Opleiding Duurzaam Gebouw:

Opleiding Duurzaam Gebouw: Verlichting: ontwerp en regeling Leefmilieu Brussel Verlichting: theoretische begrippen en meeteenheden Visueel comfort – natuurlijke en kunstmatige verlichting Manuel da CONCEIÇÃO NUNES MATRIciel

Doelstellingen van de presentatie

●

Wat is licht?

●

Hoe zien we?

●

Fotometrische grootheden

●

Risico’s van ongemak

●

Prestatie-indicatoren voor daglicht

2

Plan van de uiteenzetting

1.

Straling, licht en kleur

2.

Oog en zicht

3.

Fotometrie

4.

Comfort

5.

Daglicht – prestatie-indicatoren

3

1. Straling, licht en kleur ●

Elektromagnetische straling ►

Dualiteit golf/deeltje › Elektromagnetische golf › Foton (energiekwantum)

(Bron: Study.com)

4


Elektromagnetisch spectrum

(Bron: Energie+)

●

Licht ►

Elektromagnetische straling zichtbaar met het menselijk oog › Golflengte tussen ≈ 380 en 780 nm

5


Kleur ≠ materie

●

Kleur = spectrum + materie ►

Golf › Refractie (breking) › Diffractie (buiging) en interferentie

►

Deeltje › Absorptie › Emissie (diffuse reflectie, speculaire reflectie (of spiegeling))

6


Refractie

(Bron: mdcn)

7 (Bron: mdcn)

(Bron: Zátonyi Sándor)


Diffractie en interferentie

(Bron: Ubern00b)

(Bron: Jeff Kubina)

(Bron: Alex Duarte)

8


Absorptie en emissie

Subtractie (aftrekking)

optelling

9 (Bron: Edward Adelson)


Absorptie en emissie

(Bron: mdcn)

(Bron: Stephen Ausmus)

(Bron: Splarka)

(Bron: mdcn)

10


Emissie

(Bron: Architecture et climat)

11


Lichtemissie ►

Gloeiing › Emissie van “warm” licht door een lichaam met hoge temperatuur – Zon, gloeilamp, verwarmd metaal, vlam, …

►

Luminescentie (lichtuitstraling) › Emissie van “koud” licht dat niet van warmte voortkomt – Elektroluminescentie: led, … – Fotoluminescentie (waaronder fluorescentie en fosforescentie): TL, FCL, ontladingslamp, … – Chemieluminescentie (waaronder bioluminescentie): luciole,… – cathodoluminescentie: CFR,… – Radioluminescentie: digitale beeldvorming, … – … 12


Kleurtemperatuur ►

Oorsprong: gloeiing

►

Schaal: zwart lichaam

►

Zon ≈ zwart lichaam van 5.778 K

(Bron: Poke2001)

Temperatuur in Kelvin

Zon aan de horizon

Fluorescentielamp daglicht

Zon aan de zenit

Natriumlamp

Gloeilamp

Genormeerd natuurlijk licht

Warme witte fluorescentielamp

Halogeenlamp

Neutrale witte fluorescentielamp

Metaalhalogenidelamp


13


Spectrum: beïnvloedt de kleurweergave

Zon op zenit

Fluorescentielamp 5.500 K

Gloeilamp 2.700 K

Ledlamp 2.700 K


Ledlamp 2.700 K


Ledlamp 3.300 K

(Bron: lesnumeriques)

14

2. Oog en zicht Oog ►

Fotoreceptoren (lichtreceptoren) › Kegels: snel, kleuren, gezichtsscherpte, dagzicht › Staafjes: traag, grijstinten, perifeer zicht en nachtzicht › ipRGC (intrinsiek fotosensitieve retinale ganglioncellen): circadiaan ritme (24-uurritme), omgevingslichtniveau, gedrag bij licht, … ?

Dichtheid

●

Staafjes

afstand van het midden van de fovea in graden

(Bron: Pancrat)

(Bron: Corie Lok)

15

2. Oog en zicht Zicht ►

Fotopisch: dag – sterke verlichting – kegeltjes

►

Mesopisch: schemer – matige verlichting – kegeltjes en staafjes

►

Scotopisch: nacht – zwakke verlichting – staafjes

Spectrale gevoeligheid

●

Nachtzicht

Dagzicht

Golflengte (nm)


Illustratie van fotopisch zicht (bovenaan) en scotopisch zicht (onderaan)

16

2. Oog en zicht ●

Gezichtsveld ►

Fovea: waarneming van zeer kleine details

►

Ergorama: waarneming van alleen de vormen

►

Panorama: waarneming van alleen de bewegingen Voorwerp

Horizontaal veld


17

2. Oog en zicht ●

Invloed van daglicht op het gedrag ►

De schoolprestaties van leerlingen verbeteren < 20.000 leerlingen, 3 Amerikaanse districten

-

De aanwezigheid van natuurlijk licht doet de leerlingen sneller vooruitgaan (~20%)

-

Grote muuropeningen doen de leerlingen sneller vooruitgaan (~20%)

-

Er mag geen verblinding zijn (belangrijkste bron van visueel ongemak).

(Heschong Mahone Group, 1999)

18

2. Oog en zicht ●

Invloed van daglicht op het gedrag ►

De productiviteit van de werknemers stijgt bouw onderhoud loon van werknemers

Een aangename en natuurlijk verlichte omgeving: - ↗ productiviteit van de werknemers - ↘ absenteïsme - ↘ hoofdpijn - ↘ seizoensdepressies

- ↘ oogvermoeidheid (Edwards and Torcellini, 2002)

Bv.: Lockheed Martin “Building 157”, USA In 1983 namen 2.700 werknemers hun intrek in een zeer licht nieuw gebouw: - productiviteit ↗ 15% op 1 jaar tijd - absenteïsme ↘ 15% op 1 jaar tijd - $ 500.000 energiewinst op 1 jaar tijd (Boubekri, 2008)

19

3. Fotometrie ●

Lichtstroom ►

●

Lichtsterkte ►

●

Lichtstroom die per vaste hoekeenheid wordt uitgestraald in een gegeven richting; wordt uitgedrukt in candela (1 cd = 1 lm/sr)

Verlichtingssterkte ►

●

Hoeveelheid licht (zichtbaar spectrum) afgegeven per tijdseenheid; wordt uitgedrukt in lumen (lm)

Dichtheid van de lichtstroom op het te verlichten oppervlak; wordt uitgedrukt in lux (1 lx = 1 lm/m²)

Luminantie ►

Verhouding tussen de lichtsterkte uitgestraald in een gegeven richting en het zichtbare oppervlak van de lichtbron in deze richting; wordt uitgedrukt in candela per vierkante meter (cd/m²)

20

3. Fotometrie ●

Lichtstroom in lumen

Gloeilamp 60 W  710 lm

●

Halogeengloeilamp 53 W  850 lm

Gloeilamp 15 W  810 lm

Ledlamp 7,5 W  806 lm

Lichtsterkte in candela of lumen per steradian

Halogeenspot 50 W  775 lm 10°  10.680 cd




21

4. Comfort ●

Comfort: scherp, gekleurd beeld van onze omgeving, zonder oogvermoeidheid. ►

Voldoende verlichtingsniveau

►

Correcte kleurweergave

►

Goede lichtverdeling

►

Voldoende grote, maar niet te grote luminantieverhouding

►

Geen storende schaduwen

►

Weergave van het reliëf

►

Zicht naar buiten toe

►

Aangename lichtkleur die is aangepast aan de verlichtingssterkte

►

Geen verblinding 22

4. Comfort ●

Voldoende verlichtingssterkte ►

Luminantie is moeilijk te meten  meting verlichtingssterkte Buiten – horizontale verlichting:  Een nacht met volle maan: 0,2 lx  Een dag met bewolkte hemel: 5.000 – 20.000 lx  Een dag met heldere hemel: 7.000 – 24.000 lx

 Een zomerdag met volle zon: 100.000 lx

Norm NBN EN 12464-1 – gemiddelde verlichting: 

Verkeersruimten, trappen, gangen: 100 lx



Trappen van schoolgebouwen: 150 lx



Zelfbedieningsrestaurant: 200 lx



Klaslokalen van lagere en middelbare school: 300 lx



Andere klaslokalen: 500 lx



Kantoor – schrijven, lezen, …: 500 lx



Gezondheidszorg – onderzoekzalen: 1.000 lx 23 (Bron: Energie+)

4. Comfort ●

Voldoende verlichtingssterkte ►

Voldoende verlichting = minder vermoeidheid, minder risico Relatieve daling van het aantal fouten in %

Aantal vermoeide werknemers in %

Visueel belastend werk

Visueel nietbelastend werk

Relatieve daling van het aantal ongevallen in % Visueel belastend werk

Visueel nietbelastend werk

24 (Bron: Energie+)

4. Comfort ●

Voldoende verlichtingssterkte

Tabel 1 – Relatie tussen de verlichting van de directe omgeving en de verlichting van het taakgebied Verlichtingssterkte op het taakgebied Etaak

Verlichtingssterkte in de directe omgeving

Etaak Etaak Etaak

(Bron: IBE-BIV)

25

4. Comfort ●

Correcte kleurweergave ►

Vermogen van een lamp om ons alle kleuren van het voorwerp dat ze verlicht, te doen onderscheiden

►

Hangt af van het uitgestraalde spectrum Norm NBN EN 12464-1 – IRC of Ra: 

Verkeersruimten, trappen, gangen: 40



Trappen van schoolgebouwen: 80



Zelfbedieningsrestaurant: 80



Klaslokalen van lagere en middelbare scholen: 80



Andere klaslokalen: 80



Kantoor – schrijven, lezen, …: 80



Gezondheidszorg – onderzoekzalen: 80 – 90

26

4. Comfort ●

Goede lichtverdeling ►

Gelijkmatigheid: verhouding tussen de minimale en de gemiddelde verlichtingssterkte op het oppervlak

Norm NBN EN 12464-1 – Gelijkmatigheid: Slechte gelijkmatigheid

Goede gelijkmatigheid

(Bron:

Energie+)



Verkeersruimten, trappen, gangen: 0,40



Trappen van schoolgebouwen: 0,40



Zelfbedieningsrestaurant: 0,40



Klaslokalen van lagere en middelbare scholen: 0,60



Andere klaslokalen: 0,60



Kantoor – schrijven, lezen,… : 0,60



Gezondheidszorg – onderzoekzalen: 0,70

27

4. Comfort ●

Voldoende grote, maar niet te grote luminantieverhouding ►

Bij identieke verlichtingssterkte, verschillende luminantie

►

Contrast

Onvoldoende contrast

Aangepast contrast

Te veel contrast

28 (Bron: mdcn)

4. Comfort ●

Geen storende schaduwen ►

Vermijd obstakels tussen de visuele taak en de lichtbron

(Bron: Energie+)

29

4. Comfort Aangename lichtkleur aangepast aan de verlichtingssterkte ►

Vermijd vermenging van licht met koude en warme kleur › De kleurtemperatuur van het kunstlicht moet overeenkomen met de kleurtemperatuur van het natuurlijk licht

►

Kies een kleurtemperatuur die is afgestemd op de verlichtingssterkte › Diagram van Kruithof A: Gebrek aan comfort – voelt te warm aan, vervorming van kleuren

Verlichtingssterkte (Lux)

●

B: Comfort – voelt natuurlijk aan

C: Gebrek aan comfort – voelt te koud aan, donker

Kleurtemperatuur (°K)

30

4. Comfort ●

Geen verblinding ►

Te hoog lichtcontrast

►

Te hoge lichtsterkte of helderheid › De maximaal aanvaarde luminantie hangt af van de gezichtshoek

Verblinding Vermoeidheid Hinder Ongemak

Kijkrichting

Lichtbron met hoge luminantie

› Bron van verblinding:


– Direct zicht op de zon of de lucht door de vensters. – Weerspiegeling van de zon of de hemel op belendende gebouwen. – Te groot luminantiecontrast tussen een venster en het raam ervan of met de muur waarin het zit. – Een te grote luminantieoppervlakte vergeleken met de belendende oppervlakten.

31

4. Comfort ●

Norm NBN EN 12464-1 – UGR: (Bron: M.L. Eble-Hankins, C.E. Waters)

(Bron: Licht.de)



Verkeersruimten, trappen, gangen: 28



Trappen van schoolgebouwen: 25



Zelfbedieningsrestaurant: 22



Klaslokalen van lagere en middelbare scholen: 19



Andere klaslokalen: 19



Kantoor – schrijven, lezen,…: 19



Gezondheidszorg – onderzoekzalen: 19

32

5. Daglicht – prestatie-indicatoren ●

Daylight factor (DF) – Daglichtfactor (DF) ►

Gebruikt in het VK voordat er computermodellen waren (~ 1900 )

►

Verhouding tussen verlichtingssterkte binnenshuis op het werkvlak en horizontale verlichtingssterkte buiten onder bewolkte hemel (CIE) bewolking

› Statisch › Onafhankelijk van de ligging › Onafhankelijk van het klimaat › Onafhankelijk van de oriëntatie ►


Alleen representatief bij overtrokken hemel › 57% van de tijd in België met een gemiddelde verlichtingssterkte van 10.000 lx 33 › 30% van de tijd in Montpellier  weinig representatief!


Daylight factor (DF) – Daglichtfactor (DF) ►

Welke waarde moet worden bereikt? › Werkruimte < 1%: te donker 2%: aanvaardbaar minimum > 5%: lijkt op natuurlijke wijze verlicht › Woning ≈ 1% in de slaapkamers ≈ 1,5% in de woonkamer ≈ 2% in de keuken

►

Beperking: › Risico dat alle vensteropeningen even groot worden gemaakt, ongeacht de oriëntatie. › Risico van overdimensionering van de vensters omdat een bewolkte hemel ongunstig is vergeleken met een heldere of gemiddelde hemel.

34


Daylight autonomy (DA) – Daglichtautonomie (DA) ►

Percentage van de tijd waarin het lokaal bezet is waarbij de verlichtingssterkte binnenshuis op het werkvlak hoger is dan een welbepaalde drempel. › Dynamisch want afhankelijk van de ligging, het klimaat en de oriëntatie van het gebouw. › Geeft dus de tijd weer waarin de gebruiker volledig zonder kunstlicht kan. › Vertegenwoordigt dus de hoeveelheid kunstlicht die kan worden bespaard door een eenvoudig systeem met ON/OFF-schakelaar.

►

Welke waarde moet worden bereikt? › 60% voor een kantoor (500 lux) dat van 8 tot 18 uur wordt gebruikt.

35


Continuous daylight autonomy (cDA) – Continue Daglichtautonomie (cDA) ►

Verhouding tussen de hoeveelheid verlichtingssterkte die in de periode waarin het lokaal bezet is binnenshuis wordt ontvangen op het werkvlak en een vastgestelde drempel. › Dynamisch want afhankelijk van de plaats, het klimaat en de oriëntatie van het gebouw. › Vertegenwoordigt dus de hoeveelheid kunstlicht die kan worden bespaard door een dimmingsysteem.

►

Welke waarde moet worden bereikt? › 75% tot 80% voor een kantoor (500 lux) bezet van 8 tot 18 uur 36


Useful daylight illuminance (UDI) – Nuttige daglichttoetreding (NDT) ►

UDI 100-2.000: Percentage van de tijd waarin het lokaal bezet is waarbij de verlichtingssterkte binnenshuis op het werkvlak hoger is dan een drempel die is vastgelegd op 100 lux en lager dan een drempel vastgelegd op 2.000 lux.

►

UDI >2.000: Percentage van de tijd waarin het lokaal bezet is waarbij de verlichtingssterkte binnenshuis op het werkvlak hoger is dan een drempel die is vastgelegd op 2.000 lux. › Dynamisch want afhankelijk van de ligging, het klimaat en de oriëntatie van het gebouw. › Hierbij kan het percentage van de tijd worden bepaald waarin de verlichtingssterkte binnenshuis op het werkvlak te hoog en mogelijk hinderlijk is.

37

5. Daglicht – prestatie-indicatoren Voorbeeld: verlichting van een diep landschapskantoor ●

Renovatie van een landschapskantoor van 13,50 m diep met slechts één beglaasde gevel op het noorden.

Zenitale verlichting door glasramen in het dak

Verlichting door een shed

38


Daylight factor (DF) –Daglichtfactor (DF) Zenitale verlichting door glasramen in het dak


DFgem. = 6,3%

DFgem. = 5,9%

39


Daylight autonomy (DA) –Daglichtautonomie (DA) Zenitale verlichting door glasramen in het dak


DFgem. = 56,9%

DFgem. = 61,3%

40


Continuous daylight autonomy (cDA) – continue Daglichtautonomie (cDA) Zenitale verlichting door glasramen in het dak


DFgem. = 74,4%

DFgem. = 77,8%

41


Useful daylight illuminance (UDI) – Nuttige daglichttoetreding (NDT) – 100-2.000 Zenitale verlichting door glasramen in het dak


DFgem. = 67,8%

DFgem. = 75,7%

42


Useful daylight illuminance (UDI) – Nuttige daglichttoetreding (NDT) – >2.000 Zenitale verlichting door glasramen in het dak


DFgem. = 18,1%

DFgem. = 12,0%

43

Interessante tools, websites, enz.: ●

Energie+ - www.energieplus-lesite.be

Gerealiseerd door de onderzoekscel Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), Université catholique de Louvain (Belgique), met de steun van Wallonië - DGO4: Theorie, beoordeling/verbetering, ontwerp, rekentools,…

44

Interessante tools, websites, enz.: ●

●

De natuurlijke verlichting van gebouwen ►

http://www-energie.arch.ucl.ac.be/eclairage/accueil.htm

►

Gerealiseerd door de onderzoekscel Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), Université catholique de Louvain (Belgique)

NBN EN 12464-1 ►

●

●

Licht en verlichting – Werkplekverlichting – Deel 1: Binnenwerkplekken

Code van goede praktijk voor binnenverlichting ►

http://www.ibe-biv.be/media/pdf/IBEBIV_Code_van_goede_praktijk_12464_1__NL__2007.pdf

►

Opgesteld door het Belgisch Instituut voor de Verlichtingskunde (IBE-BIV)

De seminarieverslagen Duurzaam Gebouw van 5/03/2015: Lux op energiezuinige stand ►

http://www.leefmilieu.brussels/themas/gebouwen/goede-praktijken-om-tebouwen-en-te-renoveren/om-u-te-helpen/seminariecyclus-9

45

Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen: ●

Gids Duurzame Gebouwen: http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be

Fiches WEL03 en ENE01

46

Te onthouden uit de uiteenzetting ●

Daglicht is belangrijk, want het kan niet volledig worden vervangen door kunstlicht

●

Verschillende termen van de fotometrie: de lichtstroom in lm, de lichtsterkte in cd, de verlichtingssterkte in lx en de luminantie in cd/m².

●

Comfort is afhankelijk van de verlichtingssterkte, de luminanties, de kleurweergave, de gelijkmatigheid, de kleurtemperatuur, het risico van verblinding.

●

Verschillende daglichtindicatoren: DF, DA, cDA, NDT

47


Kunstlicht kan daglicht niet volledig vervangen

●

Verschillende termen van de fotometrie: ►

lichtstroom: lumen (lm)

►

lichtsterkte: candela (cd)

►

verlichtingssterkte: lux (lx)

►

luminantie: candela/m² (cd/m²)

48


Synthese van de comfortindicatoren: Circulatie Kleurtemperatuur Verlichtingssterkte

Kantoor

Gezondheids zorg

2.500 à 6.500 K 100 lx

500 lx

1000 lx

Gelijkmatigheid

0,4

0,6

0,7

Verblinding UGR

28

19

19

DF

2%

5%

5%

DA

60%

cDA

75 tot 80%

NDT

49

Contact

Manuel da CONCEIÇÃO NUNES MATRIciel Place de l’Université, 25 - Louvain-la-Neuve 

: 010 24 15 70

E-mail: [email protected]

50

Opleiding Duurzaam Gebouw:

Recommend Documents