Статьи Преимущества естественного света

Статьи

Преимущества естественного света

Преимущества_1

Исследования подтверждают положительное влияние дневного света на эксплуатационные показатели здания и здоровье человека.

В 1862 году Генри Дэвид Торо писал: «В дикости состоит сохранение мира». Если бы он мог увидеть наши современные города, наши здания и то, что осталось от дикой природы, возможно, его реакция была бы такой же, как у Дэвида Орра, заслуженного профессора экологических наук и политики колледжа г. Оберлина, написавшего в своей книге «Дизайн на грани: Создание высокоэффективного здания»: «Современные дизайнеры наполнили мир зданиями, словно вырванными из контекста, существующими в чужеродной реальности, безотносительно к экологии». В сегодняшних городах от идей Торо остался, наверное, только дневной свет, который фактически и сохраняет первозданную дикость.

В архитектурной практике дневной свет относится к  области использования естественного света (будь то яркий солнечный свет, или приглушенный свет пасмурного дня) для удовлетворения зрительных потребностей обитателей здания. По мнению пуристов дневного света, пространство может считаться освещенным дневным светом, если такой свет является основным источником освещения в дневное время, если он придает месту визуальный комфорт при приемлемой температуре и сходстве условий с внешними, а также позволяет экономить расходы на электрическое освещение и уменьшать потребление энергии в целом. Всем остальным для этого достаточно, чтобы в помещении просто было окно, выходящее на улицу.

 

Дневное освещение, эффективность и производительность труда.

Дневное освещение в равной степени превозносят и дизайнеры, и исследователи за множество полезных свойств в области эстетики и здоровья. Ученые из Центра Исследований Освещения (LRC), г. Троя, штат Нью-Йорк, например, сообщили, что освещенная дневным светом среда повышает производительность труда и комфорт обитателей и обеспечивает ментальное и визуальное стимулирование, необходимое для регуляции суточных биоритмов человека.

Использование естественного света может привести к значительной экономии энергии. Электрическое освещение зданий потребляет более 15 процентов всей электроэнергии, генерируемой в Соединенных Штатах, согласно информации от Министерства Энергетики США и Управления по энергетической информации США. Как показали исследования, оснащение пространства датчиками дневного света может снизить расход энергии на электрическое освещение на 20-60 процентов.

Независимые полевые исследования, опубликованные за последние два десятилетия, также показали целый спектр различных результатов: от превышения прогнозируемой экономии на 56 процентов до роста потребления энергии в результате неправильных настроек системы освещения или ошибок в эксплуатации: увеличения нагрузки от некоторых светорегулирующих устройств и работы светильников на протяжении нескольких часов при условии того, что они управлялись датчиками освещенности и должны были выключиться.

Принимая во внимание эти результаты, а также известные термические взаимозависимости, связанные с лучами дневного света, стратегия интеграции дневного света в освещение здания может как снизить, так и увеличить его общее энергопотребление.

«Дневной свет также может быть избыточным», — говорит Джозеф Парк, директор по продажам компании Lutron Electronics, –  В здании с упором на освещение дневным светом, но плохим управлением, скорее всего, будет использоваться больше энергии, а его обитатели могут оказаться подвергнутыми избыточному слепящему освещению и термическому стрессу.»

С другой стороны, Лиза Хешонг, управляющий директор группы компаний TRC, которая приобрела одноименную компанию со штаб-квартирой в Калифорнии Heshong Mahone Group (HMG) в январе 2013 года, утверждает, что когда она проводит собеседования с сотрудниками при дневном свете в торговых, коммерческих или учебных помещениях, «они постоянно говорят, как им нравится работать здесь, и надеются, что им не придется никуда переходить».

Помимо удовлетворенности сотрудников, увеличение доли дневного света приносит значительные выгоды, связанные с финансами и производительностью труда. В исследовании 2003 года «Преимущества дневного оконного освещения», ученые LRC обсуждали случай из жизни о коммерческом здании без окон, которое сдавалось на 20 процентов дешевле (или дешевле на 2-4 доллара за квадратный фут площади), чем здания с окнами.

Исследование 1999 года «Лампы дневного света и розничная торговля: Исследование взаимосвязи между дневным светом и продуктивностью человека» и исследование 2002 года «Влияние дневного освещения на розничную торговлю» проведенные компанией HMG, возможно, являются двумя наиболее полноценными исследованиями дневного света и его влияния на розничные продажи. В результате исследований оказалось, что наличие ламп дневного света заняло третье место из пяти на наиболее важных критериев и статистически важных для увеличения объема продаж факторов; первое и второе место заняли количество часов работы в неделю и количество лет, прошедших с момента последней модернизации, соответственно.

В 1984 году в статье журнала Наука под названием «Вид из окна может влиять на выздоровление после хирургического вмешательства», Роджер Ульрих (в настоящее время — профессор архитектуры и директор-соучредитель Центра систем здоровья и дизайна в Университете A&M, штат Техас) сообщил, что хирургические пациенты, лежащие в палатах, из окон которых видны деревья, выздоравливали на 8,5% быстрее и принимали меньше анальгетиков, чем пациенты, видевшие из окна кирпичную стену. Последующее исследование других ученых подтвердило результаты на примере пациентов, лежавших в общих больничных палатах.

В ходе исследования 1999 года «Дневное освещение в школах: Изучение взаимосвязи между дневным освещение и продуктивностью деятельности человека», выполненного HMG по заказу Тихоокеанской компании по газо- и электроснабжению, был обнаружен высокий уровень корреляции между школами, сообщившими об улучшении результатов тестирования учеников (до 10%), и школами, сообщившими об увеличении количества дневного света в классных комнатах. Эти результаты вызвали дискуссию о влиянии, приписываемом дневному свету, и об объеме такого влияния. HMG попыталась выявить взаимосвязь в ретроспективной статье «Влияние дневного освещения на продуктивность человеческой деятельности в школе», опубликованной в Leukos, журнале Общества инженеров-светотехников в 2002 году. Несмотря на то, что HMG совместно со своим партнером по исследованию RLW Analytics выявили статистически значимую взаимосвязь между условиями освещения и результатами тестирования учеников, они не смогли найти определенное объяснение этому эффекту. Питер Бойс, директор программы человеческих факторов LRC, аналогичным образом предостерегал от преждевременных выводов о наличии научно обоснованных взаимосвязей в своей статье в Leukos 2005 года «Размышления о взаимосвязях в исследовании зависимости поведения от освещения».

Со своей стороны, HMG не смогла в точности повторить результаты проведенного в 1999 года исследования в повторном исследовании в 2003 году, но она тем не менее обнаружила доказательство того, что «широкий и приятный вид из окна, включающий в себя растительность или человеческую деятельность, а также объекты на удаленном расстоянии, стимулирует улучшение результатов учебы».

Как отмечает Джозеф Парк, и скудный дневной свет и слепящий свет одинаково могут оказывать вредное воздействие. Объем снижения продуктивности деятельности еще нуждается в подсчете, но обнаружено,  что обитатели, описывающие свои помещения как «некомфортно» резко освещенные по сравнению с «наиболее предпочтительными» условиями, сообщили о снижении продуктивности на уровне собственного восприятия на 10%.

Несмотря на все упомянутые исследования, количественное выражение взаимосвязи между дневным освещением и здоровьем и продуктивностью человека все еще неясно. «Подсчитать продуктивность в денежном и временном выражении невероятно сложно», — говорит Парк. При этом именно на этот фактор люди, принимающие решения, наиболее часто ориентируются при выборе между дневным светом и технически усовершенствованными контроллерами освещения и жалюзи. Существует вера в выгодность освещения дневным светом, но при этом пугает отсутствие доказательств. Причиной этому, по большому счету, является сложность проведения исследования, привязанного к динамической природе дневного света, а также множеству других переменных, которые сложно контролировать в полевых условиях. Имеет ли значение количество света, или его переменчивость, вид из окна, или связь с природой?

В целом, имеющиеся исследования показывают, что удачный дизайн освещения с использованием дневного света (учитывающий приглушение слепящего света и нагрев от солнечной радиации), вероятно, повышает чувство удовлетворенности сотрудника, улучшает его настроение и продуктивность.

Оптимального баланса можно достичь, используя активные стратегии контроля дневного света, такие как автоматические светозащитные устройства, а также пассивные способы — жалюзи и ставни. Эти технологии позволяют смягчить динамику прямого солнечного света, обеспечивая его  рассеивание в пространстве.

Недавнее исследование подчеркнуло влияние дневного света на здоровье и биологические функции человека. Согласно данным Агентства охраны окружающей среды США, люди в современных городах поводят не менее 90% своей жизни в помещении. Если они находятся в помещениях со статичным освещением, они могут утратить связь с естественными циклами наружной среды.

 

Дневной свет и суточный ритм

Биологические процессы, регулирующие наш цикл сна и бодрствования, составляют нашу систему суточных ритмов. Главным образом при помощи гормона мелатонина, наша система суточного ритма регулирует периоды активности и сна. Без воздействия нормального 24-часового цикла дня и ночи цикл сна и бодрствования человека может сбиться на два часа в сутки.

Кумулятивный эффект этого может оказаться весьма значительным. Несбалансированный цикл сна и бодрствования может привести к прогрессирующим или отложенным расстройствам фазы сна, а также к хроническому недосыпанию. В исследовании «Преимущества дневного освещения через окна» (2003 г.) исследователи LRC также заметили, что «люди, страдающие хроническим недосыпанием, чувствуют постоянную усталость и не склонны к эффективному труду». Более того, при долгосрочном исследовании 2006 года «День и ночь — риск заболевания раком при посменной работе» исследователи из Университета Томаса Джефферсона (TJU) (Филадельфия) и Больницы Мэри Имоджен Бассетт (Куперстаун, штат Нью-Йорк) обнаружили увеличение уровня заболеваемости раком груди у работающих в ночную смену, вызванного подавлением выработки мелатонина шишковидной железой.

Недостаток дневного света внутри здания вовсе необязательно означает конец света для его обитателей. Воздействие яркого света в соответствующее время дня и с соответствующей продолжительностью может облегчить эти расстройства. Но  только дневной свет может обеспечить такое воздействие в оптимальный для человека срок и с оптимальной продолжительностью.

Не только яркий дневной свет, но и ночная темнота критически важна для здорового цикла сна и бодрствования. Чтобы снизить подавление выработки мелатонина до минимума, «нужно как можно меньше подвергаться воздействию света ночью, и этот свет должен быть как можно менее яркий и максимально теплый или красный», как утверждает Стивен Локли, адъюнкт-профессор медицины подразделения медицины сна Медицинской Школы Гарварда. Принимая во внимание этот факт, дизайн дневного освещения в пространствах с помещениями для отдыха также должен предусматривать темноту в ночное время.

Открытие в сетчатке глаза нового зрительного рецептора и фотохромного вещества (melanopsin) в человеческом глазе возобновило внимание к исследованию суточных ритмов и привлекло значительный интерес со стороны тех, кто связан с освещением. В статье 2001 г «Спектр действия регуляции мелатонина в человеческом организме: Доказательство существования нового зрительного рецептора суточного ритма» исследователи из TJU обнаружили, что система суточного ритма наиболее чувствительна к коротковолновому свету (более голубому), колеблющемуся в пределах от 446 до 477 нанометров. Они также нашли доказательство, подтверждающее существование фотохромного вещества, которое отвечает за зрительное восприятие суточного ритма, теперь именуемое цитропическим зрением. Цитропическое зрение дополняет ночное зрение (управляемое палочками сетчатки глаза видение при приглушенном свете с пиком длины волны 507 нанометров) и дневное зрение (управляемое колбочками сетчатки глаза видение при ярком свете с пиком длины волны 555 нанометров).

Поскольку дневное зрение принципиально важно для выполнения визуальных задач, большинство источников освещения созданы для того, чтобы его поддерживать. Однако было обнаружено, что коротковолновой видимый свет с длиной волны 460 нанометров увеличивает активность человека по сравнению со светом с большей длиной волны — 555 нанометров. Более того, многочисленные исследования показали, что студенты, не получавшие коротковолнового видимого света по утрам, испытывали задержки с выработкой мелатонина и засыпанием по вечерам на 30 минут.

 

Использование видимого света в дизайне

Именно сезонная переменчивость дневного освещения, и вид из окна обеспечивают важные стимулы работы системы суточных ритмов и делают пространство более приятным и интересным для своих обитателей.

Помимо того, что дневной свет является изменчивым, часто непредсказуемым источником освещения со спектром, зависящим от положения солнца и облачности, он еще содержит коротковолновую часть видимого спектра, которая, как выяснилось, поддерживает регуляцию активности и суточного ритма сна и бодрствования. Дневной свет в зданиях может содействовать здоровью человека и его благополучию, также, как активности и продуктивности. Плюс, сезонные изменения, связанные с продолжительностью дня влияют на здоровье человека.  Производители осветительных устройств, со своей стороны, на волне всеобщего увлечения попытались имитировать эти циклы в электрических источниках и системах освещения.

Дизайнеры могут вынести два урока из этого набора исследований. Во-первых, пространства, освещенные дневным светом, несут в себе потенциал для извлечения значительных выгод, включая увеличение экономии энергии, увеличение прибыли розничной торговли и улучшение здоровья и продуктивности человека. Во-вторых, нужно продумать ряд важных факторов дизайна, монтажа и применения, чтобы в результате эти выгоды получить.

Основные задачи, принципиальные для успешной организации освещения дневным светом следующие:

 

  • контроль попадания прямых солнечных лучей на рабочие зоны в течение всего периода занятости;
  • обеспечение сбалансированного освещения интерьерных поверхностей, особенно между окнами по периметру помещения и ключевыми вертикальными поверхностями интерьера;
  • обеспечение достаточного количества дневного света, поступающего снаружи, для выполнения зрительных задач.

 

Не менее важно моделирование и тестирование дизайнерских решений при помощи программных инструментов по освещению дневным светом. После выполнения дизайна, обеспечьте успешное пользование, объяснив обитателям здания и операторам цели дизайна освещения дневным светом, способы использования контролеров освещения и способы применения светозащитных систем и доступа к ним.

Если догадки Торо о «Дикости» верны, мы должны воспользоваться шансом и внести дикость дневного света в наши постройки. Приручение дневного света может оказаться нелегкой задачей, но его присутствие в наших зданиях играет большую роль в сохранении ритмов человеческой жизни, в привязанности людей к месту и в создании локальной экологии в искусственно созданных средах.

lightpark.ru

 

Comments are closed.