תכנון חללים מסחריים עם אור טבעי כדי להפחית את צריכת האנרגיה של תאורה מלאכותית

מדע ההארה: כיצד אור טבעי מקטין עומסי תאורה מלאכותיים

הרהור של אור טבעי, או יום תאורה, הוא אחד האסטרטגיות העיצוב הפסיביות היעילות ביותר לצמצום צריכת האנרגיה של בניין מסחרי.חשמל תאורה מהווה כ-15-20% מכלל השימוש באנרגיה במבנים המסחריים בארה"ב, על פי ה-FLT:0U.S מחלקת האנרגיה של אנרגיהFLT:1 על ידי תכנון אסטרטגי של חללים כדי למקסם את אור היום, מנהלי המתקן יכולים לקצץ את אחוז זה או יותר, בעוד שמעבדים של איכות, תוך כדי שיפור של אסטרטגיות חדשות.

תאורה יעילה אינה רק על הוספת חלונות נוספים.זה דורש שילוב מכוון של אוריינטציה בנייה, מבחר בוהק, סיימור פנים ומערכות גילוח.כאשר מבוצעות היטב, אור טבעי יכול לספק את רוב תאורה מכוננת בשעות הכבושות, ומאפשר תאורה מלאכותית להיות מלוטש או מכבה לחלוטין.התוצאה היא מרחב שאינו רק יעיל באנרגיה, אלא גם בריא יותר ונעים יותר עבור אנשים בכל יום.

חיסכון באנרגיה וחזרה על השקעות

המקרה הפיננסי של אור היום בחללים מסחריים הוא משכנע.אורת חשמל בדרך כלל מייצרת חום משמעותי, הגדלת עומסי קירור במבנים ממוזגים.על ידי צמצום הצורך באור מלאכותי, אור היום גם חותך את הביקוש במערכות HVAC, גידול אנרגיה חסכון באנרגיה. בניין מואר היטב יכול להפחית את עלויות האנרגיה השנתיות של 20-40% לעומת עיצוב קונבנציונלי, עם תאורה ושיקום ראשוני של התורמים, למשל, 5 שנים לאחר מכן, 000 שנה בלבד, מאשר במקרה של מחקר חדש של 5:1F.

מעבר להפחתה ישירה של הצעת חוק השירות, תאורה יום יכולה להגדיל את ערכי הרכוש ואת שביעות הרצון של דיירים.בניינים עם אישורים חזקים תאורה יום גבוה יותר שכר דירה יש שיעורי פנוי נמוך בשווקים תחרותיים.בנוסף, תחומי שיפוט רבים מציעים תמריצים או אישורים מתוכנתים לפרויקטים המדגימים ביצועים שאפתניים של יום תאורה, מה שהופך אותו השקעה מהירה של רעש.

יתרונות פיזיולוגיים ופסיכולוגיים

אור טבעי אינו רק חדות; הוא צורך ביולוגי.חשיפה לאור היום מסייע לווסת את הקצב הסמיך האנושי, השולט במחזורי שינה-וייק, ייצור הורמונלי ותפקוד קוגניטיבי.בהגדרה מסחרית, עובדים שעובדים בסביבות היום מדווחים על כוננות גבוהה יותר, רמות לחץ נמוכות יותר, ושיפור מצב הרוח ממכון הבנייה הטוב ביותר:0 (Well BuildingFLT) 1 מראה כי עם מקומות ריכוז גבוהים יותר של 15 אחוזים של זיכרון, ודירוג גבוה יותר, ודירוג גבוה יותר.

תאורה ירודה, במיוחד את ה flicker של צינורות פלואורסנט או טמפרטורת הצבעים המפחידה של נוריות, יכול לגרום לעיניים אימון וכאבי ראש. אור טבעי מספק תאורה מלאה כי הוא הופך צבעים במדויק ומפחית את הבוהק כאשר נשלט כראוי. על ידי תכנון אור היום, אדריכלים ליצור חללים התומכים בבריאות הדיירים, אשר בתורו מפחיתים את החסרה ומגביר את הפרודוקטיביות.

אתר ואוריינטציה: The Foundation of Daylight Design

אור יום מוצלח מתחיל עם אוריינטציה הבניין באתר שלו.בצפון המיספרה, החזיתות דרומה מפונה מקבל את השמש העקבית והשליטה ביותר לאורך כל השנה.חזיתות צפופה הצפונית מספקות דיפוזה, בוהק ללא אור אידיאלי עבור חללים שבהם משימות חזותיות הן קריטיות, כגון טיוטת חדרים או מעבדות מחשב.

ניתוח אתר צריך גם לקחת בחשבון עבור שפיכות מבניינים, עצים, טופוגרפיה.כלי מודלים דיגיטליים יכולים לדמות נתיבי שמש וצללים בכל עונות השנה, עוזר למעצבים להדהים את המיקום שבו הוא לוכד אור ללא חימום יתר על פני השטח. בסביבה עירונית צפופה, מדפי אור ומשטחים רפלקטיביים על מבנים סמוכים יכולים להזיז אור יום עמוק לתוך לוחיות, גם כאשר אור השמש הישיר הוא מוגבל.

מיקום החלון ו-Gazing Selection

גודל החלון, הצורה והמיקום משפיעים ישירות על כמה אור היום חודר לחדר. להגיע לעומק של 15-20 רגל טיפוסי של רצפת פתוח מסחרית, חלונות צריכים להתרחב גבוה ככל האפשר. Ceilings כי הם בגובה של לפחות 10 מטרים, עם גובה חלון של 8 מטרים או יותר, לאפשר אור לקפוץ מהתקרה ולעבור לאזורים עמוקים יותר.

טכנולוגיית הגלאזינג התקדמה באופן דרמטי בעשור האחרון.נמוך (נמוך) ציפויים, סרטים סלקטיבית ספקטרליים, וזכוכית אלקטרו-כרומטית מאפשרת למעצבים להודות באור גלוי תוך חסימת אולטרה סגול מזיק וקרינה אינפרא אדום.עבור חללים מסחריים, שידור גלוי (VT) של 0.5-0.6 בשילוב עם רווח חום סולארי (SHGC) מספק ביצועים תרמיים ו-5 ליטרים נוספים עם מעטפה.

Skylights and Light Tubes for Internal Zones

מבנים מסחריים רבים יש צלחות רצפתיות עמוקות שבו חלונות היקפיים אינם יכולים להגיע. Skylights הם הפתרון הקלאסי של חללים העליונים-ליטים. אורכי אור היום מודרני זמינים עם עדשות מרשימות שמתפזרות אור אפילו, חיסול כתמים חמים וצללים.עבור מבנים עם עומסים כבדים או סיפורים מרובים, מכשירי אור יום צ'קוזי (או "מנורות אור") יכולים לתקשור אור שמש דרך צינורית מאוד רפלקה מהגג אל התקרה, מתחת למים, שאין להם חדר גישה חיצוני.

המיקום והתדירות של אור השמיים חייבים להיות מחושבים כדי להימנע מעודף אור או יצירת תאורה בלתי אחידה.כלל כללי הוא למרחב אורכי מים כך שהמרחק ביניהם אינו יותר מ-1.5 פעמים גובה התקרה.אורות השמיים צפופים מספקים אור חזק ביותר, זוהר ללא זוהר, בעוד אלה העומדים בפני מזרח או מערבה יכולים לשמש כדי להשלים בוקר או אחר הצהריים עם רמות אוטומטיות לשליטה בהירה.

תוכניות רצפה פתוחה והשתקפות פנימית

תוכניות הרצפה הפתוחות הן חלק בלתי נפרד לאור היום, כי הן מאפשרות אור מחלונות היקפיים לזרום ללא הגבלה אל הליבה של בניין.עם זאת, לא כל התוכניות הפתוחות שוות.חלוקות נמוך, משרדים מכוסים זכוכית, ובאופן אסטרטגי ממוקמים אטריום לשמר את קו הראייה אל השמיים.כל קיר פנימי שיש להרחיב לתקרה צריך להיות מוקרן או העליון עם חלון מתפתל כדי למנוע אור.

סימורי פני השטח ממלאים תפקיד קריטי בהפצת אור טבעי.לבן או אור בהיר תקרה המשקפת 80-90% מאור האירוע, בעוד קירות לבנים מטורפים משקפים 70–80%.רצפה צריכה להיות רפלקטיבית מבלי לגרום לזוהר - בטון מלוטש או בהיר בהיר אריח ויניל הם אפשרויות טובות.

מערכות שינג: ניהול גלארו וחום

תאורה ללא שפיכות היא כמו ספינה ללא חלוף.שמש ישירה בלתי מבוקרת יוצרת בוהק לא נוח, מעלה טמפרטורות מקורה, ויכולה לפגוע בריהוט ובריצוף. פתרונות שחוקים חיצוניים כוללים יתרות חיצוניות, פסגות אופקיות, סנפירים אנכיים, ומסכים חדורים.המכשירים האלה צריכים להיות בגודלם וזווית לחסימת שמש סבך גבוה תוך כדי להודות בשמש סבך נמוך - אסטרטגיה ידועה "שומה".

עיוורים וווילונות פנימיים מציעים שליטה על הדיירים אך הם פחות יעילים באנרגיה, כי החום נספג נשאר בתוך הבניין.עיוורים אוטומטיים מגיבים למצב השמש בזמן אמת וכיסוי ענן להכות את האיזון הטוב ביותר בין נוחות וביצועי אנרגיה. טכנולוגיות זכוכית חכמות שמצמצמצות או כהותות על הביקוש לחסל את הצורך בעיוורים פיזיים לחלוטין, מה שהופך אותם לבחירה פופולרית יותר ויותר עבור פרויקטים מסחריים גבוהים.

תאורה בקרה ואינטגרציה עם תאורה מלאכותית

כדי לממש את החיסכון באנרגיה המלאה של אור יום, תאורה מלאכותית חייבת להיות מסוגלת להגיב לרמות אור טבעיות.הרכיב המרכזי הוא מערכת בקרת אור פתוח סגורה, אשר משתמשת בפוטונים על התקרה (או בתוך luminaires) כדי למדוד אור ממין ותיקון חשמלי דיאם בהתאם.כאשר אור מספיק זמין, המערכת מפחיתה את הכוח לאורות, לעתים קרובות עד 10-20% של עננים מדורגים, כאשר עלייה חלקה של אור השמש, כאשר היא מתרחשת, כאשר היא יציבה, כאשר היא יעילה, כאשר היא יעילה, כאשר היא יציבה, כאשר היא מערכת אור שמשתולכת, כאשר היא יעילה, כאשר היא גבוהה, כאשר היא מספקת, כאשר היא מתרחשת, כאשר היא מספקת, כאשר היא מתרחשת, כאשר היא גבוהה יותר, כאשר היא מספקת, כאשר אור שמשתתתולכת, כאשר היא מספקת, כאשר מערכת אור יום בהיר, כאשר היא מספקת, כאשר מערכת אור שמשתול, כאשר היא מספקת, כאשר היא מספקת, כאשר היא מספקת, כאשר היא מספקת, כאשר מערכת אור שמשת אור יום, כאשר מערכת אור יום בהיר, כאשר היא זמינה, כאשר מערכת אור שמשתולכת, היא זמינה, כאשר המערכת מפחיתה, היא מספקת, היא זמינה, היא מספקת, היא מספקת, כאשר המערכת מפחיתה, כאשר מערכת אור שמשך, היא מספקת, היא מספקת

Zoning הוא קריטי: שורות היקפי של אורות צריך להיות נשלט באופן עצמאי מאזורי הליבה.לדוגמה, השורה הראשונה של troffers לצד חלון עשוי להיות מלוטש ל 30% בעוד שורות פנימיות נשאר 80%.מערכות תאורה LED מודרנית ניתן לשלוט בכל מתקן בנפרד, המאפשרת צעדים מלוטשים היטב לחסוך אנרגיה מקסימלית תוך הימנעות שינויים פתאומיים כי הדיירים עם מערכות תאורה בנייה, גם מאפשר תזמון, תזמון נוסף, החלמה עבור חסכון מבוסס.

יום יום סימום וכלים עיצוב

לא צריך להמשיך ללא ניתוח כמותי של תוכנה כגון רדיאנס, DIVA-for-Rhino, או ClimateStudio מאפשר לאדריכלים לדמות זמינות אור יום שנתי, הסתברות זוהרת וביצועי אנרגיה עבור כל מיקום וכיוון בנייה.כלים אלה מייצרים מדדים כמו אוטונומיה אור יום מרחבי (sDA) וחשיפה לשמש שנתית (ASE), אשר נדרשים כעת על ידי בניית מערכות הסמכה ירוקה רבות, כולל LEFIRULRULRULULULULULULULER ® ® LT4 LT 4 .

סימבול עוזר לענות על שאלות עיצוב מפתח: כמה אורות שמים נדרשים להגיע 300 lux על 80% של שטח הרצפה?האם מדפים אור הפנים להפחית את הזוהר מספיק כדי לעמוד סף הסתברות 0.4 זוהר? מה יחס החלון האופטימלי לחומה עבור חזית דרומה? על ידי הפעלת אפשרויות עיצוב דיגיטלית, צוותים יכולים להתאים ביצועים ללא לעג פיזי יקר.

מקרה מחקר: משרד ביצועים גבוה

כדי להמחיש את העקרונות האלה בפועל, לשקול בניין משרדים פרברי של 50,000 מטרים באטלנטה, גאורגיה.העיצוב המקורי היה יחס חלון-לקיר עם בוהק חד פעמי בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר, וכתוצאה מכך עלויות זוהרות חמורות וקירור גבוה.ה רטרוfit החליף חלונות עם לוחות נמוכים-e insulated בוהק, הוסיף מדפי אור חיצוניים על החזית הדרומית, ומותקן גוונים אוטומטיים יותר על מזרח ומערבה גבהים היה עם קירות אחוריים.

ניטור פוסט-רטרופיט הראה כי צריכת אנרגיה של תאורה מלאכותית צנחה ב-68%. אנרגיית קירור נפלה ב-22% בגלל עלייה מופחתת של חום מהאורות וסקרים זוהרים יותר הצביעו על ירידה של 30% בתלונות אימון עיניים ועלייה של 12% בפריון העצמי. תקופת ההחזר הפשוט, כולל תמריצים במס, הייתה 3.2 שנים - חזרה חזקה על ההשקעה שעדיין נמשכת לחיסכון בכל שנה.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

אפילו עיצובים מוארים היטב יכולים להיכשל אם כמה טעויות נפוצות מתעלמים.טעות קלאסית אחת היא overglazing: הצבת יותר מדי חלונות או פנסים אשר יוצרים בהירות מופרזת וחוסר נוחות תרמיים.התוצאה היא כי הדיירים קרובים עיוורים והופכים אורות חשמליים, תבוסת המטרה כולה.עוד נפילה נוספת היא שילוב גרוע בין חלונות ומערכות בקרה תאורה: אם התמונות ממוקמות ליד חלון, זה יכול להיות מדידה מדויקת של אורות ייצוגיים, ובודדים, ומאחוריהם, במקום אחר, במקום חשוך.

פרטיות ואבטחה גם משנה.מרחבים מסחריים ביבשה עם חלונות גדולים עשויים לדרוש זכוכית קפואה או עיוורים לפרטיות, אשר מפחיתה את פוטנציאל אור היום.מעצבים צריכים לאזן שקיפות עם הצורך להגן על פעילויות רגישות.סוף סוף, תחזוקה לעתים קרובות מוזנחת: חלונות מלוכלכים, אבק על אורכי אור, או חיישנים כושלים להפחית ביצועים לאורך זמן.

תקנים ותעודות עבור יום

תקני בנייה ירוקה רבים מתגמלים על עיצוב תאורה יום חזק. LEEDFLT:0. ®FLT 1 V4 פרסים עד שלוש נקודות תחת אשראי "הדור", עם סף המבוסס על אוטונומיה אור יום מרחבי. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ®FLT: ®FLT 1 {\displaystyle ®FLT 1 {\displaystyle ®FLT 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 v4} ®FLT 1 V4} ®FLT 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 4 פרסים עד 3 נקודות עד 3 {\displaystyle 4 פרסים עד 3 נקודות עד 3 נקודות עד 3 נקודות עד 3 נקודות תחת אשראי ®FLT 1 V4 פרסים עד 3 נקודות תחת אשראי עד 3 נקודות תחת אשראי עד 3 נקודות תחת אשראי צוואתוייטב.

בנוסף, האגודה להנדסה האילומיננטינג (IES) מפרסם הנחיות עבור מערכות תאורה חשמליות אור יום-מעורכות, כולל תקן LM-83 למדידת מדדי אור יום.

מסקנה: עתיד של יום מסחרי

אור טבעי הוא משאב חופשי, מתחדש כי אין בניין מסחרי להתעלם ממנו.כאשר רתמה באמצעות עיצוב מתחשב - אוריינטציה מפתיעה, מיקום החלון, בוהק, גילוח, גימור פנים, ובקרות היענות - זה מפחית באופן דרמטי צריכת אנרגיה מלאכותית עומסי HVAC. היתרונות המשתרעים מעבר לחיסכון תפעולי לכלול בריאות, שביעות רצון, ופרודוקטיביות.

אדריכלים ומפתחים שמשקיעים היום באור יום יעמידו את המבנים שלהם לטובת תחרותית בשוק שהופך יותר ויותר לערכים קיימות ובריאותיות.על ידי טיפול באור יום כפרמטר עיצוב ראשוני ולא לאחר מחשבה, אנו יכולים ליצור סביבות מסחריות בהירות יותר, ירוקות יותר ויותר ממוקדות אנוש.