építészet : környezet : innováció

HELIOSTAT egy új világítási megoldás

Nem csalás, nem ámítás - tükrökkel csinálják!(x)

A LISYS Fényrendszer Zrt. elkészítette a Riverpark Irodaház udvar természetes világítási rendszerét, indirekt módon, HELIOSTAT-ok segítségével.

Magyarországon eddig még nem alkalmazott új módszert használtunk a napfénynek zárt terekbe való bejuttatására.

Sokak számára maga a HELIOSTAT szó is ismeretlen, éppen ezért a fogalmat járjuk körbe először. A szó elemzése meg is adja a jelentését HELIO napot jelent görögül, míg a STAT a statikusság rövidítése, azaz a HELIOSTAT, egy olyan mozgó tükörrendszer, ami a nap fényét az év 365 napján keresztül mindig ugyanarra a helyre vetíti.

A pontos definíció

A HELIOSTAT egy olyan eszköz, ami követi a nap mozgását. Tipikusan egy tükör irányítására használják egy rögzített tengely mentén a napfény átirányítására, egy rögzített célpont vagy fogadó egység felé.

Maga a HELIOSTAT fogalom és eszköz több mint száz éves, kezdetben csillagászok használták a nap spektrum tanulmányozására. Ezek az eszközök még teljesen mechanikusak voltak, és egy óraszerkezet vezérelte őket.

1.kép
A konkrét világítástechnikai feladat, aminek a megoldására felkértek, zárt udvaron található díszmedence kiegészítő természetes világítása tükörrendszer segítségével. Az udvar észak-déli tájolású, a hossza 28 m, szélessége 14 m. Az udvart 4 oldalról falak veszik körbe. A falak magassága 28 m és 32 m között van. A díszmedence mérete 10*6m (1. kép).

A feladat megoldása nem volt egyszerű. Első ötlete az lehet az embernek, hogy rakjunk fel az északi falra egy tükörrendszert és az majd levetíti a fényt a medencére. Sajnos a helyzet nem ilyen egyszerű. Az udvar geometriai adottságai miatt ez nem kivitelezhető, legjobb esetben is csak júniusi delelő napnál tudnánk a medence déli végére, maximum egy óra hosszat, napfényt vetíteni. 
Mindenképpen csak kettős reflexiójú rendszerrel lehet megoldani a problémát. Az elvi vázlat, hogy az északi falra egy HELIOSTAT tükrökből álló rendszert kell telepíteni, míg a déli falra passzív (avagy fix állású) tükröket. Az északi HELIOSTAT-ok (2. kép), mint aktív elemek az év 365 napján napraforgószerűen követik a nap mozgását, és a megfelelő passzív tükörre vetítik a napfényt.  A déli falon található passzív tükrök (3. kép) vetítik le a fényt a medencére. 

2.kép
3.kép


A tervezés főbb lépései a következők voltak

1. Az épület tervezőjével történt egyeztetés alapján az aktív és a passzív tükrök helyének kijelölése.
2. A geometriai adatok alapján az optikai sugármenetek számítása. A passzív tükrök forgatási szögeinek meghatározása.
3. A fenti geometriai adatok, az épület statikai paraméterei, a vonatkozó szabványok alapján a statikai terv elkészítése
4. Villamos terv elkészítése

A felhasznált tükörfelületek nagy tisztaságú (99,99%) alumínium lemezből készültek, melyek reflexiós tulajdonsága kiemelkedően jó. A beérkező napsugárzás 93%-t verik vissza. (A látható tartományban 89%.) Továbbá a gyártó tíz év kifakulás elleni garanciát is vállalt.
Az aktív tükrök reflektáló felületének méretei egyenként 0,75 m² azaz összesen 3 m², míg a passzív tükrök egyenként 1 m² felületűek, azaz összesen 4 m².

A felhasznált anyagok egy könnyű és elegáns rendszer megalkotását tették lehetővé. A négy darab HELIOSTAT egyenként csak 15 kg tömegű, beleértve a léptető motorokat és a tükörfelületeket is. A HELIOSTAT-ok kis tömege és jó kiegyensúlyozottsága miatt egy mindössze 20W-os tápegység segítségével mozgatjuk mind a négy tükröt! A vezérlést Windows operációs rendszer alatt futó program biztosítja. (A program Windows'98 -tól Windows7-ig minden operációs rendszer alatt működik)

A vezérlés pontos működéséhez 3 másodperc pontossággal kell beállítani a pontos időt, illetve 2 tizedes jegy pontossággal a földrajzi szélességet és hosszúságot.

A rendszerhez teljesen saját fejlesztésben egy szélsebesség mérő műszert is integráltunk. A vezérlő számítógép folyamatosan méri a szélsebességét is, és amennyiben a szél sebessége meghalad egy bizonyos előre beállítható értéket, akkor tükröket széliránnyal párhuzamos irányba fordítja. Ha a szélsebessége egy meghatározott érték alá csökken, akkor a rendszer visszaáll a normál üzemmódra.

Az elért eredményeket az 4. és 5. kép mutatja meg. Számszerűsítve: a tükörrendszer nélkül mért átlagos megvilágítás 7700 lx volt, míg a tükörrendszerrel együtt mért megvilágítás átlaga 11094 lx volt. Azaz a tükörrendszer 44%-al növelte a medence átlagos megvilágítását, ami némileg meghaladta előzetes várakozásainkat.

4.kép
5.kép


Végezetül egy építészeti felhasználási területet is megemlítünk. Az építészek régi álma az átriumokban függőlegesen lefele ömlő fényzuhatag. Ezt általában felülvilágítókkal próbálják megoldani. A felülvilágítókkal azonban több probléma is van: egyrészt nem pontosan függőlegesen jön lefele a fény, másrészt nagyon megdrágítja az épület kivitelezési költségeit (statikai problémák) és hőszigetelését. A cikk elején ismertetetthez nagyon hasonló rendszerrel felülvilágító nélkül is meg lehet oldani a kívánt hatást. Mindössze két-három normál méretű ablakra van szükség az átrium felső részén és 6-9 db HELIOSTAT-ra és egy szekunder tükörrendszerre, ami függőlegesen levetíti a fényt az átriumban és árad a fény.



Major Gyula
Lisys Fényrendszer Zrt.

(x)


Megoldandó világítástechnikai feladata van? Válaszolunk.

vélemény írásához jelentkezzen be »