Možnosti osvětlování rostlin v interiéru
Ing. Tatiana Kuťková, CSc., Ing. Lucie Fikarová, Mendelova univerzita Brno, Zahradnická fakulta Lednice,
Ing. Stanislav Haš, CSc., Agroenergo
Květina a světlo, to jsou důležité činitele k dosahování dobré pohody, pracovní aktivity i účinného odpočinku na pracovištích i v bytech. Výběr vhodných rostlin by měl respektovat jejich psychologické působení na člověka a příznivé podmínky pro jejich vegetaci. Teplotní a vlhkostní podmínky jsou určeny klimatickými požadavky pro daný prostor (kanceláře, chodby, haly, byty). Ovlivnitelnou podmínkou pro umístění rostlin je osvětlení. Výběru rostlin a způsobu jejich použití pro daný prostor by měly předcházet různé analýzy. Jednou z nich je vyhodnocení světelných podmínek místa, kde je uvažováno o použití rostlin.
Posouzení světelných podmínek
Světelné podmínky jsou obvykle hodnoceny měřením denního osvětlení v několika náhodně zvolených dnech v zimních měsících. To je metoda velmi omezená a nepraktická. Je-li osazení květin projektováno v letních měsících, je možné světelné podmínky hodnotit jen subjektivně. Podstatně operativnější a všestrannější pro určení světelných podmínek je využití modelu denního a ročního průběhu intenzity denního osvětlení. Tato metoda umožňuje stanovit světelné podmínky pro kritické období kdykoliv během roku. Vnitřní intenzitu denního osvětlení v interiéru určuje činitel denní osvětlenosti Dm. Ten je podle ČSN 73 0580-4 definován jako poměr intenzity osvětlení na vodorovné pracovní ploše uvnitř místnosti a intenzity osvětlení na venkovní vodorovné nezastíněné ploše. Pro účely posuzování světelných podmínek pro rostliny je užitečné činitel denní osvětlenosti modifikovat jako poměr intenzity osvětlení na sledovaném místě, na ploše rovnoběžné s plochou okna (Eiα ) a intenzity osvětlení na venkovní straně nezastíněného okna (Eeα ) v rovině okenního otvoru
Dmα = Eiα/Eeα (1)
Intenzita osvětlení nezastíněného okna se zjišťuje z modelového průběhu denního chodu slunečního záření, který je na obr.
1. Eeα = ETMα (2)
Postup stanovení modifikovaného činitele denní osvětlenosti je následující:
Ve dvanáct hodin SEČ několika po sobě jdoucích rovnoměrně zatažených dnů se kdykoliv v roce změří na posuzovaném místě, kde je třeba umístit květiny, intenzita osvětlení na rovině rovnoběžné s rovinou okenního otvoru (Eiα, klx ). Vytvoří se průměr z naměřených hodnot a z grafu na obr. 1 se pro dny měření odečte hodnota ET Mα. Určující činitel denní osvětlenosti pak je
Dmα = Eiα/ETMα (3)
Pro posouzení světelných podmínek v interiéru se z tab. 1 pro daný sklon okenního otvoru (svislá okna 90°, šikmá střešní okna 35°, stropní osvětlení 0°) zvolí průměrná intenzita denního osvětlení (mezi 09:00 a 15:00 h SEČ) v zataženém dni v polovině prosince (E12). Určující intenzita osvětlení je pak
Elx = DmαE12 (4)
S použitím přepočítávacích koeficientů kmol nebo kFAR pro zatažený den se stanoví intenzita ozáření Emol nebo EFAR (veličiny a jednotky fotosynteticky aktivních veličin podle [6],:
Emol = 15,40 Elx (μmol·s–1·m–2 ) (5)
EFAR = 3,04Elx (W·m–2FAR) (6)
Tak se zjistí průměrná intenzita denního fotosynteticky aktivního ozáření, kterou mají rostliny na vybraném stanovišti ve světelně nepříznivém období roku k dispozici. Uvedená hodnota by měla být směrodatná pro výběr rostlin pro dané stanoviště.
Interiéry podle světelných podmínek Místa v interiérech, kde jsou pěstovány rostliny, je možné podle světelných podmínek, stanovených uvedenou metodou, rozdělit na:
1. Velmi světlá – denní osvětlenost nad 2 000 lx. Jde o místa celoročně velmi dobře až nadměrně osvětlená, často orientovaná na jih, jihozápad či celoplošně prosklená. Vysoká intenzita osvětlení některým rostlinám vyhovuje, avšak za předpokladu, že nejde o přímé sluneční záření (to snese pouze velmi omezená skupina rostlin), ale o rozptýlené světlo. Tam, kde jde o přímé sluneční záření, je nutné rostliny v letním období stínit stínovkami, rohožemi, žaluziemi, markýzami či speciálními okenními fóliemi. K ozelenění nadměrně osvětlených interiérů jsou vhodné rostliny pocházející z otevřených stanovišť tropických savan, sucholesů, pouští a polopouští či rostliny subtropických oblastí z formací tvrdolistých lesů, stepí, pouští a polopouští. Konkrétně lze použít některé rody a druhy z čeledi Euphorbiaceae (Euphorbia tirucalli, E.trigona), Bromeliaceae (Aechmea fasciata, Puya, Streptocalyx) Crassulaceae, Cactaceae, Cycadaceae, Agavaceae. Dále lze zvolit takové rody a druhy, jako je Dracaena draco, Ceropegia, Hoya, Tradescanthia sillamontana, Pachypodium, Baucarnea apod. Nadměrně světlé interiéry vyhovují i mnoha kvetoucím druhům (např. Anthurium andreanum hybridy, Spathiphyllum, Bougainvillea). Při konkrétním výběru druhů je nutné respektovat požadavky taxonu na teploty v zimě.
2. Světlá – denní osvětlenost 1 000 až 2 000 lx. Místa s dobrými světelnými podmínkami, kde nehrozí silné přímé sluneční záření ani nedostatek světla. Svými podmínkami vyhovují většině pěstovaných rostlin.
3. Tmavá – denní osvětlenost 400 až 1 000 lx. Intenzita osvětlení se v nich často pohybuje na hranici možností pěstování rostlin. Klesá-li pod 400 lx, nelze v takovýchto prostorách rostliny úspěšně dlouhodobě pěstovat. K ozelenění jsou vhodné rostliny nejnižších pater tropických lesů, které tolerují tyto nízké hodnoty (např. Syngonium, Aglaonema, Philodendron, Cissus, Piper nigrum, mnohé kapradiny), či některé druhy temperátních lesů subtropického pásma (např. Aspidistra, Ophiopogon, Clivia, Fatsia, Fatshedera, Hedera a jiné).
Rostliny podle náročnosti na světlo
Základní začlenění mnoha rostlin do skupin podle jejich světelné náročnosti uvádí Matouš [9]. Z dalších publikací (zejména Machovec [8], Naučný slovník zahradnický [11], publikace Philips, AEG [10]) lze vysledovat a vyvodit světelné náročnosti dalších rostlin. Rostliny podle jejich denní náročnosti na fotosynteticky aktivní záření (FAR) při teplotě interiéru přibližně 20 °C rozděluje Matouš [9] na:
1. rostliny s vysokými požadavky pro růst, popř. kvetení – ozářenost více než 30 μmol·s–1·m–2, pro udržení rostlin 15 až 30 μmol·s–1·m–2,
2. rostliny se středními požadavky pro růst, popř. kvetení – ozářenost 15 až 30 μmol·s–1·m–2, pro udržení rostlin 10 až 15 μmol·s–1·m–2,
3. rostliny s nízkými požadavky pro růst, popř. kvetení – ozářenost 10 až 15 μmol·s–1·m–2, pro udržení rostlin 6 až 10 μmol·s–1·m–2.
Pro bližší představu, ozářenost 6 μmol·s–1·m–2 se rovná osvětlenosti asi 400 lx. Příklady zařazení některých rostlin do uvedených skupin uvádí tab. 2.
Pro úspěšné pěstování rostlin musí jejich výběr odpovídat zjištěným světelným parametrům v interiéru. Shoduje-li se číslo vymezující světelné podmínky interiéru s číslem skupiny světelné náročnosti, je umístění rostlin na vybraném stanovišti vhodné. Částečně vhodné je také umístění, kdy je číslo skupiny rostlin o jednu jednotku vyšší než číslo kategorie stanoviště. Rostliny zde vegetují, ale vůbec se nerozrůstají, jejich listy jsou matné, málo působivé, rostliny nekvetou, jen přežívají. Liší-li se číslo světelných podmínek stano stanoviště a číslo skupiny rostlin o dvě jednotky, bylo by použití rostlin na zvoleném stanovišti nevhodné a hrozilo by nebezpečí jejich poškození.
Přisvětlování rostlin umělými světelnými zdroji
Jestliže podmínky interiéru vykazují nedostatečné hodnoty ozářenosti, a přesto je zájem zde rostliny úspěšně pěstovat, je zapotřebí přisvětlovat rostliny umělými světelnými zdroji. S požadavkem na ten nejlepší požitek z osazených rostlin, je třeba je přisvětlovat i v místech, kde mají běžně dostatečné denní osvětlení. Proč? Vnitřní prostory jsou převážně osvětlovány difuzním světlem jasné nebo zatažené oblohy. Difuzní záření je příznivé pro rostliny, protože lépe proniká ke spodním patrům listů, a je tak lépe využito pro fotosyntézu. Pro zrakový vjem člověka je ale difuzní záření méně příznivé. Nedělá stíny, rostliny takto osvětlované se jeví ploše, bez prostorové i barevné rozmanitosti, bez jiskry života. Jedině osvětlení, které vytváří stíny a příjemné kontrasty jasů, umožní rostlině v plné míře emocionálně působit na člověka.
Rostliny jsou přisvětlovány tam, kde jim denní světlo neposkytuje dostatečnou ozářenost, a také tam, kde jsou rostliny, které nemají v našich klimatických podmínkách v zimním období dostatečně dlouhý den (rostliny z rovníkových oblastí nebo z lokalit na jižní polokouli). Potřeba přisvětlování rostlin z pěstebních důvodů je závislá na požadavcích rostliny na světlo (ty jsou odvozovány z původních podmínek stanoviště) a na ročním období.
Pro zelené rostliny s vysokou a střední světelnou náročností je obvykle volena ozářenost pro udržení rostlin a den je prodlužován na čtrnáct až šestnáct hodin. Pro rostliny s pestrými listy a kvetoucí rostliny se volí ozářenost větší a den je prodlužován na dvanáct hodin. Pro rostliny z jižní polokoule je v zimním období vhodná doba celkového denního osvětlení šestnáct hodin.
Denní doba přisvětlování je závislá na světelné náročnosti rostlin, na činiteli denní osvětlenosti a na stavu oblačnosti. Stav oblačnosti je velmi proměnlivý, a proto v podstatě nelze denní dobu přisvětlování určit jednou časovou hodnotou. Aby přisvětlování bylo účinné, a přitom energeticky nejméně náročné, je třeba řídit jeho činnost automaticky, použitím časového a soumrakového spínače.
U rostlin s nízkými světelnými požadavky je třeba respektovat nejen potřebu rostlin, ale i požadavek na minimální osvětlenost, která umožňuje člověku příjemné a správné hodnocení pozorovaObr. 2. Sestava Klára ných objektů. Správný zrakový vjem je závislý na spektru záření vysílaném světelným zdrojem. Závislost stanovuje tzv. Kruithofův diagram. Z něho vyplývá, že minimální osvětlenost při používání zdrojů s teplotou chromatičnosti 4 200 K doporučených k osvětlování rostlin je 300 lx. To platí pro běžné pracovní a jiné účelové, odpočinkové a dekorační předměty v prostoru, jejichž činitel odrazu bývá obvykle 70 až 90 %. Rostlinný porost absorbuje mnoho dopadajícího světla, jeho činitel odrazu je 15 až 35 %. Pro dosažení příznivého vjemu rostlin a jejich barevného podání musí být osvětlenost vyšší; Habel [3] uvádí 800 lx. To znamená, že osvětlovací zařízení musí být schopno zajistit minimální ozářenost FAR při použití zdrojů s teplotou chromatičnosti 4 000 K a všeobecným indexem podání barev 80 (kódové označení 840) asi 10 μmol·s–1·m–2, při použití halogenidových výbojek a zdrojů LED asi 12 μmol·s–1·m–2. Tato zařízení s minimální ozářeností svítí denně čtrnáct až šestnáct hodin.
Uváděné doby osvětlení neplatí pro krátkodenní rostliny, kde je třeba až do doby kvetení udržovat jen osmi- až desetihodinové osvětlení. Teprve po této době je vhodné podpořit další vegetaci rostlin prodloužením osvětlení na dvanáct až šestnáct hodin.
Příklady květinových sestav s osvětlováním v pracovních prostorách a bytech
V článcích na téma osvětlování rostlin uveřejněných v časopise Světlo č. 4/2010 a 3/2011 jsou doporučeny některé světelné zdroje vhodné pro tyto účely. Bylo také řečeno, že vhodné jsou především reflektorové zdroje, protože ty lze umístit do různých svítidel s vhodnými objímkami, popř. s příslušným předřadným přístrojem pro halogenidové výbojky, aniž by se měnilo doporučené uspořádání květinové sestavy a svítidla (velikost optimálně osvětlované plochy). Ale přece je tady jedno důležité omezení.
Aby osvětlování rostlin bylo efektivní jak z hlediska fotosyntetické aktivity, tak z hlediska optimální spotřeby elektrické energie, je třeba pro rostliny s různou světelnou náročností a různého vzrůstu zajistit správné vzdálenosti zdrojů od rostlin, v optimálním případě po celou dobu jejich růstu. To je zpravidla možné u závěsných svítidel instalovaných na konstrukci podhledu místnosti, ať už jsou zavěšeny na přívodní šňůře nebo na nosných lankách, které umožňují změnu výšky zavěšení. U přenosných svítidel ale nastává problém: stolní svítidla mají světelný zdroj příliš blízko k podložce, stojanová svítidla jsou obvykle příliš vysoká. Je možné stojanové svítidlo přisadit k nízkému stolku nebo poličce, na které se postaví nádoby s květinami, ale ne vždy je tato sestava esteticky vhodná. Ideální by byla speciální svítidla s vhodnou základní výškou, která která by umožňovala změnit polohu světelných zdrojů s přibýváním výšky rostlin a byly by v nich vestavěny ještě přístroje pro automatické řízení osvětlování (časový a soumrakový spínač).
Pro milovníky historie bude zajímavé, že první návrhy na svítidlo k osvětlování rostlin s měnitelnou výškou světelného zdroje uvádí již časopis Elektris, ročník XXVII z roku 1938, č. 5-6. Příklady vhodných sestav rostlin s navrženými funkčními vzorky takových svítidel jsou na obr. 2 až obr. 4. Je pochopitelné, že taková svítidla se použijí jen k osvětlování nižších rostlin, kde výška svítidel nebude větší než 1,6 až 1,8 m. Pro vyšší a rozměrnější rostliny se použijí závěsná, někdy i stropní (vestavěná nebo přisazená), popř. nástěnná svítidla.
Provozování osvětlovacích zařízení pro rostliny
Nejefektivnější osvětlovací soustavy mají mít automatické řízení zapínání a vypínání svítidel. Časový spínač zajistí denní dobu osvětlení, nastavenou podle potřeby na dvanáct až šestnáct hodin. Doplňkové osvětlování nemusí být symetrické s přírodním chodem denního osvětlení. V pracovnách a veřejných prostorách tomu zpravidla tak bude, osvětlení se bude zapínat mezi čtvrtou až šestou hodinou a vypínat mezi osmnáctou až dvacátou hodinou. V domácnostech je výhodné osvětlení zapínat v šest až deset hodin, aby mohlo být v provozu až do večerních hodin, např. do dvaadvacáté hodiny. V průběhu dne je vhodné svítidla vypínat, když denní osvětlení v místě rostlin překročí doporučenou hodnotu osvětlenosti. Tu je vhodné nastavovat na soumrakovém spínači v závislosti na světelné náročnosti rostlin. Spínač se nastavuje na hodnotu 2 300 lx pro rostliny s vysokými požadavky na světlo, na 1 400 až 1 500 lx pro rostliny se střední náročností a asi 800 lx pro rostliny s malými požadavky na osvětlení. Jsou-li rostliny umísťovány do míst se sporým denním osvětlením, kde se lidé zdržují jen občas a po krátkou dobu, přisvětluje se jen takovou intenzitou světla, která udrží rostliny v životaschopném stavu, a osvětlení se zapíná až při poklesu denní osvětlenosti pod 400 lx.
Před volbou osvětlovacího zařízení pro rostliny je vhodné znát pravděpodobnou roční spotřebu elektrické energie pro přisvětlování. K tomu se využije stanovený modifikovaný činitel denní osvětlenosti a z grafu na obr. 5 se určí průměrná roční doba přisvětlování. Graf je určen pro automaticky řízené osvětlování rostlin s různou světelnou náročností a za předpokladu zajištění světla po dvanáct hodin denně. Při delší době osvětlování (T) je třeba k odečtené době připočítat ještě
h+ = 365 (T – 12) (h) (7)
Součin roční doby přisvětlování a příkonu svítidel je roční spotřeba elektrické energie.
Předpokládanou roční dobu přisvětlování lze využít i ke stanovení doby výměny světelných zdrojů v závislosti na jejich životnosti. Tuto dobu je vhodné dodržovat, protože po jejím uplynutí většina zdrojů dále svítí, ale se značně sníženým světelným tokem, takže přisvětlování je pak málo účinné.
Obr. 1. Modelový průběh horizontální intenzity osvětlení zataženou oblohou ve 12 h SEČ během roku
Obr. 2. Sestava Klára
Obr. 3. Sestava Maks
Obr. 4. Sestava Majel
Obr. 5. Roční doba provozu svítidel pro rostliny s různou světelnou náročností v závislosti na
směrovém činiteli denní osvětlenosti
Tab. 1. Průměrné intenzity denního osvětlení při zatažené obloze v prosinci E12
Tab. 2. Světelná náročnost rostlin
Literatura:
[1] ČSN 73 0580-1 Denní osvětlení budov. Část 1: Základní požadavky.
[2] FIKAROVÁ, L.: Možnosti ovlivňování světelných podmínek při pěstování rostlin v současných interiérech. Diplomová práce. Zahradnická fakulta, Lednice, 2011.
[3] HABEL, J. et al.: Světelná technika a osvětlování. Praha, 1995.
[4] HAŠ, S.: Energie dopadajícího slunečního záření. Zemědělská technika, 1981, 27, č. 12.
[5] HAŠ, S. – PAVLÍČKOVÁ, P.: Osvětlování okrasných rostlin v interiérech. Světlo, 2010, č. 4.
[6] HAŠ, S. – FIKAROVÁ, L.: Navrhování osvětlení pro interiérové květiny. Světlo, 2011, č. 3.
[7] KUŤKOVÁ, T.: Pěstování rostlin v současných interiérech, klasifikace interiérů pro potřeby zahradní a krajinářské tvorby. Studijní materiál pro Interiérové květinářství. Zahradnická fakulta, Lednice, 2006.
[8] MACHOVEC, J. a kol.: Květiny v bytě. Praha, 1975.
[9] MATOUŠ, M. – HUTLA, P.: Světlo a rostlina. Světlo, 2002, č. 4.
[10] MEYER, J.: Pflanzenbelichtung. München, 1994. Philips, AEG: Künstliche Belichtung im Gartenbau. Dostupné na www.dhlicht.de.
[11] Zahradnický slovník naučný, sv. 1–5. Praha, 1994–2001.
Recenze: Ing. Petr Hutla, CSc., Výzkumný ústav zemědělské techniky v Praze