Opleiding Duurzaam Gebouw - Bruxelles Environnement

Leefmilieu Brussel

Opleiding Duurzaam Gebouw:

Verlichting: ontwerp en regeling

Verlichting: theoretische begrippen en meeteenheden

Visueel comfort – natuurlijke en kunstmatige verlichting

Manuel da CONCEIÇÃO NUNES

MATRIciel

2

Doelstellingen van de presentatie

● Wat is licht?

● Hoe zien we?

● Fotometrische grootheden

● Risico’s van ongemak

● Prestatie-indicatoren voor daglicht

3

1. Straling, licht en kleur

2. Oog en zicht

3. Fotometrie

4. Comfort

5. Daglicht – prestatie-indicatoren

Plan van de uiteenzetting

4


● Elektromagnetische straling

► Dualiteit golf/deeltje

› Elektromagnetische golf

› Foton (energiekwantum)

(Bron: Study.com)

5


● Elektromagnetisch spectrum

● Licht

► Elektromagnetische straling zichtbaar met het menselijk oog

› Golflengte tussen ≈ 380 en 780 nm

(Bron: Energie+)

6


● Kleur ≠ materie

● Kleur = spectrum + materie

► Golf

› Refractie (breking)

› Diffractie (buiging) en interferentie

► Deeltje

› Absorptie

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

7


● Refractie

(Bron: Zátonyi Sándor)

(Bron: mdcn)

(Bron: mdcn)

8


● Diffractie en interferentie

(Bron: Ubern00b)

(Bron: Alex Duarte) (Bron: Jeff Kubina)

9


● Absorptie en emissie

(Bron: Edward Adelson)

Subtractie

(aftrekking)

optelling

10


● Absorptie en emissie

(Bron: Stephen Ausmus)

(Bron: mdcn)

(Bron: mdcn)

(Bron: Splarka)

11


● Emissie

(Bron: Architecture et climat)

12


● 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, …

– …

13


● Kleurtemperatuur

► Oorsprong: gloeiing

► Schaal: zwart lichaam

► Zon ≈ zwart lichaam van 5.778 K


(Bron: Poke2001)

Zon aan de horizon

Natriumlamp

Gloeilamp

Warme witte fluorescentielamp

Halogeenlamp

Neutrale witte fluorescentielamp

Metaalhalogenidelamp

Fluorescentielamp daglicht

Zon aan de zenit

Genormeerd natuurlijk licht

Temperatuur in Kelvin

14


● Spectrum: beïnvloedt de kleurweergave

(Bron: lesnumeriques)

Zon op zenit Gloeilamp 2.700 K Fluorescentielamp 2.700 K Fluorescentielamp 5.500 K

Fluorescentielamp 5.500 K Ledlamp 2.700 K Ledlamp 3.300 K Ledlamp 2.700 K

15

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, … ?

(Bron: Pancrat) (Bron: Corie Lok)

afstand van het midden van de fovea

in graden

Staafjes

Dic

hth

eid

16

2. Oog en zicht

● Zicht

► Fotopisch: dag – sterke verlichting – kegeltjes

► Mesopisch: schemer – matige verlichting – kegeltjes en staafjes

► Scotopisch: nacht – zwakke verlichting – staafjes

(Bron: Architecture et climat) Illustratie van fotopisch zicht (bovenaan)

en scotopisch zicht (onderaan)

Nachtzicht Dagzicht

Golflengte (nm)

Sp

ec

tra

le g

evo

eli

gh

eid

17

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

18

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)

19

2. Oog en zicht

● Invloed van daglicht op het gedrag

► De productiviteit van de werknemers stijgt

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)

bouw

onderhoud

loon van

werknemers

20

3. Fotometrie

● Lichtstroom

► Hoeveelheid licht (zichtbaar spectrum) afgegeven per

tijdseenheid; wordt uitgedrukt in lumen (lm)

● Lichtsterkte

► Lichtstroom die per vaste hoekeenheid wordt

uitgestraald in een gegeven richting; wordt uitgedrukt in

candela (1 cd = 1 lm/sr)

● Verlichtingssterkte

► 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)

● Lichtstroom in lumen

● Lichtsterkte in candela of lumen per steradian

21

3. Fotometrie

Gloeilamp

60 W 710 lm

Gloeilamp

15 W 810 lm

Halogeengloeilamp

53 W 850 lm Ledlamp

7,5 W 806 lm

Halogeenspot

50 W 775 lm

24° 37.00 cd

Halogeenspot

50 W 775 lm

10° 10.680 cd

Halogeenspot

50 W 775 lm

36° 2.050 cd

Halogeenspot

50 W 775 lm

60° 1.065 cd

22

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

23

4. Comfort

● Voldoende verlichtingssterkte

► Luminantie is moeilijk te meten meting verlichtingssterkte

(Bron: Energie+)

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

24

4. Comfort


► Voldoende verlichting = minder vermoeidheid, minder risico

(Bron: Energie+)

Aantal vermoeide

werknemers in %

Relatieve daling van het

aantal fouten in %

Relatieve daling van het

aantal ongevallen in %

Visueel

belastend werk

Visueel belastend

werk

Visueel niet-

belastend werk

Visueel niet-

belastend werk

25

4. Comfort


(Bron: IBE-BIV)

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

26

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

27

4. Comfort

● Goede lichtverdeling

► Gelijkmatigheid: verhouding tussen de minimale en de

gemiddelde verlichtingssterkte op het oppervlak

Norm NBN EN 12464-1 – Gelijkmatigheid:

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 (Bron: Energie+)

Slechte gelijkmatigheid

Goede gelijkmatigheid

28

4. Comfort

● Voldoende grote, maar niet te grote

luminantieverhouding

► Bij identieke verlichtingssterkte, verschillende luminantie

► Contrast

Onvoldoende contrast Te veel contrast Aangepast contrast

(Bron: mdcn)

29

4. Comfort

● Geen storende schaduwen

► Vermijd obstakels tussen de visuele taak en de lichtbron

(Bron: Energie+)

30

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

B: Comfort – voelt natuurlijk aan

C: Gebrek aan comfort – voelt te koud aan,

donker

Kleurtemperatuur (°K)

Ve

rlic

htin

gsste

rkte

(L

ux)

31

4. Comfort

● Geen verblinding

► Te hoog lichtcontrast

► Te hoge lichtsterkte of helderheid

› De maximaal aanvaarde luminantie hangt af

van de gezichtshoek

› 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.


Lichtbron met hoge luminantie

Verblinding

Vermoeidheid

Hinder

Ongemak

Kijkrichting

32

4. Comfort

●

Norm NBN EN 12464-1 – UGR:

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

(Bron: M.L. Eble-Hankins, C.E. Waters)

(Bron: Licht.de)

33


● 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)

› 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

› 30% van de tijd in Montpellier weinig representatief!


bewolking

34


● 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.

35


● 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.


› 60% voor een kantoor (500 lux) dat van 8 tot 18 uur wordt

gebruikt.

36


● 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


› Vertegenwoordigt dus de hoeveelheid kunstlicht die kan worden

bespaard door een dimmingsysteem.


› 75% tot 80% voor een kantoor (500 lux) bezet van 8 tot 18 uur

37


● 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


› Hierbij kan het percentage van de tijd worden bepaald waarin de

verlichtingssterkte binnenshuis op het werkvlak te hoog en

mogelijk hinderlijk is.

38

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

39


● Daylight factor (DF) –Daglichtfactor (DF)

Zenitale verlichting door glasramen in het dak

DFgem. = 6,3%

Verlichting door een shed

DFgem. = 5,9%

40


● Daylight autonomy (DA) –Daglichtautonomie (DA)

Zenitale verlichting door glasramen in het dak

DFgem. = 56,9%


DFgem. = 61,3%

41


● Continuous daylight autonomy (cDA) – continue

Daglichtautonomie (cDA) Zenitale verlichting door glasramen in het dak

DFgem. = 74,4%


DFgem. = 77,8%

42



daglichttoetreding (NDT) – 100-2.000 Zenitale verlichting door glasramen in het dak

DFgem. = 67,8%


DFgem. = 75,7%

43



daglichttoetreding (NDT) – >2.000 Zenitale verlichting door glasramen in het dak

DFgem. = 18,1%


DFgem. = 12,0%

44

● 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,…

Interessante tools, websites, enz.:

http://www.energieplus-lesite.be/



45

● 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/IBE-

BIV_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-te-

bouwen-en-te-renoveren/om-u-te-helpen/seminariecyclus-9

Interessante tools, websites, enz.:

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



http://www.ibe-biv.be/media/pdf/IBE-BIV_Code_van_goede_praktijk_12464_1__NL__2007.pdf





http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/les-bonnes-pratiques-pour-construire-et-renover/pour-vous-aider/seminaires-9

http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/les-bonnes-pratiques-pour-construire-et-renover/pour-vous-aider/seminaires-9

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























46

Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen:

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

Fiches WEL03 en ENE01

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be/fr/accueil?IDC=3

http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be/

47

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

48


● 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)

49


● Synthese van de comfortindicatoren:

Circulatie Kantoor Gezondheids

zorg

Kleurtemperatuur 2.500 à 6.500 K

Verlichtingssterkte 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 -

50

Contact

Manuel da CONCEIÇÃO NUNES

MATRIciel

Place de l’Université, 25 - Louvain-la-Neuve

: 010 24 15 70

E-mail: [email protected]

Opleiding Duurzaam Gebouw - Bruxelles Environnement

Documents

Transcript of Opleiding Duurzaam Gebouw - Bruxelles Environnement