Zájem architektů o prosvětlení interiérů budov přirozeným denním světlem je čím dál větší. Motivací jsou nejen přísnější předpisy a normy, ale i dokonalejší technologie, s jejichž pomocí se daří vyvracet obavy z velkých tepelných ztrát u rozměrných zasklení.
Jedním z důkazů tohoto zájmu je druhý ročník VELUX Daylight sympozia, které proběhlo 7. května 2007 ve španělském Bilbau. Letos se týkalo denního osvětlení škol a představení nejnovějších trendů ve vývoji nástrojů pro navrhování správně osvětlených a osluněných budov. Sympozia, které se konalo v atraktivních prostorách Guggenheimova muzea, se zúčastnilo více než 250 architektů, projektantů a pedagogů z různých evropských zemí i ze zámoří. I přes značně omezený prostor pro jednotlivé přednášky (které navíc pokrývaly široký tématický rozsah) na sympoziu zazněla celá řada velmi zajímavých informací a podnětů.
Moderování dopoledního bloku prezentací na téma Denní světlo a návrhy školních budovse ujal James R. Benya z kalifornské univerzity, který také celou problematiku stručně uvedl poznámkou o vývoji přístupu k dennímu osvětlení škol v průběhu 20. století. Od 30. let byl v USA i mnoha dalších zemích význam denního světla ve školních budovách trvale podceňován. Architekti a projektanti s ním začínají opět pracovat až v posledních dvou dekádách, mimo jiné i díky významným energetickým úsporám, kterých lze při správném návrhu přirozeného osvětlení dosáhnout. Jeden z možných přístupů Benya prezentoval na příkladě Chartwell School v kalifornském Seaside, pasivní školní budovy, ve které je každá třída osvětlená kombinací bočního a horního denního osvětlení s automatickým stíněním a úsporným osvětlovacím systémem PIER 4.5 (méně než 9W/m²). Na úvod nemohla být samozřejmě opomenuta i všeobecně známá fakta o důležitosti přirozeného světla na denní rytmus člověka a tvorbu vitamínu D. Richard Hobday z bristolské University of the West of England přestavil průkopníky výzkumu vlivu denního světla na člověka a jeho využití v medicíně, mezi kterými zaujímá čestné místo dánský laureát Nobelovy ceny z roku 1903 Niels Finsen, jenž dokázal pozitivní vliv slunečního záření na ničení bakterií. Úvodní teoretický blok uzavřela Lisa Heschong ze společnosti Heschong Mahone Group, která provedla výzkum světelných podmínek na amerických školách. Tam se v průběhu 70. let začaly preferovat učebny bez oken. Důvodem byly energetické a ekonomické úspory (žádné zbytečné investice do zastiňovacích systémů, díky absenci střešních světlíků nehrozilo nebezpečí zatékání). Výzkum dopadl dle očekávání: žáci v budovách s dostatečným denním osvětlením vykazují mnohem lepší výsledky (rychlejší účení čtení a matematiky o jeden až dva měsíce za rok). Velmi pozitivně působí možnost výhledu z okna ven (což podle jiného výzkumu platí i pro call-centra a kanceláře). Po vrchovaté nadílce teorie přiělo osvěžení v podobě prezentace rakouské architektky Hemmy Fasch z vídeňského ateliéru Fasch&Fuchs Architects, která představila školu pro handicapované děti ve Schwechatu. Škola vznikla na základě soutěže, kterou obeslalo 110 týmů. Porota vybrala návrh ateliéru Fasch&Fuchs i díky jejich vyřešení přirozeného denního osvětlení všech prostor. Hemma Fasch však zdůraznila, že pro návrh osvětlení nepoužívají žádné nástroje a řídí se jen svým citem a zkušenostmi. Proto bylo velmi zajímavé, když na pódium vystoupil švýcarský inženýr Christian Vogt a představil výsledky analýzy této budovy z hlediska denního osvětlení. Průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti ve třídách se pohybovala mezi 5,4-6,2%, což splňuje benevolentnější rakouské (2-6%) či německé (4%) normy, nicméně je to na hraně normy evropské (6%). Ostatní prostory školy dopadly velmi dobře či naprosto výborně, až na několik snadno napravitelných míst navíc pozitivně vyšlo i měření jasu. Ačkoliv byl tedy závěr měření více než vyhovující, při prvním pohledu na fotografie prosklené stavby by asi člověk předpokládal výsledky ještě lepší – bohužel odborný odhad v dnešní době, kdy dochází k neustálému zpřísňování norem, často nestačí. Dopolední blok přednášek uzavřela sama ředitelka Schwechatské školy, která svou novou školu k radosti architektů z hlediska uživatele velmi pochválila. Jedina drobná výtka se týkala obtížného čištění velkých prosklených ploch.
O úvod do odpolení části programu na téma Daylight + Education + Tools se postaral Jan Ejhed z KTH School of Technology and Health ze Stockholmu. Za historický mezník v dějinách lidstva pokládá rok 1942, kdy byly v letecké továrně v USA použity první fluorescentní zářivky. Člověk samozřejmě používá umělé světlo například v podobě ohně již od pravěku a může se zdát, že mnohem větším zlomem by mohl být například vynález žárovky, nicméně nic z toho neposkytovalo stejné světlo, jako je denní. Navázal na to představením systému Arthelio; světlovodu, který kombinuje denní a umělé světlo a dokáže tak stále osvětlovat vnitřní prostory budov rovnoměrným světlem bez ohledu na to, zda je den či noc. Belgičanka Dr. Magali Bodart z Lovaňské katolické univerzity (UCL) představila některé tradiční metody modelování denního osvětlení a oslunění budov s využitím fyzických modelů. Na jejich počátku byl Michelangelův model kopule chrámu Sv. Petra, na kterém si slavný architekt ověřoval hru světel a stínů. I přes rychlý vzestup softwarových metod, je využití fyzických modelů, reálných světel a případně fotoaparátu stále často využíváno pro svou relativní jednoduchost a rychlost. Na UCL tyto metody stále tvoří součást výuky architektury. V případě, kdy je potřeba získat fotografie osvětleného modelu v podmínkách zatažené oblohy, lze využít tzv. mirrorbox, což je v podstatě krychlový prostor o hraně cca 3,3 m se zrcadlovými stěnami a horním osvětlením nad difusním stropem. Tato rychlá metoda je vhodná k měření činitele denního osvětlení. Pro zkoumání oslunění budovy nebo polohu stínů v průběhu dne se používá složitější tzv. mechanické slunce – silný reflektor na důmyslné otočné konstrukci, kterým lze simulovat polohu slunce v kterémkoli místě a čase. Kromě těhto základních metod existují ještě metody složitější, které jsou často kombinací obou předchozích (např. Tregenza, což je 145 lamp uspoořádaných do polokoule, ve které je umístěn model na pohyblivé podložce; nebo laboratoř CSTC věrně simulující zároveň oblohu i slunce). Softwarové nástroje představil Zack Rogers, který se ale věnuje převážně modelování a vývoji analytických a simulačních algorytmů. Analytické nástroje obvykle pracují na bázi radiosity (AGI32, Lumen Designer/Micro či řada běžných vizualizačních nástrojů jako např. Autodesk VIZ), forward raytracingu (TracePro či Photopia) nebo radiance, která z hlediska analýzy denní osvětlenosti a osluněnosti poskytuje nejpřesnější výsledky a je aplikována v řadě komerčních i open-source rozhraních (Desktop Radiance, Adelaine, Rayfront aj.). Simulační nástroje se obvykle využívají pro simulaci podnebí (Ecotect, Climate Consultant apod.) a určení pozice slunce na obloze (Ecotect, Solar Pathfinder nebo různé diagramy). Kromě toho existuje celá řada dalších specializovaných programů pro návrh stínění, prosklení atd. Jak by tedy mohlo vypadat ideální využití dostupných softwarových nástrojů? V přípravné fázi před samotným navrhováním je potřeba analyzovat podnebí v dané lokalitě – polohu slunce, oblohu, obvyklé teploty. Může k tomu dobře posloužit například program Ecotect. Při hledání formy lze využít celou řadu specializovaných analytických a simulačních i běžných vizualizačních nástrojů pro stanovení správné orientace budovy, simulaci a předběžný návrh stínění nebo simulaci průběhu slunečního světla v průběhu zadaného času. V dalších fázích návrhu, kdy již dochází k rozpracování konkrétních variant, je na počítačových modelech možno ověřovat správnou distribuci denního světla, simulovat odlesky v interiérech, měřit jas, stanovit míru denní osvětlenosti a její změny v průběhu dne a roku a navrhnout nejvhodnější umělé osvětlení. Samozřejmě lze vytvářet detailní kontrolní vizualizace pro ověření využití různých materiálů v interiérech, nebo najít nejlepší poměr mezi maximální úsporou energie a dodržením stanoveného osvětlení. Využít lze programy na bázi radiozity či lépe radiance. O potenciálu, který skrývá rozvoj a snadná dostupnost softwarových nástrojů pro každodenní architektonickou praxi, hovořil John Mardaljevic z De Monfort University v Leicesteru. Vzal si na mušku činitel denní osvětlenosti, který je již více než půl století celosvětově chápán jako metoda stanovení správného osvětlení v budovovách a jeho minimální hodnoty jsou obvykle dány místními předpisy a normami. Činitel denní světlenosti však nebere v podtaz orientaci budovy či lokální klimatické podmínky a tím pádem lze dosáhnout jeho stejných hodnot u severního prosklení budovy v Petrohradě i u jižně orientované budovy v Miami. Vychází z osvětlenosti při rovnoměrně zatažené obloze, zatímco oslunění se zase naopak stanovuje za podmínek, kdy je obloha naprosto čistá. Nyní již lze přistupovat ke stanovení optimálního osvětlení budov více holisticky – stanovit optimální osvětlení na základě místních klimatických podmínek v průběhu celého roku. Jako vstupní údaje mohou posloužit výsledky místních meteroogických měření. Pouze tak lze opravdu přesně stanovit navrhnout nebo ověřit správné osvětlení a oslunění budovy v konkrétní lokalitě. Mardaljevic představil použití své metody u newyorské Arts Students League (ASL). Vedle této pro vývoj amerického výtvarného umění mimořádně cenné historizující budovy má vyrůst mrakodrap (při spatření jeho zákresu by asi český památkář upadl do mdlob). Problémem je, že v podkroví ASL se nachází dva ateliéry s horním osvětlením, které je samozřejmě pro umělecou školu velmi důležité. Při zkoumání vlivu nové budovy na změnu denního osvětlení těchto ateliérů standardní metody selhaly. Střešní okna mají severní orientaci a málokdy jimi dopadá přímé sluneční světlo. Činitel denní osvětlenosti zase nedokáže popsat změny od mrakodrapu odraženého denního osvětlení v různých časových úsecích a při různě zatažené obloze. Použita byla metoda TAI (Total Annual Illumination), což je měření světelné energie dopadající na vymezenou plochu při místních meterologických podmínkách. Výsledkem bylo stanovení požadované odrazivosti obvodového pláště nové budovy tak, aby světelné podmínky v ateliérech nebyly vážně ovlivněny. O zajímavý závěr sympozia se postaral Henrik Wann Jensen. Tento vedoucí výzkumu v dánské společnosti Luxion a hostující profesor na University of California v San Diegu, přestavil nejnovější trendy v počítačové simulaci osvětlení. Společnost Luxion vyvíjela vizualizační algorytmus pro potřeby high-tech materiálového inženýrství, díky kterému by bylo možno počítačově simuovat vzhled neexitujících materiálů. Jako vedlejší produkt vznikl velmi rychlý vizualizační nástroj pro rendering automobilů, jenž při nedávné reklamní kampani poprvé využila automobilka Ford. Ve všech médiích byly obrázky vydávány za fotografie, přitom vznikly během několika málo vteřin v počítači. Jensen ukázal rychlost vizualizace v této aplikaci i málo výkonném prezentačním notebooku. Automobilka tak ušetřila značný obnos za obvyklé dvoudenní focení konceptu v arizonské poušti. Zajímamě vypadaly i výsledky výzkumu Molecular Apperance Modeling, kdy jsou materiály simulovány na základě jejich molekulárních vlastností. S touto metodou se možná časem setkáme i u standardních vizualizačních nástrojů pro architekty, protože by se dala využít pro simulaci modré obloha v libovolném místě a čase. Společnost Luxion se podílí i na vývoji volně dostupného nástroje pro simulaci a analýzu denního osvětlení VELUX Daylight Visualiser, jehož chystaná druhá verze bude umožňovat i základní modelování.
Na závěr sympozia se rozpoutala mezi přednášejícími i diváky v sále poměrně zajímavá diskuse. Řada diskutujících sdílela obavy Jana Ejheda z toho, že se díky využívání stále sofistikovanějších a přitom snadno ovladatelných softwarových nástrojů může z architektonického navrhování vytratit určitá kreativita a individualita, mnozí architekti se mohou stát doslova obětí těchto nástrojů a pracovat s prostorem jen na základě výsledků simulace osvětlení. Podobně jako při práci s CAD programy i zde platí, že architektura nevzniká na obrazovce počítače, ale v hlavě architekta. Někteří přednášející upozornili na skutečnost, že je v současné době nejrozšířenější využívání těchto nástrojů pro pouhé vizualizace, kde navíc na trhu dominují programy určené pro zcela jiné odvětví, než je architektura. Opravdový přínos dnes již snadno dostupných softwarových nástrojů však nelze spatřovat ve vytvoření fotorealistické vizualizace pro potřeby prezentace návrhu, které jsou navíc z hlediska osvětlení obvykle zpracovány s cílem o co nejefektivnější výsledek a ne o zachycení skutečných světelných podmínek (jen málokterý takový čistě animační a vizualizační nástroj navíc umožňuje osvětlovat scény s využitím veličin, používaných ve stavební fyzice). Mnohem důležitější je snadný výpočet osvětlení a světelně-technická simulace, u které je vizualizace pouze jeden z výsledných výstupů.
V rámci doprovodného programu nechyběl prostor pro návštěvu několika realizací, které v Bilbau vznikly (kromě samotného Guggenheimova muzea to bylo např. Calatravovo letiště Sondika , konzervatoř de Sarriko, kongresové a koncerní centrum Euskalduna aj.) nebo prohlídka projektu Atika, kterým spol. VELUX navazuje na předloňský koncept Soltag (na archiwebu Atiku brzy samostatně představíme) a s Atikou související kratší cyklus přednášek o navrhování úsporných budov.
Sympozium účastníkům neposkytlo žádný ucelený návod, jak postupovat při návrhu školních i jiných budov z hlediska denního osvětlení nebo jaké konkrétní softwarové nástroje by si měli architekti okamžitě pořídit pro svou práci, nicméně dílčích podnětů a námětů k přemýšlení byla celá řada. Každopádně lze říci, že nejnovější trendy v osvětlování budov přirozeným denním světlem patří k tomu, co v současné architektuře nelze přehlížet.
Bližší informace o sympoziu, jednotlivé prezentace a řadu dalších materiálů naleznete na stránkách thedaylightsite.com.