PL EN DE

Wykorzystanie światła dziennego "Daylight harvesting"

 

Wykorzystanie światła dziennego "Daylight harvesting"

Słońce od zawsze było wykorzystywane przez ludzkość jako źródło światła. Wszystkie organizmy ewoluowały przy naturalnym świetle, dlatego biologia człowieka jest ściśle związana z energią słoneczną. Światło nie tylko jest wykorzystywane do postrzegania przedmiotów, czyli widzenia, ale również do funkcji biologicznych, określanych jako rytm okołodobowy.  

Systemy sztucznego oświetlenia, w których wykorzystywane jest również światło dzienne, równoważą ilość oświetlenia  elektrycznego potrzebną do właściwego oświetlenia przestrzeni  w celu redukcji energii elektrycznej. Odbywa się to za pomocą  technik sterowania oświetleniem, które mogą przyciemniać lub  przełączać oświetlenie elektryczne w odpowiedzi na zmieniającą się  ilości światła dziennego. 

Zmiana intensywności światła dziennego oraz składu widmowego  ma kluczowe znaczenie dla naszego zdrowia, ponieważ  dostosowuje nasz zegar biologiczny i powiązane funkcje, takie jak czujność, poziomy hormonów i temperatura ciała (Rys.1) 

Termin „Daylight harvesting” staje się standardem w dziedzinie  oświetlenia, zrównoważonej architektury i branży aktywnego  oświetlenia dziennego.


Rys. 1 Rytmy okołodobowe pokazujące zmiany kortyzolu, melatoniny, czujności  i temperatury ciała w ciągu doby.

Systemy do odczytu ilości światła dziennego w pomieszczeniach są ustawione tak, aby utrzymywać zalecany poziom światła. Ten  poziom światła będzie różny w zależności od potrzeb  i wykorzystania projektowanej przestrzeni.

Czujniki światła dziennego mierzą światło naturalne w stosunku do  określonych wartości zadanych oświetlenia i sygnalizują układom elektronicznym, aby odpowiednio zminimalizować moc światła  elektrycznego. 

Lampy zamontowane w pomieszczeniu będą świeciły z różną mocą,  zależną od odległości od źródeł światła naturalnego (Rys.2)

Rys. 2 Przykładowy sposób ustawienia mocy lamp w zależności od odległości od okna.

Rozmieszczenie i grupowanie opraw (rys. 3) w celu kontrolowania ich podczas wykorzystywania światła dziennego są bardzo ważne,  ponieważ mają znaczący wpływ na osiągnięcie potencjalnych  oszczędności wynikających ze strategii projektowej. W przypadku  świetlików dachowych oprawy są montowane między świetlikami i zwykle są kontrolowane w grupach, które są określone potrzebami  oświetleniowymi danego pomieszczenia. 

W zastosowaniach okiennych i przyściennych oprawy oświetleniowe są zwykle układane w sterowanych grupach równolegle do ścian z oknami, ponieważ poziomy światła dziennego znacznie spadają w zależności od odległości od okien.

Rys. 3 Rozmieszczenie grup w zależności od odległości od okien.

Położenie okien w budynku musi być zaprojektowane w taki sposób, aby uniknąć wpuszczania bezpośredniego słońca na powierzchnie zadań wzrokowych lub wprost w oczy użytkowników. Należy zminimalizować możliwość olśnienia poprzez stosownie rolet lub żaluzji. Prawidłowe oraz wysokowydajne wykorzystywanie światła dziennego w projekcie wykracza poza zwykłe zamontowanie w/w komponentów. Światło dzienne wymaga zintegrowanego podejścia projektowego, ponieważ aby w pełni wykorzystać jego potencjał, należy wziąć pod uwagę decyzje dotyczące formy i lokalizacji budynku, klimatu, elementów budynku (takich jak okna i świetliki), elementów sterowania oświetleniem i kryteriów projektowania oświetlenia.

Projektowanie zarówno budynków jak i systemów do wykorzystania światła dziennego, polega nie tylko na zapewnieniu wystarczającej ilości światła w danym pomieszczeniu, ale także na wykonaniu projektu, który nie będzie wprowadzał niepożądanych skutków ubocznych. 

Zastosowanie światła dziennego do oświetlenia miejsc pracy może również przynieść znaczące oszczędności dzięki zmniejszeniu zużycia energii elektrycznej. W budynkach komercyjnych mogą wynosić one nawet do 35 procent. Oszczędności te zależą zarówno od prawidłowego rozmieszczenia czujników światła w budynku, zastosowania źródeł światła LED, które są energooszczędne, a także w dużym stopniu od położenia geograficznego czy projektu budynku. 

W zaleceniach dotyczących efektywności energetycznej budynków można przeczytać o strefach światła dziennego.

Strefy te, to obszary w budynku, w których zbieranie światła dziennego jest możliwe dzięki bliskiej odległości od otworów okiennych i naświetlających.

Istnieją trzy rodzaje stref oświetlenia dziennego: 
• Podstawowa strefa światła dziennego Primary Sidelit Daylit Zone: 
Obszar światła dziennego bezpośrednio przylegający do jednego lub więcej okien 
• Drugorzędna strefa światła dziennego Secondary Sidelit Daylit Zone: obszar światła dziennego nie przylegający bezpośrednio do okna, który nadal odbiera światło dzienne przez jego bliskość 
• Strefa światła dziennego Skylit Daylit Zone: obszar światła dziennego oświetlony przez jeden lub więcej świetlików

Prawidłowe wykorzystanie światła dziennego, nie powinno skupiać się jedynie na jego znaczeniu ilościowym lecz również jakościowym. 

Należy więc już na etapie projektu eliminować niepotrzebne odbicia światła o wysokiej jasności likwidując powierzchnie powodujące refleksy świetlne. Dzięki kontrolowanemu wprowadzaniu światła dziennego, do wnętrza budynku, możemy dostosować się do wysokiego poziomu luminancji, o ile to światło jest równomiernie rozłożone. Światło, które dociera do zadania wzrokowego pośrednio, zapewni lepszą jakość oświetlenia niż światło, które dociera bezpośrednio ze źródła naturalnego lub sztucznego. 

Celem wydajnego oświetlenia dziennego jest nie tylko zapewnienie odpowiednich poziomów natężenia oświetlenia, ale także utrzymanie komfortowej i przyjemnej atmosfery. Olśnienie lub nadmierny kontrast jasności w polu widzenia to aspekt oświetlenia, który może powodować dyskomfort dla użytkowników. 

Kontrast poziomów jasności może być też pożądanym zjawiskiem w przestrzeni ze względu na skuteczność wizualną. Poprawna równomierność oświetlenia może prowadzić do znudzenia i braku uwagi. Wprowadzanie w budynkach pomieszczeń o innym kontraście powodować może naszą ciekawość, zainteresowanie a co za tym idzie, aktywność użytkowników. Tego typu zabiegi są stosowane podczas wydarzeń rekreacyjnych.

Norbert Chrzanowski

Kierownik działu technicznego LEDline®

Literatura:

„DAYLIGHT HARVESTING FOR COMMERCIAL BUILDINGS „ CALIFORNIA LIGHTING TECHNOLOGY CENTER
“INTEGRATED DAYLIGHTING SYSTEMS” GSA Public Buildings Service
“TIPS FOR DAYLIGHTING” Jennifer O’Connor, Eleanor Lee, Francis Rubinstein, Stephen Selkowitz. Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory