Roman Tšernõšov VALGUSTUSLAHENDUS SUURE JAANI TERVISEKESKUSE NÄITEL LÕPUTÖÖ Mehaanikateaduskond Elektritehnika eriala Tallinn 2017
Mina, tõendan, et lõputöö on minu kirjutatud. Töö koostamisel kasutatud teiste autorite, sh juhendaja teostele on viidatud õiguspäraselt. Kõik isiklikud ja varalised autoriõigused käesoleva lõputöö osas kuuluvad autorile ainuisikuliselt ning need on kaitstud autoriõiguse seadusega. Lõputöö autor Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Üliõpilase kood.. Õpperühm.. Lõputöö vastab sellele püstitatud kehtivatele nõuetele ja tingimustele. Juhendajad. Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev. Konsultandid.... Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Kaitsmisele lubatud..20.a.... teaduskonna dekaan.. Teaduskonna nimetus Nimi ja allkiri 2
SISUKORD SISSEJUHATUS...5 1. ETTEVÕTTEST...6 2. SUURE JAANI TERVISEKESKUS...7 2.1 Ülesanne...7 2.2 Ruumid...8 3. VALGUSTUSE MÕJU...9 3.1 Tehisvalgustus...9 3.2 Sinivalgusest tulenev risk... 12 3.3 Tehisvalguse mõju ööpäevarütmile... 14 4. VALGUSTUSLAHENDUS... 17 4.1 Kiirabi ruumid... 17 4.2 Kabinetid... 20 4.3 Tehnilised ruumid... 23 4.4 Ruumid lokaalse dali juhtimisega... 25 4.5 Spa valgustus... 27 4.5.1 Ujula... 27 4.5.2 Koridorid ja dušid... 30 4.5.3 Ujula hädavalgustus... 31 4.6 Saun... 33 4.7 Jõusaal... 33 KOKKUVÕTE... 35 SUMMARY... 37 VIIDATUD ALLIKAD... 39 3
LISAD... 42 Lisa 1. Dali juhtimise struktuurskeem... 43 Lisa 2. Hädavalgustuse põhimõtteline skeem... 44 Lisa 3. Kiirabi vastuvõtu ruumi valgusarvutuse tulemused... 45 Lisa 4. Koridori valgusarvutuse tulemus... 46 Lisa 5. Niiske ala (spaa) koridori valgusarvutuse tulemused... 47 Lisa 6. Spaa (ujula) valgusarvutuse tulemused... 49 4
SISSEJUHATUS Käesoleva lõputöö teemaks on Suure Jaani tervisekeskuse valgustuslahenduse projekteerimine. Töö autor veetis diplomipraktika ettevõttes Novarc Group AS kus järgmiseks projektiks oli tervisekeskus. Koostöös sisearhitektidega projekteeris lõputöö autor valgustuslahenduse mis vastas nii standardi nõuetele kui ka tellija soovile. Enne valgustuse projekteerimist uuris töö autor valguse osatähtsusest inimeste elus, et luua võimalikult inimkeskne lahendus. Tehisvalguse mõju inimestele on uuritud juba kümneid aastaid, kuid siiamaani tehakse uusi avastusi. Inimkeskne valgustus (ingl.k Human Centric Lighting) tähendab seda, et valgustus oleks kohandatav vastavalt inimese ööpäevarütmile. Kohandada saab valgusvoo intensiivsust, valguse värvsustemperatuuri ja ka valguse jaotust. Tehisvalguse mõju uurimine inimese organismile on tähtis, sest tihti veedavad enamus inimesi oma elust siseruumides. Eestit võib liigitada põhjamaade hulka, sest ööd on pikad ja päevad lühikesed, välja arvatud hiliskevadel ja suvel. Sellistel päevadel kui looduslikku valgust on vähe on tehisvalgusel suur osatähtsus inimese organismi loomulike funktsioonide simuleerimisel. Töö autor toob lõputöös välja olulisemad punktid valgustuse mõjust ja püüab rakendada teadlaste avastusi uue hoone valgustuslahenduse projekteerimisel. Lõputöös teadusallikatest toodud informatsioon aitab esile tõsta inimkeskse valgustuse aktuaalsuse. Järjest rohkem toimub maailmas üleminek leedvalgustusele. Leedvalgustus on energiasäästlik, efektiivne ja pika elueaga. Samuti peavad aastast 2018 olema kõik riiklikud uusehitised või oluliselt rekonstrueeritud ehitised olema liginullenergiaga hooned. Just seetõttu on kõik projekti valitud valgustid leedvalgustid. Samuti on leedvalgustid hõlpsalt juhitavad ja seetõttu saab neid kasutada erinevas valguskeskkonnas. Lõputöös on välja toodud mõningad näited valgustuse digitaalsest juhtimisest ja välja toodud erinevate vajadustega ruumide valgustuslahendused. Ööpäevarütmi järgiva valguse simuleerimine on alles suhteliselt uus valdkond, mistõttu selle levik väheste teadmiste ja oma kallima ostuhinna tõttu on veel vähe levinud. 5
1. ETTEVÕTTEST Novarc on 25 aastat tegutsenud arhitektuuri- ja inseneribüroo. Alustanud 1990.a. EA Rengi nime all ja on aastate jooksul kerkinud oma valdkonna juhtivaks tegijaks Eestis. Novarc pidevalt seisnud uuenduslikuma, säästlikuma ja keskkonnasõbralikuma ehitamise eest. Nimi Novarc sümboliseerib ettevõtte ambitsiooni viia ehitus, kui oluline majandusvaldkond, innovatsiooni teele ning juurutada mudelis ehk BIM-tehnoloogial baseeruvat koostööd kõigi projektis osalejate vahel. Ettevõte kasvanud palju mitmetahulisemaks kui lihtsalt projekteerimisbüroo. Novarc on arhitektid, insenerid, konsultandid. [1] Lõputööautor veetis antud ettevõttes ka inseneripraktika ning jäi praktika lõppedes sinna tööle. Kahe aasta jooksul on välja antud mitmeid projekte, kuid tervisekeskuse laadse projektiga, kus on ka spa ja ujula puutub autor kokku esimest korda. Projekte juhivad projektijuhid ja projekte koostavad insenerid. Ühes majas on koos nii konstruktorid, arhitektid, kütte ja ventilatsiooni, vee ja elektriinsenerid. Projekti valmimisel viiakse läbi koosolekuid eriosadega samuti tellijaga ning sisearhitektidega. 6
2. SUURE JAANI TERVISEKESKUS Suure Jaani tervisekeskus rajatakse Viljandi maakonda Suure Jaani valda Pärnu tänavale. Rajatava hoonega ühendatakse ka 1912. aastal valminud tuletõrjedepoo (Pilt 1). 2.1 Ülesanne Pilt 1. Kavandatav Suure Jaani tervisekeskus [2] Projekteerimise peamisteks alusteks on asendiplaan ja tellija poolne lähteülesanne. Tellija lähteülesanne; Hoone arhitektuurne projekt, Arhitekt Must OÜ ja Novarc Group AS ideekavandiga Viies aastaaeg., töö nr 1273; Lähteülesanded elektripaigaldise projekteerimiseks hoone tehnosüsteemide projekteerijatelt (KVVKJ), Novarc Group AS tööd nr 1273; Projekteerimise koosolekute protokollid; 7
Elektrivarustuse tehnilised tingimused Elektrilevi OÜ Pärnu-Viljandi regioonilt nr. 239354, väljastatud 06.04.2016. Telekommunikatsioonialased tehnilised tingimused Telia Eesti AS nr 26142628, koostatud 18.03.2016; 2.2 Ruumid Kogu kompleks koosneb endisest tuletõrjetornist ja depoost ning viiest väikelinna sobiva mahuga hooneosast, mida ühendab Soomaa laugastest inspiratsiooni saavate erikujuliste basseinide ja nelja saunaga veekeskus. Veekeskuses on kolme rajaga bassein, madalam bassein ujumise algõpetuse tarbeks, madal lastebassein, liutoruga perebassein, mullivann ja saunade juures asuv külmaveebassein. Kompleksis on ruumi külastuskeskusele, perearstidele, hambaarstile, füsioteraapiaks, apteegile, jõusaalile, kohvikule, kiirabile, politseile jm. [2] 8
3. VALGUSTUSE MÕJU 3.1 Tehisvalgustus Nähtav valgus on elektromagnetkiirgus mida inimene silmade abil näeb. Elektromagnetlainete pikkused moodustavad kokku elektromagnetlainete spektri, mille silmadele nähtav osa on väga väike. Inimese silm on suuteline sellest spektrist tajuma kõigest väga väikese vahemiku. Selle vahemiku ulatus on alates 380 nanomeetrist kuni 780 nanomeetrini (Joonis 1). Nähtav valgus on omakorda jaotatud värvide järgi seitsmeks osaks: 380nm kuni 420nm violett 420nm kuni 440nm indigo 440nm kuni 490nm sinine 490nm kuni 560nm roheline 560nm kuni 590nm kollane 590nm kuni 630nm oranž 630nm kuni 760nm punane 9
Joonis 1. Elektromagnetlainete skaala [3] Enamus erinevaid lainepikkusi mõjutavad mingit moodi inimese organismi. Silmas kandub võrkkestane optiline kiirgus vahemikus 380-1400 nm (standard EVS-EN 62471, p.3.8) [4] Nähtava valguse näiv värv sõltub paljudest välisteguritest ja võib näida sõltuvalt kellaajast ja ilmastikust sinakast kuni kollaseni. Valguse näivat värvi iseloomustatakse värvsustemperatuuriga, mille ühikuks on Kelvin. Näiva valgusvärvi järgi liigitatakse valget valgust soojaks, neutraalseks ja külmaks valguseks. Erinevad valge värvi valgusvärvsustemperatuurid (Joonis 2). Joonis 2. Nähtava valge välgusvärvsustemperatuurid [5] 10
Valgus värvsustemperatuuriga alla 3300K on näivalt kollane ja tekitab mugavus- ja hubasustunnet. Kasutatakse enamasti restoranides, kodudes ja muudes puhkeruumides ning asutustes (Pilt 2). Pilt 2. Soe valge [6] Neutraalne valge ehk vahepealne 4000K. Kasutatakse enamasti büroohoonetes, koolides ja avalikes hoonetes (Pilt 3). Pilt 3. Neutraalne valge [6] Päevavalgus 5000K ehk külm valge, kasutatakse seal, kus värvide õige nägemine on oluline või soovitakse simuleerida valgusega aknast tulevat loodusvalgust (Pilt 4). Pilt 4. Külm valge [6] 11
Inimesed viibivad tehisvalguse käes väga suure aja oma elust, olgu see töökoht, või kool. Seetõttu peaks tehisvalgus võimalusel nende tegevust toetama. Looduslik päevavalgus muudab päeva jooksul nii intensiivsust kui ka värvsustemperatuuri. Valgusvärvsustemperatuur mõjutab inimese ekrsust, tähelepanuvõimet, produktiivsust kuid aitab ka inimesel tunda end hästi ja puhanuna (Joonis 3). Joonis 3. Valguse värvsustemperatuuri mõju [7] 3.2 Sinivalgusest tulenev risk Iga päev ümbritsevad inimesi kõiksugused leedekraanid ja leedvalgustid. Leedvalgustid on muutumas populaarseks tänu nende energiaefektiivsusele. Leedvalgustid on asendamatud valgusviljakuse ja energiasäästlikuse poolest. Sinivalgusel on nii positiivne mõju kui ka negatiivne mõju. Teatud sinivalguse lainepikkusala võib kahjustada inimese silma võrkkesta, kui liigset sinispektrit sisaldav valgus on näiteks pikemat aega otse inimese silma suunatud. Üldjuhul on teada, et kui järgitakse standarditega kehtestatud soovituslikke valgustustasemeid, ei kujuta sinivalgus enamasti mingit ohtu (Graafik 1). Tuginedes meditsiiniala teadlaste uurimistöödele, on välja töötatud standardeid, mis määratlevad ära nõuded, et sinivalgus ei kujutaks kasutajaile mingit ohtu. Nii on valgustitootjad kohustatud oma valgustite sertifitseerimisel välja tooma valgusti vastavuse standardile EN 62741. 12
Sinivalgus funktsioon B(λ) 1 0,8 0,6 0,4 Negatiivne mõju võrkkestale 0,2 0 305320335350365380395410425440455470485 Lainepikkus (nm) Graafik 1. Sinivalguse negatiivne mõju silma võrkkestale nähtava valguse kiirgusspektris [4] Tänapäeval üldvalgustuses kasutatav leedvalgusti põhineb sinisel leedil, millele on peale kantud luminofoorkiht, mis annab valgusele näiva valgusvärvi ehk värvsustemperatuuri. Leedvalgusallika poolt kiirgav spekter on märkimisväärselt erinev hõõg ja luminofoorlampidest (Joonis 4). 13
Joonis 4. Erinevate lampide võimalikud spektraaljaotusdiagrammid. X telg suhteline kiirgusintensiivsus, Y telg lainepikkus (nm) [8] LED-valgusallikaid iseloomustab pikk tööiga, kuid see ei tähenda, et leedide luminofoorkiht või optika ajapikku ei degradeeru. Mistõttu ei suuda luminofoorkiht efektiivselt neelata piisavat kogust sinist valgust. Luminofoori õhenemine soodustab sinivalguskiirguse intensiivsust. On ka vastupidiseid juhuseid, kus luminofoorkihi degradeerumise tõttu muutub valgus hoopis kollasemaks. Seetõttu muutub aja möödudes valgusallika värvsustemperatuur koos värviesitusindeksiga. [9] 3.3 Tehisvalguse mõju ööpäevarütmile Valgus mõjutab inimeste heaolu rohkem kui tegelikult arvatakse. Valgus käivitab inimese organismis sisemise kella mis reguleerib magamise-ärkamise tsüklit, immuunsussüsteemi võimekust, söögiisu ja palju muid funktsioone ning käitumist. Kõige selle kõrval on valgusel tugev mõju inimese tujule, erksusele ja tähelepanule. Kõik eelnevalt loetletud valguse nähtamatud mõjud sõltuvad valguse intensiivsusest, kestvusest ja valguse spektrist. [10] Vahetustega tööl käib kuni 20% inimestest terves maailmas. Öövahetustega töö on paljude elukutsete puhul täiesti tavaline. Ebatüüpilised tööajad ja eriti öövahetused on seotud halva unekvaliteediga ja vähese sügava une kogusega mis toob endaga kaasa unisuse ja kroonilise magamatuse. Krooniline magamatus mõjub inimesele väsitavalt, langetab motivatsiooni ja on tihti tööõnnetuste tekke põhjuseks. Magamatus on ohtlik mitte ainult töölistele endale vaid ka 14
inimestele kes neid ümbritsevad. Inimeste erksus ja tähelepanuvõime on väga olulised sellistel töökohtadel nagu: haiglad, transpordifirmad, korrakaitseüksused, ja muudel aladel kus inimesed on tööl ka öisel ajal. [11] Unisuse ägenemine öövahetuste ajal on seotud ööpäevarütmi nihkumisega ja sunnitud magamise-ärkamise graafikuga. Ööpäevarütmiline protsess kontrollib perioodiliselt inimese 24-tunnist une ja ärkvelolemise aega mida juhib kehasisene ööpäevarütmi kell mis asub hüpotalamuse suprakiasmaatilises rakutuumas (SCN). SCN-i aktiivsus sõltub mitmetest välismõjudest millest kõige enam mõjutab ööpäevarütmi valguse-pimeduse tsükkel. Teised mõjuallikad on näiteks söögikorrad, liikumine ja sotsiaalne suhtlemine. Inimesel kes on kokkupuutes loodusliku valgus-pimeduse tsükliga on ööpäevarütmi aktiivsus kõige kõrgem päeva keskpunktis ja kõige madalam öösel. See rütm avaldub ka kehatemperatuuri muutumises. Õhtusel ajal tuleks võimalusel vahetada tugeva sinispektrialaga valgus sellise vastu, mille sinispektriala on tagasihoidlikum või puudub üldse. [11] Joonis 5. LRC teadlaste poolt välja töötatud valguse ööpäevarütmi simulatsioon sõltuvalt valgusvärvsustemperatuurist ja intensiivsusest [12] LRC (Lighting Research Center) on välja töötanud mõõtühiku inimeste ööpäevarütmi simulatsiooni määramiseks. CS (Circadian Simulus) näitab spektraalse valguskiirgustiheduse mõju efektiivsust inimese silma sarvkestale. See on ööpäevarütmi stiimul mida ajukeskus töötleb sõltuvalt valguse spektrist ja valguse tasemest silma tasandil. Ühiku skaala on 0,1-0,7. E H - Horisontaalne valgustihedus, E V - vertikaalne valgustihedus (Joonis 5). 15
Inimeste kohandumist öövahetustega tööle on uuritud viimastel kümnenditel üha enam. On täheldatud, et intensiivne valgus vahetuse ajal ja pimedus pauside ajal, teatud töökohtadel, võib märkimisväärselt aidata inimese kohandumisele öötööga ja vähendada unisust. Katsed on näidanud, et öövahtustega inimeste unisust saab vähendada sisevalgustuse dünaamilisel juhtimisel ja vahetuste alguse ning lõppemise aja korrigeerimisega samuti valguse värvsustemperatuuri muutmisega. [11] 16
4. VALGUSTUSLAHENDUS 4.1 Kiirabi ruumid Kiirabi brigaadile olid eraldatud ruumid: Garaaž, inva WC koos dušiga, 3 puhketuba, puhkeruum, ladu, dušš, WC. Puhketubade, vastuvõtu ja kontori ning puhkeruumi valgustus on sisekujundajate poolt valitud valgustitega. Nende idee seisnes selles, et kasutada võimalikult palju sarnaseid valgusteid terves hoones. Valgustiteks on Halla Puri ümmargused valgustid. Kõikides eelnimetatud tubades on ripplaed ning valgustid on valitud süvistatavad. Valgusarvutuste tulemusena kujunes välja ruumi nõuetele vastav valgustite vajalik arv ja paigutus. Ruumide nõuded vastavalt standardile EVS-EN 12464-1:2011 osa 1 sisetöökohad (Tabel 1) [13]. Tabel 1. Ruumi nõuded [13] Piirkond Pindade Valgustustiheduse Räigus UGR Värviesituse valgustustihedus ühtlus U o üldindeks R a Ē m (lx) Puhkeruumid 100 0,40 22 80 Kuvartöökohad 500 0,60 19 80 Vastuvõtulett 300 0,60 22 80 17
Koridor(põrand) 100 0,40 25 80 Tabel 2. Ruumide valgusarvutustulemused programmiga DiaLux Evo 6.2 Piirkond Pindade Valgustustiheduse Räigus UGR Värviesituse valgustustihedus ühtlus U o üldindeks R a Ē m (lx) Puhkeruumid 470 0,44 21,2 80 Kuvartöökohad 544 0,73 19 80 Vastuvõtt 572 0,64 22 80 Koridorid 174 0,43 21,4 80 Ruumil Vastuvõtt - Kontor on mitu otstarvet, seal on olemas ka haiglavoodi, kus saab vajadusel patsienti ravida. Sellepärast on sellesse ruumi projekteeritud bakteristsiidlambiga valgusti, millega saab vajadusel ruumi õhku desinfitseerida, kui ruum on tühi. Valgustiks on valitud PHILIPS TUV8. Samuti on selles ruumis ka vastuvõtulett kus asub kuvaritöökoht. Valgustite lülitus toimub lülitist käsitsi. Lülitid olid valitud kahegrupilised, et valgustite juhtimine oleks paindlikum. Energiasäästu nimel on pikemates koridorides lülitus liikumisanduritega, mis tagab selle, et tühjas koridoris vähese liikumisega ajal ei põleks valgustus. Bakteritsiidlambi lülitus toimub käsitsi, lüliti asukoht on väljaspool ruumi kohas, mis aitab vältida ekslikku sisselülitust ajal, kui ruumis viibitakse. Kööginurka on näidatud ka toide integreeritud köögivalgustite jaoks ja lülitid köögivalgustuse juhtimiseks. Üldjuhul paigaldatakse köögimööblisse leedvalgustid, mis talitlevad pingel 24V. Kööki integreeritud valgustus täpsustatakse tööprojektis. 18
Tualettide ja duširuumide valgustus on lahendatud leedribadega ja allvalgustitega. Kasutatud on OSRAM Linearlight ShortPitch leedriba, mis paigaldatakse karniisi sisse ning valgus on suunatud lakke. Leedriba jookseb ümber terve WC perimeetri ja selle valgusviljakus on 780lm/m. Valamute kohale on projekteeritud allvalgustid RA 8 DIXIT LED diameetriga 80mm. Dušširuumides on kasutatud vettpidavat leedriba Linearlight FLEX Protect Eco kaitseastmega IP67, samuti on leedriba terve duši perimeetri ulatuses. Allvalgustite RA8 Dixit LED kaitseaste on IP65. WC-de ja duširuumide valgusjuhtimine on lahendatud passiivsete infrapunaanduritega (PIR), mille viiteaeg on programmeeritav vahemikus 30 sekundit kuni 30 minutit. Tarvikute lattu, garaaži ja koristusruumi on valitud valgustid Glamox i40. Valgustite kaitseaste on IP66. Hädavalgustus on projekteeritud hädavalgustuse standardi normide järgi standard EVS-EN 1838:2013, evakuatsiooniteede plaani alusel. Kasutatud on süvistatud AWEX hädavalgusteid ja evakuatsioonitee märkvalgusteid (Pilt 6). Evakuatsiooonitee valgustustihedus peab olema vähemalt 1lx evakuatsioonitee keskteljel. Inva WC-sse projekteeriti ka paanikavastane valgustus vastavalt standardile EVS-EN 1838:2013 [14]. Hädavalgustus on ühendatud terves majas ning on reaalajas jälgitav ja testitav. Hädavalgustite juhtimisplokiks on valitud AWEXi toode Rubic Mini Una (Pilt 5). Plokk kinnitatakse elektrikilpi DIN liistule. Rubic Mini Una võimaldab juhtida kuni 500 hädavalgustit. Suure Jaani tervisekeskusesse on projekteeritud 168 hädavalgustit. Skeem täiendavate andmetega on esitatud lisas 1. Hädavalgustite häälestus teostatakse ja testtulemused kuvatakse käidujuhi arvutis. Pilt 5. Rubic Mini Una juhimisplokk [15] 19
Pilt 6. Kasutatud hädavalgustid [15] Tööprojekti tegemisel pakutakse välja inimkeskse valgustuslahenduse võimalus ööpäevaringses kasutuses olevates ruumides - puhketubades ja vastuvõturuumis. Kasutades valgusvärvsustemperatuuri muutvaid valgusteid ning dali juhtimise süsteemi nii kellaajaliselt kui ka käsitsi puutepaneelil. Näiteks puutepaneel DALI x/e-touchpanel 02 (Pilt 7). Antud puutepaneel võimaldab lisada valgusteid gruppidesse ja luua valgustus-stseene ilma arvutiga ühendamata. Paneeliga on võimalik ühendada kuni 128 DALI liiteseadmega valgustit ja stseenide arv on kuni 99. Kui on tegemist suure alaga, siis on võimalik ka mitu paneeli omavahel ühendada (kuni 25). Pilt 7. Dali x/e-touchpanel 02 [16] 4.2 Kabinetid Tervisekeskuse kabinettide valgustuslahenduseks on valitud valgustid Halla Puri (Pilt 8). Valgusarvutused näitasid, et antud valgustiga saab täita ruumi normid vastavalt standardile EVS-EN 12464-1 2014, osa 1: Sisetöökohtade valgustus. Arvestada tuli ka ripplae paigutusega. Ruumidesse oli planeeritud akustiline ripplagi, plaadi mõõtmetega 600x1200 mm. Kuna ripplagi piirab valgustite paigutust, paigaldatakse valgustid hea tava kohaselt plaatide keskele. 20
Halla Puri tooteseeriast valgustitega oli võimalik tagada ruumi ühtlus ja samuti vajalikud nõuded töökohale, ilma liigse valgusreostuseta. Halla Puri on saadaval mitmes erinevas suuruses ja võimsuses, mis võimaldab valgustuslahenduse paindlikkust. Sobiva valguslahenduse projekteerimiseks on valitud kaks erineva suurusega valgustit läbimõõtudega 464 mm ja 384 mm. Pilt 8. Halla Puri [17] Tabel 3. Valgustite andmed [17] Valgusti Valgusvoog Võimsus Valgusviljakus Värvsustemp. Mõõtmed (lm) (W) (lm/w) (K) (mm) Halla Puri 1580 22,4 70,5 4000 D=384 Halla Puri 2370 34,2 69,3 4000 D=464 Valgusarvutuste tulemused on toodud tabelites (Tabel 4), (Tabel 5). Arvutuspind on sisekujundajate poolt antud laua suurusega ning arvutuspinna kõrgus on 800mm. Ruumi kõrgus on 2400mm. Ruumi arvutamisel ilma mööblita on võetud kõrgus põrandast 200mm. Räiguse arvutamiseks on võetud töökohtadel 2 punkti mis asuvad istuvate inimeste silmade kõrgusel 1200mm. 21
Pilt 9. Vasakul pilt valevärvidega ja paremal puhas pilt (autori looming) Tabel 4. Valgusarvutuste tulemused kuvaritöökohtadel Valgustite Kuvari Pindade Valgustusti Räigus Värviesitus tüüp töökohad valgustusti heduse UGR e üldindeks hedus Ē m ühtlus U o R a (lux) Halla Puri Töökoht 1 549 0,60 18, 80 Töökoht 2 614 0,71 17,3 Tabel 5. Valgusarvutuste tulemused põranda tasapinnal Valgustite Pindade Valgustustiheduse Valgustite kogu Erivõimsus tüüp valgustustihed ühtlus U o valgusvoog(lum) W/m 2 us Ē m (lux) Halla Puri 487 0,6 13430 12,36 22
4.3 Tehnilised ruumid Tehniliste ruumide valguslahenduse projekteerimisel on arvestatud sellega, et valgustite kaitseaste peab olema vähemalt IP44. Nendes ruumides on tihti väga palju ventilatsiooniseadmeid ja veetorusid. Samuti on arvestatud ka riskialavalgustusega, vastavalt standardile EVS-EN 1838:2013 Hädavalgustus [14] Seadmete kaitseastme IP esimene number näitab tolmukindlust, sh kaitset mehaaniliste tükkide ja osakeste eest. Teine number näitab kaitset vee eest, vastavalt standardile EVS-EN 60529:2001/A2:2014 [18]. IP44 tähendab, et valgustid on kaitstud kuni 1mm läbimõõduga tahkete osakeste eest ja mistahes suunas pritsiva vee eest. Valgustiteks on valitud i40-led, mille tootjaks on Glamox. Vastavalt ruumi vajadusele on kasutatud erineva võimsusega valgusteid, mille mõõtmed on ka vastavalt erinevad - 600mm, 1200mm, 1500mm (Tabel 6). Pilt 10. Tehniline ruum, pilt dialuxist (autori looming) i40 on mitmekülgne ja tugev valgusti, mis sobib paljudesse erinõuetega piirkondadesse. Valgusti on valmistatud taaskasutatavast polükarbonaadist, varustatud roostevabast terasplekist paigaldustarvikutega. [19] 23
Pilt 11. Glamox-i valgusti i-40 [19] Tabel 6. Valgusti i-40 erinevad suurused [19] Toode Valgusallikas Võimsus Valgusviljakus Värviedastustemp. IPklass Glamox i40-600led Glamox i40-1200led Glamox i40-1500led LED 18W 2200lm CRI>80, 4000K 66 LED 33W 4400lm CRI>80, 4000K 66 LED 41W 5500lm CRI>80, 4000K 66 Valgustid on projekteeritud rennidele. Selline valgustite paigutamisviis võimaldab tulevikus, seadmete lisandumisega valgusteid väga kergesti ümber paigutada. Tehnilistesse ruumidesse on projekteeritud elektrikilbid ja pumpade ning ventilatsiooni juhtimissüsteemid. See tähendab, et standardi EVS-EN 1838:2013 järgi on tegemist riskialaga [14]. Hädavalgustuse keskmine valgustustihedus riskialas on 15 lx. Hädavalgustiteks on valitud pinnapealsed AWEX-i valgustid tootesarjast AXN, mille kaitseaste on IP65 ja võimsus 6W. 24
4.4 Ruumid lokaalse dali juhtimisega Tervisekeskuse protseduuri ja multifunktsionaalses ruumis on valitud valgustid Es system Arch flower Midi (Pilt 12). Tellijal oli nõue, et valgusti oleks pallikindel ja oleks hämardamise võimalus. Valitud valgusti vastab nõudele IK08. IK aste tähendab seda, kuivõrd on toode kaitstud mehaanilise vigastuse eest standard EVS-EN 62262:2008 [20]. Aste 8 tähendab, et valgusti on kaitstud löögi eest tugevusega 5 džauli. Valgustil on 3 reguleeritavat laba, mis võimaldab ruumis valgusvoogu suunata. Pilt 12. Valgusti Arch flower Midi [21] Hambaarsti ja eriarsti ravivanniga ruumis on valitud juba eelnevalt mainitud Halla Puri valgustid. Hambaarstiruumides on üldvalgustiheduse nõue 500lx, patsiendi juures koguni 1000lx. Pilt 13. Pildid dialuxist vasakulvaevärvidega ja paremal puhas pilt (autori looming) 25
Järgnevas tabelis on esitatud nõuded standardi EVS-EN 12464-1 2011 [13] järgi ja valgusarvutuste tulemused. Tabel 7. Nõuded / Valgusarvutuste tulemused Ruum Valgustus Pindade Valgustus Räigus tihedus valgustu tiheduse UGR kuvaritöö stihedus ühtlus U o kohtadel Ē m (lux) Ē m (lux) Ravivann - 300/466 0,6/0,69 19/12,6 Hambaarst 500/58 500/565 0,6/0,66 19/14,3 H.A. tool - 1000/82 0* 0,7/0,91 - Multi.F. ruum - 300/548 0,6/0,64 19/17 * Koos hambaarsti tooli integreeritud valgusega on nõue täidetud Valgustite hämardamine võimaldab töötajatel puhata intensiivsest valgusest ja seadistada valgustus enda meeleolu järgi. Antud stseenis talitlevad valitud valgustid 100% võimsusega ja kõik ülejäänud 30% võimsusega (Pilt 13). Kõikides eelnevalt nimetatud ruumides on valgustus juhitav DALI-süsteemiga. See tähendab, et jaotuskeskusesse on paigaldatud DALI toiteallikas PS2 ja igas ruumis on oma DALI nupplüliti. Nupp lüliti ja PS2 vahel on moodul DALI XC, mis võimaldab sellele ühendatud valgusteid kahes rühmas sisse/välja lülitada ja hämardada (Skeem 1). 26
Skeem 1. XC moodulite ühendusskeem [22] 4.5 Spa valgustus 4.5.1 Ujula Tellija soovil projekteeriti ujulasse DALi juhitav valgustuslahendus hämardamise ja valgusvärvsustemperatuuri muutmise võimalusega. Ujulasse on projekteeritud spaa keemiliselt agressiivset keskkonda taluvad leedmoodulid BackLED TW Plus G15 (Pilt 15). Valgustid on reguleeritava värvsustemperatuuriga 2700K 6500K. Pilt 14. Spaa ala, pilt tehtud dialuxis (autori looming) Ujula valgustuse kohta anti lähteülesanne ja valgustid olid juba eelnevalt valitud sisearhitektide poolt. Valgustid paiknevad pinglae taga ja on IP kaitseastmega 66. Ujula 27
lähteülesandes oli öeldud, et tehtud maketi põhjal, kus kasutati eelnevalt mainitud valgusallikaid ja pinglage, oli mõõdetud valguse hulk pool sellest mida tootja kinnitab. Võimalikult täpse tulemuse saavutamiseks on valgusarvutustes sellega arvestatud, ja muudetud valgustite parameetreid. Pilt 15. BackLED TW Plus G15 [23] Spa alale on projekteeritud ka valgusejuhtimine DALI süsteemiga. Elektrikilpi on planeeritud DALI toiteallikas PS2 ja DALI ruuter (Pilt 16). Ujula vastuvõtuletis asub valgusjuhtimise nupu puutepaneel kolme erineva stseeniga ning hämardamise võimalusega. Valitud puutepaneel Touchpanel 02 talitleb DALI signaalide liinil, seega ei vaja eraldi 230V toiteotsa (Skeem 2). Skeem 2. Dali Touchpanel 02 ühendusskeem [24] 28
Valgustite hämardamise ja valge värvi värvsustemperatuuri muutmise nõudlus spa-s on tingitud sellest, et aeg ajalt korraldatakse spas ujumisvõistlusi. Spa valgustus on ühendatud ka hooneautomaatikaga mis võimaldab juhtida valgust nii kellaajaliselt kui ka käsitsi. Skeem täiendavate andmetega on esitatud lisas 2. Pilt 16. Dali PS2 ja nupupaneel Dali Touchpanel 02 [24] [25] Tööprojekti tellimisel pakub autor välja valgusjuhtimise lahenduse puutepaneeliga DALI x/etouchpanel 02 (Pilt 7). Antud paneel on kaasaegsem ja lihtsamini programmeeritav. Selles on võimalik tekitada erinevaid valgustusrühmi ja stsenaariume ning salvestada rutiinsed stsenaariumid vastavalt päevadele ja kellaaegadele ise toimivatesse jadadesse. Need stsenaariumid, mida tahetakse aeg-ajalt esile kutsuda rutiiniväliselt, kutsutakse esile vastavalt vajadusele paneelil asuvast nimekirjast. X/e touchpanel 02 vajab juba eraldi toiteplokki, mille saab paigutada kilpi, paneeli taga olevasse vaheseina või ripplae alla (Skeem 3). 29
Skeem 3. Dali x-e puutepaneeli põhimõtteline ühendusskeem (autori looming) 4.5.2 Koridorid ja dušid Veekeskuse koridoridesse on projekteeritud niiskuskindlad valgustid Smart Lotis 48 tootjalt Modular ja LINEARlight FLEX Protect ShortPitch tootjalt Osram (Pilt 17). Kuna tegu on niiskete ruumidega, siis on valgustite Smart Lotis kaitseaste IP 54 ja leedribadel IP 67. Pilt 17. Valgustid [26] [27] Valguse juhtimine toimub hooneautomaatikast, kuna tegemist on avalikult kasutatavate aladega ajal mil spa on lahti. 30
Tabel 8. Valgusarvutuste tulemused Piirkond Põranda Valgustustiheduse Räigus Värviesituse valgustustihedus ühtlus U o UGR üldindeks R a Ē m (lux) Dialux Evo 6.2 104 0.42 10<* 80 EVS-EN 12464-1 2011 osa 1 100 0,40 25 80 *Räiguse arvutuseks on võetud punkt seisva inimese silmade kõrguselt 1,7m. Pilt 18. Spaa koridor, vasakul valevärvidega paremal puhas pilt (autori looming) 4.5.3 Ujula hädavalgustus Ujula on suur lahtine ala pindalalt 775m 2, kus võib üheaegselt viibida suur hulk inimesi. Hädavalgustuse projekteerimisel on arvestatud standardi EVS-EN 1813:2013 nõuetega. 31
Evakuatsiooniteede märgistamisel on oluline järgida tuvastamiskaugust. Evakuatsiooni teede märkvalgusti tuvastamiskaugust saab arvutada valemiga., kus l on tuvastamiskaugus, h on märgi kõrgus ja z on kaugustegur (Joonis 6). Kuna valitud valgustid on seestvalgustatud, siis on kaugsusteguriks valitud 200. Parema ühemõttelise loetavuse huvides tuleb ohutusmärk paigaldada rõhtsuunast mitte kõrgemale kui 20 o [14]. Joonis 6. Märkvalgusti nägemisulatus [14] Basseini ala võib lugeda ohtlikuks piirkonnaks, seetõttu on sinna projekteeritud riskialavalgustus valgustihedusega 15lx. Ujula lagi on projekteeritud pinglaena ilma valgustitele mõeldud avadeta. Seda arvestades on hädavalgustid valitud pinnapealsed paigaldusviisiga seinale. Kasutatud on AWEX-i asümmeetrilise valgusjaotusega hädavalgusteid (Joonis 7). Joonis 7. Asümmeetriline valgusjaotus [15] 32
4.6 Saun Tervisekeskuses on 4 sauna ja need on ümber terve perimeetri valgustatud leedidega. Sauna valguslahenduse planeerimisel on arvesse võetud, et leedid ei talu kõrget temperatuuri. Valitud on Proled (Saksamaa tootja) leedribad mis on valatud silikooni sisse kaitseastmega IP68. Leed ribad asuvad saunas opaalkattega alumiiniumprofiili sees mis omakorda kinnitub jahutusradiaatori külge. Läbi jahutusradiaatori tsirkuleerib vesi, mis käib läbi soojusvaheti, kus omakorda see vesi maha jahutatakse (Joonis 8). Selline lahendus võimaldab leedribal talitleda tootja poolt määratud tööaja. Joonis 8. Sauna valgustuse vesijahutuse tööpõhimõte (autori looming) 4.7 Jõusaal Jõusaalis paiknevad mitmed trenažoorid ja jooksurajad mida saab vajadusel ümber paigutada, seetõttu on sinna projekteeritud paindlik vagustuslahendus. Paindlikus seisneb selles, et valgustid on paigutatud siinidele ja valgustid on 360 o keeratavad ümber oma telje, samuti on vajadusel võimalik muuta valgustite nurka. Valgustiteks on valitud PERFETTO 230 LED 19W 2000 lm 70 (IVELA) (Pilt 19). 33
Pilt 19. Ivela valgusti Perfetto ja Ivela siinid [28] Valgustid on projekteeritud kolmefaasilistele siinidele, mis võimaldab lülitada samadel siinidel asuvaid valgusteid erinevate gruppidena. Valitud siinid on IVELA Light Kit Main. See on kolme faasiline siinisüsteem kolme eri vooluringiga. Samuti saab seda siini kasutada ka ühefaasilise toite puhul. Erinevus ühe ja kolmefaasilise ühenduse vahel seisneb siini maksimaalses võimsuses. Maksimaalseks vooluks on mõlema puhul 16A. Kolme faasiline siin võimaldab samal siinil kasutada ka teiste tootjate valgusteid, mis on varustatud 3-faasilise universaaladapteriga (Skeem 4). Skeem 4. Vasakul 1f ühendus 3600W ja paremal 3f ühendus 3x3600W [29] 34
KOKKUVÕTE Käesoleva lõputöö eesmärgiks oli valguslahenduse projekteerimine Suure Jaani tervisekeskuses põhiprojekti raames. Tervisekeskuses on mitmed erinevate ülesannetega ruumid ja seetõttu on arvestatud iga ruumi vajadusega. Lõputöös kirjeldatakse sisevalgustuse planeerimiseks kasutatavaid töövõtteid ja saadud arvutuste tulemusi. Samuti on välja toodud autori enda poolt pakutud valgustuse juhtimise võimalused. Töö esimeses pooles on kirjeldatud tehisvalguse erinevaid spektreid ja näiva valguse erinevaid värvsustemperatuure ning nende mõju inimese tegevusele. Välja on toodud ka tehisvalguse olulisemad mõjud inimese organismile tuginedes teaduslikele artiklitele. Inimkeskne, muutuva valge valgusega valgustus ei aja sassi ööpäevarütmi ning hoiab tervist rikkumata produktiivsuse kõrgel tasemel. Projekteerimisel on oluline aru saada tehisvalguse mõjudest ja kasutades dünaamilist juhtimissüsteemi, on võimalik luua inimesele soodne töö või puhkekeskkond. Ööpäevaringselt kasutatavates tööruumides aitab muutuva valge valgusega dünaamiline lahendus öise vahetuse töötajate tervist vähem rikkuda, sest öine aeg on mõeldud inimorganismile puhke- ja taastumisajaks. Peatüki eesmärgiks on tuua esile inimkeskse valgustuse aktuaalsus ja valgusjuhtimise olulisus. Lõputöö teises osas on välja toodud tervisekeskuse erinevate ruumide valguslahendus ja tuuakse esile kasutatud standardid ning nõuded. Valgusarvutuste tegemisel on kasutatud programmi Dialux Evo 6.2. Oluline oli järgida valgustite IP kaitseastet, kuna terve esimene korrus on spaa ala. Samuti tuli valgustite valikul arvestada spaa keemiliselt agressiivset keskkonda. Hoone energiasäästlikkust arvesse võttes ja tellija vajadustest lähtudes on kirjeldatud projektis kasutatud võimalikke valgustuse juhtimise viise. Veekeskuse näol on tegemist suure lahtise alaga, mistõttu oli oluline sinna planeerida nõuetekohane hädavalgustus riskialavalgustusena. 35
Suure Jaani Tervisekeskuse põhiprojekt on välja antud ja läbinud edukalt ka ekspertiisi. Tööprojekti tellimisel esitab autor tellijale enda poolt lisatud soovitused, mis kajastuvad ka käesolevas lõputöös, inimkesksema valgustuse projekteerimiseks. 36
SUMMARY The purpose of this thesis was to create a solution for the light design in the Suure Jaani health center. Health Center has several rooms for various tasks, therefore, different norms had been folloved for each room. Thesis describes an indoor lighting solution, the techniques used in the planning and some results of the calculations. Also various lighting control opportunities have been proposed by the author. In the first half of the thesis there are described different light spectrums and the variety of color temperatures of the apparent white light, and how it affects human activities. It also contains the most important effects of the artificial lighting on the human body on the basis of scientific articles. Human-centered lighting with changing white light does not disrupt circadian rhythm, is healthy and keeps up the level of productivity in humans. When designing a lighting solution it is important to understand the effects of artificial light on the humans and by using a dynamic control system, it is possible to create a human centric environment for work or recreation. In the rooms used round the clock the dynamic control of the white light will not ruin night shift workers health, and they feel better, because the human body is designed for night-time resting and recovers during night. The aim of this chapter is to highlight the human-oriented lighting and to point out the light control significance. The second part of the thesis describes various lighting solutions of the rooms and highlights used standards and requirements. Program used for the calculations is Dialux Evo 6.2. It was important to follow the light fixtures IP protection level, because the whole first floor is a spa area. The spa chemically agressive environment had also be taken into account in the selection of luminaires. Having regard to the energy efficiency of a building, and needs of the customer, various lighting control possibilities have been described. Water park is a large open area, so it was important for there to plan proper emergency lighting as a risk area lighting. Suure Jaani health center main project has been given out and has successfully passed the expertise. If the work project will be ordered the author will present his own enclosed 37
recommendations which are also reflected in this thesis, to design even more human centric lighting design. 38
VIIDATUD ALLIKAD [1] Novarc Group AS. www.novarc.ee. [Võrgumaterjal]. http://novarc.ee/meist/. [Kasutatud 7. märts, 2017] [2] Arhitekt Must. http://www.arhitektmust.ee/suure-jaani-tervise-ja-klastuskeskus/. [Võrgumaterjal]. http://www.arhitektmust.ee/suure-jaani-tervise-ja-klastuskeskus/. [Kasutatud 7. märts, 2017] [3] 2013 Marje Tammert Värviõpetuse teooria e-kursus. Värviõpetuse teooria e-kursus, 2013. [Võrgumaterjal]. http://opiobjektid.tptlive.ee/varviop/vt_varvitaju_valgus1.htm. [Kasutatud 9. märts, 2017] [4] EVS-EN 62471:2008, november 2008. [5] Keeley Nielsen. (2014, november,) www.solutions.borderstates.com. [Võrgumaterjal]. https://solutions.borderstates.com/color-temperature-and-led-understanding-how-tochoose-led-lamps-for-warm-and-cool-applications/. 5 [kasutatud 15. märts 2017] [6] Philips. http://www.usa.philips.com. [Võrgumaterjal]. http://www.usa.philips.com/c-mli/led-lights/warm-led-light. 5 [kasutatud 15. märts 2017] [7] Licht.de. www.en.licht.de. [Võrgumaterjal]. http://en.licht.de/en/info-andservice/publications-anddownloads/detailview/product/no_19_impact_of_light_on_human_beings/bp/398/noc/1/. [Kasutatud 25. märts 2017] [8] Jennifer Priest. http://housecraft.ca. [Võrgumaterjal]. http://housecraft.ca/eco-friendlylighting-colour-rendering-index-and-colour-temperature/. [Kasutatud 4. aprill 2017] [9] Ian Ferguson, Kazuo Tsubota Gianluca Tosini. (2016, jaanuar,) www.ncbi.nlm.nih.gov. 39
[Võrgumaterjal]. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc4734149/. [Kasutatud 27. märts, 2017] [10] Anne Vick, "Lighting for health and well-being in educations, work places, nursing homes, domestic applications and smart cities," SSL-erate, november. 2013. [11] Peter A. Robinson, Dmitry D. Postnov Svetlana Postnova. (2013, jaanuar, ) www.ncbi.nlm.nih.gov. [Võrgumaterjal]. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc3537665/#pone.0053379-moore1/. [Kasutatud 31. märts, 2017] [12] Kassandra Gonzales, David Pedle Ariana G. Figueiro, "Designing with Circadian Stimulus," LD+A, pp. 32,33, oktoober. 2016. [13] CENELEC, EVS-EN 12464-1:2011, 2011. [14] CEN, EVS-EN 1838:2013, 2013. [15] AWEX. www.awex.eu. [Võrgumaterjal]. http://awex.eu/el/en/produkt/rubic-una-mini-2/. [Kasutatud 24. aprill, 2017] [16] Tridonic. (2017, aprill, ) http://www.tridonic.com. [Võrgumaterjal]. http://www.tridonic.com/com/en/products/dali-xe-touchpanel-02-co.asp. [Kasutatud 1. mai, 2017] [17] Halla. www.halla.cz. [Võrgumaterjal]. http://www.halla.cz/homepage/products?view=groups&family=8305728. [Kasutatud 20. aprill, 2017] [18] CEN, EVS-EN 60529:2001/A2:2014, 2014. [19] Glamox. www.glamox.com. [Võrgumaterjal]. http://glamox.com/ee/products/i40. [Kasutatud 25. aprill, 2017] [20] CEN, EVS-EN 62262:2008, 2008. 40
[21] Es-system. www.essystem.pl. [Võrgumaterjal]. https://essystem.pl/produkty/c6;indoorlighting/s650;arch-flower-midi/s650;arch-flower-midi. [Kasutatud 25. aprill, 2017] [22] Tridonic. www.tridonic.com. [Võrgumaterjal]. http://www.tridonic.com/com/en/products/dali-touchpanel-02.asp#tab4. [Kasutatud 1. mai, 2017] [23] Ledvance. www.ledvance.com/. [Võrgumaterjal]. https://www.ledvance.com/products/electronics-and-modules/light-engines-andmodules/led-modules-for-light-advertising-and-backlighting/backled-plus/backled-twplus-g15/index.jsp. [Kasutatud 3. mai, 2017] [24] Tridonic. www.tridonic.com. [Võrgumaterjal]. http://www.tridonic.com/com/en/products/dali_ps2.asp. [Kasutatud 1. mai, 2017 [25] Tridonic. (2017, mai, ) www.tridonic.com. [Võrgumaterjal]. http://www.tridonic.com/com/en/products/dali-xc.asp#tab4. [Kasutatud 1. mai, 2017 [26] Modular. www.supermodular.com. [Võrgumaterjal]. http://www.supermodular.com/en/products/smart-lotis/. [Kasutatud 2. mai, 2017 [27] Osram. www.osram.com. [Võrgumaterjal]. https://www.osram.com/osram_com/products/led-technology/light-engines-andmodules/linear-led-modules-for-flexible-and-individualized-lightingsolutions/linearlight-flex-protect/linearlight-flex-protect-shortpitch/index.jsp. [Kasutatud 2. mai, 2017 [28] Ivela. www.ivela.it. [Võrgumaterjal]. http://www.ivelacatalog.it/. [Kasutatud 2. mai, 2017 [29] Ivela. www.ivela.it. [Võrgumaterjal]. http://www.ivelacatalog.it/parametricsearch.aspx?lang=en&pn=1. [Kasutatud 2. mai, 2017 41
LISAD Lisa 1. Dali juhtimise struktuurskeem Lisa 2. Hädavalgustuse põhimõtteline skeem Lisa 3. Kiirabi vastuvõtu ruumi valgusarvutuse tulemused Lisa 4. Koridori valgusarvutuse tulemused Lisa 5. Niiske ala (spaa) koridori valgusarvutuse tulemused Lisa 6. Spaa (ujula) valgusarvutuse tulemused 42
Lisa 1. Dali juhtimise struktuurskeem 43
Lisa 2. Hädavalgustuse põhimõtteline skeem 44
Lisa 3. Kiirabi vastuvõtu ruumi valgusarvutuse tulemused 45
Lisa 4. Koridori valgusarvutuse tulemus 46
Lisa 5. Niiske ala (spaa) koridori valgusarvutuse tulemused 47
48
Lisa 6. Spaa (ujula) valgusarvutuse tulemused 49