svých charakteristik, jako jsou nízké náklady, robustnost mechanická i elektrická, dobrá účinnost, dobrý barevný výtěžek. Můžeme také zvolit použití více propracovaných metal-halogenidových svítidel, které ale jsou jemnější a citlivější.
K této volbě dojde tehdy, pokud to důležitost instalace vyžaduje, pokud jsou elektrické hodnoty napětí dostatečně stabilní a pokud jsou všeobecně zajištěné nejlepší technické a údržbářské podmínky pro zařízení. Největší pozornost je potom potřeba věnovat volbě osvětlovacích těles, zvláště jejich světelné účinnosti, tedy jejich schopnosti propustit co největší část vytvářeného světelného toku do příslušných směrů. Jaký by ovšem dávalo smysl počítat účinnost svítidel v tom případě, pokud máme například osvětlit chodníčky v parku s použitím kulových osvětlovacích těles, které pouštějí vzhůru asi 60 % vytvořeného světla a rozptylují světlo do všech stran, místo jeho soustřeďování na komunikaci? Podle propočtů světelný tok, který zdroj vysílá z tohoto kulového tělesa na komunikaci může být 7 = 8 % z celkové hodnoty. Ovšem kulová plocha se snadno pošpiní (pokud je plastiková, pokládá se elektrostatickým prachem a mění časem barvu) a po nějaké době nepropouští více než 70 % světla. Z těchto 70 % ne více než 40 % směřuje dolů a z těchto 40% ne více než jedna třetina padne na komunikaci.
Potom 0,70 x 0,40 x 0,30 = 0,084 , což je něco přes osm procent. Kulová osvětlovací tělesa kromě toho přinášejí nejtěžší nedostatek v poměrně dost výrazném oslňování, protože nezastiňují světelný zdroj, který se nachází celou svou hodnotou jasu plně ve zrakovém poli pozorovatele. Proto volba kulového osvětlovacího tělesa je v technickém profilu téměř smrtelná nehoda. V profilu estetické invence... říkáme, že to není produkt příliš velkého vypětí fantazie. Stejně je asi 95 % parků a zahrad okrášleno (pokud je to možné říci) osvětlením s kulovými tělesy. Ke cti skla jsou případy, kde koule nebo jejich blízcí příbuzní, váženější a podstatně starší lucerny, mají své dobré místo k existenci, především při použití opálových skel. Na ulicích nebo na náměstích obklopených krásnými paláci může ale světelný tok, vyzařovaný proti dávnověku, poskytnout neodmyslitelný doplněk k osvětlení celé ulice. Ale, po uskutečnění této zajímavé odbočky, by měly mít kulová tělesa málo místa v osvětlování parků a zahrad, kde tvoří špatné řešení. Přesto území veřejné zeleně u Comune d'Italia (Italské komuny), kde se nedávno obnovovalo osvětlení, používá zcela průhledné koule s vysokotlakými sodíkovými výbojkami o vyšším příkonu. Je to tedy kombinace dvou méně vhodných řešení, protože se zde používají zdroje méně vhodné pro osvětlování zeleně spolu se zařízením méně efektivním a více oslňujícím. Praktický výsledek je přirozeně smutný, jak to oko každého pozorovatele může jednoduše posoudit. Nyní vzniká návaznost k hovoru o dalším základně důležitém argumentu, o "oslňování", ve souvislosti se "zrakovým pohodlím", tedy s možností vidět dobře a zcela komfortně.
Praktická pravidla a rady
První pravidlo, první rada, kterou můžeme poskytnout, to je nutnost stálého získávání nějakých přímých zkušeností s osvětlováním. Vidět na vlastní oči to, co se podařilo, je velmi poučné a drahocenné, zvlášť' pokud již pozorovatel na základě přípravných rozvah očekává, k jakému prospěchu by měl dojít.
Vidění pomáhá pochopit teorii a zase teorie učí správnému vidění a povšimnutí si něčeho, co by nepozorné nebo nevycvičené oko nepostřehlo.
Proto před zahájením realizace určitého osvětlovacího zařízení je vždy nesmírně vhodné získat nějakou praktickou zkušenost. Uvést do provozu nějaký aparát, vyzkoušet svítidlo a potom i jiné, změnit polohu rozptylovacího prvku, vyměnit jej, upravit orientaci vyzařování světelného toku... Všechny tyto věci jsou velice užitečné, protože z první ruky a svýma očima uvidíme, k čemu dochází a můžeme se lépe poučit.
Větší počet uskutečněných pokusů je lepší a více se z nich samozřejmě získá, ale i málo je lepší než vůbec nic. Jak skutečně pochopíme, jaký barevný výtěžek může svítidlo poskytnout, jak zařízení rozptyluje, jestliže jsme k tomu nikdy neměli přístup? Je dobré prostudovat katalogy. Katalogy ukazují jen záležitosti, ke kterým je už balík dobrých zkušeností, k ostatnímu říkají málo. Někdy také říkají hlouposti a ke správnému pochopení aby člověk měl školy...
Pokud se týká výpočtů osvětlení, pro většinu případů jsou ztraceným časem. Zvláštnosti v případě zahrad, kde má osvětlení zčásti scénografický charakter, dovolují použít počítač jen málo.
Nejdříve z toho důvodu, že stroj uskuteční výpočty na základě nějakých početních hypotéz a výchozích hodnot, které tam byly zadány. Jestliže tedy údajové databáze nebo ještě pravděpodobněji početní hypotézy jsou chybně stanovené, potom i výsledky tomu budou odpovídat.
V tomto směruje světelná technika trochu záludná. Popsat ji bez výjimky matematicky je věc velice těžká, protože se v hypotézách značně zjednodušuje s následným zřejmým ovlivněním věrohodnosti výsledků.
Za druhé je otázka, jak bude také počítač třídit prospekty (věc, která nadchne nezkušené), které bude považovat za dobré, a co nám poskytne? Dá nám skupinu hodnot uvedených v luxech v různých místech, tedy přesně to, co oči nikdy neuvidí...
Vidění je komplexní jev, založený na mnoha faktorech, na jejichž samém konci jsou naše luxy dopadající na plochu.
Místo ztrácení času s uskutečňováním analytických výpočtů postačuje správné založení problému v jeho technického profilu, pro následné provedení rozhodujících ověření na praktickém základě.
Tak se naučíme poznávat rukama, a tím dosahovat přesný fyzický vjem o tom, co nám chce osvětlení říci a z čeho můžeme očekávat určité vyřešení spíš než třeba z něčeho jiného.
K těmto základům zkusíme přidat další užitečné pokyny.
Vodní plochy a fontány
Často jsou zahrady ozdobené přítomností vodních ploch nebo fontán, jejichž osvětlení je vždy velmi sugestivní. Osvětlení zvnějšku je určitě možné, aleje méně scénografické. Je proto o mnoho estetičtější nainstalovat reflektory pod vodu. Bezpečnostní důvody nás nutí k použití nízkého elektrického napájecího napětí (většinou 12 V), tím se vylučují všechna výbojková svítidla. Proto jsou pod vodou jen svítidla žárovkového typu.
Pro případ klidné vodní hladiny, jako jsou jezírka nebo plavecké bazény, se reflektory směrují horizontálně, při ponoření ne více než 50 až 60 centimetrů pod hladinou, aby byla umožněna snadná údržba z okrajů nádrže. Pokud se tento problém nebude brát do úvahy, bude potom muset údržba probíhat při vypouštění nádrže o hloubku úměrnou celkové hloubce zanoření.
Aby se využíval příznivý odraz od dolní části nádrže, tak by reflektor pod hladinou měl mít ode dna nádrže vzdálenost 40 až 50 centimetrů, nebo alespoň ne víc než 1,2 metru. Je potom zřejmé, že čím je nádrž hlubší, tím je její efektivní osvětlení těžší a o to je potřeba zvýšit počet reflektorů. Vcelku je vhodnější použít rozptýlené paprsky světla, pokud nechceme získat zvláštní efekty.
O co víc má být požadovaný efekt výjimečný, o to víc je potřeba opatrnosti, aby nevzniklo něco nevkusného nebo nepěkného.
Například používání barevných světel, i když se mnohým líbí, je nebezpečné. Dochází se k jevům jako v lunaparku, poněkud vulgárním. Osobně jsme toho názoru, že není nic krásnějšího než bílé světlo s plným spektrem.
Jaká pravidla je v zásadě nutné dodržovat, to si povíme nyní. Připadá světelný tok asi 2000 až 2500 lumen/W na každých 30 m2 vodní plochy. Pro jezírko eliptického tvaru s osami "a" a "b", o délkách 50 a 20 metrů je plocha :
S = (pí) x a:2 x b:2 = 780 m2
této ploše tedy odpovídá nejméně 50 000 až 65 000 lumenů světelného toku, a tedy počet asi dvaceti až pětadvaceti svítidel o výkonu po 100 W při napětí 12 V, z nichž každé má předpokládané vyzařování asi 2500 lumen.
Je potřeba být pozorný k jejich rozložení, protože fenomén oslňování hrozí neustále. Voda je průhledné prostředí, a reflektory, které bychom obrátili proti očím, nás budou oslňovat i pod vodou. Musíme je proto nasměrovat s ohledem na zorné pole pozorovatele a nikoliv přímo proti němu.
S připomenutím obrázku 5 v kapitole 1.1 a s uvedením skutečnosti, že voda je při indexu lomu n = 1,334 hustší než vzduch, můžeme psát vztah:
sin i = n x sin r = 1, 334 x sin r
když položíme i = 90°, kdy je tedy sin i = 1, dostaneme:
sin r = 1 : 1.334 = 0,75
tomu odpovídá r = 49°. Proto tedy pro úhly r > 50° dostaneme úplný (totální) odraz, kdy se vyzářený paprsek úplně odrazí o vodní hladinu a vodu neopustí.
To ale platí pro ideálně klidnou vodní hladinu, a pokud reflektor vydává dostatečně zaměřený paprsek. Pokud je zrcadlo hladiny rozčeřené větrem a pokud reflektor vydává rozptýlené světlo, vždy určitý podíl světla projde a k oslňování by tedy mohlo dojít. Je proto vhodné umísťovat reflektory téměř v horizontální orientaci a odvrácené od pozorovatele, tak aby mohl pozorovatel vidět "magicky" osvětlenou hladinu, bez oslňování a bez vyrušování od světelných zdrojů.
Opačný je případ u fontán s různými vodotrysky a s padajícími praménky vody, tam se reflektory naopak umísťují (v souladu se všeobecně rozšířeným způsobem) do vertikální polohy, pod tryskající proud, pro jeho prosvětlení zdola nahoru.
V určitém ohledu můžeme hladinu vody srovnat s anglickým trávníkem (a s jeho osvětlováním podél horizontální roviny), a tryskající proud vody potom přirovnáme k vysokým stromům (s osvětlením přímým světlem zdola nahoru).
Ovšem, jak jsme viděli, nikde není zakázáno osvětlovat vodu z vnější strany, tím by se také vyloučily těžkosti, spojené s instalací zařízení pod vodu. Je ale nepříznivé, že dosahované efekty potom již nejsou tak scénografické a sugestivní.
Pokud se zrcadlo vodní hladiny osvětluje z vnější strany, tak je potřeba věnovat velkou pozornost tomu, aby se na hladině neodrážely obrazy osvětlovacích těles. Mohli bychom potom vidět dvě formy nepříjemného oslňování, a to světlem "přímým" i "odraženým". Takové oslňování je velmi nesnadné odstraňovat, a proto se vnější osvětlování vodní hladiny musí ohodnocovat velmi opatrně.
