Г)
Рис. 4.21. Приемы использования отраженного света а — в трапезной Симонова монастыря (Москва); б, в —
Примеры рационального использования отраженного от земли и кровли света для улучшения освещения помещений приведены на рис. 4.21.
4,3. Количественные и качественные характеристики освещения
Качество освещения принято оценивать по его характеристикам исходя из функций света в архитектуре. Важнейшими функциями света являются следующие.
1. Информативные зрительные, обеспечивающие человека информацией о предметно-пространственной среде и характеризующиеся возникновением зрительных образов.
В промышленных зданиях; г — в картинной галерее
Видимый свет в результате взаимодействия с материальной средой — отражения, рассеивания, поглощения — воздействует на органы зрения.
Совокупность зрительных образов дает человеку более 80% информации об окружающем его предметном мире.
2. Морфофункциональные, к которым относятся влияния на человека ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных излучений, не связанных с возникновением зрительных образов, но оказывающих действие на человека либо непосредственно через кожный покров, либо через органы зрения. Например, через кожу свет оказывает эритемное воздействие, влияет на обмен веществ, состав крови, сопротивляемость организма болезням и т. д. и вместе со зрительными реакциями воздействует на психологическое состояние человека.
3. Косвенные, характеризующие воздействия света на материальную среду, на ее физические (температура, влажность), биологические (содержание вредных бактерий) и химические (фотосинтез, выцветание красок) параметры, которые в свою очередь нередко определяют состояние человека, его ощущение комфортности. Тепло, выделяемое источниками света, изменяет температуру и влажность воздуха, ультрафиолет снижает процент болезнетворных микробов, улучшая гигиенические параметры среды. Фотохимическую функцию света следует особенно тщательно учитывать при проектировании музеев, торговых залов универсамов и других помещений, в которых предметы должны быть в максимальной степени защищены от его разрушающего действия.
Функции света позволяют классифицировать количественные и качественные характеристики освещения. К количественным характеристикам относятся освещенность, яркость, КЕО. В отечественных нормах по искусственному освещению помещений регламентируется освещенность на рабочей поверхности, а городских ансамблей — яркость или освещенность на дорожном покрытии и на фасадах объектов. В нормах по естественному освещению помещений вследствие крайней изменчивости природного освещения не только в течение суток, но даже в течение коротких промежутков времени для нормирования принята относительная величина КЕО. К качественным характеристикам, определяющим комфорт и эстетичность световой среды, а также экологическую эффективность светового решения, относятся: распределение яркости в поле зрения и неравномерность освещенности на поверхностях объектов и в пространстве; насыщенность пространств светом; ослепленность и дискомфортная блескость; контрастность освещения, контраст светотени; направление световых потоков; спектральный состав излучения источников света, их цветопередача; динамика освещения.
Распределение яркости в поле зрения, неравномерность освещенности. Распределение яркости в поле зрения человека зависит от распределения освещенности по поверхностям объектов в интерьерах и открытых пространствах (потолок, стены, пол, оборудование, рабочие поверхности,
Здания, земля, зеленые насаждения и т. д.) и характеристик отражения этих поверхностей [см. формулу (3.9) ]. В искусственном освещении регламентируется неравномерность освещенности, определяемая как отношение максимального или среднего уровня освещенности к минимальному его значению, а неравномерность естественного освещения определяется соответственно через отношение еср/емин.
На практике приходится сталкиваться как с неравномерным распределением яркости в пространстве, так и с переводом взгляда с одной поверхности на другую иной яркости. Процесс переадаптации при этом может отрицательно влиять на зрительную работоспособность, поэтому необходимо знать характер распределения яркости. Достигнуть полной равномерности невозможно и не нужно, так как именно яркостные контрасты прежде всего позволяют различать предметы и детали и способствуют выявлению формы. Конкретные рецепты по соотношению яркостей вряд ли целесообразно формулировать. Можно лишь отметить, что в рабочих помещениях приемлемым (с точки зрения обеспечения условий для зрительной работы) окажется соотношение, при котором будут выдержаны нормируемые значения светотехнических показателей.
Глава 4. Архитектурное освещение 97
Ориентиром при выборе яркостей потолка, стен и пола в интерьерах могут служить распределения и соотношения, создаваемые природным освещением. Они приятны для человека, привычны ему. Установлено, что при облачном небе, как правило, наибольшая яркость наблюдается в зенитной части неба; средняя характерна^ для панорамы у горизонта и наименьшая — на поверхности земли (при отсутствии снега). Соотношения усредненных яркостей между этими зонами 10:3:1 в южных рйонах страны и 5:3:1 в средней полосе. Таким образом, считается, что благоприятные условия для
Зрительной работы обеспечиваются при соотношениях яркостей потолка (зенитная часть), стен (у горизонта) и пола (земля) помещения, аналогичных природным.
Насыщенность светом. В практике нормирования, расчета и проектирования освещения пользуются преимущественно уровнем освещенности на рабочей плоскости, который, однако, не характеризует адекватно ощущение насыщенности пространства светом. Критерием насыщенности помещения светом является так называемая цилиндрическая освещенность на уровне глаз человека, представляющая собой отношение светового потока, падающего на боковую поверхность бесконеч — нло малого вертикального цилиндра, к площади этой поверхности. В зависимости от световой насыщенности впечатление от интерьера может изменяться от торжественного и праздничного до унылого и мрачного.
Ослепленность и дискомфортная блескость. При наличии в поле зрения ярких элементов — источников света, светильников, оконных проемов (прямая блескость), а также зеркальных отражений источников света в виде бликов на окружающих поверхностях (отраженная блескость) вначале возникает неприятное ощущение, дискомфорт; при дальнейшем увеличении яркости бликов ощущение дискомфорта усиливается, появляются болевые ощущения, начинается значительное снижение зрительных функций, возникает ослепленность.
98 Часть II. Архитектурная светология
Критерием оценки дискомфортной блескости служит показатель дискомфорта, а слепящего действия — показатель ослепленности. Слепящее действие прямой блескости зависит от яркости и угловых размеров светящих элементов, положения их в поле зрения, яркости адаптации. Явления отраженной блескости довольно часто имеют место при наличии в помещениях и в городских пространствах полированных каменных или металлических, стеклянных, т. е. зеркально отражающих поверхностей. Существует несколько возможностей для устранения или ограничения отраженной блескости: выбор такого направления света, при котором зеркально отражаемые лучи не попадают в глаз человека; ограничение яркости бликов путем увеличения размеров светящей поверхности светильника и уменьшения ее яркости; изменение светотехнических свойств отражающего материала или расположения бликующей поверхности.
Контрастность освещения, контраст светотени. Существенную роль в решении архитектурных задач, таких как выбор объемной композиции, фактуры отделочных материалов, выявление пластической формы предметов, играют контрастность освещения и контраст светотени. Контраст между затененными и освещенными поверхностями может быть достаточно большим, что ухудшит работу зрения. В ряде случаев тени отвлекают внимание и создают ложное впечатление о размере, форме и цвете объекта. Вместе с тем наличие собственных и падающих теней необходимо для различения рельефных объектов. Отсутствие теней делает "нечитаемыми" архитектурные детали; мелкие детали нередко бывают хорошо различимы только при образовании на них теней.
Направление световых потоков. Направление света от одного или нескольких источников, падающего на рабочие места или отдельные поверхности и оцениваемого световым вектором, является важным качественным показателем освещения, с которым связаны тенеобразование, направление зеркального отражения, контрастность освещения. При рассеянном освещении тени смягчены, сглажены, объекты теряют объемность, кажутся плоскими. Направленный свет делает тени резкими, их очертания — четкими, яр-
Глава 4. Архитектурное освещение 99
Костной контраст светотени возрастает. Предмет приобретает форму, которая в зависимости от направления падения света может восприниматься естественной или искаженной. Наиболее благоприятными формообразующими свойствами обладает сочетание рассеянного освещения с направленным. Контрастность и направленность освещения, характеризующие его светомо — делирующий эффект, оказывают существенное влияние на эстетику освещения и, соответственно, на художественные качества архитектурной формы.
Спектральный состав излучения источников света, цветопередача.
Спектры излучений естественных и искусственных источников света очень разнообразны, что обусловливает значительное различие их цветности и цветопередачи. Различие цветности отчетливо заметно на белых и серых поверхностях, цветопередачу же оценивают на цветных образцах. Цвет — одна из главных характеристик световой среды, во многом определяющая эстетику освещения, эмоциональное воздействие среды на человека.
Динамика освещения. Человек привык к изменениям естественною света (интенсивности, спектрального состава) в достаточно широком диапазоне. Динамику искусственного света следует рассматривать как один из способов, с помощью которого можно компенсировать отсутствие или недостаток естественной световой динамики, создавать благоприятный визуальный микроклимат в интерьере и в городе, поддерживать биологические ритмы организма.
Варьируя освещенность и другие характеристики освещения во времени, можно получить желаемый антимонотонный эффект, не нарушая стабильности световой среды, которая нередко диктуется функциональными требованиями. Необходимая гибкость искусственного освещения может быть достигнута за счет регулирования светового потока, применения осветительных приборов подвижной конструкции, позволяющей изменять положение светового центра и направления интегрального светового потока. Исходя из заданных граничных условий диапазона световой динамики можно свободно оперировать композиционными средствами организации изменяемой световой среды. Если такое изменение осуществляется по заданной программе, то можно говорить о динамическом программном освещении. Глаз реагирует и на незапрограммированные изменения во времени яркости или освещенности, которые имеют место, если освещение выполнено газоразрядными источниками света. Для количественной оценки этого явления — пульсации излучений таких ламп пользуются коэффициентом пульсации, рассматриваемым как качественная характеристика освещения, регламентируемая СНиП.
Как видно из вышесказанного, деление характеристик освещения на количественные и качественные и рассмотрение их в отдельности достаточно условно, так как все они взаимосвязаны и взаимозависимы.
4А. Нормирование
Естественного освещения
Помещений
Необходимое количество и качество природного света в помещениях определяется их функциональным назначением, точнее, характером зрительной работы. На основе многолетнего опыта и проведенных исследований были установлены параметры естественного освещения, при которых обеспечиваются благоприятные условия для зрения. Эти характеристики получили отражение в нормах, имеющих у нас силу закона. Такими параметрами являются КЕО и неравномерность естественного освещения.
Нормируемые значения КЕО в помещении выбираются в зависимости от двух факторов: от сложности зрительной работы (которая в производственных помещениях классифицируется по величине объекта различения на 8 разрядов — от работы наивысшей точности с деталями менее 0,15 мм до грубой с объектами более 5 мм; в гражданских зданиях помещения имеют типологическую классификацию, см. табл. 4.13—4.14) и от системы естественного освещения.
100 Часть II. Архитектурная светология
При одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, рас-
Т
I
II
IV
V
Таблица 4.11. Значения коэффициента светового климата т
Пояс светового климата