Napfény és benapozás helyiségekben
A köznyelv által napfénynek nevezett fény lényegében a Nap által kibocsátott elektromágneses sugárzás emberi szem által látható része, durva közelítésben az összes sugárzásnak kb. 42%-a, amely hősugárzás formájában jut el a Földre.
A hősugárzás által közvetített hőmennyiség a légkör felszínéhez érve részben visszaverődik, részben elnyelődik, és a Föld felszínét mindössze 40-45%-a éri el. A légkör – nagy tömege és rossz hőelnyelő képessége miatt – alapjában véve nem az elnyelt sugárzástól melegszik fel, hanem az áteresztett és a Föld felszínéről visszaverődött sugárzástól. Az, hogy a Föld felszíne mennyit nyel el, és mennyit ver vissza a beérkező sugárzásból, felületének tulajdonságaitól függ. Fontos tudni, hogy az emberi környezetben általában előforduló felületek milyen mértékben verik vissza a beeső sugárzást.
Napsugárzás időtartama
A napsugárzás időtartama a Föld különböző területein más és más. Az időtartam függ az adott terület Egyenlítőtől való távolságától (földrajzi szélesség), a greenwichi délkörtől való távolságtól (földrajzi hosszúság), továbbá az adott terület időjárását meghatározó domborzati viszonyoktól, a tengerszint feletti magasságtól stb. Magyarország nagyrészt a 46-48 fok földrajzi szélesség és a 16-22 fok földrajzi hosszúság között, hegyekkel határolt medencében fekszik. Az átlagos napfénytartam, vagyis az egy éven belüli napsütéses órák száma 1800-2200, amely az egyes évszakok között természetesen nem egyenletesen oszlik meg, és a Nap égbolton való látszólagos mozgása folytán a napsugárzás szöge egy-egy napon belül és évszakonként is jelentős mértékben változik.
A beesési szög és a sugárzás iránya, de elsősorban a sugárzás intenzitása a lakás, illetve az állandó tartózkodásra szolgáló helyiségek tájolása és elrendezése szempontjából nagy jelentőségű, amelyet tehát ismerni kell a várható sugárzási időtartamok kiszámításához. A 10 foknál kisebb szögben beeső sugárzás energiájával már nem számolhatunk, mert azt a környező növényzet és építmények felfogják, ráadásul az ilyen kis szögben érkező napsugárzásnak igen vastag légköri por- és párarétegen kell áthaladnia, ami jelentősen csökkenti intenzitását. A napsütés időtartamának kiszámításához nagy segítségünkre vannak az ún. nappályadiagramok.
A lakó- és egyéb, emberi tartózkodásra szolgáló épületek napsugárzási időtartamának meghatározása mindig a tervező feladata. A pontos meghatározás különösen akkor szükséges, ha az épület vagy építmény tájolása nem választható meg szabadon, illetve az épület környezetében olyan méretű objektumok, épületek vagy domborzati elemek vannak, amelyek időszakosan ugyan, de jelentős árnyékot vetnek a tervezett építményre.
Az eddigieket végiggondolva megállapítható, hogy a benapozás délre néző homlokzat esetén a legkedvezőbb. A számítással és szerkesztéssel meghatározott benapozottság többféleképpen módosítható anélkül, hogy az épület alaprajzán, tájolásán és az üvegezett felületek méretén változtatnánk.
Ilyen lehetőségek például a következők:
- az ablakkáva méretének megváltoztatása;
- a szükséges üvegfelület, ablakok „szétszórt” elrendezése;
- az ablak(ok) helyének megváltoztatása.
Az árnyékoló szerkezetekkel ugyan sorozatunk következő kötete foglalkozik, nagy vonalakban azonban érintenünk kell e témakört is, hiszen a benapozás az árnyékolás nélkül csak egyoldalúan értelmezhető. Egy épület tervezésekor az árnyékolás szükségességét elsősorban a funkció, másodsorban pedig az építészeti igények határozzák meg.
(Kép fent) Épület véghomlokzati nyílászárókon keresztüli benapozásának vizsgálata 1 téli; 2 őszi/tavaszi; 3 nyári napfordulókor (déli 12 órakor).
Az OTEK szerint „minden olyan helyhez kötött munkahelyet, továbbá csecsemők és gyermekek oktató-nevelő helyiségeit, amelyeket déldélnyugat-nyugati irányból napsugárzás érhet, árnyékolóval kell ellátni”. Ennek az előírásnak a betartása lakások esetén ugyan nem kötelező, de az esetek többségében lakóépületeknél is szükség van valamilyen árnyékoló eszközre vagy – szerkezetre.
Az árnyékolók két fő csoportja a fix és mozgatható árnyékolók, amelyek elhelyezhetők:
- ablakon kívül, az épület homlokzatához erősítve;
- ablakon belül;
- az épület előtt (ritkán fordul elő).
Az árnyékolók nagy jelentőségűek a belső tér energiamérlege szempontjából, téli és nyári működtetés esetén egyaránt. Nyáron az árnyékolás némileg csökkenti a belső tér melegét, télen viszont néhány %-kal csökkenti az épület, a fűtött tér hő veszteségét. Az árnyékolás megoldható tisztán építészeti eszközökkel is, azaz ha maga az épület (az egyes szerkezetek, az építmény tömege) olyan kialakítású, hogy az árnyékolás feladatát részben vagy teljesen ellátja. Gondoljunk az épület tájolásától függő párkányokra, a túlnyújtott ereszekre vagy egy lodzsa mélységéből adódó árnyékolóhatásra.
Az árnyékolás másik módja a külön e célra gyártott, az épület szerkezeteire (szerkezeteibe) utólag felszerelt (beépített) árnyékolók használata. Ezek a szerkezetek, illetve szerelvények általában kívülre kerülnek, így az épület egészének megjelenésére is hatással vannak, és az esetek többségében rontják az összképet, használatuk nemegyszer az építésügyi szabályozás szempontjából is kifogásolható.
Az utólag felszerelt belső árnyékolók szintén jelenthetnek nehézségeket esztétikai szempontból, az eredeti megvilágítást gyökeresen megváltoztathatják, sőt, akár a természetes megvilágítás mértékét is az érvényben lévő szabványokban meghatározott értékek alá szoríthatják.
Az árnyékolás eszköze lehet a növényzet is, a helyiségekben vagy a homlokzaton elhelyezve, esetleg az épület köré telepítve. Az épületen kívüli meglévő növényzet ugyancsak számításba vehető az árnyékolás szempontjából. Hazánkban sajnos csak kevéssé foglalkoznak a növényzet „rugalmas” árnyékoló képességével, vagyis azzal a tulajdonságával, hogy leveleivel nyáron árnyékol, télen pedig lombját veszítve szabad utat enged a napsugárzásnak.
(Kép fent) Kelet-nyugati irányba tájolt tetőgerincű épület déli benapozása homlokzati és tető síkbani ablakozással. Az ábra jól példázza azt, hogy a benapozási mélység a padlástérben nagyobb, „szórása” intenzívebb 1 téli; 2 őszi/tavaszi; 3 nyári napfordulókor (déli 12 órakor).
(Kép fent) Az épületek padlásterében létrehozott lakások tökéletes benapozása különféle módokon lehetséges a) síkbani tetőablakkal (leghatékonyabb megoldás); b) tető síkbani parapet ablakkal; c) tetőfelépítményben lévő homlokzati ablakkal (a benapozási hatékonyság és a téli-nyári hő terhelés szempontjából a legrosszabb megoldás); d) teraszajtóval.
(Kép fent) Tökéletes benapozás példája kapcsolt naptérrel 1 téli; 2 őszi/tavaszi; 3 nyári napfordulókor (déli 12 órakor).
(Kép fent) A padlástér benapozása és a belső tér megvilágításának intenzitása az ábra %-os arányainak megfelelő; az ablak környezetében 100%-os-nak tekinthető a) metszet; b) alaprajz.
(Kép fent) A házakat nyáron érő napsugárzás hő terhelése nagymértékben rontja a belső tér klimatikus viszonyait a túlzott felmelegedés miatt 1 – 5 szintek száma; A) belső lakótér; B) a külső hő terhelés okozta belső felmelegedés mértéke, illetve erőssége [A) és B) hányadosa]); C) az épület belső tereit terhelő napsugárzás épületfelület-arányos.
(Kép fent) Helytelenül beépített tetőtéri ablak tetősíkra merőleges káva(fal)béléssel, ahol a kávaárnyék
nagymértékben befolyásolja a napsugárzás bejutásának lehetőségét.
(Kép fent) Tökéletes tetőtér ablak beépítési példa, ahol az üvegméret keresztmetszeti állandója közel azonos a benapozási zónáéval a) vízszintes metszet; b) magassági metszet.