RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 syyskuu 2007 1(9) PÄIVÄNVALO JA AURINGONSUOJAUS päivänvalo, auringonsuojaus Tässä RT-ohjekortissa käsitellään päivänvaloa ja auringonsuojausta suunnittelussa. SISÄLLYSLUETTELO KE Rakennustieto Oy 1 YLEISTÄ 1.1 Käsitteitä 1.2 Päivänvalon käytön tavoitteet 1.3 Päivänvalon ominaisuudet ja saatavuus 2 RATKAISUJEN SUUNNITTELU 2.1 Suunnittelun lähtökohdat 2.2 Ikkunoiden sijoittelun yleisperiaatteet 2.3 Tehtävät rakennushankkeen eri vaiheissa 3 AURINGONSUOJAT 3.1 Suojaustarpeen arviointi 3.2 Auringonsuojat 3.3 Auringonsuojasäleikön mitoitus 4 ERITYISKYSYMYKSIÄ 4.1 Lasin käyttö julkisivuissa ja auringonsuojana 4.2 Atriumit ja valokatteet 4.3 Päivänvalon ja sähkövalon yhteensovitus KIRJALLISUUTTA 1 YLEISTÄ 1.1 Käsitteitä Hajavalo Valo, jolla ei ole vallitsevaa suuntaa vaan, joka tulee esimerkiksi taivaalta tai huoneen sisäseinistä. Luminanssi, yksikkö [cd/m 2 ] Havainnollisesti kuvattuna tarkastelusuunnasta näkyvä pintakirkkaus tai valotiheys (silmän aistima kirkkaus riippuu myös muista seikoista), täsmällisemmin määriteltynä hyvin pienen pinta-alkion valovoima tarkastelusuuntaan suhteessa tähän suuntaan näkyvän projektion pinta-alaan. Päivänvalo (valaistusterminä suositeltavampi kuin luonnonvalo ) Koostuu suorasta auringonvalosta ja taivaalta sironneesta (auringon) hajavalosta. Myös jälkimmäinen on suoraa valoa, kun taivas katsotaan itsenäiseksi valonlähteeksi. Esim. maasta tai seinistä heijastuva valo on epäsuoraa. Ks. myös RT 055.30. Päivänvalosuhde (engl. daylight factor, DF) [%] Päivänvalon aiheuttama valaistusvoimakkuus sisätilassa halutulla tasolla verrattuna vastaavaan valaistusvoimakkuuteen vapaassa ulkotilassa, kun suoraa auringonvaloa ei oteta huomioon. Tyypillinen tavoite on 1 5 %. Suora valo Valo, joka tulee suoraan valonlähteestä eikä epäsuorasti heijastumalla tms. tavalla. Kuva 1 Viipurin kirjaston keskeinen oivallus oli käyttää pyöreitä ikkunakuiluja päivänvalon ja sivuseiniä sähkövalon valonjakopintoina. Ikkunakuilu toimii myös aurinkosuojana. Alvar ja Aino Aalto, 1933 35) Martti Kapanen, Alvar Aalto museo. (Kuva lainattu luonnokseen) Valaistusvoimakkuus, yksikkö luksi [lx = lm/m 2 ] pinnalle tuleva valovirta suhteessa pinta-alaan valon suunnasta riippumatta. Useimmiten tarkastellaan vaakatason eli horisontaaleja valaistusvoimakkuuksia. Valovirta, yksikkö luumen [lm] silmän herkkyyden mukaan painotettu säteilyteho. Valovoima, yksikkö kandela [cd = lm/steradiaani] (teoriassa pistemäisen) valonlähteen valovirran osuus tiettyyn suuntaan. Värilämpötila, yksikkö kelvin [K] lämpötila, jossa (ideaalinen) hehkuva kappale tuottaa täsmälleen tai suunnilleen samanväristä valoa kuin tarkasteltava valo on.
RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 2 Kuva 2. Diagrammi päivänvalon kokonaisvalaistusvoimakkuuden vaihteluista vaakatasolla Helsingissä vuonna 1997 päivän ja vuorokaudenajan mukaan tuhansina lukseina. Pystyjuovat kuvaavat aurinkoisten ja pilvisten päivien vaihtelua. 1.2 Päivänvalon käytön tavoitteet Tässä RT-kortissa tarkastellaan keinoja, joilla päivänvaloa saadaan rakennukseen mahdollisimman tasaisesti ja hallitusti, voidaan vaikuttaa sen laatuun ja välttää vääränlaisen valaistuksen haittoja. Nämä tavoitteet soveltuvat yleensä työympäristöihin ja vaativiin näkötehtäviin sekä rakennuksiin, joissa pyritään säästämään sähkövalaistuksen energiaa. Ratkaisujen vaikeutena on usein päivänvalon vaimeneminen syvemmällä rakennuksessa samalla kun valoa voi olla ikkunan lähellä liikaa. Aina ei tavoitella valoteknisesti hyvää valaistusta, esimerkkinä perinteinen hämärä sauna. Tavoitteet riippuvat suunnittelutehtävästä. Useimmiten suunnittelun kriittisin tehtävä ei ole päivänvalon määrän optimointi vaan ratkaisun mahdollisten riskien tunnistaminen. Tyypillisesti vaarana on ajoittainen liian voimakas valo, jos päivänvalon ominaisuuksia ei ole otettu suunnittelussa huomioon. On myös syytä tunnistaa, milloin kaivataan tarkempaa valaistusteknistä suunnittelua, johon olisi varattava lisäresursseja. Kyse voi olla toimivuuden varmistamisesta tai mitoituksesta. Myös arkkitehdin erikoisratkaisut voivat synnyttää tällaisen tarpeen. 1.3 Päivänvalon ominaisuudet ja saatavuus Suunnittelun kannalta olennaisin asia on päivänvalon jakautuminen kahteen hyvin erilaiseen valonlähteeseen, aurinkoon ja taivaankanteen. Suora auringonvalo on lähes yhdensuuntaista ja hyvin voimakasta. Auringon äärimmäinen luminanssi aiheuttaa suuren häikäisyriskin. Vaakatason valaistusvoimakkuus 60 leveyspiirillä on suurimmillaan noin 70 kiloluksia (70 000 lx), yli satakertainen sisätilan tyypilliseen sähkövalaistukseen verrattuna. Auringonvalo voidaan johtaa syvälle rakennukseen, mutta ongelmina on valon ajoittaisuus ja muuttuva suunta. Taivaan hajavalo säteilee koko puoliavaruuden alueelta. Sen tuottama valaistusvoimakkuus on pienempi kuin suoran auringonvalon, pilvettömällä säällä suurimmillaan vain 10 20 klx. Noin 40 klx:n valaistusvoimakkuus saavutetaan puolipilvisissä tai kevyen pilvipeitteen tapauksissa. Pilvisen talvipäivän valaistusvoimakkuudet yltävät vain muutamaan tuhanteen luksiin. Laadultaan taivaanvalo soveltu hyvin valaistustarkoituksiin, mutta sen määrä sisätiloissa riippuu olennaisesti ikkunapinta-alasta ja vaimenee nopeasti etäämpänä ikkunoista. Kokonaisvalaistusvoimakkuus muodostuu edellisten summana ja on pilvettömällä säällä Etelä-Suomessa vaakatasolla jopa 85 90 klx. Päivänvalon saatavuus ja eri tilanteiden esiintyvyys on viime vuosina selvitetty hyvin. Perustietoa on myös RT-korteissa RT 055.30 Ilmasto, säteily ja RT 055.33 Varjon suunta ja pituus. Taulukko 1. Jos vertailukohtana on tietokonenäytön tyypillinen luminanssi, päivänvalon tuottamat tyypilliset luminanssit ovat jopa satakertaisina liian suuria. Suora auringonvalo ja laajat ulkotilan valoisat pinnat vaativat suunnittelijan huomiota. kohde tyypillinen luminanssi [cd/m 2 ] monitorin ruutu, valkoinen taustaväri 50 100 paperiarkki työtasolla sähkövalossa 50 200 sininen päivätaivas (ei aivan auringon suunnassa) ikkunan läpi katsottuna ohut verho- tai harsopilvipeite ikkunan läpi katsottuna auringon valaisema vaalea julkisivu ikkunan läpi katsottuna (laajapintainen häikäisy) 1 500 4 000 4 000 12 000 jopa > 10 000 auringon valaisema valkoinen sisätilan pinta jopa > 10 000
3 Lausuntoehdotus 26.09.07 RTS 07:36 Taulukko 2. Päivänvalon käyttöön vaikuttavia tärkeimpiä näkökohtia, kun suunniteltavana on tila tiettyyn käyttötarkoitukseen. Erityispiirteitä Päivänvaloa koskevat suunnitteluperiaatteet Toimistotila Luokkahuone Tilan käyttötarkoitus Avotoimisto, jossa tietokonemonitoreja, tavallinen toimistotyö. Tavanomainen opetuskäyttö, audiovisuaaliset välineet. Pyritään levolliseen, kontrasteiltaan hallittuun näköympäristöön. Estetään suoran auringonvalon osuminen työpisteisiin. Estetään kirkkaasti valaistut alueet, jotka voivat heijastua monitorien pinnalta ja aiheuttaa kiiltokuvastumista työalueilta. Hyödynnetään päivänvaloa yleisvalaistuksessa. Pyritään valoisaan yleisilmeeseen ja avataan näkymä ulos. Jaetaan päivänvalo mahdollisimman tasaisesti kaikille tyyöpisteille niin, että päävalo tulee mieluiten ylävasemmalta. Estetään varjostamattoman auringonvalon osuminen työpisteisiin ja näkökentässä oleviin seinä- ym. pintoihiin. Mahdollistetaan päivänvalon määrän säätely ja rajoittaminen. Kirjastosali Lainaus, lukeminen. Estetään suoran auringonvalon osuminen työ- ja lukualueille, vaikka sitä esiintyisi hallitusti muualla. Estetään häikäisy ikkunoista ja auringon valaisemilta pinnoilta. Estetään varjostamattoman auringonvalon osuminen pintoihin, jotka voivat huonontaa näkömukavuutta ja heijastua tietokoneiden näytöistä. Ateljee Myymälätila Lasikatteinen julkinen tila Piirustus, maalaus, kolmiulotteinen työskentely. Vähittäismyyntipakkauksia, tekstiilejä yms. Myös näköesteisten käyttöön. Luodaan neutraali tausta työskentelylle ja tarjotaan riittävästi pehmeää yleisvaloa. Huolehditaan sopivasta varjonmuodostuksesta, mahdollistetaan valaistustilanteiden muuntelu ja valon säätely. Estetään suoran auringonvalon ja valoisien pintojen aiheuttama häikäisy. Sovitetaan päivänvalon ja keinovalon tulosuunnat ja värilämpötilat toisiinsa, kiinnitetään huomiota värintoistoon. Käytetään määrältään kohtuullista, tasaista päivänvaloa, johon sopii tuotteita varten suunniteltu keinovalaistus (kohde- ja yleisvalaistus). Käytetään suoraa auringonvaloa hyvin harkitusti ja estetään sen osuminen tuotteisiin. Rajoitetaan haalistavaa uv-säteilyä. Käytetään harkitusti suojaamattomia lasipintoja, suositaan heijastuvaa valoa. Vältetään vaaleimpien sisävärien käyttöä auringonvalossa, ellei valon määrää ole leikattu. Estetään voimakkaat heijastukset kiiltävistä pinnoista ja muu häikäisy. Käytetään täydentävää keinovaloa varjokohdissa. 2 RATKAISUJEN SUUNNITTELU 2.1 Suunnittelun lähtökohdat Aluksi on syytä selvittää, onko tilassa tehtäville toiminnoille asettettu päivänvaloa koskevia tarpeita tai vaatimuksia, joista on esimerkkejä taulukossa 2. (Ks. myös RT 09-10884 Esteetön liikkumis- ja toimimisympäristö, RT 91-10440 Saunan tilojen suunnittelu, RT 94-108XX Kuvataiteilijoiden työtilat, RT 96-10509 Näyttelytilat sekä RT 95-10718 Toimistotilat, työpistesuunnittelu ja -mitoitus.) Tiloissa, joissa käyttäjä on sidottu tiettyyn paikkaan (työpisteeseen, potilasvuoteeseen tms.) suunnittelulla on kriittisempi merkitys kuin tiloissa, joissa paikka on vapaasti valittavissa. Arkkitehtoniset mahdollisuudet hyödynnetään parhaiten tarkastelemalla päivänvaloa hankkeen alusta asti (taulukko 3). Suunnittelu ei yleensä edellytä päivänvalon määrän laskentaa, mutta vaativissa kohteissa voidaan tarvittaessa tutkia ja mitoittaa ratkaisut tarkemmin. Luonnosratkaisun suunnittelussa voi käyttää tässä kortissa esitettyjä ikkunoiden sijoittelun yleisperiaatteita. Rakennuksen sijoitusta on käsitelty kortissa RT 90-10244 Pientalotontti. Tärkeimmät suunnitteluperiaatteet ovat tiivistetysti: 1. Huolehditaan riittävästä valon määrästä ja ikkunapinnan määrästä tilan käytön mukaan. 2. Pyritään siihen, että valo jakautuu tilaan riittävän tasaisesti ja että myös näkyvät pinnat saavat miellyttävän ja tilaan sopivan valoisuuden (luminanssin). 3. Vältetään kirkkaita, häikäiseviä alueita näkökentässä, erityisesti jos näkötehtävät sitä edellyttävät, ja rajoitetaan suoran auringonvalon pääsyä sisätilaan tarpeen mukaan. Valaistussuunnittelun oppaissa on yleensä tarkasteltu vain sähkövalaistusta, joten niissä ei ole samalla tavalla ohjeistettu päivänvaloa koskevia kysymyksiä. Yleensä sähkövalon luksisuosituksia ei kannata soveltaa päivänvaloon, jonka määrä vaihtelee. Nk. päivänvalosuhde määritteleekin sisätilan valaistuksen suhteessa ulkotilaan. Näyttöpäätetyö on poikkeus: siinä vaakatasolla n. 300 500 lx on tavoiteltava yläraja, mutta muulloin valoa saa olla enemmän. Näkökentän luminanssit tarjoavat valaistusvoimakkuutta käyttökelpoisemman tavan tarkastella päivänvalon vaikutuksia. Keskeinen tavoite on liian suurten luminanssien ja kontrastien estäminen (taulukko 1 ja 2), mutta kohtuulliset luminanssierot koetaan myönteisiksi. Kuva 3. Esimerkki kiiltokuvastumisesta kuvaruudun pinnalta. Syynä on auringonpaiste ruutua vastapäätä olevaan pintaan. Monitorin sijoitus on väärä tai tilan auringonsuojaus puutteellinen.
RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 4 2.2 Ikkunoiden sijoittelun yleisperiaatteet Seuraavassa tarkastellaan ikkunoita neljästä valaistuksellisesta perusperiaatteesta lähtien (kuva 7). Arkkitehdin kannalta monet päivänvalokirjallisuuden ohjeet ovat liian yksinkertaistavia, mutta oheiset näkökohdat voivat silti olla hyödyllisiä. 1. Suurin osa käyttökelpoisesta päivänvalosta tulee ylhäältä tai yläviistosta (vähintään 20 kulmassa). Kattoikkunat ovat yleensä sivuikkunoita parempi vaihtoehto, jos siihen on mahdollisuuksia. Katto ei kuitenkaan saa muodostua häikäisylähteeksi. (kuvat 6, 13) Seinäikkunan sijoitus ylös parantaa valon ulottumista tilaan. Vanha sääntö huoneen syvyydelle on korkeintaan 2 2,5 kertaa yläpuitteen korko lattiasta, kun ikkunat ovat vain yhdellä seinällä. Alapuitteen korotus vähentää valon määrää ikkunan edustalla ja siis tasoittaa valoa. (kuvat 4, 5, 7, 9, 11) Lähelle kattoa sijoitetut matalat huonetilojen väliset ikkunat ovat niukka valonlähde (kuva 10). Kuvat 4, 5. Runopuisto, rivitalo, Juha Leiviskä Korkea valoaukko, vaikka melko kapea, ottaa valon syvälle runkoon sisään. ARK 3/2004 s.59. Kuva lainattu RT-luonnokseen. Kuva Arno de la Chapelle. (Pyydetään uudempaa kuvaa.) 8 4 1 9 7 5 2 h 6 3 Kuva 6. Kattoikkunan avulla saadaan tehokkaasti valoa käytävään. Väliseinän yläosa on lasia, joten valoa johdetaan myös työhuoneisiin. Oulun yliopiston arkkitehtuurin osaston lisärakennus. Auer & Sandås Arkkitehdit Oy. ARK 1/ 2003, s.57. Kuva 7. Kaavamainen esitys joistakin tilan ominaisuuksista, joilla on vaikutusta valaistusympäristön muodostumiseen ja päivänvalon määrään. Numeroiden selitykset 1. Riittävän suuri ikkuna-aukko 2. Auringonsuoja tai ikkunan sijoitus estää liiallisen valon työalueelle ja sisäpinnoille 3. Korkea alapuite ei yleensä huononna valaistusta 4. Korkealla oleva yläpuite (suuri h/d) lisää valoa sisätilassa d 5. Vaalea seinä ja vaaleat ikkunanpuitteet tasoittavat valoa ja pienentävät kontrasteja 6. Työkohde sijoitettu niin, ettei synny haitallisia kuvastumisia ikkunoista tai sisäpinnoista 7. Riittävän kokoinen sisäikkuna johtaa päivänvaloa syvemmälle tiloihin. 8. Kohtuullinen seinän valaisu tasoittaa luminanssikontrasteja 9. Täydentävä sähkövalo
5 Lausuntoehdotus 26.09.07 RTS 07:36 2. Päivänvalon käytön perusta on ulkoa tuleva hajavalo, jonka saanti riippuu ikkunapinta-alan suhteellisesta määrästä ja ikkunoiden sijainnista. Suhteellisen ikkuna-alan huoneessa on oltava riittävän suuri. Liian matalien tai kapeiden ikkunoiden valokulma on pieni ja estää lisäksi ulos näkemistä. On syytä välttää ikkunattomia nurkkia ja syviä tiloja, joihin hajavalo ei tunkeudu. Hajavalo siirtyy huonosti korkean atriumin, syvän huonetilan, valokuilun, ikkunasyvennyksen tms. läpi. 3. Suora auringonvalo on yleensä käsiteltävä varjostamalla, vaimentamalla tai hajottamalla. Suuri ikkuna ilman valonsäätely- tai peittämismahdollisuutta on haittojen kannalta riskialtis. Suoraa auringonvaloa ei pitäisi päästää työalueille edes vaimentavan lasin läpi. Muualla se voi olla kohtuudella käytettynä viihtyisyyttä lisäävää. Kuva 8. Hienovaraisesti jäsennelty katto toimii myös valonjakopintana. Vallilan kirjasto, Juha Leiviskä. ARK 3/2004 s.. Kuva lainattu RT-luonnokseen. Kuva Arno de la Chapelle. 4. Useasta suunnasta tuleva valo tasoittaa valojakaumaa, kontrasteja ja varjoja. On usein tarkoituksenmukaista järjestää pääasiallinen päivänvalon lähde (ikkuna, -seinä) ja sitä täydentävä valaistus (viereisen tai vastakkaisen seinän ikkunat, valonjakopinnat, sähkövalo). Kaksipuolisessa valaistuksessa toisen puolen ikkunat voivat saada valoa myös atriumtilan, sivukäytävän tms. kautta (vertaa kohta 2). Huoneen sisäpinnat, myös puitteet, ikkunan edustan lattia ja vaalea sisäkatto, toimivat ikkunoita täydentävinä valonjakopintoina (kuvat 1, 8). Toimivat valonjakopinnat ovat vaaleita (valkoisia), riittävän laajoja ja sijaitsevat sopivasti eli saavat tehokkaasti valoa ja heijastavat sitä sopivasta suunnasta. Pintojen valaisu vaikuttaa myös sisätilan näkymiin. (kuva 8) Kuva 9 Luokkahuoneen ikkunaseinä ulottuu kattoon ja muodostaa valoerkkereitä. Varjostus on toteutettu arkkitehtonisin keinoin rakenteellisen lipan avulla. Finnoon koulu ja päiväkoti, Kouvo - Partanen. Kuva Jussi Tiainen. Lainattu RT-luonnokseen. ARK 1/2004 Kuva 10. Myös huonetilojen välisten ikkunoiden on oltava riittävän laajoja, jotta niillä olisi valaistuksellista merkitystä. Kuva lainattu luonnokseen. (Mid Muotolevy) Kuva 11. Pienikin ikkuna sijoitettuna seinän yläosaan on tehokas valonlähde. Ruusutorpan koulu Talonpoika - Jordan - Keiramo - Koli Kuva Jussi Tiainen ARK 1/2004 Kuva lainattu RT-luonnokseen.
RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 6 2.3 Tehtävät rakennushankkeen eri vaiheissa (Ks. Myös RT 07-10564 Rakennuksen sisäilmasto) Taulukko 3. Päivänvalon huomioon ottaminen hankkeen eri vaiheissa, tärkeimmät tehtävät. Vaihe Tehtävät Tehtävät päivänvalon kannalta Erityiset kysymykset Soveltaminen TS / TARVESELVITYS Tavoiteasettelu Valaistuksen yleistavoitteet ja erityistarpeet (Kohteen vaativuuden ja käytön mukaan) Rakennuspaikkavaihtoehtojen tarkastelu Mahdollisuudet toteuttaa valaistustarpeet ja hallita riskit Ilmansuunnat Varjostus Massoittelun ja sijoittelun mahdollisuudet Huomioon ottaminen asemakaavassa HS / HANKESUUNNITTELU Mitoitusperusteiden ja laatutason määrittäminen Erityinen päivänvalon mitoitustarve (taulukko 2) Kirjataan vaatimuksiin Häikäisyn ja haittojen suhteen erityisen riskialttiit toiminnot (taulukko 4) Kirjataan vaatimuksiin RS / RAKENNUSSUUNNITTELU Ehdotus- ja luonnossuunnittelu täy- Valaistusvaatimusten dentäminen tar- Lähtötietojen kistaminen Tarvitaanko valoa paljon/vähän? Tarvitaanko auringonsuojausta? Onko esteettömyysvaatimuksia? Päivänvalon osalta vaativissa kohteissa tai erityiskäyttäjäryhmille Täydentävät tehtävät Suunnitteluresurssien tarkistus Onko valaistuksen erikoissuunnittelutarpeita? Onko arkkitehdin omia erityisratkaisuja? Vaativissa kohteissa tai ehdotuksen sisältäessä riskejä Rakennuspaikan käytön ja massoittelun vaihtoehdot Päivänvalon saanti ja haittojen minimointi Saavatko tilat valoa oikeassa suhteessa? Tuleeko valo sopivasta suunnasta? Onko suora auringonvalo ongelma? Luonnossuunnitelman laatiminen Valaistusperiaatteet kokonaisuutena Ikkuna- ja lasityypin alustava valinta Ikkunapintojen sopiva koko? Sähkövalon ja päivänvalon yhdistäminen Miten valo jakautuu huonetiloihin? Miten suora auringonvalo tulee sisään? Tarvittaessa koordinointi sähkövalaistuksen suunnitteluun Näköesteisyyden yms. erityisvaatimusten huomioon ottaminen Auringonsuojaustarpeen määrittely ja riskikohtien tunnistaminen Ovatko kontrastit, häikäisy, pintojen väritys hallinnassa? Tarkistetaan häikäisyn ja haittojen suhteen riskialttiit toiminnot (taulukko ) Erityisesti, jos tilassa on suuria ikkunapintoja Koordinointi LVI-suunnitteluun lämpökysymyksissä Alustava auringonsuojien periaateratkaisu. Päivänvalon säädön tarpeet, tilojen pimennystarpeet Erityisesti vaativissa kohteissa. Mahdolliset pienoismallikokeet, valaistussimuloinnit tms. Valinta valmiiden tai projektikohtaisten ratkaisujen välillä (taulukko 4) Yhdistäminen auringonsuojaukseen ja sähkövalaistukseen Lopputuloksen varmistaminen, mitoitus, riskien poisto Tarvittaessa lisäresursseja toteutussuunnitteluun Vaativissa kohteissa
7 Lausuntoehdotus 26.09.07 RTS 07:36 Taulukko 3 (jatkoa) Päivänvalon huomioon ottaminen hankkeen eri vaiheissa, tärkeimmät tehtävät. Vaihe Tehtävät Tehtävät päivänvalon kannalta Erityiset kysymykset Soveltaminen Toteutussuunnittelu Ikkunalasien määrittely (valoja lämpösäteilyn läpäisy) Erikoislasiratkaisut (valoa hajottavat yms.) Auringonsuojaus, valaistustasot Valonläpäisy, valonhajotuskyky, ulkonäkö jne. Koordinointi LVI-suunnitteluun Tarvittaessa erikoissuunnittelu Auringonsuojien tekninen mitoitus ja valinta nan mukaan Suojan tyyppi käyttötavan ja toimin- Projektikohtaisten erikoissuojien suunnittelu UV-säteilyn hallinta Vaativat kohteet, museot, galleriat ym. Koordinointi LVI-suunnitteluun Teknisten erikoisratkaisujen soveltuvuuden varmistaminen Toimivuus, toteutusriskit, soveltuvuus kohteseen (Mikäli tarpeen käyttää kohteessa) RA RAKENNUSAIKAISET TEHTÄVÄT Materiaalien toteaminen vastaavuuden Läpäisy- ja heijastussuhteet, valon hajotus, UV-absorptio jne. Vaativissa kohteissa. KO KÄYTTÖÖNOTTOTEHTÄVÄT Teknisten järjestelmien viritys toimintakuntoon Valaistuksen ja verhojen säätö. (Mikäli on käytetty) 3 AURINGONSUOJAT 3.1 Suojaustarpeen arviointi Auringonsuojaustarvetta on tarkasteltava erityisesti, jos 1. käytetään suuria ikkunapintoja, ikkunat avautuvat aurinkoisiin ilmansuuntiin, tilassa on kattoikkunoita tai ikkunasta näkyy auringon voimakkaasti valaisema pinta 2. tilan käyttö edellyttää häikäisyn, suoran auringonvalon ja näkyvien luminanssien rajoittamista 3. auringonsäteilyn voi olettaa aiheuttavan liikalämpöä (RT 07-10564). Taulukossa 4 on eritelty tarkemmin näkötehtäviä, joissa auringonsuojaus on tarpeen visuaalisista syistä. Auringonsuojauksella voidaan rajoittaa sekä näkökentän luminansseja että työalueelle kohdistuvan valon määrää. Suojaus voi olla myös osa valon määrän säätöä. Noin puolet auringosäteilyn energiasta on näkyvän valon alueella. Näkyväkin valo voi siis aiheuttaa lämpöongelmia absorboituessaan rakennuksen sisälle. Ikkunoiden ulkopuolelle sijoitettu auringonsuoja on tältä kannalta tehokkaampi. Taulukko 4. Eräitä vaativia näkötehtäviä ja tiloja, joissa auringonsuojaus on tärkeä tai välttämätön. Muissa tehtävissä tarve on harkittava tapauskohtaisesti. Näkötehtävät näyttölaitteisiin tai monitoreihin liittyvät tehtävät yleensä lukeminen, piirtäminen, visuaalinen ja näkötehokkuutta vaativat tehtävät yleensä, värien arviointi pelit, urheilu, urheilun seuraaminen tilat joissa on päivänvalolle ja UV-säteilylle arkoja materiaaleja Esimerkkejä toimistot ja vastaavat tilat, videoneuvottelutilat, valvomot yms. kirjastot, lukusalit kokoustilat opetustilat työpisteet yleensä urheilu- ja pelihallit liikunta- ja voimistelusalit uimahallit museot, näyttelytilat monet myymälätilat
RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 8 3.2 Auringonsuojat Varsinaiset auringonsuojat (taulukko 5 a+b) täydentävät arkkitehtonisia keinoja, kuten ikkunapintojen suuntausta, ulkoisen tai rakenteellisen varjostuksen hyödyntämistä ja ikkunasyvennysten rakenteita. Auringonsuojan sijoituksessa on otettava huomioon suojassa vapautuva lämpöenergia, erityisesti jos suoja sijoitetaan ikkunalasituksen sisäpuolelle. Taulukko 5 Auringonsuojaratkaisujen perustyypittely sijoituksen ja toimintaperiaatteen mukaan. Ratkaisutyyppi Periaatekuva Mitoituskriteerit Huomautuksia Julkisivun ulkopuolen julksivupinnan suuntaiset säleiköt (säleiden pitkittäissuunta yleensä vaakasuora tai myös pystysuora, säleväli avautuu vaakasuuntiin) Julkisivun ulkopuolen vaakasuuntaiset säleiköt (lippaja katostyyppiset säleväli avautuu ylöspäin) Valokatteiden säleiköt (säleiden pitkittäissuunta vapaa, säleväli avautuu ylöspäin) Ritilä- tai kennotyyppiset suojat (vastaavat esim. kaksisuuntaista säleikköä) Säleiden suhteelliset dimensiot ja sijoitteluväli, pitkittäissuunta (vaaka- tai pystysuora) sekä sälekulma. Mitoituksessa on otettava huomioon julkisivun ilmansuunta. Säädettävyys mahdollinen. Säleiden suhteelliset dimensiot ja sijoitteluväli, pitkittäissuunta sekä sälekulma. Rakenne ei suojaa auringolta jonka korkeuskulma on pieni (aurinko näkyy rakenteen alta). Säleiden suhteelliset dimensiot ja sijoitteluväli, pitkittäissuunta sekä sälekulma. Säädettävyys mahdollinen. Mitoituksessa voidaan yhdistää kummankin sälesuunnan tarkastelu (jos kenno on suorakulmainen) Vaikuttaa tehokkaasti lämpösäteilyyn. Säleiden koko ja aiheutuva siluettivaikutelma ikkunassa on syytä ottaa huomioon. Tarjolla on säleleveydeltään hyvin erilaisia ratkaisuja (yhdestä satoihin millimetreihin). Vaikuttaa tehokkaasti lämpösäteilyyn. Säleiden pitkittäissuunta voi myös poiketa julkisivun suunnasta, jos mitoitus ja rakenne muuten sallivat. Suojausta voi täydentää esim. sälekaihtimella. Vaipan ulkopuolella vaikuttaa tehokkaasti lämpösäteilyyn. Säleiden koko ja näkökenttään aiheutuva raidoitus on syytä ottaa huomioon. Lumen ja jään vaikutus selvitettävä ulkopuolisessa säleikössä. Ratkaisuja, joilla voidaan saavuttaa tehokas suojaus varsinkin kattopinnoilla. Lumen ja jään vaikutus otettava huomioon. Geometria on mitoitettava niin, että varjo peittää riittävän hyvin ikkuna-alan. Julkisivun pysty- ja vaakasuuntaiset varjostavat tasot (esim. lipat, räystään jatkeet, ikkunan viereiset seinäkkeet) Käyttökelpoisuus riippuu julkisivun suunnasta ja tason sijoituksesta.
9 Lausuntoehdotus 26.09.07 RTS 07:36 Taulukko 5 (jatkoa) Auringonsuojaratkaisujen perustyypittely sijoituksen ja toimintaperiaatteen mukaan. Ratkaisutyyppi Periaatekuva Mitoituskriteerit Huomautuksia Sälekaihtimet (ikkunan välissä tai sisäpuolella) Kankaiset tms. pystysuuntaiset ripustetut säleet ikkunan sisäpuolella. Periaatteessa kuten muillakin pystypinnan säleiköillä, mutta säädettävä sälekulma ei edellytä varsinaista mitoitusta. Säädettävä sälekulma ei edellytä varsinaista mitoitusta. Toimivat parhaiten, kun aurinko suuntautuu ikkunaan viistosti sivulta. Helppo asennettavuus ja tehokas visuaalinen suojaus tekevät sälekaihtimesta käyttökelpoisen yleisratkaisun. Lämpösäteilyn kannalta huonompi kuin ulkopuolinen säleikkö. Tarjolla on lämpöominaisuuksia parantavia erityispinnoitteita Vaalea kangas ei välttämättä suojaa läpi tulevalta häikäisyltä. Ei juuri suojaa lämpösäteilyltä. Helposti asennettava. Markiisityyppiset katokset Suojausgeometria saman tyyppinen kuin lipalla. Myös sisätiloissa mahdollisia. Screen-tyyppiset verhot, jotka vaimentavat suoraa valoa ja mahdollisesti hajottavat sitä. Eivät estä kokonaan suoraa auringonvaloa, joten on valittava riittävän pieni läpäisy. Lämpötekninen toimivuus selvitettävä. Sopivia myös laajapintaisen häikäisyn estämiseen (vastakkaiset julkisivut yms.). Verho voi olla visuaalisesti hyvin huomaamaton, jos kaikki ikkunat on peitetty samalla tavalla (ei muodostu vertailukohtia). Käyttö tarpeen mukaan mahdollinen. Voidaan yhdistää pimennysverhoon Auringonsuojalasit (ks. taulukko 6) Käsitelty erikseen tarkemmin Valohyllyt (ikkunan yläosan tasolle sijoitettavat heijastavat ja varjostavat tasot) Auringonsuojauksen kannalta toimivat lipan tavoin. Ratkaisu yhdistää auringonsuojauksen ja valoa sisäkattoon suuntaavan toiminnan. Eivät välttämättä toimi kovin hyvin Suomen leveysasteilla. Valoa suuntaavat komponentit, kuten prismalasit, erikoissäleiköt jne Etuna valon hajottamiseen verrattuna on suoran auringonvalon tunkeutumiskyvyn säilyminen. Häikäisyn välttäminen vaatii mitoituksen ja sovituksen tilaan. Erityisratkaisuja, joiden tavoitteena suunnata valoa tilan takaosiin. Voivat aiheuttaa heijastuksia sisäpintoihin. Asettavat vaatimuksia alakattoratkaisulle.
RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 10 3.3 Auringonsuojasäleikön mitoitus Säleikkötyyppisiä suojia tehdään usein arkkitehdin suunnitelmien mukaan. Pyrkimys ulkonäön keveyteen johtaa kuitenkin helposti puutteelliseen suojaukseen. Säleiden suunta, suhteellinen etäisyys toisistaan ja sälekulmat vaikuttavat olennaisesti suojaukseen, mutta vain suhteellisilla dimensioilla on vaikutusta varjostuksen määrään. Sälevälien absoluuttinen leveys vaikuttaa syntyvään valokuvioon. Aurinko ei ole pistemäinen valonlähde näkyy n. 0,5 asteen kulmassa. Pienen reiän läpi paistava aurinko synnyttää metrin etäisyydelle n. 9 millimetrin levyisen kuvansa. Jotta säleikön rakojen projisoimat kuvat alkaisivat sulautua yhteen, etäisyyden on siis oltava suunnilleen 100-kertainen säleiden sijoitteluväliin nähden (kuva 12). Kauempana aurinko alkaa näkyä useammasta säleikön raosta samanaikaisesti. Kaikkein pienimmillä millimetriluokan säleiköillä tällä ilmiöllä ei ole merkitystä. Säleiden vaalea väri lisää hajavalon läpäisyä. Peilaavat säleet voivat aiheuttaa heijastuksia sisätilaan. Automaattisesti säätyvä säleikkötyyppinen suoja on valon määrän suhteen joustavampi kuin kiinteä. Oikein sijoitettu ja mitoitettu kiinteä säleikkö voi kuitenkin toimia täysin tyydyttävästi, kunhan se ei vaimenna valoa liikaa. Lasipinta-alan on myös oltava riittävän suuri. Vaihtoehtona voi myös olla käsisäätöinen tai päälle-pois-kytkettävä auringonsuojatyyppi. Kuva 12. Valokuvion leveys auringon paistaessa säleikön raoista. Valintaan vaikuttavat myös helppokäyttöisyys, toimintavarmuus ja kestävyys. 4 ERITYISKYSYMYKSIÄ 4.1 Lasin käyttö julkisivuissa ja auringonsuojana Lämpökuormien hallitseminen erikoislaseilla on parantanut avointen lasipintojen käyttömahdollisuuksia. On myös mahdollista suunnitella esimerkiksi runsaasti valoa tuottavia kattoikkunoita. Tärkeimmät lasin näkyvät erityisominaisuudet tässä yhteydessä ovat valonläpäisyn pienentäminen auringonsuojalaseilla sekä valon hajottaminen (taulukko 6). Jos valaistustavoitteet ovat vaativat (taulukko 2), pelkän lasin käyttö auringonsuojana on kyseenalaista. Auringonsuojalasia käytettäessa luminanssisuhteet eivät muutu merkittävästi niin kauan, kuin lasin läpi näkyvät ulkotilan luminanssit pysyvät suurina sisätilan luminansseihin verrattuna. Jos julkisivu on auringon puolella, lasin läpäisyn on oltava varsin pieni, jotta ikkunasta näkyvä aurinko tai sen tuottamat valonläikät työtasolla eivät häikäisisi. Tällöin päivänvalon saanti pilvisellä säällä on niukkaa. Vaihtoehtona voisi tällöin olla kirkas lasi yhdistettynä erilliseen auringonsuojaan. Taulukko 6. Erilaisten lasityyppien ominaisuuksia. lasityyppi ominaisuudet toimintaperiaate tai toteutus eristyslasi (vanh. umpiolasi ) selektiivilasi auringonsuojalasi absorboiva lasi kahdesta tai useammasta lasista koottu elementti säteilyn läpäisyn suhteen selektiivinen (varsinkin lämmöneristävyyttä parantava) lasi, joka yleensä läpäisee vähemmän lämpösäteilyä kuin näkyvää valoa yleisnimitys laseille, jotka läpäisevät tavallista vähemmän auringon säteilyä auringonsuojalasi, joka absorboi itseensä osan auringon säteilystä lasien väli on kaasutiivis ja täytetty ilmalla tai muulla kaasulla erikoispinnoite, jonka emissiviteetti on lasin arvoa pienempi ja heijastaa pitkäaaltoista säteilyä (aallonpituusalue riippuu pinnoitteesta) absorbointi, peiliheijastus, selektiiviset pinnoitteet tai näiden yhdistelmät massavärjäys peiliheijastava lasi auringonsuojalasi, jonka suojauskyky perustuu peiliheijastukseen valoa heijastava pinnoite erikoiskirkas lasi valoa hajottava lasi (läpikuultava lasi) valon värisävyn muuttumattomuus tavoiteltaessa erityisen hyvää värintoistoa; lämpösäteilyn läpäisy yleisnimitys laseille, joilla on valon hajaläpäisyominaisuus mattakäsittelyn tms. ansiosta lasimassasta on poistettu vihertävän sävyn aiheuttava raudan oksidi vaihtoehtoja mm. etsaus, mattahionta, hiekkapuhallus, mattalaminointi, silkkipainatus ja kohokuviointi
11 Lausuntoehdotus 26.09.07 RTS 07:36 Valon hajottaminen yksinomaisena keinona ei pienennä lasiin osuvan auringonvalon luminanssia riittävästi, vaan tuloksena on helposti joka suuntaan säteilevä häikäisylähde. Valoa hajottava lasi toimii parhaiten auringolta suojattuina laajahkoina pintoina (vrt. kuva 10). Se ei sovellu näkökentässä olevien auringonsuojien materiaaliksi ilman merkittävää tummennusta tms. lisävaimennusta. Paljaiden lasinpintojen peilaava vaikutus voi aiheuttaa haitallisia auringonvalon heijastumia sisätilaan. Säleikköjen tai silkkipainettujen julkisivurastereiden läpi aurinko voi tuottaa terävästi vaihtelevan valokuvion (ilmiön tarkasteluun voi käyttää kuvassa 12 esitettyä periaatetta). 4.2 Atriumit ja valokatteet Atriumin tai valokatteen arkkitehtonisena tavoitteena on usein ulkotilamaisuus. Jos siihen pyritään konkreettisesti avoimin lasipinnoin, auringonsuojaus jää helposti riittämättömäksi. Suora auringonvalo ja suuri valaistusvoimakkuus eivät ole ainoita ulkotilamaisuutta luovia seikkoja. Myös varjoisuus, pehmeä ylävalo ja hillityt luminanssikontrastit voivat olla ulkotiloille ominaisia. Auringonsuojaukseen voi käyttää useitakin vaihtoehtoja: pysty- ja vaakapintojen auringonsuojatyypit voivat sopia myös valokatteisiin voidaan hyödyntää lasikatteen yläpuolisia rakenteita ja ympäröiviä rakennusmassoja suuretkin toistuvat katon rakenteet (palkit, ikkunakuilut) voivat toimia auringonsuojasäleikön tavoin sopivasti mitoitettuina valoa voidaan ottaa suunnatusta kattoikkunarakenteesta (klerestorioikkunointi) tai ikkunajulkisivun kautta voidaan pyrkiä sellaiseen tilan muotoon, ettei valo osu kriittisiin kohtiin. Auringonsuojauksen puuttuminen yhdistettynä vaaleaan sisäväritykseen johtaa helposti laaja-alaiseen häikäisyyn. Myös auringonsuojana toimivat kattorakenteet voivat aiheuttaa häikäisyä, etenkin niiden tasolla oleviin työtiloihin. Lisäksi on estettävä auringon häiritsevä peilautuminen lasipinnoista. ten sisäkaton osia tai valoa hajottavia laseja. Heijastavien pintojen on oltava mahdollisimman vaaleita ja kiiltämättömiä. Toisinaan sähkövalon väri on sovitettava päivänvaloon (taulukko 7). Yleensä tarkoitus ei ole kuitenkaan jäljitellä päivänvaloa, jonka värilämpötila vaihtelee varsin paljon (jopa auringonlaskun alle 2000:sta aina sinitaivaan yli 40 000:een kelviniin). Sähkövalon 3000-5000 kelvinin väliltä (halogeenilamppu - suora auringonvalo) valittu värilämpötila on yleensä käyttökelpoinen. Suhde voi olla myös kontrastoiva, esimerkiksi tavanomaisessa työvalaistuksessa lämmin keinovalo voi täydentää päivänvaloa. Näyttelytiloissa pyritään yhtenäisempään värilämpötilaan, jolloin keinovalolle n. 4000 K on usein sopiva kopromissi. On otettava huomioon värivaikutelma myös päivänvalon puuttuessa. valonlähde tulenliekki (kynttilä) <1900 vakiohehkulamppu 2700 halogeenilamppu (pienjännitteinen) Kuva 13. Keskeistila valaistaan tehokkaasti etenkin kattovalokuilun kautta. Seinä toimii valonjakopintana. Finnoon koulu. Kouvo - Partanen ARK 1/2004. S. 39. Kuva Jussi Tiainen. Kuva lainattu RT-luonnokseen. Taulukko 7. Esimerkkejä valonlähteiden värilämpötiloista. Mitä korkeampi värilämpötila, sitä kylmempi värisävy. Arvot ovat likimääräisiä ja vaihtelevat käytännössä. värilämpötila K 3000-3200 4.3 Päivänvalon ja sähkövalon yhteensovitus Sähkövalaistus on ratkaisevasti vähentänyt riippuvuutta päivänvalosta. Sähkövalolla voi myös vähentää syvän huonetilan varjokohtia ja korjata vain yhdellä sivulla olevien ikkunoiden valonjakoa puutteita. Sähkövalon säätöä päivänvalon määrän mukaan voidaan tarvita erityiskohteissa tai kun halutaan säästää sähköenergiaa. Sähkövalaistuksen epäsuora osa voi hyödyntää samoja valonjakopintoja, joita käytetään päivänvalon jakamiseen, ku- sisätilojen yleisloistelampu t 2700-4000 pelkkä suora auringonvalo päivällä päivänvalo, päivällä sekoittunut, sininen taivaankansi, eri kohdissa noin 5000 noin 6000 7000-20000
RTS 07:36 Lausuntoehdotus 26.09.07 12 KIRJALLISUUTTA RT-ohjekortteja RT 055.30 Ilmasto, säteily RT 055.33 Varjon suunta ja pituus RT 07-10564 Rakennuksen sisäilmasto RT 09-10884 Esteetön liikkumis- ja toimimisympäristö RT 75-10155 Valaisimet RT 90-10244 Pientalotontti RT 91-10440 Saunan tilojen suunnittelu RT 94-10817 Kuvataiteilijoiden työtilat RT 96-10509 Näyttelytilat RT 95-10718 Toimistotilat, työpistesuunnittelu ja -mitoitus Muuta kirjallisuutta 1996. Valaistuksen laskenta, mittaukset ja huolto. Valaistustekniikka-sarja, osa 1. Espoo: Suomen Sähköurakoitsijaliitto ry & Suomen Valoteknillinen seura ry. The IESNA Lighting Handbook : Reference & Application. 9 th ed. New York: Illuminating Engineering Society of North America (www.iesna.org). 1994. Daylighting in Buildings. The European Commission, Directorate-General for Energy. (A Thermie programme action.) URL: http://erg.ucd.ie/mb_daylighting_in_buildings.pdf [2002?] Shading systems. Solar shading for the European climates. The European Commission. (Energie General information.) URL: http://erg.ucd.ie/mb_shading_systems.pdf Baker, N. & Steemers, K. 2002. Daylight Design of Buildings. James & James, Lam, William M. C. 1986. Sunlighting as formgiver for architecture. New York: Van Nostrand Reinhold. Kuva 14. Hyvän paimenen kirkko. Juha Leiviskä. Valokuva. Kuvalähteet Kuvat on lainattu RT-ohjekorttiehdotukseen. Lopulliset julkaisuluvat selvitetään myöhemmin. Käsikirjoituksen tähän RT-ohjekorttiin on laatinut arkkitehti, DI, Markku Norvasuo.