Daylight Analyse In Church Of Rudolf Schwarz In Aachen

Transcript

Daylightning in first realized church st.fronleichnam by architect rudolf schwarz DENNÍ OSVĚTLENÍ V PRVNÍ REALIZOVANÉ NOVOSTAVBĚ KOSTELA ST. Fronleichnam od architekta Rudolfa Schwarze Jiří Šťasta1 Abstract Aim of this article is to analyze and evaluate indoor lightning of church St. Fronleichnam of the author Rudolf Schwarz in Aachen. Article is focused on indoor lightning of liturgical space. At first was made digital 3D model according to plans and archived photographies.Than was made the real time daylight simulation in software Velux Daylight Vizualizer which dispose of many daylight analyse functions such as coefficient of daylight factor and illuminance according to demands of ISO/CIE. Every function and operation needs a different quantity of daylight, this values also for celebrating the liturgy. As yet this specific need was not deeply studied. From larger scale of similarly studied cases would be possible to monitor the tendences of used quantity of daylight. Also would be possible to create recommended range of daylight for this specific function such is liturgy celebration. Keywords Light, illuminance, architecture, daylight factor, Rudolf Schwarz Abstrakt Předmětem článku je analýza a zhodnocení stacionárního stavu vnitřního osvětlení denním světlem u chrámu St. Fronleichnam architekta Rudolfa Schwarze v Cáchách. Pozornost je zaměřena především na osvětlení v původní koncepci liturgického prostoru. Stavba byla virtuálně rekonstruována na základě dostupných grafických podkladů a fotodokumentace. Následně byla provedena simulace denního osvětlení v rámci rekonstruovaného modelu tak, aby se co nejpřesněji nejvěrněji přibližovala původnímu dobovému výsledku. Zhodnocení osvětlení bylo provedeno v odborném světelném programu Velux Daylight Vizualizer, který disponuje řadou nástrojů pro analýzu činitele denního osvětlení i intenzity osvětlení denním světlem na základě požadavků standardů ISO/CEI. Každá funkce vyžaduje specifický druh osvětlení, a to včetně sakrálních staveb. Doposud však nebyla věnována vyšší pozornost analýze míry osvětlení v rámci staveb pro liturgické účely, zvláště u staveb již realizovaných. Vyhodnocením většího počtu realizovaných sakrálních staveb by bylo možné zhodnotit vývoj v rámci osvětlení denním světlem a případně doporučit vhodné rozmezí, které by se pro funkci liturgického slavení nejlépe hodilo. Klíčová slova Světlo, osvětlení, architektura, činitel denní osvětlenosti, Rudolf Schwarz 1st. Úvod V PRVNÍ POLOVINĚ DVACÁTÉHO STOLETÍ SE ROZVÍJÍ AKTIVITA TZV. LITURGICKÉHO HNUTÍ, KTERÉ SE SNAŽÍ PODNÍTIT ZMĚNU V PŘÍSTUPU K LITURGICKÉMU PROSTORU. DO TOHOTO OBDOBÍ PATŘÍ MIMO JINÉ ČINNOST NĚMECKÉHO ARCHITEKTA RUDOLFA SCHWARZE. BLÍZKÉ PŘÁTELSTVÍ S KATOLICKÝM TEOLOGEM ROMANEM GUARDINIM JEJ PŘIVEDLO K PRVNÍ PRÁCI S LITURGICKÝM PROSTOREM NA HRADĚ ROTHENFELS. ZDE KONCEM 20. LET BYLA POD VEDENÍM RUDOLFA SCHWARZE PROVEDENA LITURGICKÁ ÚPRAVA, KTERÁ BYLA ARCHITEKTONICKOU PŘEDZVĚSTÍ ČINNOSTI UNIVERZÁLNÍ CÍRKVE PO DRUHÉM VATIKÁNSKÉM KONCILU. JEHO NÁVRHY HLEDAJÍ IDEÁLNÍ DISPOZICI PROSTORU PRO SLAVENÍ LITURGIE V RÁMCI SPOLEČENSTVÍ. SVÉ KONCEPTY PRO ÚPRAVU KAPLE A RYTÍŘSKÉHO SÁLU NAZÝVAL SCHWARZ IDEÁLNÍMI PRAOBRAZY (URMODELLE) PŘENESENÝMI DO PROSTORU. Pohled na kostel z ulice Düppelstraße Velmi záhy po této liturgické úpravě přichází výzva pro zpracování návrhu první sakrální novostavby pro nově vzniklou čtvrť ve městě Cáchy (Aachen) na chrám St. Fronleichnam (Těla Páně). Kostel St. Fronleichnam je situován ve východní části města Cáchy na ulici Düppelstraße 25. Vyniká svojí formální tvarovou jednoduchostí a na tehdejší dobu neobvykle prostým interiérem. V podélné dispozici vnitřní lodě vynikají kontrastní bílé stěny s černým žíhaným mramorem. Presbytář je stupňovitě vyvýšen od hlavní lodi deseti schody. Kazatelna kubického tvaru je vyvýšena nad prostřední částí lodě. Oltář se svatostánkem je stavebně oddělen od zadní stěny. Přirozené denní osvětlení je zde distribuováno prostřednictvím devatenácti oken. Stavba vyniká barevnou a tvarovou jednoduchostí a snahou využít rovnoměrné nepřímé osvětlení denním světlem ze severní strany. 2nd. Virtuální rekonstrukce stavby SOUČASNÉ DIGITÁLNÍ PROGRAMOVÉ PROSTŘEDKY UMOŽŇUJÍ PROJEKTANTŮM A ZVLÁŠTĚ PAK ARCHITEKTŮM PODROBNOU ANALÝZU STAVBY Z HLEDISKA VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ. V RÁMCI TÉTO PŘÍPADOVÉ STUDIE BYLA PROVEDENA ANALÝZA SVĚTELNÝCH VLASTNOSTÍ INTERIÉRU LITURGICKÉHO PROSTORU A TO NA ZÁKLADĚ MODELU, ZHOTOVENÉHO DLE PŮDORYSŮ, ŘEZŮ A DOBOVÝCH FOTOGRAFIÍ. SPECIALIZOVANÉ PROGRAMY ZABÝVAJÍCÍ SE SVĚTELNOU TECHNIKOU (ECOTECT, RADIANCE, GROUNDHOG, SEFAIRA, VELUX DAYLIGHT VIZUALIZER A DALŠÍ) NABÍZEJÍ ŠIROKOU ŠKÁLU VÝSTUPŮ PŘI ANALÝZE OSVĚTLENÍ. PRO TUTO STUDII BYL VYBRÁN PROGRAM VELUX DAYLIGHT VIZUALIZER, NEBOŤ UMOŽŇUJE IMPORT DAT Z PROGRAMU SKETCHUP A NÁSLEDNÉ VÝSTUPY V PODOBĚ PRŮMĚRNÉHO SOUČINITELE DENNÍHO OSVĚTLENÍ A DENNÍHO OSVĚTLENÍ V ZADANÝ ČASOVÝ BOD. VÝPOČTOVÉ PROSTŘEDÍ PROGRAMU VELUX DAYLIGHT VIZUALIZER BYLO ÚSPĚŠNĚ TESTOVÁNO NEJEN AUTORY PROGRAMU VŮČI POŽADAVKŮM MEZINÁRODNÍ KOMISE PRO OSVĚTLENÍ (CIE) ISO 15469:2004(E)/CIE S 011/E 2003 A ISO 15469/CIE S003 (1996), TAK ABY BYLA ZARUČENA VALIDITA VÝSTUPNÍCH DAT. Nejdříve byl pro naši analýzu vytvořen model stavby v programu SketchUp2016 a následně byl použit pokročilý program pro analýzu denního osvětlení Velux Daylight Vizualizer. Na základě dostupných dobových podkladů (půdorys a dva podélné řezy) byl vyhotoven digitální model stavby imitující veškeré známé použité materiály. Půdorys kostela Stavba je obdélníkového půdorysu o vnějších rozměrech 48 x 14 m se světlou výškou lodě 18,5m. Nejbližší prostor kolem oltáře byl převýšen max. 1,6m. Jako doplňující zdroj byly použity černobílé fotografie ze třicátých let a současné barevné fotografie. Digitální model byl zpracován pouze pro prostor vlastního centra liturgického dění, tedy presbytář, hlavní a vedlejší loď a vstupní prostory. Do simulace nebyl zahrnut farní dům, ani přidružené účelové prostory jako je sakristie, sklady a toalety. Model je zobrazením původního dobového řešení, protože pozdější liturgická úprava provedená po Druhém vatikánském koncilu (1962 – 1965), je již mimo zájem této studie a proto nebyla do modelu zahrnuta. 3rd. Modelace a simulace denního osvětlení NA ZÁKLADĚ PODKLADŮ O GEOMETRII STAVBY BYL VYTVOŘEN DIGITÁLNÍ MODEL VČETNĚ IMPLEMENTACE TEXTUR POVRCHŮ. SPECIALIZOVANÉ PROGRAMY DOVOLUJÍ PŘESNOU ANALÝZU SVĚTELNÝCH PODMÍNEK V JAKÉMKOLIV ČASOVÉM BODĚ. TYTO NÁSTROJE JSOU TAK VHODNÝM POMOCNÍKEM V SIMULACI A PŘÍPADNÉ ADAPTACI PROSTOR. POKROČILÉ VÝPOČTOVÉ NÁSTROJE PROGRAMU ZAHRNUJÍ DO VÝPOČTŮ ODRAZIVOST POVRCHŮ, HRUBOST ČI PRŮSVITNOST. JE ZDE MOŽNÉ VYHODNOTIT TAKÉ SLOŽITÉ GEOMETRICKÉ PROSTOROVÉ TVARY ČI ROZDÍLNÉ PODMÍNKY PODNEBÍ, VČETNĚ NASTAVENÍ ORIENTACE STAVBY A JEJÍHO UMÍSTĚNÍ DLE SOUŘADNIC GPS. [1] Pro tento výpočet byla v naší úloze použita rovnoměrně zatažená obloha s  hodnotou vnějšího osvětlení 6000 luxů. Okennímu zasklení s pískovaným motivem byla přiřazena prostupnost 70 %. Koeficient pro odrazivost stěn s čistě bílým nátěrem byl určen na 0,8. Kamenné tmavé pololesklé dlažbě byla přiřazena hodnota koeficientu 0,21. [2] Bylo provedeno několik variant výstupů na základě zadaných hodnot okrajových podmínek. Výsledky simulace poskytují minimální hodnoty činitele denní osvětlenosti a intenzitu osvětlení pro zadaný okamžik, tedy v poledne 21. března a s rovnoměrně zataženou oblohou. Jas byl určen na základě požadavků pro výpočet Mezinárodní komise pro osvětlení CIE, který má zakotvení také v české normě ČSN 73 0580-1. [3] 4th. Výsledek a diskuze MĚŘENÍ SOUČINITELE DENNÍ OSVĚTLENOSTI BYLO PROVEDENO PRO VŠECHNY PLOCHY TÝKAJÍCÍ SE PŘÍMO LITURGICKÉHO SLAVENÍ. PLOCHY BYLY DÁLE HODNOCENY DLE JEJICH SPECIFICKÝCH FUNKCÍ (PRESBYTÁŘ, HLAVNÍ LOĎ, BOČNÍ LOĎ A ZÁDVEŘÍ). PROSTOROVÁ SIMULACE OSVĚTLENOSTI DENNÍM SVĚTLEM NABÍZÍ ZJEDNODUŠENÝ POHLED DO INTERIÉRU CHRÁMU S VYZNAČENÍM INTENZITY OSVĚTLENÍ DLE BAREVNÉ STUPNICE S UVEDENÝM KVANTITATIVNĚ VYJÁDŘENÝM POČTEM LUXŮ. Intenzita denního osvětlení v presbytáři Z hlediska součinitele denní osvětlenosti bylo dosaženo rovnoměrných výsledků zvláště v hlavní lodi kostela a to zejména díky dvěma protilehlým řadám oken v horní části obvodové stěny. Nerovnoměrné rozložení denního světla v místě presbytáře je zapříčiněno svislou řadou oken, která se nacházejí pouze na severovýchodní straně. Při jižní straně svislá řada oken nebyla navržena. Za obvodovou zdí se totiž nachází konstrukce zvonice. Boční loď, kde je umístěna křtitelnice a zpovědnice dosahuje velmi nízkých hodnot součinitele denního osvětlení. Je to kvůli funkci boční lodě, kde autor vyžadoval svým návrhem vyšší intimitu. [4] Zádveří, které se nachází při podélné stěně rovnoběžné s ulicí Düppelstraße neobsahuje také žádné okenní otvory, sluneční světlo sem vstupuje pouze hlavními dveřmi do interiéru chrámu či dveřmi do ulice. Intenzita denního osvětlení v lodi a presbytáři Práce s denním osvětlením na stavbě kostela Těla Páně v Cáchách od Rudolfa Schwarze byla podřízena architektonickému záměru s ohledem na funkčnost jednotlivých ploch. Výsledky měření potvrzují, že požadavky na dostatečné osvětlení budov a to i sakrálních byly zohledňovány Rudolfem Schwarzem i na této stavbě. Tendence funkcionalistické architektury vedly zvláště ke zkvalitnění bydlení, jedním z požadavků bylo dostatečné osvětlení užívaných prostor. Jedním z hlavních soudobých propagátorů myšlenky ,,moderní architektury" byl mimo jiné architekt Le Corbusier, který figuroval jako klíčová postava i na setkáních Mezinárodního kongresu pro architekturu CIAM pořádaných od roku 1928. Jedním z jeho bodů ,,moderní architektury" je užití horizontálních pásových oken, které by zabezpečilo dostatek světla pro vnitřní prostory. [5] [6, s. 310-321] 5th. Závěr STUDIE DENNÍHO OSVĚTLENÍ SE PROVÁDÍ PŘEDEVŠÍM V RÁMCI PROJEKČNÍCH PŘÍPRAV NOVĚ STAVĚNÝCH OBJEKTŮ. V TÉTO STUDII BYLA POUŽITA EXPERIMENTÁLNÍ METODA SIMULACE DENNÍHO OSVĚTLENÍ PRO VYHODNOCENÍ STÁVAJÍCÍCH PODMÍNEK MNOŽSTVÍ DENNÍHO SVĚTLA V LITURGICKÉM PROSTORU ZE TŘICÁTÝCH LET MINULÉHO STOLETÍ. BYLO VYUŽITO SOUČASNÝCH METOD A SOFTWAROVÝCH NÁSTROJŮ, KTERÉ MOHOU VHODNĚ SIMULOVAT SVĚTELNÉ PODMÍNKY I V ČÁSTEČNĚ ČI ZCELA ZMĚNĚNÝCH PODMÍNKÁCH LITURGICKÝCH PROSTOR. TATO METODA MŮŽE BÝT ZVLÁŠTĚ PŘÍNOSNÁ PRO SAKRÁLNÍ STAVBY Z DĚJIN ARCHITEKTURY, KDE SE NÁM DOCHOVAL POUZE SLOVNÍ POPIS NEBO JENOM FRAGMENTY POUŽITÝCH MATERIÁLŮ NA STĚNÁCH, PODLAHÁCH APOD. [7]. VĚTŠÍ ROZSAH PODOBNĚ VYHODNOCENÝCH STAVEB BY MOHL VÉST K SYSTEMATICKÉMU HLEDÁNÍ VHODNÉ INTENZITY DENNÍHO OSVĚTLENÍ V PROSTORÁCH URČENÝCH PRO SLAVENÍ LITURGIE. KAŽDÁ FUNKCE POTŘEBUJE VHODNOU MÍRU OSVĚTLENÍ, NALEZENÍ VHODNÉHO ŘEŠENÍ JE OTÁZKOU MEZIOBOROVÉHO HLEDÁNÍ A OTEVŘENÉ DISKUZE NA POLI STAVEBNICTVÍ, ARCHITEKTURY, PSYCHOLOGIE, UMĚNÍ A TEOLOGIE [6] [8] [4] [9] [10]. Teologické diskuze ohledně osvětlení interiéru liturgických prostor jsou systematicky vedené v zahraničí, zvláště pořádáním odborných konferencí. Kromě příspěvků o orientaci staveb [11] [12], světle v liturgii, atd. jsou vedeny také diskuze kolik světla a jaké světlo by mělo v chrámech být. [13] Přispění z hlediska vědecko-technické analýzy denního osvětlení by mohlo být také dalším článkem na cestě realizace teoretických předpokladů do projekční a realizační fáze současných sakrálních projektů. Činitel denní osvětlenosti s průměrnými hodnotami v ploše presbytáře, lodě, boční lodě a vstupu Poděkování Chtěl bych zde poděkovat doc. Ing. arch. Jaroslavu Drápalovi, CSc. a doc. Ing. Miloslavu Meixnerovi, CSc. za odborné vedení této studie. Další poděkování patří doc. Ing. Richardu Kittlerovi, DrSc. ze Slovenské akadémie vied za osobní konzultaci při studiu otázek v oblasti činitele denní osvětlenosti. Literatura [1] PHILLIPS, Derek a Carl GARDNER. Daylighting: natural light in architecture. Amsterdam: Elsevier, 2004. ISBN 0750663235. [2] KUMPÁN, Vítězslav. Studium odrazivosti povrchů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2011 [cit. 2016-07-22]. Dostupné z: http://hdl.handle.net/11012/6831. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Ústav radioelektroniky. Vedoucí práce Lucie Hudcová. [3] LABAYRADE, Raphaël. VALIDATION OF VELUX DAYLIGHT VISUALIZER 2 AGAINST CIE 171:2006 TEST CASES. Ibpsa [online]. 2009, 2009(14), 8 [cit. 2016- 08-09]. Dostupné z: http://www.ibpsa.org/proceedings/BS2009/BS09_1506_1513.pdf [4] KRIPKE, Daniel. Illumination and mood. Psychopharmacology [online]. 1102, 213(4), 833 [cit. 2015-10-29]. DOI: 10.1007/s00213-010-2045-y. [5] CLAUDIO VÁSQUEZ, . La luz en la obra de Le Corbusier Light in the work of Le Corbusier. ARQ [online]. 2010, 2010(76), 20-27 [cit. 2016- 08-09]. ISSN 07160852. Dostupné z: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_issuetoc&pid=0717- 699620100003&lng=en&nrm=iso [6] ZEMÁNEK, Jiří a Marco BISCHOP. Ejhle světlo. 1. vyd. Brno; Praha: Moravská galerie; KANT, 2003. ISBN 8070271183. [7] IOMMI, Matteo. The natural light in the Italian rationalist architecture of Ex G.I.L. of Mario Ridolfi in Macerata. The virtual reconstruction and the daylight analysis of the original building. Energy & Buildings [online]. Elsevier B.V, 2016, 2016(113), 30-38 [cit. 2016-08-09]. DOI: 10.1016/j.enbuild.2015.12.041. ISSN 03787788. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com.ezproxy.lib.vutbr.cz/science/article/pii/S 0378778815304771 [8] KRYWORUCZKO, Jurij. Light in sacred architecture. Elpis [online]. Elpis, 2011, (23-24) [cit. 2015-10-30]. ISSN 15087719. [9] BARRIE, Thomas. Sacred Space and the Mediating Roles of Architecture. European Review [online]. Cambridge University Press, 2012, 20(1), 79- 94 [cit. 2015-10-31]. DOI: 10.1017/S1062798711000330. ISSN 10627987. [10] DENK, E, P JIMENEZ a B SCHULZ. The impact of light source technology and colour temperature on the well-being, mental state and concentration of shop assistants. Lighting Research & Technology [online]. SAGE Publications, 2015, 47(4), 419-433 [cit. 2015-10-29]. DOI: 10.1177/1477153514532280. ISSN 14771535. [11] MATĚJEK, Marek a Pavel KOPEČEK. Benediktini ve středověku. 1. Třebíč: Vivat Academia, 2011. ISBN 9788087385104. [12] SPINAZZÈ, Eva. La luce nell'architettura sacra: spazio e orientazione nelle chiese del X-XII secolo tra Romandie e Toscana / Eva Spinazzè ; con una introduzione di Xavier Barral i Altet e di Manuela Incerti. 1. Frankfurt am Main: Peter Lang, 2016. ISBN 3631668384. [13] FORCONI, Donatella (ed.). LUCE NELLE CHIESE: Atti dei convegni AIDI Roma, Milano, Venezia. 1. Milano: EDIPLAN EDITRICE, 2010. ISBN 978-88- 96726-00-6. [14] Energy & Buildings [online]. Elsevier B.V, 2016, 2016(113) [cit. 2016- 08-09]. ISSN 03787788. [15] ZEMÁNEK, Jiří a Marco BISCHOP. Ejhle světlo. 1. vyd. Brno; Praha: Moravská galerie; KANT, 2003. ISBN 8070271183. Recenzoval Ondřej Hnilica, Ing. Mgr., Phd., Národní památkový ústav, NPÚ Telč, Hradecká 6, email: [email protected]