Daglicht, gebouwen en mensen
NSVV Nationaal Lichtcongres 29 januari 2015 Prof. Dr.-Ing. A.L.P. Rosemann Dr. ir. M.B.C. Aries
Natuurlijke verlichting • Gebouwen: beschutting voor weersomstandigheden • Voorkeur voor daglicht en lucht van buiten
Source: Google
Gezonde verlichting • “Licht dat zowel aan de visuele als niet visuele behoefte van mensen voldoet, zonder visueel discomfort te veroorzaken” (Aries, 2005)
Source: Google
Motivatie daglichtgebruik • Verlichtings en psychologische aspecten • Psychologische motivatie • Uitzicht • Comfortabele helderheid
• Gezondheidsaspecten / ergonomische aspecten / prestatie • Energiebesparing • Kostenbesparing
/ Built Environment
Principes gezonde verlichting • Dagelijkse dosis in Westerse landen waarschijnlijk te laag • Gezonde verlichting -> gezonde duisternis • Biologische stimulering: voldoende golflengten in gebied gevoeligheid niet-visuele systeem • Juiste lichtdosis: licht op het oog (direct via lichtbron of reflectie) • Timing lichtblootstelling beïnvloedt effect dosis
• Natuurlijke verlichting = daglicht
Veitch, J.A., (2004), Highlights of IE TC6-11’s Forthcoming Report, NRCC-46749
Vind de juiste balans
Daglicht tijdens werktijd 93 %
Lokale tijd in h
Motivatie
Maanden
Parameters van invloed op lichtenergie
Lampen
Ballasten
Type verlichting Armaturen
Electrische verlichting
Aanwezigheidssensoren
Geometie
Controle systemen
Daglichtafhankelijke controle
Ruimte Lichtreflecties
Daglicht Klimaat, Locatie Gevel Buiten condities
Energiegebruik in een gebouw Air conditioning Deel 6
Totale vraag Deel 1
Ruimte vraag Deel 2
Ventilatie technieken Deel 3
Warm water Deel 8
Verlichting Deel 4 Grenswaarden Deel 10
Gecombineerde generatoren Deel 9 Bron: DIN 18599-1
Verwarming Deel 5
Koeling Deel 7
Relatieve jaarlijkse bruikbare lichtdosis
verlichtingssterkte
Ha,ut Onderhoudswaarde verlichtingssterkte
tijd trel,a,ut
System potentiaal
Hrel,a,bruik
Hrel,a,bruik ⇒ trel,a,bruik
13.02.2015
Europese methodologie • • • •
Geïnstalleerde electrische verlichting Gebruikstijd Daglicht zone/ Geen-daglicht zone Regelingen • Aan- en afwezigheids sensoren • Daglichtafhankelijke regeling
Canadese methodologie • • • •
Geïnstalleerde electrische verlichting Gebruikstijd Daglicht zone/ Geen-daglicht zone Regelingen • Aan- en afwezigheids sensoren • Daglichtafhankelijke regeling • Persoonlijke regeling
Persoonlijke regelingen • Dimmingsregelingen voor individuele werkplekken • Gebruikers hebben de mogelijkheid om het lichtniveau van hun werkplek aan te passen aan hun persoonlijke behoeften • Studies hebben laten zien dat deze regelingen het energiegebruik met 10% kunnen reduceren
Energie voor verlichting • Huidige standaardisatie activiteiten • • • •
Nationaal Europese Noord-Amerkiaanse Internationaal
• Formatie van een Joint Technical Committee “Energy Performance of Lighting in Buildings” • CIE TC 3-52 • ISO TC 274
/ Built Environment
Gebouwde omgeving • Daglichtopening • Energie
Ghisi & Tinker (2005):
Gebouwde omgeving • Daglichtopening • Energie • Gezondheid/comfort • (Uitzicht)
• Comfort & gezondheid: randvoorwaarde voor energiebesparing!
Ochoa et al. (2012):
Optimum • Minste energie en hoogste comfort
Oplossingsruimte
Noord
Visueel acceptabel
Viseel niet acceptabel
Minste energie Energieverspilling
Resultaten • Aanbevolen openingsgrootte per orientatie: • Noord 70% • Zuid 60% • Oost en west 60%
Source: Google
Resultaten • Aanvullende zon/helderheidswering nodig • Kwaliteiten (dynamiek, spectrum, uitzicht, etc.) bewaren
Natuurlijke verlichting • Kwaliteit van natuurlijke omgeving binnen brengen • • • •
± 80% informatie via het oog (uitzicht) Dynamisch Verlaging energiegebruik mogelijk Vol spectrum
Source: Google
Dynamiek • Kennis over daglichtritmes zullen grotere daglichtbenutting in gebouwen mogelijk maken • Inzicht in de dynamiek van het daglicht in relatie tot menselijke behoeften
Source: Google
Kwaliteit van de ruimte
Synergie effecten
Integrale systemen gebaseerd op gebruikers eisen
Innovatieve daglicht systemen
Gebruikersacceptatie
Conventionele systeme
Controle systemen voor electrische verlichting, daglicht en zonnestraling
Energiebesparing
VOORBEELDEN
/ Built Environment
LESO – auto-adaptieve regelingen
Project: LESO- BP (Solar Energy Research Institute)
Foto: David Lindeloef
- Licht- en zonweringssystemen met auto-adaptieve regelingen en manuele overruling
Studie met thermochrome beglazing
Project: Onderzoeksproject aan de Technische universiteit van München (1999) Project manager: Helge Hartwig
Foto's: Helge Hartwig, TU Munich
National Art Gallery, Ottawa, ON
Heldere hemel Bewolkte hemel
Project: National Art Gallery, Ottawa, Canada (1988) Architect: Moshe Safdie
Foto‘s: A. Rosemann
ARTHELIO
Foto‘s : A. Rosemann Project: Demonstratie project in het Semperlux gebouw, Berlijn, Duitsland (2000) Project management: Technische Universiteit Berlin
Integratie van daglicht en kunstverlichting (sulfur lamp)
Verplaatsbare test Faciliteit op het UN World Urban Forum 2006
UBC Solar Canopy Illumination System Verlichtingsconditie:
Geen raam
Buiten - zonnig Light pipe - uit
Raam open
UBC Solar Canopy Illumination System Verlichtingsconditie:
Geen raam
Buiten - zonnig Light pipe - zon
Raam open
UBC Solar Canopy Illumination System Verlichtingsconditie:
Geen raam
Buiten - zonnig Light pipe - elektrisch
Raam open
Meetkop voor een adaptieve RGB-regeling
Kleursensor
Sensor electronicia RGB-armatuur
Microcontroller
Driving electronicia
Implementatie
Kunstverlichtingsinstallatie
Aanwezigheidssensor en verlichtingssterktesensor
Daglichtsysteem
Daglichtafhankelijke lichtregeling Zone voor visuele taak
Energetische aspecten
Daglicht aanbod Taak verlichting Verblindingseffecten
Aanwezigheid
Taak
Gebruikersaspecten: • Visueel comfort • Gezondheid
Y-Achse
Daglichtontwerp X-Achse
Materiaal
Daglichtsysteem
Meting van materiaaleigenschappen
Simulatie van daglichtsystemen
Design Tool
Daglicht ontwerp
Meting van systeemeigenschappen
100% 90% 80% 70% 60% 50%
50% 40%
40% 30%
Verlichtingssterkte – Verdeling over het werkvlak Luminantie – Verdeling over het daglichtsysteem Daglicht data
Zeit (WOZ)
20:15
19:25
18:35
17:45
16:55
16:05
15:15
14:25
13:35
12:45
11:55
0,00E+00
11:05
0,00E+00
10:15
2,00E+02
09:25
2,00E+04
08:35
4,00E+02
07:45
4,00E+04
06:55
6,00E+02
06:05
8,00E+02
6,00E+04
05:15
1,00E+03
8,00E+04
04:25
1,20E+03
1,00E+05
03:35
1,20E+05
Bestrahlungsstärke in W/m2
Resultaten Beleuchtungsstärke in lx
Daglichtsysteem
Metingen in een testruimte
Evg Evg_West Evg_Süd Evg_Ost Evg_Nord Eeg Ees
Conclusies • Meerdere criteria − Alleen energiebesparing geen visueel comfort en aandacht voor gezondheid − Alleen visueel comfort en aandacht voor gezondheid energieverspilling
Source: Google
Conclusies • De mens is geevolueerd met het daglicht • Daglicht is dynamisch • Dynamisch daglicht essentieel voor mensen (in gebouwen) • Gezond en comfortabel daglicht in gebouwen begint bij een goed ontwerp voor de daglichtopening (en voorkomt energieverspilling!)
Source: Google
Conclusies • Daglicht verrijkt: Overdag is het gratis Overdag houdt het je actief
Source: Google
…en dan kun je ‘s nachts dus slapend rijk worden!
Dank u voor uw aandacht Daglicht, gebouwen en mensen
NSVV Nationaal Lichtcongres 29 januari 2015 Prof. Dr.-Ing. A.L.P. Rosemann Dr. ir. M.B.C. Aries
Source: Google
