Дневное освещение — это практика размещения окон , световых люков , других отверстий и отражающих поверхностей таким образом, чтобы прямой или непрямой солнечный свет мог обеспечить эффективное внутреннее освещение. Особое внимание уделяется дневному освещению при проектировании здания, когда целью является максимизация визуального комфорта или сокращение потребления энергии. Экономия энергии может быть достигнута за счет сокращения использования искусственного (электрического) освещения или пассивного солнечного отопления. Энергопотребление искусственного освещения можно сократить, просто установив меньше электрических светильников там, где присутствует дневной свет, или автоматически затемняя или выключая электрические светильники в ответ на присутствие дневного света — процесс, известный как сбор дневного света .
Количество дневного света, получаемого во внутреннем пространстве, можно проанализировать, измерив освещенность на сетке или выполнив расчет коэффициента дневного света . Компьютерные программы, такие как Radiance, позволяют архитектору или инженеру быстро рассчитать преимущества конкретного дизайна. Реакция человеческого глаза на свет нелинейна , поэтому более равномерное распределение того же количества света делает комнату более яркой.
Источником всего дневного света является Солнце. Соотношение прямого и рассеянного света влияет на количество и качество дневного света. [1] «Прямой солнечный свет» достигает места, не рассеиваясь в атмосфере Земли . Солнечный свет, рассеиваемый в атмосфере, называется « рассеянным дневным светом ». Солнечный свет, отраженный от стен и земли, также способствует дневному освещению. Каждый климат имеет разный состав этих дневных лучей и разное покрытие облаками , поэтому стратегии дневного освещения различаются в зависимости от местоположения места и климата. На широтах к северу от тропика Рака и к югу от тропика Козерога на полярную сторону стены здания не попадает прямой солнечный свет в период между осенним и весенним равноденствием (то есть от сентябрьского равноденствия до мартовского равноденствия в Северном полушарии и от мартовского до сентябрьского равноденствия в Южном полушарии ). В Северном полушарии стена, обращенная на север, является «полярной стороной», а в Южном полушарии — стеной, обращенной на юг. [2]
Традиционно дома проектировались с минимальным количеством окон на полярной стороне, но большим количеством и большими окнами на экваториальной стороне (стена, обращенная на юг, в Северном полушарии и стена, обращенная на север, в Южном полушарии). [3] Окна на экваториальной стороне получают по крайней мере немного прямого солнечного света в любой солнечный день года (за исключением тропиков летом ) , поэтому они эффективны для дневного освещения областей дома, прилегающих к окнам. В более высоких широтах в середине зимы падение света является высоконаправленным и отбрасывает длинные тени. Это может быть частично улучшено за счет рассеивания света , световодов или трубок , а также через несколько отражающих внутренних поверхностей. На довольно низких широтах летом окна, выходящие на восток и запад, а иногда и те, которые выходят на ближайший полюс, получают больше солнечного света, чем окна, выходящие на экватор. [2]
Пассивное дневное освещение — это система сбора солнечного света с помощью статических, неподвижных и не отслеживающих систем (таких как окна, раздвижные стеклянные двери , большинство световых люков , световые трубки ) и отражения собранного дневного света глубже внутрь с помощью таких элементов, как световые полки . Пассивные системы дневного освещения отличаются от активных систем дневного освещения тем, что активные системы отслеживают и/или следуют за солнцем и полагаются на механические механизмы для этого.
Окна являются наиболее распространенным способом пропускания дневного света в помещение. Их вертикальная ориентация означает, что они избирательно пропускают солнечный свет и рассеивают дневной свет в разное время дня и года. Поэтому окна с несколькими ориентациями обычно должны быть объединены, чтобы обеспечить правильное сочетание света для здания в зависимости от климата и широты. Существует три способа улучшить количество света, доступного из окна: [4] (a) разместить окно близко к светлой стене, (b) наклонить стороны оконных проемов так, чтобы внутреннее отверстие было больше внешнего, или (c) использовать большой светлый подоконник для проецирования света в комнату. Помимо пропускания дневного света в здание, окна выполняют еще одну функцию в практике дневного освещения, обеспечивая вид наружу. [5] Чтобы улучшить качество вида из окна, необходимо обеспечить три основные переменные: содержание вида (что можно увидеть в виде), доступ к виду (как можно увидеть вид из окна) и ясность вида (насколько четко можно увидеть вид). [6] На ясность вида часто влияет количество затенения, обеспечиваемое жалюзи или устройствами, используемыми для защиты жильцов от резкого дневного света (например, бликов ) или по причинам визуальной конфиденциальности . Экологические критерии служат важными критериями для оценки качества содержания вида из окна. [7] Эти критерии можно свести к пяти важным факторам, а именно: местоположение, время, погода, люди и природа. В частности, виды, которые могут предоставить жителям здания содержание природы, намного перевешивают четыре других критерия экологической информации.
Различные типы и марки стекла и различные обработки окон также могут влиять на количество света, пропускаемого через окна. Тип остекления является важным вопросом, выраженным его коэффициентом VT (визуальное пропускание), [8] также известным как визуальное пропускание света (VLT). Как следует из названия, этот коэффициент измеряет, сколько видимого света пропускает окно. Низкий VT (ниже 0,4) может уменьшить наполовину или более свет, поступающий в комнату. Но также следует помнить о стекле с высоким VT: высокие числа VT (скажем, выше 0,60) могут быть причиной бликов. С другой стороны, вы также должны учитывать нежелательные эффекты больших окон.
Окна плавно переходят в полупрозрачные стены (внизу).
Другим важным элементом в создании естественного освещения является использование окон верхнего света . Это высокие, вертикально расположенные окна. Их можно использовать для увеличения прямого солнечного притока при ориентации на экватор. При обращении к солнцу верхние световые фонари и другие окна могут пропускать неприемлемые блики . В случае пассивного солнечного дома верхние световые фонари могут обеспечивать прямой путь света в комнаты с полярной стороны (север в северном полушарии; юг в южном полушарии), которые в противном случае не были бы освещены. В качестве альтернативы верхние световые фонари можно использовать для пропуска рассеянного дневного света (с севера в северном полушарии), который равномерно освещает пространство, например, классную комнату или офис.
Часто окна верхнего света также светят на внутренние поверхности стен, окрашенные в белый или другой светлый цвет. Эти стены размещаются так, чтобы отражать непрямой свет в те внутренние области, где он необходим. Этот метод имеет преимущество в уменьшении направленности света, делая его более мягким и рассеянным, уменьшая тени.
Другой альтернативой наклонной крыши является пилообразная крыша (встречается на старых фабриках). Пилообразные крыши имеют вертикальное кровельное стекло, обращенное от экваториальной стороны здания, чтобы улавливать рассеянный свет (а не резкое прямое солнечное излучение со стороны экватора). [9] Угловая часть опорной конструкции стекла непрозрачна и хорошо изолирована прохладной крышей и лучистым барьером . Концепция освещения пилообразной крыши частично снижает летнюю проблему «солнечной печи» в световом люке, но все еще позволяет теплому внутреннему воздуху подниматься и касаться внешнего стекла крыши в холодную зиму, со значительным нежелательным переносом тепла. [10]
Мансардные окна — это светопропускающие оконные конструкции (изделия, заполняющие проемы в ограждающих конструкциях здания, которые также включают окна, двери и т. д. [ по мнению кого? ] ), образующие всю крышу здания или ее часть. Мансардные окна широко используются в проектировании дневного освещения в жилых и коммерческих зданиях, в основном потому, что они являются наиболее эффективным источником дневного света на единицу площади.
Альтернативой световому люку является фонарь на крыше . Световой люк — это купол дневного света , который располагается над крышей, в отличие от светового люка, который встраивается в конструкцию крыши. Световые люки на крыше служат как архитектурным элементом, так и методом введения естественного света в пространство и обычно представляют собой деревянные или металлические конструкции с несколькими застекленными стеклянными панелями.
Как элемент архитектуры , световой люк представляет собой застекленную панель, обычно устанавливаемую заподлицо с потолком для пропускания естественного или искусственного света. [11] Световые люки обычно используют витражи или линзы в своем остеклении, но могут также использовать альтернативные материалы. [12] [13] Например, в галерее Lyme Art Association Gallery используются полупрозрачные белые муслиновые световые люки под световыми люками. [14] Световой люк отличается от застекленного (или закрытого) светового люка тем, что световой люк функционирует как мансардное окно или проем, в то время как световой люк находится заподлицо с потолком внутреннего помещения. [15] [16] В паре с кровельным фонарем или световым люком на наклонной крыше световой люк функционирует как внутренний рассеиватель света. [17] До появления электрического освещения световые люки обеспечивали передачу света между этажами в больших зданиях и не всегда сочетались с световыми люками. [18]
Атриум — это большое открытое пространство, расположенное внутри здания. Его часто используют для освещения центральной циркуляции или общественной зоны дневным светом, проникающим через стеклянную крышу или стену. Атриумы обеспечивают некоторое количество дневного света в смежные рабочие зоны, но его количество часто невелико и не проникает слишком далеко. [19] Основная функция атриума — обеспечить визуальное восприятие и степень контакта с внешним миром для людей в рабочих зонах. Дневное освещение последовательных этажей комнат, примыкающих к атриуму, является взаимозависимым и требует сбалансированного подхода. [20] Свет с неба может легко проникать на верхние этажи, но не на нижние, которые в основном полагаются на свет, отраженный от внутренних поверхностей атриума, например, на свет, отраженный от пола. [21] Верхним этажам требуется меньшая площадь окон, чем нижним, и если стены атриума светлые по цвету, верхние стены будут отражать свет в направлении нижних этажей. [9]
Стены из стеклянного кирпича полупрозрачны. Традиционно они полые и залиты мелкозернистым бетонным раствором, но некоторые современные стены из стеклянного кирпича представляют собой цельное литое стекло [22] , залитое прозрачным клеем. [23] [24] Если клей соответствует показателю преломления стекла, стена может быть довольно прозрачной.
Увеличивая количество бетона, стены из бутылок встраивают бутылки, которые проходят прямо сквозь стену, пропуская свет. Также были сделаны бетонные стены со стеклянными призмами, проходящими сквозь них. С появлением более дешевых оптических волокон и волоконно-оптических бетонных стен дневной свет (и теневые изображения) могут проходить напрямую через сплошную бетонную стену, делая ее полупрозрачной; волоконная оптика будет проводить свет вокруг изгибов и на десятки метров. [25] Обычно передается только несколько процентов света (процент пропускания составляет около половины процента поверхности, на которой находятся волокна, и обычно используется только ~5% волокон). [26] [27]
И стекло, и бетон достаточно хорошо проводят тепло, когда они твердые, поэтому ни одна из этих стен не обеспечивает хорошую изоляцию . Поэтому их часто используют на открытом воздухе, в качестве разделителя между двумя отапливаемыми помещениями (см. изображения), или в очень умеренном климате .
Стены (и крыши) теплиц сделаны так, чтобы пропускать как можно больше света и как можно меньше тепла. Они используют различные материалы и могут быть прозрачными или полупрозрачными.
Можно обеспечить некоторое количество дневного света в помещениях, где маловероятно наличие окон или световых люков, с помощью устройств дистанционного распределения, таких как зеркала, призмы или световые трубки . Это называется анидальным освещением , от анидальной (не формирующей изображение) оптики . Нелинейная реакция человеческого глаза на свет означает, что распространение света на более широкую область комнаты делает комнату более яркой и делает большую ее часть полезно освещенной.
Системы дистанционного распределения дневного света имеют потери, и чем дальше им приходится передавать дневной свет и чем более извилист путь, тем больше неэффективность. [28] Эффективность многих систем дистанционного распределения также может существенно различаться от ясного до пасмурного неба. Тем не менее, там, где нет другой возможности обеспечить пространство дневным светом, системы дистанционного распределения могут быть оценены. [19]
Когда-то широко используемый в офисных зданиях, регулируемый вручную отражатель света сегодня используется редко, будучи вытесненным комбинацией других методов в сочетании с искусственным освещением. Отражатель нашел применение там, где выбор искусственного света давал плохое освещение по сравнению с современным электрическим освещением.
Световые полки являются эффективным способом улучшения освещения из окон на стороне конструкции, обращенной к экватору, этот эффект достигается путем размещения белой или отражающей металлической световой полки за окном. [19] Обычно окно будет защищено от прямого летнего солнца выступающим карнизом. Световая полка выступает за пределы тени, созданной карнизом, и отражает солнечный свет вверх, освещая потолок. Этот отраженный свет может содержать мало тепла, а отраженное освещение от потолка, как правило, уменьшает глубокие тени, уменьшая потребность в общем освещении. [29]
В холодную зиму полка естественного света создается, когда на земле лежит снег , что делает ее отражающей. Низкое зимнее солнце (см. Путь солнца ) отражается от снега и увеличивает поступление солнечного света через стекло, обращенное к экватору, на одну-две трети, что ярко освещает потолок этих комнат. Может потребоваться контроль бликов (шторы).
Древнейшим применением призм для дневного освещения, возможно, были палубные призмы , вставленные в палубы кораблей для передачи света вниз. Позже для освещения подвальных помещений под тротуарами использовались тротуарные светильники или светильники сводов . [30]
Призмы, которые использовали полное внутреннее отражение , чтобы отбрасывать свет вбок, освещая более глубокие части комнаты, позже стали популярными. Ранние толстые, медленно остывающие литые стеклянные призматические плитки часто были известны как «плитки luxfer» по имени крупного производителя. [30] Они использовались и используются в верхних частях окон, и некоторые считают, что они способствовали тенденции от темных, разделенных викторианских интерьеров к открытым, светлым интерьерам. [ необходима цитата ]
Дневная перенаправляющая оконная пленка (DRF) — это тонкая пластиковая версия старых стеклянных призматических плиток. Ее можно использовать в качестве замены непрозрачным жалюзи. [31]
Другой тип используемого устройства — это световая трубка, также называемая трубчатым устройством дневного освещения (TDD), которая помещается в крышу и пропускает свет в сфокусированную область интерьера. Они чем-то напоминают встраиваемые потолочные светильники. Они не пропускают столько тепла, как световые люки, поскольку имеют меньшую площадь поверхности.
TDD используют современную технологию для передачи видимого света через непрозрачные стены и крыши. Сама трубка является пассивным компонентом, состоящим либо из простого отражающего внутреннего покрытия, либо из светопроводящего оптоволоконного жгута. Она часто закрывается прозрачным куполом, устанавливаемым на крыше, «световым коллектором» и заканчивается диффузором, который пропускает дневной свет во внутренние помещения и равномерно распределяет имеющуюся световую энергию (или эффективно, если использование освещенного пространства разумно фиксировано, и пользователь желает одно или несколько «ярких пятен»).
Трубчатое устройство дневного освещения было изобретено компанией Solatube International в 1986 году и впервые выпущено на рынок в Австралии в 1991 году. [ сомнительно – обсудить ]
Активное дневное освещение — это система сбора солнечного света с использованием механического устройства для повышения эффективности сбора света для заданной цели освещения. Активные системы дневного освещения отличаются от пассивных систем дневного освещения тем, что пассивные системы являются стационарными и не следуют за солнцем. [32] Существует два типа систем управления активным дневным освещением: системы слежения за солнцем с замкнутым контуром и системы слежения за солнцем с открытым контуром .
Умное стекло — это название класса материалов и устройств, которые могут переключаться между прозрачным состоянием и состоянием, которое является непрозрачным, полупрозрачным, отражающим или светоотражающим. [34] Переключение осуществляется путем подачи напряжения на материал или путем выполнения некоторой простой механической операции. Окна, световые люки и т. д., изготовленные из умного стекла, могут использоваться для регулировки внутреннего освещения, компенсируя изменения яркости света снаружи и требуемой яркости внутри помещения. [35]
Использование гелиостатов , зеркал, которые автоматически перемещаются для отражения солнечного света в постоянном направлении по мере движения солнца по небу, набирает популярность как энергосберегающий метод освещения. Гелиостат может использоваться для того, чтобы направлять солнечный свет непосредственно через окно или световой люк, или в любую систему оптических элементов, таких как световые трубки, которые распределяют свет там, где он нужен. На изображении показано зеркало, которое вращается на управляемой компьютером моторизованной альтазимутальной монтировке .
Солнечные уличные фонари подняли источники света, которые питаются от фотоэлектрических панелей, обычно устанавливаемых на осветительной конструкции. Солнечная батарея такой автономной фотоэлектрической системы заряжает аккумуляторную батарею , которая питает люминесцентную или светодиодную лампу в ночное время. Солнечные уличные фонари являются автономными системами питания и имеют преимущество экономии на рытье траншей, озеленении и обслуживании, а также на счетах за электроэнергию, несмотря на их более высокую первоначальную стоимость по сравнению с обычным уличным освещением. Они спроектированы с достаточно большими батареями, чтобы обеспечить работу в течение как минимум недели, и даже в худшей ситуации они, как ожидается, будут тускнеть лишь немного.
Национальная лаборатория Оук-Ридж (ORNL) разработала новую альтернативу световым люкам, которая называется гибридным солнечным освещением. Эта конструкция использует установленный на крыше световой коллектор, оптоволокно большого диаметра и модифицированные эффективные люминесцентные светильники, которые имеют прозрачные стержни, подключенные к оптоволоконным кабелям. По сути, для естественного внутреннего освещения в дневное время не требуется электричество.
Полевые испытания новой технологии HSL, проведенные в 2006 и 2007 годах, были многообещающими, но мелкосерийное производство оборудования все еще остается дорогим. HSL должна стать более экономически эффективной в ближайшем будущем. Версия, которая может выдерживать штормовые ветры, может начать заменять обычные коммерческие системы люминесцентного освещения с улучшенными реализациями в 2008 году и далее. Закон США об энергетике 2007 года предусматривает финансирование НИОКР HSL, и несколько крупных коммерческих зданий готовы финансировать дальнейшую разработку и развертывание приложений HSL.
Ночью ORNL HSL использует электронные балласты управления люминесцентным освещением с переменной интенсивностью. Поскольку солнечный свет постепенно уменьшается на закате, люминесцентный светильник постепенно включается, чтобы обеспечить почти постоянный уровень внутреннего освещения от дневного света до наступления темноты снаружи.
HSL вскоре может стать вариантом для коммерческого внутреннего освещения. Он может пропускать около половины получаемого им прямого солнечного света. [36]
В хорошо спроектированном изолированном здании с солнечной энергией, солярием, верандой, теплицей и т. д. обычно имеется значительное количество стекла на стороне экватора. Большая площадь стекла может быть также добавлена между солнечной комнатой и внутренними жилыми помещениями. Недорогое, массово производимое безопасное стекло для дверей патио является недорогим способом достижения этой цели.
Двери, используемые для входа в комнату, должны находиться напротив внутреннего стекла солнечной комнаты, чтобы пользователь мог сразу видеть улицу при входе в большинство комнат. Холлы следует минимизировать, вместо них использовать открытые пространства. Если холл необходим для уединения или изоляции комнаты, по обеим сторонам холла можно разместить недорогое безопасное стекло патио-двери. Для управления освещением можно использовать шторы на внутреннем стекле. Шторы можно опционально автоматизировать с помощью сенсорных электродвигателей, которые знают о занятости комнаты, дневном свете, внутренней температуре и времени суток. Пассивные солнечные здания без центральной системы кондиционирования воздуха нуждаются в механизмах управления для часовых, суточных и сезонных колебаний температуры и дневного света. Если температура правильная, а комната пустует, шторы могут автоматически закрываться, чтобы уменьшить передачу тепла в любом направлении.
Чтобы распределить дневной свет солнечной комнаты по сторонам комнат, наиболее удаленным от экватора, можно использовать недорогие зеркала от потолка до пола.
Строительные нормы требуют наличия второго пути эвакуации на случай пожара. Большинство проектировщиков используют дверь с одной стороны спальни и наружное окно, но окна на западной стороне обеспечивают очень плохую тепловую эффективность летом. Вместо окна, выходящего на запад, проектировщики используют сплошную энергосберегающую внешнюю дверь с пенопластовым заполнением R-13. Она может иметь стеклянную штормовую дверь снаружи, чтобы свет мог проходить через нее, когда внутренняя дверь открыта. Стеклянные двери и окна на востоке и западе должны быть полностью затенены сверху донизу, или можно использовать спектрально-селективное покрытие для уменьшения солнечного притока.
Архитекторы и дизайнеры интерьеров часто используют дневное освещение как элемент дизайна. Хорошее дневное освещение требует внимания как к качественным, так и к количественным аспектам дизайна. [19]
Использование естественного света является одним из аспектов дизайна в архитектуре; в 1929 году французский архитектор Ле Корбюзье сказал, что «История архитектурного материала... была бесконечной борьбой за свет... другими словами, историей окон». Как он подчеркивал в своей архитектуре (например, Нотр-Дам-дю-О ), дневное освещение было основным элементом архитектурного дизайна (см. примеры Часовня Массачусетского технологического института и Церковь Света ). Не только эстетические аспекты, но и влияние дневного освещения на здоровье человека и производительность труда также рассматривается как качественное дневное освещение. [37] Текущие исследования показывают, что условия освещения на рабочих местах способствуют множеству факторов, связанных с удовлетворенностью работой, производительностью и благополучием, и значительно более высоким показателям визуального восприятия при дневном освещении, чем при электрическом освещении. [38] Исследования также показали, что свет оказывает прямое влияние на здоровье человека из-за того, как он влияет на циркадные ритмы . [39]
Для хорошо освещенного дневным светом пространства необходимы как адекватные уровни освещения, так и хорошо распределенный свет. В современной строительной отрасли дневное освещение считается мерой эффективности здания в программах сертификации зеленых зданий, таких как LEED . Общество инженеров-светотехников (IES) и общество освещения и освещения (SLL) предоставляют рекомендации по освещенности для каждого типа пространства. То, насколько дневное освещение способствует рекомендуемому уровню освещенности, определяет эффективность дневного освещения здания. IES одобрило два показателя для оценки эффективности дневного освещения: пространственная автономность дневного света (sDA) и ежегодное воздействие солнечного света (ASE). sDA — это показатель, описывающий годовую достаточность уровней окружающего дневного света во внутренних помещениях. [40] Более подробную информацию см. в разделах «Автономия дневного света» и «Документация LEED».
В существующих зданиях можно провести полевые измерения для оценки эффективности дневного освещения. Измерения освещенности на сетке являются базовым уровнем для получения средней освещенности пространства. Расстояние между точками измерения меняется в зависимости от целей проекта. Высота этих точек зависит от того, где выполняется основная задача. В большинстве офисных помещений будет измеряться уровень стола (0,762 м над полом). На основе измерений будет рассчитываться средняя освещенность, максимальное и минимальное отношение равномерности и среднее и минимальное отношение равномерности, которые будут сравниваться с рекомендуемым уровнем освещения. [41] Диагностическое обследование, касающееся освещения, может быть проведено для анализа удовлетворенности жильцов здания. [41]
Вычислительное моделирование может предсказать состояние дневного освещения пространства гораздо быстрее и более подробно, чем ручные расчеты или тестирование масштабной модели. Моделирование позволяет учитывать влияние климата с почасовыми данными о погоде из типичного метеорологического года . Доступны компьютерные модели, которые могут предсказывать изменения во внутренне отраженном свете. Методы радиосити и трассировки лучей могут работать со сложной геометрией, позволяют создавать сложные распределения неба и потенциально создавать фотореалистичные изображения. Методы радиосити предполагают, что все поверхности идеально рассеивают, чтобы сократить время вычислений. Методы трассировки лучей обладают точностью и способностью рендеринга изображений. [9]
Автономность дневного света — это процент времени, в течение которого уровень дневного света превышает заданную целевую освещенность в пределах физического пространства или здания. [42] Расчет основан на годовых данных и предопределенных уровнях освещенности. Цель расчета — определить, как долго человек может работать в пространстве без необходимости в электрическом освещении, обеспечивая при этом оптимальный визуальный и физический комфорт. [42]
Автономность дневного света полезна при определении того, как дневной свет проникает в пространство и освещает его. Однако недостатком является отсутствие верхнего предела для уровней яркости . Поэтому пространство с высоким внутренним тепловыделением, которое считается некомфортным для жильцов, все равно будет хорошо работать в анализе. Достижение автономности дневного света требует комплексного подхода к проектированию, который определяет форму здания, местоположение, климатические условия, компоненты здания, элементы управления освещением и критерии проектирования освещения.
Непрерывная дневная автономия похожа на дневную автономию, но частичный кредит приписывается временным шагам, когда дневная освещенность лежит ниже минимального уровня освещенности. [43] Например, если целевая освещенность составляет 400 люкс , а расчетное значение составляет 200 люкс, дневная автономия даст нулевой кредит, в то время как непрерывная дневная автономия даст 0,5 кредита (200/400 = 0,5). Преимущество непрерывной дневной автономии заключается в том, что она не дает жесткого порога приемлемой освещенности. Вместо этого она касается переходной области, что позволяет иметь реалистичные предпочтения в пределах любого заданного пространства. Например, сотрудники офисов обычно предпочитают работать при дневном свете ниже порога освещенности, поскольку этот уровень позволяет избежать потенциальных бликов и чрезмерного контраста. [43]
Полезная дневная освещенность фокусируется на прямом солнечном свете, который падает в пространство. Расчет полезной дневной освещенности основан на трех факторах — проценте времени, в течение которого точка находится ниже, между или выше значения освещенности. Диапазон для этих факторов обычно составляет 100–2000 люкс. Полезная дневная освещенность похожа на автономность дневного света, но имеет дополнительное преимущество в виде устранения бликов и теплового дискомфорта. [44] Верхний порог используется для определения того, когда возникают блики или тепловой дискомфорт, и может потребоваться разрешение.
Помимо определения того, сколько освещенности получено на горизонтальной поверхности, был разработан метод, который анализирует годовые распределения освещенности для дневного света. [45] Каждое годовое распределение освещенности сравнивается друг с другом с использованием анализа главных компонентов . Это сравнивает взаимосвязь между каждым шаблоном. Шаблоны дневного света, которые более похожи друг на друга из-за архитектурных особенностей и времени года, когда создается освещенность, группируются вместе. Группы используются для формирования наиболее репрезентативных шаблонов для данного здания. Этот метод можно использовать для легкой интерпретации того, как дневной свет распределяется по пространству в течение всего года в любом здании.
Стандарты дневного освещения LEED 2009 были предназначены для связи жильцов здания с внешним миром посредством использования оптимальных методов и технологий дневного освещения. Согласно этим стандартам, максимальное значение в 1 балл может быть достигнуто с помощью четырех различных подходов. Первый подход представляет собой компьютерное моделирование для демонстрации в условиях ясного неба уровней дневной освещенности 108–5400 люкс 21 сентября с 9:00 до 15:00. Другой предписывающий подход представляет собой метод, который использует два типа бокового освещения и три типа верхнего освещения для определения того, достигается ли минимум 75% дневного освещения в занятых помещениях. Третий подход использует измерения внутреннего освещения, показывающие, что в помещении достигнуто от 108 до 5400 люкс. Последний подход представляет собой комбинацию трех других методов расчета для доказательства того, что требования к дневному освещению достигаются. [46]
Документация LEED 2009 основана на расчете коэффициента естественного освещения . Расчет коэффициента естественного освещения основан на однородном пасмурном небе. Он наиболее применим в Северной Европе и частях Северной Америки . [47] Коэффициент естественного освещения — это «отношение освещенности в точке на плоскости, как правило, горизонтальной рабочей плоскости, создаваемой световым потоком, полученным прямо или косвенно в этой точке от неба, распределение яркости которого известно, к освещенности в горизонтальной плоскости, создаваемой незатененной полусферой этого же неба». [47]
Стандарты дневного освещения LEED v4 являются самыми последними по состоянию на 2014 год. Новые стандарты похожи на старые стандарты, но также направлены на «усиление циркадных ритмов и сокращение использования электрического освещения путем введения дневного света в пространство». [48] Существует два варианта достижения максимального значения этих двух последних пунктов. Один из вариантов — использовать компьютерное моделирование, чтобы продемонстрировать, что в пространстве существует пространственная автономность дневного освещения в 300 люкс в течение не менее 50% времени и ежегодное воздействие солнечного света в 1000 люкс в течение 250 рабочих часов в год. Другой вариант — показать, что уровни освещенности составляют от 300 люкс до 3000 люкс между 9:00 утра и 3:00 дня в ясный день в равноденствие для 75% или 90% площади пола в пространстве. [48] Общая цель показателей дневного освещения LEED v4 — проанализировать как количество, так и качество света, а также сбалансировать использование остекления, чтобы обеспечить больше света и меньшую нагрузку на охлаждение.
