Varför är naturligt ljus viktigt i skoldesignen?

Vi vet alla att det bästa motgiftet mot "vinterdepp" är en paus i ett varmare, soligare klimat, helst med vita sandstränder och klarblått vatten.

Den stärkande effekten av naturligt ljus och värme kan också kännas i mindre skala och i ett brett spektrum av miljöer, från hem och kontor, till offentliga byggnader, skolor och universitet. I en ny studie1 undersöktes det hur den fysiska utformningen av skolbyggnader påverkar elevresultaten. Resultatet visade på att en av de viktigaste enskilda parametrarna var ljussättning.

Gratis E-bok  Bygga bättre skolor  Ladda ner den här e-boken och gör en djupdykning i de sex designelementen som  arkitekter kan använda för att designa framtidens skolor. Ladda ner nu

Varför dagsljus?

Flera studier visar på att dagsljus inte bara är bra för barns övergripande hälsa och välbefinnande, utan att det också kan förbättra deras studieresultat avsevärt. Sorbonne University genomförde en studie1 med hjälp av data från SINPHONIE-studien, som omfattade 13 europeiska länder där totalt 2 387 barn deltog. Slutsatsen var att studieresultaten kan förbättras med upp till 15 % när elever arbetar i klassrum med större fönster, både på grund av ökat dagsljus samt bättre utsikt över världen utanför.

I studien2 Clever Classrooms genomförd av University of Salford, Storbritannien, drogs slutsatsen att dagsljus hjälper till att skapa en känsla av fysisk och mental komfort. Bra dagsljus handlar om så mycket mer än att bara vara ett hjälpmedel för synen.

Så här designar du med dagsljus

Även om dagsljus ibland behöver kompletteras med artificiell belysning av hög kvalitet när de externa ljusnivåerna är för låga, bör vi, om möjligt, sträva efter att göra dagsljus till huvudkällan vid ljussättning i skolor. Under rätt förutsättningar är solljus vanligtvis en välkommen ljuskälla i byggnader i hela Europa.

När fasadfönster eller takljusmoduler vetter mot norr, tenderar dagsljuset som når ett utrymme att vara mjukare och mer spritt, med subtila förändringar i ljusnivåer och färgstruktur under hela dagen. I andra väderstreck ökar solljuset den totala ljusstyrkan inomhus och skapar specifika områden av koncentrerat ljus.

Utmaningen i att designa med dagsljus blir särskilt tydlig i djupa klassrum, där det finns ett betydande avstånd mellan fasadfönster och den bakre delen av rummet. Här är det ofta en skillnad i ljusnivåer. Ljust nära fönster och mörkare längre bak i rummet. I situationer där formen eller storleken på klassrummen inte tillåter tillräckliga ljusnivåer hela tiden, och/eller där möjligheten till fönsterutrymme är begränsad, är takljusmoduler oftast den optimala lösningen. Där det inte finns direkt tillgång till himlen på grund av golv ovanför kan ljusschakt vara ett effektivt alternativ. En av fördelarna med att skapa öppningar för dagsljus är att de också ger oss en länk till utomhusmiljön. Detta medför att vi kan följa väderväxlingar, tid på dygnet och årstiderna.

Det finns många faktorer att ta hänsyn till när man överväger hur mycket dagsljus som ska släppas in från fasadfönster eller takljusmoduler. Dessa innefattar glasets ledningsförmåga, väggtjocklek, yttre hinder, utbyggnader ovanför (t.ex. överhäng, balkonger) och på sidorna (t.ex. förlängningar av själva byggnaden), rummets djup osv. När man tar hänsyn till alla dessa faktorer ger en takljusmodul mer än dubbelt så mycket dagsljus än ett fasadfönster av samma storlek.

Kontrollera skarpt ljus

Bländning uppstår när det finns områden i synfältet som är för ljusa, eller när kontrastförhållandet är högt. Ändå skiljer sig bländning från dagsljus från bländning som orsakas av elektriska ljuskällor med avseende på storlek, komplex luminansfördelning och användarnas acceptans (människor tenderar t.ex. att vara mer toleranta mot bländning i en miljö som är upplyst med dagsljus)3. Även om höga dagsljusnivåer i ett klassrum som kommer in via stora fönster och takljus är optimalt behöver de fortfarande regleras för att undvika den kraftiga bländning som kan komma från direkt solljus. Problemet blir alltmer akut med dagens utbredda användning av interaktiva whiteboards och projektorer i klassrum.

En viktig aspekt att tänka på när man ska reglera skarpt ljus och förhindra bländning är fönsternas riktning. Större glaspartier bör helst vara riktade mot norr för att låta indirekt dagsljus komma in så mycket som möjligt under hela dagen/året.

En annan effektiv lösning för att reglera skarpt ljus och förhindra bländning är att installera lättanvända rullgardiner för att styra dagsljusnivåerna. Ett alternativ till rullgardiner är permanent extern skuggning, men det kan fortfarande krävas att ytterligare solskydd används, beroende på individuella omständigheter och krav. Andra typer av solskydd som gardiner, persienner osv. gjorda i textil, film eller perforerade ogenomskinliga material kan användas. Dessa kommer alla att minska förekomsten av skarpt ljus och bländning i olika grad beroende på materialets optiska egenskaper, fönstrets riktning, geografiskt läge och soltimmar per år, glasyta och rutans ledningsförmåga samt användarens avstånd till ljuskällan. Materialegenskaperna och skyddsnivåerna för dessa typer av solskydd definieras i European Standard EN 14501 för rullgardiner och fönsterluckor samt i European Standard FprEN 17037 Daylight in Buildings.

Lika viktigt är frågan om kontrast. När man beaktar både bländning och kontrast är skillnaden mellan absolut ljusstyrka och relativ ljusstyrka avgörande. Strålkastare kan vara bländande på natten, men knappast märkbara under dagen. På samma sätt kommer en stark ljuskälla att leda till mycket mindre bländning och kontrast i ett i allmänhet starkt upplyst rum jämfört med exempelvis ett enda stort fönster med direkt solljus i ett annars svagt upplyst rum. Rekommendationen mellan visuell uppgift och närliggande omgivning är ett 1:10 "luminansförhållande" inom synfältet. Detta luminansförhållande är ett uttryck för förhållandet mellan luminansen i omgivningen inom det centrala synfältet och det perifera synfältet4.

Fönster eller takljus

Bra fördelning av dagsljus i ett rum uppnås ofta bäst genom att flera olika dagsljuskällor används, till exempel en kombination av takljus och fönster. Detta kan också bidra till mindre bländning och kontrast. Låt oss dock inte glömma betydelsen av utsikten: "När vi sitter bredvid ett fönster skulle vi hellre föredra mycket dagsljus och att kunna njuta av utsikten än dra ner rullgardinerna och använda artificiell belysning."5

För utrymmen där stora glaspartier inte släpper in tillräckligt med dagsljus, eller där det helt enkelt inte går att installera sådana till exempel mycket stora klassrum, föreläsningssalar eller gemensamma inomhusutrymmen i mitten av en byggnad är takljus ett bra alternativ. Manövrerbara takljus som är strategiskt placerade i den övergripande byggnadsdesignen gör att stora mängder dagsljus kan komma in under de mörka vintermånaderna, samtidigt som de ger frisk luft under hela året, vilket förbättrar luftkvaliteten och hjälper till att reglera temperaturen.

Byggnadsstandarder och ljusnivåer

Hur dagsljus fungerar inomhus beror till stor del på dagsljusets tillgänglighet och egenskaper vid byggnadens läge (dvs. rådande klimatförhållanden). Den europeiska dagsljusstandarden (FprEN 17037) innebär att man ändrar grunden för dagsljusutvärderingar till "dagsljusmål" baserat på förekomsten av utomhusbelysningsnivåer från registrerad klimatdata. Standardens "klimatförbindelse" anger att ett utrymme bör uppnå en dagsljusnivå på arbetsplanhöjden över en viss procent av den relevanta golvytan för hälften av dagsljustimmarna under året. Dagsljusnivåmålet är baserad på en inre belysningsnivå som är högre eller lika med 300 lux, vilket motsvarar kravet på belysning på arbetsplatser (se nedan). Dagsljusnivåmålet måste uppnås för 50 % av den relevanta golvytan i ett utrymme med fönster i fasaden eller i ett lutande tak. Dessutom krävs en miniminivå av dagsljus baserat på en belysningsgrad inomhus som är högre eller lika med 100 lux över 95 % av arbetsplanhöjden. I ett utrymme som enbart är upplyst av takljus i en nästan horisontell takkonstruktion, måste dagsljusnivåmålet vara över 95 % av den relevanta golvytan. Motsvarande dagsljusnivåmål för varje europeisk huvudstad finns i standarden, men värdena är högre för länder i Nordeuropa jämfört med Sydeuropa på grund av den naturliga minskningen av tillgängligt dagsljus.

De absoluta ljusnivåerna som behövs för en viss visuell uppgift beror på karaktären av uppgiften och den visuella miljön där den utförs. En europeisk standard, EN 12464-1: Ljus och belysning – Belysning av arbetsplatser – Del 1: Arbetsplatser inomhus, ger information om ljusnivåerna inomhus som är tillämpliga för skolmiljöer.

Källor

  1. Impact of Lighting on School Performance in European Classrooms (2016) C. Maesano and I. Annesi-Maesano, CLIMA 2016, 12th REHVA World Congress 2016, Aalborg
  2. Clever Classrooms (2015), Summary report of the HEAD project, University of Salford, Manchester
  3. CLEAR Luminance Ratios 
  4. "Design Innovations for Contemporary Interiors and Civic Art", Luciano Crespi, 2016