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

Motivatie

Daglicht tijdens werktijd

93 %

Loka

le ti

jd in

h

Maanden

Ruimte

Geometie

Licht- reflecties

Electrische verlichting

Lampen Ballasten

Armaturen Type verlichting

Daglicht Klimaat, Locatie

Gevel Buiten

condities

Controle systemen

Daglicht- afhankelijke

controle

Aanwezigheids- sensoren

Parameters van invloed op lichtenergie

Energiegebruik in een gebouw

Verlichting Deel 4

Warm water Deel 8

Verwarming Deel 5

Gecombineerde generatoren Deel 9

Grenswaarden Deel 10

Air conditioning Deel 6

Ventilatie technieken Deel 3 Ruimte vraag

Deel 2

Koeling Deel 7

Totale vraag Deel 1

Bron: DIN 18599-1

Relatieve jaarlijkse bruikbare lichtdosis

verli

chtin

gsst

erkt

e

tijd trel,a,ut

Ha,ut

Onderhoudswaarde verlichtingssterkte

13.02.2015

Hrel,a,bruik ⇒ trel,a,bruik

Hrel,a,bruik

System potentiaal

Europese methodologie

• Geïnstalleerde electrische verlichting • Gebruikstijd • Daglicht zone/ Geen-daglicht zone • Regelingen

• Aan- en afwezigheids sensoren • Daglichtafhankelijke regeling

• Geïnstalleerde electrische verlichting • Gebruikstijd • Daglicht zone/ Geen-daglicht zone • Regelingen

• Aan- en afwezigheids sensoren • Daglichtafhankelijke regeling • Persoonlijke regeling

Canadese methodologie

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

Viseel niet acceptabel

Minste energie Energieverspilling

Visueel acceptabel

Oplossings- ruimte

Noord

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

Synergie effecten

Conventionele systeme

Energiebesparing

Kw

alite

it va

n de

ruim

te

Controle systemen voor electrische

verlichting, daglicht en

zonnestraling

Innovatieve daglicht systemen

Integrale systemen gebaseerd op

gebruikers eisen

Gebruikers- acceptatie

VOORBEELDEN

/ Built Environment

Project: LESO- BP (Solar Energy Research Institute) Foto: David Lindeloef

- Licht- en zonweringssystemen met auto-adaptieve regelingen en manuele overruling

LESO – auto-adaptieve regelingen

Foto's: Helge Hartwig, TU Munich Project: Onderzoeksproject aan de Technische universiteit van München (1999) Project manager: Helge Hartwig

Studie met thermochrome beglazing

Project: National Art Gallery, Ottawa, Canada (1988) Architect: Moshe Safdie

Foto‘s: A. Rosemann

Heldere hemel

Bewolkte hemel

National Art Gallery, Ottawa, ON

Project: Demonstratie project in het Semperlux gebouw, Berlijn, Duitsland (2000) Project management: Technische Universiteit Berlin

Foto‘s : A. Rosemann

Integratie van daglicht en kunstverlichting (sulfur lamp)

ARTHELIO

Verplaatsbare test Faciliteit op het UN World Urban Forum 2006

Verlichtingsconditie: Buiten - zonnig Light pipe - uit

Geen raam Raam open

UBC Solar Canopy Illumination System

Geen raam Raam open

UBC Solar Canopy Illumination System

Verlichtingsconditie: Buiten - zonnig Light pipe - zon

Geen raam Raam open

UBC Solar Canopy Illumination System

Verlichtingsconditie: Buiten - zonnig Light pipe - elektrisch

Meetkop voor een adaptieve RGB-regeling

Sensor electronicia

Micro- controller

Driving electronicia

RGB-armatuur

Kleursensor

Implementatie

Kunstverlichtingsinstallatie

Daglichtsysteem Aanwezigheidssensor en verlichtingssterktesensor

Daglichtafhankelijke lichtregeling

Daglicht aanbod

Zone voor visuele taak

Gebruikersaspecten: • Visueel comfort • Gezondheid

Verblindings- effecten

Taak verlichting

Aanwezigheid Taak

Energetische aspecten

Simulatie van

daglichtsystemen Design Tool Daglicht ontwerp

Y-Ac

hse

X-Achse

Meting van materiaal-eigenschappen Materiaal

Daglichtsysteem Meting van systeem-

eigenschappen

Metingen in een testruimte

Daglichtsysteem Resultaten

100%90%

80%70%

60%50%

30%40% 40%

50%

Verlichtingssterkte – Verdeling over het werkvlak

Luminantie – Verdeling over het daglichtsysteem

0,00E+00

2,00E+04

4,00E+04

6,00E+04

8,00E+04

1,00E+05

1,20E+05

03:35

04:25

05:15

06:05

06:55

07:45

08:35

09:25

10:15

11:05

11:55

12:45

13:35

14:25

15:15

16:05

16:55

17:45

18:35

19:25

20:15

Zeit (WOZ)

Beleu

chtun

gsstä

rke in

lx

0,00E+00

2,00E+02

4,00E+02

6,00E+02

8,00E+02

1,00E+03

1,20E+03

Bestr

ahlun

gsstä

rke in

W/m

2

Evg

Evg_West

Evg_Süd

Evg_Ost

Evg_Nord

Eeg

Ees

Daglicht data

Daglichtontwerp

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 …en dan kun je ‘s nachts dus slapend rijk worden!

Source: Google

Daglicht, gebouwen en mensen

NSVV Nationaal Lichtcongres 29 januari 2015 Prof. Dr.-Ing. A.L.P. Rosemann Dr. ir. M.B.C. Aries

Dank u voor uw aandacht

Source: Google