Биодинамично осветление

01.10.2007, Брой 10/2007 / Технически статии / Осветление

 

Същност, основания за използването му, характеристики, светлинни източници и пуско-регулираща апаратура

Светлинният комфорт е сред параметрите на микроклимата, който години наред оставаше на заден план след отоплението и климатизацията на работните и жилищните помещения. Промяната в отношението към осветлението се дължи в голяма степен на достатъчно красноречивите резултати от направени проучвания, които показват еднозначно, че осветлението оказва сериозно влияние върху работоспособността и здравето на хората. Съвсем логично, през последните години водещи компании и специалисти в областта на осветителната техника насочват усилията си към разработване на системи за изкуствено осветление, които максимално се доближават като светлотехнически характеристики до слънчевата светлина. Постепенно в професионалния речник на специалистите навлезе терминът биодинамично осветление. От чисто техническа гледна точка, две са основните характеристики на концепцията за биодинамично осветление - плавно регулиране на интензитета на светлината и плавно регулиране на цвета на светлината, респективно на цветната температура. Обект на статията са същността и спецификите в изграждането на системи за биодинамично осветление във връзка с физиологичните особености на зрителното възприятие у човека.

Характеристики





на дневната светлина

Сутрин светлината е „по-топла”, т.е. с по-ниска цветна температура (преобладаващ червен цвят) и с постепенното издигане на слънцето над хоризонта тя става все по-бяла, т.е. цветната температура се повишава, докато на обяд вече е съвсем „студена”, почти синкава на цвят, с максимална цветна температура. На фиг. 1а е показана светлината рано сутрин, а на фиг. 1б - привечер. Спектралната крива на излъчване на дневната светлина би могла да се види на фиг. 2.

Дневната светлина е бяла, тъй като е резултат от смесването на спектрални излъчвания, съответстващи на всички дължини на вълните от видимия електромагнитен спектър. Тя е различна в различните годишни сезони, при изгрев и залез слънце, на обяд, на различни надморски височини и географски ширини. Поради това като еталон за дневна светлина се приемат характеристиките - индекс на цветопредаване Rа = 100 и цветна температура Тцв = 6500 К. Съвместно с дневната светлина до земната повърхност достигат инфрачервени и ултравиолетови лъчения. В табл. 1 са представени характеристики - дължина на вълната и плътност на лъчистия поток, характерни за различни видове лъчения - видими, ултравиолетови и инфрачервени. От стойностите в таблицата е видно, че 48% от лъчистия поток, излъчен от Слънцето, който достига земната повърхност, се излъчва във видимата част на спектъра, т.е. 48% е дневната светлина, 6.5% е делът на ултравиолетовите излъчвания (ултравиолетовите лъчи от тип A създават загара върху човешката кожа, докато ултравиолетовите лъчи от тип C се приемат като канцерогенно излъчване). Делът на инфрачервените излъчвания е 45.5%.

Влияние на светлината

върху биологичния цикъл

Биологичният ефект на дневната светлина е известен от древността. Чрез хелиотерапията, т.е. чрез директно излагане на човешкото тяло на слънчева светлина, са се лекували редица заболявания. Приложението на хелиотерапията продължава до 1930 г., когато се открива пеницилинът и постепенно фармацевтичните препарати изместват лечението с хелиотерапия. Различни открития в биологичната и медицинската сфери през последните десетилетия водят до преоценка на значението, което дневната светлина оказва върху самочувствието и здравето на хората. През 2002 г. бе открита нова фоторецепторна клетка в човешкото око, чрез която се осъществява връзката му с част от мозъка, наречена биологичен часовник. Посредством тази фоторецепторна клетка се генерират сигнали, чрез които се управляват биологичните цикли в човешкия организъм чрез телесната температура, бдителността, хормоните кортизол и мелатонин. До откриването на новата фоторецепторна клетка, човешкото око се е възприемало само като орган за виждане, но вече се знае, че чрез светлината се контролира голяма гама от биохимични процеси в човешкото око.




Денонощният цикъл светло - тъмно оказва влияние върху биологичния часовник, чрез който се регулират някои основни хормони, а именно кортизолът (хормон на стреса) и мелатонинът (хормон на съня). Кортизолът се увеличава сутрин и подготвя тялото за дейностите през деня. Нивото на хормона остава достатъчно високо през целия ден, спадайки до минимум в полунощ. Нивото на мелатонина (хормона на съня) пада в сутрешните часове, намалявайки сънливостта. Той нараства отново привечер, подпомагайки здравословния сън, докато кортизолът е в своя минимум. Съвременните схващания за здравословен начин на живот се базират именно на схващането този ритъм да не бъде нарушаван. Естествената утринна светлина спомага за синхронизиране на вътрешния телесен часовник на човека с 24-часовия цикъл светло-тъмно. На фиг. 3 е представен 24-часовият ритъм на човешкото тяло за две денонощия, на фиг. 4 - типичният дневен ритъм на човек от изгрев до залез слънце. На фиг. 5 може да се види биологичният часовник на човека като състояние на основните показатели на човешкото тяло в продължение на едно денонощие.

Физиологични регулатори

на визуалния ефект

Фоторецепторните клетки в ретината на човешкото око, конусовидни и пръчковидни, регулират визуалния ефект на човека. От резултантните химически реакции възниква електрически импулс в нерва, съединяващ фоторецепторните клетки със задната част на кората на главния мозък. На фиг. 6а са показани криви на спектрална чувствителност на окото, Vl за система от конусовидни клетки (фотопично зрение) - плътна линия, и V`l за системата от пръчковидни клетки - пунктирана линия. Пръчковидните тела функционират в условия на изключително ниски нива на осветление (скотопично зрение) и не позволяват цветно зрение. Конусовидната система е отговорна за остротата на зрението, както и за детайлите и цвета. За всички ситуации на вътрешно осветление, определящи в много голяма степен са конусовидните тела. Чувствителността на конусовидните и пръчковидни системи се изменят с промяна на дължината на вълната на светлината и по този начин и с цвета на светлината. Това е показано на фиг. 6а, където са представени кривите на спектрална чувствителност V`l за пръчковидна система. Кривата Vl за конусовидна система е основополагаща за всички мерни единици на светлината - лумен, лукс, кандела. Нарича се фотопична система. Както може да се види от кривата Vl, окото не е много чувствително спрямо много силна синя и червена светлина и показва максимална чувствителност за зеленикаво-жълта светлина.

На фиг. 6б е показана крива за спектрално биологично действие (реализирана на база потискане на мелатонина) в синьо и спектрална крива за визуална чувствителност на окото (в червено).

Биологична и визуална

чувствителност

Сравняването на двете криви на фиг. 6б показва, че биологичната чувствителност за различна дължина на вълната на светлината е доста различна от визуалната чувствителност. Докато максималната визуална чувствителност се намира в жълто-зеления диапазон на дължината на вълната, максималната биологична чувствителност е в диапазона на синята светлина на спектъра. Тези явления имат съществено значение за определяне на безопасното, здравословното осветление.


 

Лабораторни тестове за влиянието на изкуствената светлина с повишено съдържание в синята част на спектъра са извършени през 2002 г. с участието на университетите Сори (Великобритания), Джеферсън (САЩ) и Айндховен и Грьонинген (Холандия). В исторически аспект концепцията за динамично осветление е представена първоначално от Philips през 2003 г.

Същност на биодинамичното

осветление

Идеята за динамично осветление е заимствана от природата. Ритъмът ден-нощ, смяната на годишните времена (пролет, лято, есен и зима), промяната на метеорологичните условия създават светлинни ситуации, които са силно променливи. Динамичната светлина, динамичното осветление се характеризират с динамичен характер на осветлението, базирано на плавно регулиране на нивото на осветеност и на цвета на светлината във вътрешни осветителни уредби. Работещите в условията на динамично осветление могат да настроят параметрите на уредбата съгласно своите вкусове и желания. Също така динамичното осветление може да бъде пригодено към съвременните динамични производствени процеси. На фиг. 7 е показана връзката между състоянието и дейностите на човека при различно въздействие на светлината.

Предимства на

биодинамичното осветление

Сред основните предимства на биодинамичното осветление е пресъздаването на естествените условия в затворени работни помещения. Част от помещенията в съвременните бизнес сгради са изцяло лишени от достъп на естествена светлина, в които използването на биодинамично осветление създава благоприятни възможности за труд и почивка. Друго предимство на системите за биодинамично осветление е възможността за създаване на различни светлинни сцени в зависимост от възрастта на работещите; вида на зрителната работа и индивидуалното психическо състояние на работещите. Счита се, че биодинамичното осветление оказва благоприятно влияние върху биологичния ритъм на хората и предпоставка за повишаване работоспособността на работещите. Възможностите за повишаване работоспособността на човека под въздействието на светлината са илюстрирани на фиг. 8. Направени анализи свидетелстват, че използването на биодинамично осветление способства за намаляване на необходимото време за извършване на дадена дейност (фиг. 9). Установено е, че спектърът на изкуствената и дневната светлина оказват влияние върху чувството на умора - високите стойности водят по-висока степен на умора и обратното, ниските - до по-ниска степен на умора. Влиянието е илюстрирано на фиг. 10.

Източници и ПРА

за биодинамично осветление

Осветителните уредби за биодинамично осветление обикновено се изпълняват от трилампови луминесцентни осветители с различна цветна температура. Всяка лампа е с димируема електронна пуско-регулираща апаратура (ЕПРА). В табл. 2 са представени цветните температури и максималната осветеност, които се реализират в помещение с размери 7.2/7.2/3 метра и коефициенти на отражение на тавана и стените съответно под 0.7/0.5/0.2 от един трилампов осветител 3хТ5.54 W 865/827/865р, т.е. обхващащ два броя лампи, тип Т5 с мощност 54 W за всяка лампа, излъчващи бяла светлина - тип дневна 865 с цветна температура Тцв. = 6500 К и средна лампа, излъчваща топла-бяла светлина 827 с цветна температура Тцв. = 2700 К.

По принцип осветителните уредби за биодинамично осветление се изпълняват с осветители от този тип. Различните цветни температури и осветености се реализират посредством специален контролер или индивидуално чрез дистанционно управление на светлинния поток Фm.

Наред с развитието на биодинамичното осветление, при което, както бе подчертано, се изменя както цветната температура, така и нивото на осветеността, са разработени и специални луминесцентни лампи, които се базират на откритието на третия фоторецептор и въздействието върху него на синята светлина. Този тип лампи излъчват естествена студено-бяла светлина, която съдържа повече синя светлина. Когато се използват за индиректно осветление (насочени към тавана), тези осветители съдържат реален ефект за синьо небе, т.е. създава се илюзията, че в помещението има естествена дневна светлина. Изпитания с подобни лампи показват увеличение на производителността на труда с повече от 10%, благодарение на постигнатите по-висока активност, жизненост и съсредоточеност.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Актуални продукти и решения в сградното водоснабдяванеТехнически статии

Актуални продукти и решения в сградното водоснабдяване

Качеството на материалите, функционалността на продуктите и инсталационните процедури и ефективността на технологиите са сред водещите приоритети при съвременните сградни решения за водоснабдяване. Динамичното развитие във всички направления на сегмента през последните десетилетия води до множество иновации при умното управление на водните ресурси, контрола на течовете, качеството на питейната вода, системите за пречистване, материалите и т. н.

Интелигентни технологии за пожароизвестяване и пожарозащитаТехнически статии

Интелигентни технологии за пожароизвестяване и пожарозащита

Съвременните сгради се нуждаят от максимално ефективни технологии за пожароизвестяване, които да обезпечат безупречната сигурност на обитателите и материалните активи и да гарантират надеждна работа в продължение на дълги години. Правилно проектираните, инсталирани и поддържани умни решения за пожарна защита могат в допълнение да осигурят още високоавтономна работа, прецизна детекция на опасностите, ниски експлоатационни разходи и разноски за обслужване и т. н.

Изкуствен интелект в управлението на сградно ОВК оборудванеТехнически статии

Изкуствен интелект в управлението на сградно ОВК оборудване

Високотехнологични иновации като изкуствения интелект и машинното обучение играят важна роля в постигането на нисковъглеродното бъдеще на съвременните умни сгради и градове. Тази интересна закономерност се обяснява с все по-широкото реализиране на Internet of Things платформи за управление на сградните системи и услуги, включващи AI-базирани сензори и устройства за събиране на данни.

Водещи технологични тенденции в сградното осветлениеТехнически статии

Водещи технологични тенденции в сградното осветление

Дигитализацията безспорно е водеща мегатенденция в сферата на сградните инсталации, а повсеместното й прилагане не подминава и осветителния бранш. Съвременните сгради еволюират в интелигентни и интерактивни екосистеми, в които осветлението прераства от физическа инсталация в комплексна свързана услуга.

Решения за управление на електроинсталациите и енергията в умни сградиТехнически статии

Решения за управление на електроинсталациите и енергията в умни сгради

Основна функция на модерните системи за автоматизация на интелигентни сгради е управлението на електроинсталациите и енергийното потребление. Тя се изпълнява посредством специализирани решения за мениджмънт на пиковото натоварване, циклично разпределение на товарите с цел икономия на енергия и др.

Сградни разпределителни табла – новости и тенденцииТехнически статии

Сградни разпределителни табла – новости и тенденции

Тенденциите в разпределителните табла са насочени към оптимизация на конструкцията с цел постигане на съответствие с новите изисквания, повишаване на гъвкавостта и ефективност и интегриране на IoT възможности. Разработените софтуерни решения за проектиране на разпределителни табла и мрежи постигат висока прецизност без компромис с конкретните спецификации. В редица приложения се налагат модулните конфигурации поради своята функционалност и възможност за лесна модификация.


 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2020 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top