Iluminatul locuințelor noastre contează și poate face diferența

Lumina zilei reprezintă un parametru important în designul energetic al unei clădiri. Într-o casă fără ferestre în care iluminatul s-ar face doar artificial, consumul total de energie ar ajunge să fie de 5 ori mai ridicat. Un sistem de iluminat natural utilizează lumina provenită direct de la soare, împrăștiată de nori sau reflectată de mediul înconjurător pentru iluminatul diurn al clădirilor. Utilizată corespunzător, lumina zilei poate reduce consumul de energie pentru iluminat cu 16-20%

Este demonstrat științific că iluminatul natural poate crește productivitatea la locul de muncă cu până la 18% și performanța elevilor la școală cu până la 5-14% printre multe alte beneficii.

Utilizată corespunzător, lumina zilei poate reduce consumul de energie pentru iluminat cu 16-20%, poate influența sarcina necesară pentru încălzire/ răcire și este esențială pentru sănătatea și bunăstarea ocupanților. Iluminatul natural poate crește productivitatea la locul de muncă cu până la 18% și performanța elevilor la școală cu până la 5-14%, în timp ce în magazine vânzările pot crește cu 15-40%. De asemenea, accesul la ferestre cu vedere către mediul exterior poate îmbunătăți funcțiile cognitive și memoria cu 10-25% și poate scădea perioada de spitalizare cu 8,5%.

S-a constat că lumina naturală este cel mai puternic reglator al ritmului circadian, sau al ceasului biologic. Prin intermediul unor receptori de pe retina, lumina naturală va genera niște semnale în creier care aliniază ritmurile interne cu cele exterioare. Acesta este și motivul pentru care tindem să fim activi ziua și să dormim noaptea. Pentru a maximiza aceste efecte, este recomandat ca în prima parte a zilei, imediat după ce ne-am trezit, să fim expuși la cât mai multă lumină naturală rece, din spectrul albastru. De asemenea, un nivel adecvat de lumina în timpul zilei va favoriza secreția de cortizol, care influențează nivelul de energie, și de serotonina, care influențează buna dispoziție. În absența luminii, este favorizată secreția de melatonină care induce starea de somn.

Atunci când expunerea la lumina naturală este neglijată, poate fi afectată buna desfășurare a activităților zilnice sau poate chiar sănătatea mintală. În prezent, afecțiuni precum depresia și Alzheimerul sunt strâns corelate cu timpul petrecut de oameni în prezența luminii naturale. S-a constatat ca lumina inhibă instalarea depresiei și este deseori folosită în ameliorarea unui anumit tip de depresie sezonieră care apare în sezonul rece.

Calitatea iluminatului natural reprezintă un criteriu obligatoriu

În designul sistemului de iluminat trebuie să se țină cont de scopul încăperii, activitățile care urmează să se desfășoare și momentul din zi la care vor avea loc, precum și de vârsta ocupanților. Conform normativelor în vigoare, pentru clădirile rezidențiale, valorile factorului de lumină naturală (pentru solstițiu de iarnă cu cer acoperit) pot varia de la 0,4% (16 lx) pentru holuri și băi, până la 1,5% (60 lx) pentru bucătării, notează Flavia Dacu și Dalia Stoian pentru Infoclima.

• De asemenea, factorul de uniformitate trebuie să fie de minim 0.65% pentru camerele de studiu sau birou și poate ajunge până la 0.1% pentru spațiile de circulație.
• Ferestrele trebuie dimensionate în funcție de dimensiunea încăperii. Pentru camerele de locuit, aria ferestrelor trebuie să fie cuprinsă între 16,6% și 12,5% din aria pardoselii și între 12,5% și 10% pentru celelalte încăperi.

Calitatea iluminatului natural reprezintă de asemenea un criteriu obligatoriu pentru toate certificările de sustenabilitate ale clădirilor. Factorul de lumină este cel mai utilizat indicator, însă de multe ori mai sunt luate în considerare aspecte referitoare la metodele de prevenție a fenomenului de orbire, nivelul de iluminare sau accesibilitatea la priveliști exterioare.

Conform standardului LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) nivelul de iluminare acceptat trebuie să fie cuprins între 270 lx și 5400 lx, în timp ce pentru BREEM (Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology) factorul de iluminare trebuie să fie de minim 2% pentru 80% din suprafața podelei, iar pentru LBC (Living Building Challenge) trebuie să se asigure pentru 75% din spațiul locuit accesul la priveliști exterioare.

Cantitatea și calitatea luminii naturale la interior depind în primul rând de orientarea și dimensiunea ferestrelor, precum și de proprietățile sticlei utilizate.

Ferestrele amplasate pe fațada nordică vor oferi o lumină difuză, confortabilă și stabilă pe tot parcursul zilei. Ferestrele amplasate pe sud, est sau vest vor permite trecerea unei cantități mai mare de lumină directă cu variații mari de intensitate de-a lungul zilei. De cele mai multe ori, acestea necesită integrarea unui sistem de umbrire pentru a preveni aportul de căldură suplimentar atunci când acesta nu este dorit, sau pentru a preveni apariția fenomenului de orbire.

Încăperile orientate spre nord sunt cele care de multe ori necesită lumină artificială

Încăperile orientate spre nord sunt cele care de multe ori necesită lumină artificială chiar și în tipul zile pentru anumite activități. Pentru a mari aportul de lumină în interior, o variantă bună o reprezintă și ferestrele de acoperiș acolo unde instalarea lor este posibilă. În condiții similare, ferestrele de acoperiș oferă de cel puţin două ori mai multă lumină decât ferestrele verticale de aceeași dimensiune și de trei ori mai multă lumină decât lucarnele. De asemenea, ferestrele de acoperiș oferă o variație mai mare a nivelurilor de lumină, ceea ce crește interesul vizual al încăperi și scade riscul apariției fenomenului de orbire.

• Cantitatea de lumină care intră în încăpere este influențată și de tipul sticlei utilizate. În general, termopanul dublu oprește trecerea luminii cu 20%, iar cel triplu cu 30%. Sticla colorată sau acoperită poate reduce trecerea luminii cu până la 80%, modificând calitatea spectrală a luminii precum și percepția culorilor la interior.
• Pentru a crește aportul de lumină în clădirile deja existente sunt recomandate culorile deschise atât pentru pereți, cât și pentru gresia și faianța din băi, astfel încât reflexiile luminii în încăpere să fie favorizate și camerele să fie mai luminoase.
• Oglinzile pot fi utilizate pentru a direcționa lumina în colțurile cele mai întunecate, creând totodată și senzația de luminozitate și a unui spațiu mult mărit. De asemenea, ușile de sticlă transparentă sau semimată vor permite trecerea luminii dintr-o încăpere în alta ceea ce va ajuta la uniformizarea nivelului de iluminare.

Cantitatea luminii care pătrunde în interior poate fi controlată cu ajutorul perdelelor sau draperiilor. Pentru ca lumina să fie cât mai puțin obturată, sunt recomandate materialele subțiri de culoare cât mai deschisă sau utilizarea unor jaluzele cu lame orizontale care să direcționeze lumina directă către tavan, astfel încât lumina să fie împrăștiată ulterior uniform în întreaga încăpere, ceea ce va crește calitatea iluminării, reducând apariția fenomenului de orbire.

• În cazul încăperilor în care ferestrele nu pot asigura necesarul optim de lumină naturală sau instalarea ferestrelor nu este posibilă, pot fi instalate sisteme care să capteze lumina exterioară și să o transporte în interiorul clădirii prin tuburi de lumină sau prin fibră optică.
• În cazul tuburilor de lumină, este esențială orientarea receptorului pentru a maximiza cantitatea de lumina directă primită. Receptorul poate fi amplasat pe acoperiș sau pe fațadă, iar întregul sistem trebuie prevăzut încă din faza de proiectare.  Lungimea tubului poate influența cantitatea de lumină care este transportată în interior, însă o performanță bună se poate obține pe o distanță de maxim 6 metri.

În cazul sistemelor de transport prin fibră optică, lumina poate fi transportată pe o distanță de până la 100 de metri fără a-și pierde din calitate sau intensitate. Astfel de sisteme utilizează colectori inteligenți care urmăresc poziția soarelui în timpul zilei pentru a maximiza cantitatea de lumină captată și prezintă avantajul că pot fi instalate și pe clădiri deja existente.

Lumina zilei, parametru important în designul energetic al unei clădiri

Lumina zilei reprezintă un parametru important în designul energetic al unei clădiri. Într-o casă fără ferestre în care iluminatul s-ar face doar artificial, consumul total de energie ar ajunge să fie de 5 ori mai ridicat.

Orientarea suprafețelor vitrate către sud este un principiu de bază în proiectarea caselor pasive pentru a reduce necesarul de energie pentru încălzire pe timp de iarnă.

Pentru a beneficia la maxim de aportul termic solar, pot fi folosite materiale cu proprietăți termice bune care să înmagazineze căldura din timpul zilei și pe care să o elibereze noaptea. Vara, aportul de căldură poate fi diminuat prin utilizarea unui sistem de umbrire exterior – pentru o eficiență mai bună,  sau prin poziționarea corectă a ferestrelor în funcție de  unghiul de incidență al soarelui astfel încât lumina directă să poată pătrunde în interior iarna, când unghiul făcut de soare cu orizontul este mai mic, dar nu și vara, când soarele se află mai sus pe cer.

Un aspect important referitor la suprafața vitrată rămâne însă faptul că aceasta nu oferă o izolație termică la fel de bună ca cea a pereților exteriori, ceea ce va face ca și pierderile de căldură prin aceste suprafețe să fie mai mari. Din acest motiv, dimensionarea ferestrelor trebuie făcută astfel încât să se găsească un echilibru între câștigul de căldură din timpul zilei și pierderile din timpul nopții.

Parametrii sticlei care determină aportul de căldură sunt g și U value. Factorul g, se referă la proprietatea sticlei de a permite trecerea razelor UV, cu cât este mai mare cu atât încălzește mai mult încăperea. Valoarea U reprezintă permisivitatea termică a materialului, măsurată în W/(m2K), cu cât valoara U este mai mică cu atât materialul izolează mai bine.

Atât factorul g cât și valoarea U depind de climatul în care locuim, institutul Passive House definește prin formule de calcul intrervalele, respectiv valorile maxime pentru fiecare tip de climat.

Valoarea U ajută sa fie cat mai mică în orice tip de climat, însă limitele maxime sunt mai mici în cazurile climatelor cu temperaturi scăzute, sau extrem de caldem. În aceste cazuri diferența între temperatura exterioară și cea interioară fiind mai mare, astfel este nevoie de o canitate de energie mai mare pentru a păstra temperatura dorită, astfel devine cu atât mai important să o păstrăm prin izolație mai bună.

Factorul g, în schimb, are niște intervale specifice în funcție de fiecare climat, deoarece aportul solar este util doar atunci când dorim să încălzim clădirea.