Human Centric Lighting (HCL) - co to takiego?

Chory budynek

W budynku, który jest duszny, ciemny czy skonstruowany niczym labirynt nikt nie chce przebywać. Jest to i niekomfortowe, i zwyczajnie niezdrowe.

Można spotkać się z tzw. syndromem chorego budynku (SBS, sick building syndrome). Określa się nim zespół dolegliwości, które są związane z przebywaniem w danym, źle zaprojektowanym i zarządzanym obiekcie.

Problemem jest niewielka ilość świeżego powietrza oraz jego nieodpowiednia jakość. Odpowiadać może za to wiele czynników. Od organicznych (grzyby, mikroorganizmy), przez elementy chemiczne (farby, lakiery lub materiały pokroju azbestu), po zły i niezadbany system wentylacji (w którym rozwiną się wspomniane mikroorganizmy) czy po prostu złe użytkowanie pomieszczeń (palenie papierosów poza wydzielonymi przestrzeniami).

Problem właściwego oświetlenia

Oprócz powietrza problemem w takim chorym budynku jest złe oświetlenie. Światło to najważniejszy regulator czasu naszego rytmu dobowego. Profesor Tongsheng Mou w wywiadzie dla ISO wymienił, na jakie reakcje behawioralne ma ono wpływ. Poziom kortyzolu, hormony głodu, temperaturę ciała – w sumie praktycznie wszystko. Złe oświetlenie nie tylko więc psuje samopoczucie i obniża koncentrację. Może także prowadzić do różnych zaburzeń i chorób.

Tymczasem, jak pisze Jennie Morton na portalu Buildings, dobre oświetlenie zachęca do lepszej nauki, przyspiesza leczenie pacjentów, zwiększa wydajność pracy, a nawet zakupy w sklepach.

Czy wiecie, że...? Do początku XXI wieku znano tylko dwa fotoreceptory siatkówi: czopki, odpowiedzialne za widzenie za dnia, oraz pręciki, które odpowiadają za widzenie w niekorzystnym świetle, czyli na przykład nocą. W 2002 roku odkryto jednak trzeci fotoreceptor – komórki zwojowe. Znajduje się w nich białko receptorowe - melanopsyna, która odpowiada za regulację rytmu dobowego.

Większość czasu spędzamy w zamknięciu, przy sztucznym oświetleniu. Z drugiej strony, zwłaszcza w przestrzeni biurowej, mamy tendencję do przemieszczania się, korzystania z różnych miejsc pracy i urządzeń. Dlatego warto zadbać o to, by oświetlenie było jak najlepsze. Tu właśnie pojawia się takie pojęcie, jak Human Centric Lighting.

Czym jest Human Centric Lighting?

Nadal rozwijająca się technologia Human Centric Lighting (HCL) to oświetlenie zgodne z potrzebami człowieka. Jest on tutaj stawiany w centrum. Zasadniczo chodzi o takie wykorzystanie sztucznego oświetlenia, by imitowało ono naturalne, którego często jesteśmy pozbawieni. Jak tłumaczy Brent Protzman, który zajmuje się naukami o budownictwie i rozwojem standardów dla firmy Lutron, przy HCL powinno się uwzględniać wiele czynników:

rytm dobowy człowieka (cykl snu i aktywności);
wystawianie na działanie światła dziennego;
doświadczenie użytkownika – w jaki sposób oświetlenie wpływa na człowieka, jego samopoczucie, wygodę czy produktywność. Pod uwagę powinno się brać to, jak światło oddziałuje na fizjologię i emocje.

Pozytywne wpływy HCL można zaobserwować w wielu dziedzinach i miejscach. Szkołach i przedszkolach, budynkach przemysłowych, biurach, szpitalach i placówkach opiekuńczych.

Paul Fritz z SMP Engineering podał, że jeśli ma się możliwość dopasowania intensywności światła oraz temperatury barwowej o pewnych porach dnia, pensjonariusze (na przykład seniorzy) są mniej wzburzeni, rzadziej się potykają i upadają. Dostawca rozwiązań oświetleniowych Glamox również wskazuje na ważna rolę oświetlenia w procesie terapeutycznym osób z demencją lub problemami psychicznymi.

Pracownicy są natomiast mniej zmęczeni i bardziej czujni. Mogą zatem popełniać mniej błędów. HCL może być także wykorzystywane w budynkach rolniczych.

Smart home a HCL

Pomocne we wprowadzeniu HCL mogą być elementy inteligentnego budynku. Dzięki nim można kontrolować sztuczne światło, zmieniać poziom nasłonecznienia, a także dogodnie sterować żaluzjami. Prócz żaluzji sterować można także świetlikiem. Jak tłumaczy Pete Shannin z Sunoptics, nie wystarczy bowiem zrobić dziurę w suficie, żeby wpuszczać światło. Musi być też ono odpowiednio kontrolowane.

Przykładem może być Grenton Roller Shutter x3. To moduł sterowania napędami żaluzjowymi lub roletowymi (o maksymalnej mocy 690 VA na kanał oraz zasilane napięciem 230 V AC). Wyposażony jest w trzy pary przekaźników sterujących (góra/dół, prawo/lewo).

Inne proponowane urządzenie to sterownik do rolet Wi-Fi Blebox ShutterBox DC. Umożliwia on sterowanie roletami, żaluzjami, markizami czy oknami (w tym dachowymi), które są wyposażone w niskonapięciowe (12-24 V) silniki prądu stałego (DC). Można nim także sterować blokadą parkingową. Robimy to za pomocą aplikacji mobilnej. Możemy w niej także ustawić automatyczne otwieranie się i zamykanie o ustalonej porze.

Na co zwrócić uwagę, gdy chcemy przestawić się na HCL?

W swoim artykule na portalu Buildings Sarah Kloepple wskazuje na kilka aspektów, które warto mieć na uwadze, gdy zmieniamy system oświetleniowy na bardziej przyjazny człowiekowi.

wybieramy system, który jest elastyczny oraz posiada wiele możliwości. Tu warto dodać, że elastyczność jest istotna także w kontekście zmian w budynku. Zdarza się bowiem, że choć zmienił się układ pomieszczeń czy rozmieszczenie mebli, oświetlenie pozostaje w tym samym miejscu. Nie spełnia już właściwie swojego zadania i nie służy pracownikom;
upewniamy się, że sterowanie jest proste i intuicyjne;
korzystajmy ze światła słonecznego, gdy mamy taką możliwość.

Ponieważ każdy budynek jest inny, rozwiązanie powinno być dopasowane do konkretnych potrzeb oraz warunków. Nie ma sensu oświetlać przestrzeni, gdzie nie ma ludzi. HCL nie jest także wymagane tam, gdzie bywają oni rzadko. Trzeba brać pod uwagę kolorystykę wnętrz. Powierzchnie absorbują światło i tylko częściowo je odbijają. Mocne kolory, takie jak czerwień, żółć czy brąz, mogą zmniejszyć działanie, gdyż pochłaniają świało niebieskie.

Dopasowanie tyczy się także użytkowników światła. Starsze osoby potrzebują go więcej niż młodsze. Inne oświetlenie będzie także przy innych zawodach oraz porach pracy.

Ważne parametry oświetlenia

Spektrum oraz czas

Jednym z kluczowych elementów HCL jest możliwość dopasowania światła białego (na przykład za pomocą inteligentnych żarówek). Dzięki temu użytkownik może tak dostosować intensywność i temperaturę barwową, żeby odpowiadała ona naturalnemu światłu. Rano i za dnia sztuczne światło powinno być niebieskie (neutralne lub chłodne światło jest dobre do zaktywizowania o poranku), natomiast pod wieczór ciepło-białe, bursztynowe.

Jest to związane z produkcją melatoniny, które zaczyna się około 21, a kończy ok. 7.30 rano. Zbyt mocne światło ją zahamuje i utrudni zasypianie.

Sprawdźcie też:

💡 Jak ograniczyć światło niebieskie na komputerze i smartfonie?

W przypadku przedszkoli sugeruje się natomiast zaczęcie od cieplejszych barw. W ciągu dnia koncentrację i zdolność postrzegania przez dzieci można aktywować zimnym białym światłem. Przed przerwą obiadową można zaś odpocząć przy niższej temperaturze barwowej.

Intensywność

Chodzi tu o dostarczenie odpowiedniej dawki światła, bez nadmiernego blasku oraz zużycia energii. Intensywność powinna także być silniejsza rano oraz za dnia, natomiast pod wieczór umiarkowana.

Rozprowadzanie światła

Ponieważ receptory, które są odpowiedzialne za nasz rytm dobowy, są szczególnie wrażliwe w niższej i nosowej części siatkówki, poleca się oświetlanie powierzchni w górnej części pola widzenia. Stąd też zaleca się lampy umieszczone wysoko na suficie. Wieczorem natomiast światło powinno oświetlać te miejsca, które mają być widoczne (stanowiska pracy).

Natężenie światła

Jest ono mierzone w luksach. Jak dowiemy się ze strony Philipsa, natężenie światła o wartości jeden luksa otrzymamy wtedy, gdy strumień świetlny o wartości 1 lumena będzie padał na powierzchnię 1 metra kwadratowego. Im więcej lumenów, tym większe będzie natężenie światła. Ono również musi się zmieniać i być odpowiednio dopasowane.

Do prostych, codziennych zadań potrzeba 50 luksów. Wypoczywać można przy natężeniu, które wynosi przynajmniej 100 luksów. Do efektywnej pracy potrzeba 500 luksów (praca biurowa przy komputerze) lub 200-300 luksów do pracy fizycznej. W przypadku pracy niezwykle precyzyjnej (na przykład jubilerska) potrzeba natężenia nawet 1000 luksów.

Oprócz rodzaju pracy, trzeba zwrócić uwagę na rozmiary pomieszczenia. A także na kształt i rodzaj źródła światła. Kuliste żarówki LED emitują światło bardziej rozproszone, mniej intensywne. Większe natężenie można uzyskać przy oprawach o mniejszym kącie rozsyłu (25-30 stopni). Silniejsze żarówki powinny trafiać do miejsc pracy, a słabsze – do tych związanych z relaksem.

O czym jest warto pamiętać przy HCL? Wypowiedź eksperta

O zaletach i zasadach korzystania z Human Centric Lighting opowiada też nasz x-komowy ekspert Bartosz Węgrzyn:

Sterowanie oświetleniem zgodnie z ideą HCL (spersonalizowanego i bioefektywnego systemu oświetlenia) staje się coraz ważniejszym aspektem dla projektantów. Należy pamiętać o synchronizacji widma światła sztucznego z widmem światła słonecznego. Sterowanie punktami świetlnymi w budynku powinno odbywać się zgodnie z potrzebami użytkowników. Odpowiednie parametry powinny być dynamicznie dostosowywane. Dzięki badaniom nad skutecznym biologicznie oświetleniem, świadomość użytkowników i projektantów będzie rosła. Przyniesie korzystne skutki dla zdrowia fizycznego i psychicznego człowieka, który przez długi czas przebywa w zamkniętym budynku.

Jeśli chcecie dowiedzieć się więcej o HCL i innych tematach związanych z inteligentnym budynkiem, Bartosz chętnie odpowie na Wasze pytania.

Sprawdźcie też:

💡 Inteligentne oświetlenie a bezpieczeństwo w domu. Jak je zapewnić?

💡 Inteligentne oświetlenie – jak je wybrać?

Źródła: Wikipedia, Buildings, Glamox, ISO, Philips, Mysupplier, WBNS UKSW, licht.de, ELEKTRO-LUMEN, OSRAM, LEDVANCE

Maciej Gaździcki

007 zgłoś się. Oto jest, Maciej, agent do zadań specjalnych. Za dnia doktor historii literatury wyspecjalizowany w mediewalizmie i MacGyver copywritingu.