Κριτήρια ποιότητας φωτισμού εσωτερικών χώρων

Δείτε το Α μέρος >>>

Η ποιότητα του φωτισμού επιδρά άμεσα στον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε, κινούμαστε, αισθανόμαστε και γενικότερα τον τρόπου που ζούμε και εργαζόμαστε. Για το λόγο αυτό, είναι επιτακτική η ανάγκη για το σαφή και λεπτομερή προσδιορισμό της πολυχρησιμοποιημένης έννοιας του «καλού» φωτισμού και πως αυτός σχετίζεται με το χώρο και τη χρήση του. Τα διεθνή πρότυπα και η τεχνική νομοθεσία σε Ευρωπαικό επίπεδο, ορίζει μια σειρά μετρήσιμους «ποσοτικούς» κανόνες που θα πρέπει να τηρούνται, αυτό όμως δεν προεξοφλεί και μια ποιοτική εγκατάσταση φωτισμού, καθώς ο μόνος παράγοντας που θα πρέπει να επιτευχθεί είναι η ελάχιστη φωτεινότητα ανάλογα με τη χρήση του χώρου. Σε ειδικές δε περιπτώσεις λαμβάνονται επίσης υπόψη παράγοντες όπως η θάμβωση και η ομοιομορφία. Στην πραγματικότητα είναι ελάχιστες οι φορές που τηρούνται ακόμη και αυτά τα υποτυπώδη πρότυπα και ως εκ τούτου η προσπάθεια για καλύτερο τεχνητό φωτισμό εστιάζεται στην ένταση του φωτός. Αυτό κατά κανόνα οδηγεί σε οπτική υπερβολή, με χώρους υπερφωτισμένους και ταυτόχρονα αδιάφορους καθώς κάθε λεπτομέρεια εξαφανίζεται στο πολύ φως. Εκτός από το «αισθητικό» μέρος υπάρχουν βέβαια και μια σειρά από πρόσφατα τεκμηριωμένες επιστημονικά επιπτώσεις του φωτός στην ανθρώπινη υγεία, τη διάθεση και τη ψυχολογία. Παρόλο που αυτές γίνονται άμεσα αντιληπτές, καμμία πρόβλεψη δεν υπάρχει για το τρόπο που θα πρέπει να σχεδιαστεί ο τεχνητός φωτισμός για να ανταποκριθεί αποτελεσματικά και στις απαιτήσεις αυτές.

Ένας χώρος όπου ο φωτισμός εξασφαλίζει απλά οπτική άνεση έτσι ώστε οι δραστηριότητες να πραγματοποιούνται με άνεση και ασφάλεια, δεν μπορεί να χαρακτηριστεί σήμερα  ως χώρος με ποιοτικό φωτισμό. Απαιτείται μια νέα ολιστική προσέγγιση με γνώμονα τον καταλληλότερο ή ιδανικό φωτισμό ενός χώρου ως αποτέλεσμα μιας επαγγελματικής (βλέπε επιστημονικής) μελέτης φωτισμού, η οποία επιπλέον να είναι φωτομετρικά τεκμηριωμένη.

 

 

4. Η κατανομή των λαμπροτήτων μέσα στο οπτικό πεδίο του παρατηρητή
Η λαμπρότητα αποτελεί ίσως το πιο σημαντικό από τα μεγέθη της φωτοτεχνίας. Λαμπρότητα (L) είναι η ποσότητα φωτός που φτάνει στο ανθρώπινο μάτι ύστερα από αντανάκλαση σε μια δοσμένη επιφάνεια και αποτελεί το αντικειμενικό μέτρο αίσθησης φωτεινότητας μιας επιφάνειας. Ορίζεται ως το πηλίκο της φωτεινής έντασης (I) της φωτεινής πηγής προς το εμβαδόν της επιφάνειας αυτής (Α) δηλαδή L = I / A ή Sb = Cd / Cm². Μονάδα μέτρησης αυτής είναι: Candela per square metre (cd/m2).

Η αίσθηση της φωτεινότητας μιας επιφάνειας εξαρτάται εν μέρει από την κατάσταση προσαρμογής του ματιού και εν μέρει από την ποσότητα φωτός που φτάνει στο μάτι ύστερα από αντανάκλαση στην επιφάνεια αυτή. Η κατανομή της λαμπρότητας σε ένα εσωτερικό χώρο είναι σημαντικό κριτήριο για την ποιότητα της οπτικής εμπειρίας. Μια ισορροπημένη και αρμονική κατανομή λαμπρότητας κάνει ένα χώρο ευχάριστο και με οπτικό ενδιαφέρον. Ένας από τους πρωταρχικούς στόχους της επαγγεματικής μελέτης αρχιτεκτονικού φωτισμού είναι ακριβώς αυτή η ισορροπημένη κατανομή της λαμπρότητας των επιφανειών που ορίζουν ένα χώρο.

Σε πολύ υψηλές τιμές λαμπρότητας ή σε μεγάλες διαφορές λαμπρότητας το μάτι υποφέρει και αδυνατεί να ανταποκριθεί, οπότε έχουμε το φαινόμενο της θάμβωσης. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να αποφευκτεί όταν η λαμπρότητα L_max του περισσότερο λαμπρού σημείου και η λαμπρότητα L_min του λιγότερο λαμπρού σημείου ικανοποιούν τη σχέση:

L_max - L_min / L_max ≤ 10

Μεγάλες όμως διαφορές στις τιμές λαμπρότητας μεταξύ του πεδίου εργασίας του κοντινότερου και πιο μακρινού περιβάλλοντος χώρου, εξαναγκάζουν την κόρη του ματιού σε διαδοχικές αναπροσαρμογές του μεγέθους της, με αποτέλεσμα την κόπωση του εργαζόμενου και ενδεχομένως βλάβη της όρασης του. Πρέπει λοιπόν εκτός των άλλων να αποφευκτεί η μεγάλη ανομοιογένεια στις τιμές λαμπροτήτων μέσα στο οπτικό πεδίο του παραητρητή. Συνιστάται από προδιαγραφές η τήρηση αναλογιών των τιμών λαμπρότητας μεταξύ της επιφάνειας εργασίας του κοντινού και πιο μακρινού περιβάλλοντος χώρου αυτής, σε επίπεδα της τάξης 10:3:1. Η χρήση αποκλειστικά τοπικού φωτισμού χωρίς τη συνύπαρξη γενικού φωτισμού ανατρέπει μια τέτοια αναλογία και πρέπει να αποφεύγεται.

Η τιμή της λαμπρότητας καθορίζεται από το προσπίπτον φως και από το βαθμό ανάκλασης της κάθε φωτιζόμενης επιφάνειας. Η μελέτη φωτισμού επιδιώκει την επίτευξη τιμών λαμπροτήτων εντός των παραδεκτών ορίων και ως εκ τούτου επιλέγονται οι κατάλληλοι βαθμοί ανάκλασης (ρ) των διαφόρων επιφανειών του φωτιζόμενου χώρου ως ακολούθως:

α) Επιφάνειες γραφείων, πάγκων εργασίας          ρ = 30% - 50%
β) Οροφές                                                      ρ = 60% - 70%
γ) Τοίχοι (ανάλογα με τη στάθμη φωτισμού)       ρ= 40% - 70%
δ) Δάπεδο                                                      ρ = 10% - 20%

5. Περιορισμός της θάμβωσης
Το φαινόμενο της θάμβωσης αναφέρεται στις ενοχλήσεις που δέχεται ο ευρισκόμενος σε ένα χώρο, είτε από υψηλές τιμές λαμπρότητας, είτε από μεγάλες διαφορές λαμπρότητας μέσα στο οπτικό του πεδίο. Η θάμβωση διακρίνεται σε άμεση και έμμεση. Την άμεση θάμβωση προκαλούν τα φωτιστικά σώματα ή οι επιφάνειες του φωτιζόμενου χώρου. Την έμμεση θάμβωση οι απεικονίσεις των φωτεινών πηγών σε στιλπνές επιφάνειες στις οποίες τυχαία κατευθύνεται το βλέμμα. Από τη θάμβωση έχουμε μείωση της διακριτικής ικανότητας και συχνά προκαλείται κόπωση στο εργαζόμενο και πονοκέφαλοι.

Με διάφορες τεχνικές υπάρχει η δυνατότητα περιορισμού της άμεσης θάμβωσης σε επιθυμητά επίπεδα επεμβαίνοντας πχ. με περσίδες, ανταυγαστήρες κλπ. στη γωνία διάφραξης των φωτιστικών σωμάτων ή επιλέγουμε άλλα πιο κατάλληλα.

Στην περίπτωση της έμμεσης θάμβωσης (είδωλα των φωτεινών πηγών απεικονίζονται σε στιλπνές επιφάνειες) εξαναγκάζεται η κόρη του οφθαλμού σε εναλλασόμενες συστολές - διαστολές στην προσπάθεια εστίασης αφενός μεν στην απόσταση του υπό εξέταση αντικειμένου, αφετέρου δε στην απόσταση του ειδώλου της φωτεινής πηγής.

Η έμμεση θάμβωση μπορεί να αποφευκτεί με την κατάλληλη διάταξη των φωτιστικών σωμάτων στο χώρο (ιδανική θεωρείται η πλάγια κατεύθυνση πρόσπτωσης του φωτός στο επίπεδο εργασίας) καθώς και με την επιλογή κατάλληλων φωτιστικών σωμάτων ειδικότερα σε χώρους εργασίας με Η/Υ. Στην περίπτωση αυτή η προδιαγραφή DIN 5035 υποδεικνύει αφενός τη τήρηση αυστηρότερων ορίων για τη γωνία διάφραξης του φωτιστικού ( ≥ 30^ο για C₀, C₉₀, C₁₈₀, C₂₇₀) αφετέρου δε τη χρήση αντιθαμβωτικών περσίδων να περιοριστεί η λαμπρότητα των φωτιστικών σημείων σε τιμές ≤ 200 cd/m² για γωνίες εκπομπής μεγαλύτερες της οριακής εκείνης γωνίας εκπομπής φωτός που μόλις απαγορεύει την απεικόνιση του φωτιστικού σώματος επί της οθόνης του Η/Υ.

Η θάμβωση από το σύστημα φωτισμού εκτιμάται με τη βοήθεια του βαθμού συνδυασμένης θάμβωσης UGR (Unified Glare Rating). Σημειώνεται ότι ο δείκτης δεν αποτελεί αξιόπιστη παράμετρο εκτίμησης της θάμβωσης, όταν οι φωτεινές πηγές είναι μεγάλων ή πολύ μικρών διαστάσεων. Εξαρτάται από την λαμπρότητα των φωτιστικών, το μέγεθος τους, την σχετική θέση τους με την κατεύθυνση παρατήρησης και τέλος από την λαμπρότητα υποβάθρου. Το πρότυπο ΕΝ 12464-1 προβλέπει μια στοιχειώδη κάλυψη των λαμπτήρων με βάση την λαμπρότητα της φωτεινής πηγής όπως παρουσιάζεται στο παρακάτω πίνακα.

 

 

Με χρήση των φωτομετρικών δεδομένων του φωτιστικού υπολογίζεται ο πίνακας UGR ο οποίος παρουσιάζει τον δείκτη UGR σε τυπικούς χώρους με διάφορες ανακλαστικότητες επιφανειών. Τυπική εξέταση του συγκεκριμένου δείκτη (UGR) γίνεται σε δύο κατευθύνσεις παρατήρησης (εγκάρσια και διαμήκη) σε χώρο 4Ηx8H με ανακλαστικότητες οροφής, τοίχων, δαπέδου 70,50 και 20% αντίστοιχα και SHR = 0.25 (Η : το ύψος των φωτιστικών πάνω από την επιφάνεια εργασίας). Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται η έξοδος από πρόγραμμα φωτοτεχνικής ανάλυσης του πίνακα UGR για SHR = 0.25.

 

 

Προφανώς η απόσταση των φωτιστικών όπως ορίσθηκε κατά τον υπολογισμό του προαναφερθέντος πίνακα είναι μικρή σε σχέση με την απόσταση που πιθανόν να υιοθετηθεί στον σχεδιασμό. Όμως αν ικανοποιείται η απαίτηση για τον δείκτη UGR όπως αυτή ορίζεται στο ΕΝ 12464-1 τότε θα ικανοποιείται και στον κανονικό σχεδιασμό. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τιμές για τον δείκτη UGR σε διαφορετικούς χώρους. Δραστηριότητες με σχετική δυσκολία στην εκτέλεση τους απαιτούν συνήθως μικρές τιμές του δείκτη θάμβωσης.

 

 

Πρέπει να τονισθεί ότι ο παραπάνω δείκτης δεν εφαρμόζεται στις περιπτώσεις πολύ μικρών ή πολύ μεγάλων διαστάσεων φωτιστικών. Στις περιπτώσεις εργασίας σε οθόνες Η/Υ θα πρέπει τα φωτιστικά να έχουν μικρότερες τιμές λαμπροτήτων από αυτές που εμφανίζονται στο σχήμα (ανάλογα με την ποιότητα της οθόνης ) σε όλες τις γωνίες > 65^o από την κατακόρυφο (ανάλογα με τη δραστηριότητα ή την αλλαγή της κλίσης της οθόνης η προαναφερθείσα απαίτηση μπορεί να ισχύσει και από μικρότερες γωνίες π.χ. 55^o).

 

 

6. Ενεργειακή απόδοση των συστημάτων φωτισμού
Σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης τα πρότυπα που καθορίζουν τις αρχές σχεδιασμού του συστήματος φωτισμού σε εσωτερικούς χώρους και τις συνιστώμενες τιμές καταναλώσεων είναι τα ΕΝ 12464-1: 2002 και EN 15193 : 2007 αντίστοιχα. Επιπρόσθετα στα πλαίσια των εθνικών κανονισμών για ενεργειακή αποδοτικότητα έχουν υιοθετηθεί διάφορες προσεγγίσεις από τα κράτη μέλη. Το πρότυπο ΕΝ 12464-1 καθορίζει απαιτήσεις που πρέπει του σύστημα φωτισμού να ικανοποιεί και σχετίζονται με τη δημιουργία συνθηκών οπτικής άνεσης με την επίτευξη συγκεκριμένων τιμών φωτισμού στην επιφάνεια εργασίας ανάλογα με τη δραστηριότητα, τη διαβάθμιση αυτών των τιμών σε αυτή, τον περιορισμό της θάμβωσης με τον καθορισμό ανώτατης τιμής για τον δείκτη θάμβωσης καθώς επίσης και τον καθορισμό ελάχιστης τιμής για τον δείκτη χρωματικής απόδοσης των λαμπτήρων. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζεται μια τυπική περίπτωση απαιτήσεων όπως εμφανίζονται στο πρότυπο.

 

 

Επιπρόσθετα ανφέρονται και σημεία στα οποία χρειάζεται να προσεχθούν γιατί επηρεάζουν την ποιότητα του σχεδιασμού όπως η τρισδιάστατη ανάδειξη, η αποφυγή φωτεινής μαρμαρυγής στους λαμπτήρες, η χρήση φυσικού φωτισμού και προφανώς η μείωση της κατανάλωσης χωρίς να παρουσιάζονται συγκεκριμένες τεχνικές.

 

 

Σημαντική παράμετρος στον Κανονισμό είναι η δυνατότητα επίτευξης των απαιτούμενων επιπέδων φωτισμού στην περιοχή που εκτελείται το έργο (π.χ. επιφάνεια γραφείου) ενώ η περιβάλλουσα επιφάνεια μπορεί να έχει χαμηλότερα επίπεδα φωτισμού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δυνατότητα διαχωρισμού του γενικού συστήματος φωτισμού από το τοπικό, με σημαντικά ενεργειακά οφέλη.

 

 

Θα πρέπει να τονισθεί ότι μόνο η επίτευξη της απαιτούμενης στάθμης φωτισμού δεν συνεπάγεται μονοσήμαντα και καλύτερη ποιότητα σχεδιασμού. Η συγκεκριμένη ποιότητα δεν πρέπει να βασίζεται αποκλειστικά σε φωτομετρικούς όρους αλλά και από την ευχαρίστηση που προκαλεί το εσωτερικό περιβάλλον στον χρήστη και την συμβατότητά της στο είδος δραστηριότητας που αυτός εκτελεί. Επιπρόσθετα θα πρέπει να τονισθούν και οι βιολογικές επιδράσεις του φωτισμού (για παράδειγμα η επίδραση στον κιρκαδιανό ρυθμό).

Σε επίπεδο κόστους, η δαπάνη για την αγορά, εγκατάσταση και λειτουργία συστήματος φωτισμού σε γραφεία αντιπροσωπεύει ελάχιστο ποσοστό σε σχέση με την δαπάνη για μισθοδοσία (0.3% σύμφωνα με Fontoynont M., "Long term assessment of costs associated with lighting and daylighting techniques", Light & Engineering, 16(10, 2008). Επηρεάζει όμως την παραγωγικότητα σε πολύ μεγαλύτερο ποσοστό άρα οι λανθασμένες επιλογές σχεδιασμού που πιθανόν να οδηγήσουν σε εξοικονόμηση στο σύστημα φωτισμού εξανεμίζονται από απώλειες λόγω παραγωγικότητας. Σε γενικές γραμμές η σύνδεση μεταξύ φωτισμού και παραγωγικότητας δεν μπορεί καθορισθεί με ευκολία λόγω ενός μεγάλου αριθμού παραγόντων (πέραν του φωτισμού) που επηρεάζουν την απόδοση.

 

 

Η στάθμη φωτισμού Εm που απαιτείται από το πρότυπο ΕΝ 12464-1 στην επιφάνεια εκτέλεσης έργου και την περιβάλλουσα της, αντιπροσωπεύει την ελάχιστη στάθμη στον κύκλο συντήρησης. Συνεπώς το σύστημα φωτισμού στην αρχή της λειτουργίας του παρέχει στάθμη φωτισμού μεγαλύτερη από αυτή του σχεδιασμού. Με την γήρανση των λαμπτήρων, την μείωση της απόδοσης του φωτιστικού και την ελλάτωση της ανακλαστικότητας των επιφανειών του χώρου η στάθμη αυτή ελλατώνεται αλλά δεν πρέπει να γίνει μικρότερη της Εm (χρόνος συντήρησης).

Η επιφάνεια εργασίας περιλαμβάνει την/τις περιοχές εκτέλεσης έργου και τις περιβάλλουσες επιφάνειες οι οποίες είναι τουλάχιστον κατά 0.5 μ. ευρύτερες με διαφορετική απαίτηση για τα επίπεδα φωτισμού και την ομοιομορφία (λόγος ελάχιστης προς μέγιστη τιμή). Οι σχετικές τιμές παρουσιάζονται στον πίνακα.

Δεν υπάρχει σαφής καθορισμός των διαστάσεων της περιοχής εκτέλεσης έργου. Όταν είναι άγνωστες οι θέσεις εργασίας τότε η στάθμη φωτισμού που απαιτείται θα πρέπει να ισχύει σε όλη την έκταση της επιφάνειας εργασίας με εξαίρεση 0.5μ περιμετρική ζώνη. Η διαφοροποίηση αυτή παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα.

Το πρότυπο ΕΝ 15193 καθορίζει εύρη τιμών εγκατεστημένης ισχύος για διάφορους τύπους κτηρίων. Στη συνέχεια με τη χρήση των ωρών λειτουργίας εκτιμάται η ετήσια κατανάλωση στην οποία προστίθεται η παρασιτική κατανάλωση (π.χ. αναμονή dimmable ballast) και η κατανάλωση από το σύστημα ασφαλείας. Το σύνολο δια την επιφάνεια του χώρου ονομάζεται LENI (Lighting Energy Numeric Indicator, kwh/m²) .

Στο πρότυπο ορίζονται τρεις κατηγορίες (*, ** και ***) ανά είδος χώρου οι οποίες διαφοροποιούνται όσον αφορά την προτεινόμενη εγκατεστημένη ισχύ. Π.χ. για κτήρια γραφείων παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα οι τρεις κατηγορίες ανάλογα με την ικανοποίηση των απαιτήσεων.

 

 

Η ΤΟΤΕΕ ορίζει την εγκατεστημένη ισχύ π.χ. για κτήρια γραφείων στα 16 W/m2. Η εγκατεστημένη ισχύς που προτείνεται για χώρο γραφείων σύμφωνα ASHRAE 90.1-2007 είναι 11.9 W/m².

Όπως έχει αναφερθεί, η αποδοτικότητα του φωτιστικού (lm/W) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σύγκριση όμοιων τύπων φωτιστικών, αλλά δεν καθορίζει από μόνη της το πλέον αποδοτικό ενεργειακά σχεδιασμό. Η επίτευξη συγκεκριμένων επίπέδων φωτισμού στην επιφάνεια εργασίας κάποιου χώρου δεν εξαρτάται μόνο από την αποδοτικότητα/τύπο του φωτιστικού αλλά και από την γεωμετρία του χώρου και τις ανακλαστικότητες των επιφανειών του. Δηλ. καθορίζεται από το ποσοστό της φωτεινής ροής του φωτιστικού που «χρησιμοποιείται» στην επιφάνεια εργασίας.

Η πυκνότητα ισχύος ανα 100 lux (NPD, W/m²/100 lux) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της ενεργειακής συμπεριφοράς ενός συστήματος φωτισμού σε κάποιο χώρο.

 

 

Θεόδωρος Δ. Κοντορήγας MBA MSc PLDA SLL
Θ. Κοντορήγας και Συνεργάτες Αρχιτέκτονες Φωτισμού

Βιβλιογραφία: Τσαγκρασούλης Άρης, Φωτισμός: Η σύνδεση σχεδιασμού - εξοικονόμησης ενέργειας στα πλαίσια των ενεργειακών κανονισμών, Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας.
Πηγές φωτογραφικού υλικού: DPA Lighting, Zumtobel Lighting, διαδικτυακός τόπος : www.ktizontastomellon.gr.