Nghệ thuật chiếu sáng

Khái niệm nhân tố ánh sáng tự nhiên

Do có sự tồn tại của những độ sáng bên ngoài khác nhau nên thật rất khó (thậm chí vô nghĩa) khi tính toán độ chiếu sáng nội thất bằng những đại lượng tuyệt đối của ánh sáng. Tuy nhiên với một tòa nhà cho trước, tại một điểm cho trước, tỷ lệ giữa độ chiếu
sáng của điểm đó so với độ chiếu sáng cũng của điểm đó nhưng ở ngoài trời lại luôn có thể coi là một hằng số. Tỷ lệ không đổi này chính là nhân tố Ánh sáng tự nhiên địa phương đó – DF, còn ký hiệu là e (tính bằng %):

 

Khái niệm nhân tố ánh sáng tự nhiên này có giá trị không đổi chỉ khi đáp ứng điều kiện bầu trời âm u (bầu trời đầy mây), không có ánh sáng mặt trời trực tiếp. Sẽ gồm có 3 yếu tố cấu thành cho DF:
1. Yếu tố bầu trời (SC).
2. Yếu tố phản xạ từ bên ngoài (ERC).
3. Yếu tố phản xạ từ bên trong (IRC).
Do vậy: DF = sc + ERC + IRC
2.4.1.3. Các biến sô’ của tính toán thiết kế
Độ lớn của mỗi thành phần sẽ phụ thuộc vào những biến số thiết kế sau đây:
a) sc – diện tích bầu trời có thể nhìn thấy từ điểm tính toán xem xét và góc xác định độ cao của nó (hay độ chói sáng của bầu trời tại góc đó), do vậy vị trí và kích thước của cửa sổ trong mối tương quan với điểm tính toán, độ dầy các thành phần tạo nên khung cửa sổ, chất lượng và độ sạch của kính và bất cứ các vật chắn nào trước cửa sổ.
b) ERC – diện tích bể mặt bên ngoài có thể nhìn thấy từ điểm tính toán, độ phản xạ
của bề mặt này.
c) IRC – kích thước của căn phòng, tỷ lộ diện tích của các bức tường,… các bề mặt trong quan hệ với diện tích của cửa sổ và độ phản xạ của các bề mặt căn phòng.
Phương pháp tính toán những yếu tố này có thể tham khảo trong cac giáo trình và các hướng dẫn kỹ thuật chiếu sáng, các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
2.4.1.4. Khái niệm bầu trời thiết kế
Khi nhân tố ánh sáng tự nhiên đối với một điểm cho trước đã được thiết lập nó có thể được chuyển đổi thành giá trị độ chiếu sáng với điều kiện độ chiếu sáng bên ngoài có thể xác định được.
Ví dụ:

 

Bằng cách xác định qua những số liệu thống kê trong một thời gian dài ta có thể xác định được E0 cho một điểm cho trước. Giá trị này có thể đúng khoảng trên 90% thời gian có ánh sáng ban ngày. Giá trị này được coi như độ chiếu sáng.của bầu trời thiết kế đối
với một điểm nào đó. Với công thức trên chúng ta có thể đảo ngược tính toán và sử dụng làm cơ sở cho việc thiết kế theo những bước sau đây:
1. Tính độ chiếu sáng yêu cầu Ej hay tiêu chuẩn Elc (có thể tra cứu các phụ lục trong giáo trình) chẳng hạn 300 lux.
2. Tính toán độ chiếu sáng bầu trời thiết kế ở địa điểm (E0 chẳng hạn bằng 9000 lux).
3. Tính nhân tô’ ánh sáng tự nhiên cần thiết (DF = 3,33% chẳng hạn).
4. Điều chỉnh các biến số thiết kế tính toán (kích thước cửa sổ…) để đạt được nhân tố ánh sáng tự nhiên này.
Phương pháp tính toán này đảm bảo độ chiếu sáng trong nhà cần thiết có thể đạt được hoặc vượt quá 90% thời gian. Còn lại 10% có thể xảy ra trong khoảng thời gian ngắn khi mà mắt người có thể điều chỉnh một cách đáng tin cậy. Đối với những công việc đòi hỏi thị giác ở mức cao hơn người ta có thể di chuyển đến gần cửa sổ đe tranh thủ ánh sáng, hoặc phải dùng thêm những nguồn sáng nhân tạo bổ sung. Tuy nhiên, để cung cấp nguồn sáng này với mục đích chỉ để dự phòng cho khả năng hiếm hoi thì có thể là khc ng kinh tế.
 Chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên vùng khí hậu nhiệt đới
Phương pháp nêu trên có thể áp dụng cho vùng nhiệt đới để bảo đảm điều kiện ánh sáng tự nhiên hợp lý, thậm chí khi độ sáng bên ngoài là thấp chăng nữa.
Về mặt vật lý – sinh lý thì đây là điều có lợi vì đảm bảo được hiệu quả thị giác cao, hầu hết thời gian tính toán thiết kế sẽ vượt quá điều kiện thực tế và nếu áp dụng trong điều kiện khí hậu ôn hòa thì lại càng làm tăng được sự thoải mái cho hoạt động con người. Ngược lại, trong điều kiện khí hậu lạnh thì hiệu ứng vật lý lẫn sinh lý đều gây nên tác dụng tiêu cực. Ở vùng khí nóng cần lưu ý hiệu ứng bức xạ nhiệt khi thiết kế chiếu sáng tự nhiên có thể dẫn đến làm tăng nhiệt độ phòng, điều này nhiều khi còn khó chịu hơn là không gian hoạt động thiếu một chút ánh sáng. Hơn nữa một căn phòng có yếu hơn về mặt gây hiệu quả tâm lý vẫn còn dễ chấp nhận hơn là đầy đủ ánh sáng nhưng không khí oi bức khó chịu.
Vấn đề là cần có một kỹ năng tốt trong việc xử lý các yếu tố một cách đồng bộ và hợp lý, nghĩa là môi trường ánh sáng không quá mờ ảo khó nhìn và hại vệ sinh thị giác. Sự mờ ảo thị giác thường là một hiệu ứng chủ quan, tạo nên bởi sự tương phản quá cao giữa độ sáng nội thất và ngoại thất. Nó có thể gia tăng bởi sự ẩm ướt các mùi vị khó chịu thậm chí cả sự thiếu ngăn nắp của không gian mà con người cảm nhận được tại nơi hoạt động.
Nhiệm vụ và những khó khăn phức tạp trong tính toán chiếu sáng tự nhiên của vùng nhiệt đới ẩm như Việt Nam có thể được tóm tắt như sau:
a) Cung cấp đủ ánh sáng tư nhiên nhưng phải dự kiến các cửa sổ có các thiết bị che chắn hoặc lọc ánh sáng.
b) Tránh mắt nhìn phải tiếp xúc trực tiếp (trong vùng thị trường) những mặt sáng hay vùng quá sáng lớn, có thể gây sự lóa mắt, sự nhiễu ồn thị giác.