40 SVĚTLO 2014/4 účinky a užití optického záření Příspěvek pojednává o možnosti osvětlení fytotronové komo-ry pomocí dutých světlovodů jako možného potenciálu úspory energie, jenž je dnes velmi aktuální [4]. Fytotronové komory jsou používány k pěstování rostlin v laboratorních podmínkách. Kromě klimatických parametrů je zde sledována a nastavována potřebná intenzita záření, která pro rostliny znamená v pod-statě jediný zdroj energie. Světelné poměry jsou u rostlin hod-noceny v jiných jednotkách než v klasické fotometrii, obvykle v mikromolech na metr čtvereční za sekundu. O vztazích zá-řivých, fotometrických veličin a o jednotkách používaných při pěstování rostlin pojednával článek [6]. V předkládaném člán-ku jsou uvedeny výsledky koncepčního návrhu možné dodáv-ky světla ze světlovodu a doplňkového umělého zdroje, který je v tomto případě nutný k zajištění požadované hladiny ozá-ření. Výsledky simulací jsou však použitelné i pro jiné aplika-ce ve všeobecném osvětlování.1. Úvod Za světlovod by bylo možné obecně považovat libovolný pře-nosový kanál, kterým se světlo může šířit z jednoho prostoru (zdrojového) do prostoru druhého (cílového). Běžným typem průmyslově vyráběných světlovodů jsou duté válcové světlovo-dy z vysoce leštěného materiálu, obvykle hliníku vysoké čistoty. Smyslem takového vedení světla je možnost přímo přenést světel-ně aktivní záření do osvětlovaného prostoru, a to obvykle z ven-kovního prostředí anebo výkonného umělého světelného zdroje. V popisovaném případě je osvětlení fytotronu uvažováno pouze jako možnost dovedení přírodního denního světla do komory pro účely navýšení hladiny osvětlení, resp. ozáření. Světlovod se sklá-dá ze střešní kopule, tubusu a difuzoru. Střešní kopule může být doplněna koncentrátorem, který koncentruje světlo z větší plochy. Tato komponenta ale výrazně prodražuje celý systém, a běžně se tedy nepoužívá. Pro přímé sluneční světlo by bylo nutné koncen-trátor natáčet a odražené světlo směrovat do tubusu.Mnohonásobnými odrazy se světlo šíří tubusem až na difu-zor, který je rozptyluje do osvětlovaného prostoru. Zde se sice nabízí možnost určitého koncentrování svazku na osvětlovanou plochu, ale vzhledem k mnohonásobným odrazům v tubusu lze předpokládat, že světlo bude do značné míry rozptýlené, a kon-centrace by tedy nejspíš byla pouze částečná. Naproti tomu di-fuzní rozptýlené světlo by mohlo významně přispět k navýšení světelné energie uvnitř fytotronu.V reálném případě je třeba uvažovat, že vzdálenost fytotro-nového boxu bude minimálně 1 m a více od konstrukce budovy, Využití dutých světlovodů k osvětlení fytotronové komory Ing. Jan Škoda, Ph.D., Ing. Michal Krbal, Ph.D., doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D., Ing. Stanislav Su-mec, Ph.D., Ing. Tomáš Pavelka, Ústav elektroenergetiky, FEKT VUT v Brněkudy by mohl světlovod procházet do vnějšího prostředí, nejlépe na střechu. Jelikož ve fytotronu bude nastavována konstantní hla-dina ozáření, bude třeba vždy počítat s doplňkovým umělým zdro-jem světla (viz obr. 1), který toto zajistí s dostatečnou odezvou. Obr. 2. Souřadný systém pro výpočet rozložení jasu oblo-hy [3] Ae zenit ZS Z Slunce χγS oblohový element sever AS γObr. 1. Náčrt možného řešení světlovodu s do-plňkovým světel-ným zdrojem 2. Simulace a výpočet Úkolem simulace bylo ověřit, zda světlovod zajistí dosta-tečnou hladinu osvětlenosti (resp. ozářenosti) a jakou mě-rou bude přispívat k celkové hladině osvětlenosti ve spolu-práci s elektrickou osvětlovací soustavou. Při výpočtu byla uvažována rovnoměrně zatažená obloha podle CIE dne 1. září ve 12 h středoevropského času. Předpokládané umís-tění testovací fytotornové komory bude ve Vsetíně, činitel od-razu vnitřních stěn světlovou je uvažovván ρ = 95 %. Předpo-kládaná vzdálenost světlovodu od srovnávací roviny je 2 m. Uvažován je přímý světlovod bez ohybů, přičemž jeho délka a průměr jsou hledanými parametry, kde je hledána vhodná kombinace zprostředkující ozářenost v rozmezí minimálně 150 až 300 μmol · s–1 · m–2. Výpočet byl proveden podle postu-pu popsaného v knize [3], která popisuje metodiku uveřejně-nou v dokumentu CIE 173-2006 [1].V prvním kroku je třeba vypočítat velikost sluneční dekli-nace δ. Den 1. září je 244. dnem v roce, proto J = 244 (únor je brán s 28 dny), tedy 244 81 365 81 23,45 sin 360 365 23,45 sin 360 J 355 0,129sin 2π244 8 373 0,17sin 4π244 80 355 0,129sin 2π8 373 0,17sin 4π80 ET J J 15 12 18 15 15 /0 15 H SEČET arcsin sin 49,34 sin 7,72 cos 49,34 cos 7,72 cos 15 12,19 48,31 s arcsin sin sin cos cos cos 15 H 244 2 365 2 1 0,034cos 360 365 1 0,034cos 360 J Ev Ev0 sin s 7,72 0,1348 rad 0,9823 133 334 0,982 3sin 48,31 98,8125 klx 0,00592 12,19 h 0,005 92 h (1)Pro zjištění hodnoty pravého slunečního času je třeba vyčís-lit časovou rovnici (sinus je zde zadáván v radiánech).244 81 365 81 23,45 sin 360 365 23,45 sin 360 J 355 0,129sin 2π244 8 373 0,17sin 4π244 80 355 0,129sin 2π8 373 0,17sin 4π80 ET J J 15 12 18 15 15 /0 15 H SEČET arcsin sin 49,34 sin 7,72 cos 49,34 cos 7,72 cos 15 12,19 48,31 s arcsin sin sin cos cos cos 15 H 244 2 365 2 1 0,034cos 360 365 1 0,034cos 360 J 7,72 0,134 8 rad 0,982 3 0,005 92 12,19 h 0,005 92 h (2)Pravý sluneční čas pro Vsetín (přibližná zeměpisná délka λ/0 = 18° a zeměpisná šířka φ = 49,34°) se poté vypočte podle 244 81 365 81 23,45 sin 360 365 23,45 sin 360 J 355 0,129sin 2π244 8 373 0,17sin 4π244 80 355 0,129sin 2π8 373 0,17sin 4π80 ET J J 15 12 18 15 15 /0 15 H SEČET arcsin sin 49,34 sin 7,72 cos 49,34 cos 7,72 cos 15 12,19 48,31 s arcsin sin sin cos cos cos 15 H 244 2 365 2 1 0,034cos 360 365 1 0,034cos 360 J 7,72 0,134 8 rad 0,982 3 0,005 92 12,19 h 0,005 92 h (3)