Belysningskvalitet och energieffektivitet

Transkript

1 ARKITEKTUR Hur kan en effektivare energianvändning kombineras med bibehållen eller ännu hellre förbättrad belysningskvalitet? Det var det övergivande temat för en konferens arrangerad av den internationella belysningskommissionen cie, som hölls i Wien under några intensiva dagar i mars. Text Karin Fridell Anter Belysningskvalitet och energieffektivitet Rapport från CIE:s konferens i Wien mars 2010 Glödlampans uppfinnare Thomas Alva Edison ( ) öppnade konferensen med att konstatera att hans skapelse nu kommer att ersättas av andra ljuskällor. jordens ljusnedskräpning. Astronomen Ferdinando Patat varnade i sitt föredrag för att ljuset från jorden sprids i atmosfären så att vi inte längre kan se stjärnorna. 38 LJUSKULTUR 3 / 10

2 Phoenix Fire Dancers. I en fascinerande dansuppvisning hade Phoenix Fire Dancers omskapat forna tiders eldkonst till att utnyttja LED-teknikens stora konstnärliga potential. Utgångspunkten för konferensen var att vi behöver spara energi, för att bromsa växthuseffekten och bidra till en hållbar utveckling. Ungefär en femtedel av världens elektriska energi går åt till belysning. För belysningsanläggningar är det endast 10 procent av den totala energiåtgången som är knuten till produktion, transport och återvinning. Resten, alltså 90 procent är den energi som går åt för att använda anläggningen. Ur energisynpunkt är det alltså mycket effektivt att byta ut gamla anläggningar mot nya, som drar mindre energi. De traditionella glödlamporna håller på att fasas ut, och marknaden översvämmas av nya produkter som ska ge oss ljus till en bråkdel av glödlampornas energianvändning. Framför allt handlar det om led, ljusemitterande dioder. För många av föredragshållarna representerade led en ljusnande framtid. Deras ljusutbyte ökar för varje år av produktutveckling och vit led beräknas inom tre år kunna ge lumen/watt. Detta är mångdubbelt mer än för glödlampan (ca 15 lm/w) men inte så mycket mer än för t5- lysrör och metallhalogenlampor (ca 100 lm/w). Men belysningskvalitet kan inte översättas med ljusutbyte eller uttryckas i lumen/watt. T.Q. Khanh från Darmstadts tekniska universitet påpekade att lux/watt skulle kunna vara ett bättre mått för att kvantifiera belysningens energieffektivitet, eftersom det anger hur mycket elektricitet som går åt för att uppfylla fastställda krav på belysningens standard. Fotobiologiska aspekter sambandet mellan ljus och hälsa Ljuset hjälper oss inte bara att se, det påverkar också till exempel vår dygnsrytm, vår rumsupplevelse och vår koncentrationsförmåga. Här finns ännu så länge ganska få tillförlitliga forskningsresultat, och med de nya ljuskällorna kan man inte heller förlita sig på erfarenheten hos vana tekniker och designers. Mycket av diskussionen kom därför att handla om hur vi alls kan beskriva kvalitet när det gäller belysning. Led och andra energieffektiva ljuskällor är ofta rika på kortvågig stålning blått ljus och vissa forskningsresultat tyder på att detta har positiva effekter för balanseringen av de hormoner som stödjer vår dygnsrytm. Men David Sliney, dok- LJUSKULTUR 3 / 10 39

3 tor i biofysik, påpekade i en av konferensens viktigaste föreläsningar att verkligheten inte är fullt så enkel. Vi människor är utvecklade för ett liv i dagsljus, som innehåller alla våglängder och som fluktuerar kraftigt mellan dygnets olika timmar. De ämnen i vårt öga som påverkas av de korta våglängderna och blir därmed tillfälligt utslitna, och behöver långvågigt varmt ljus för att återfå sin funktion att påverka hormonbalansen. Vår dygnsrytm styrs alltså både av det varma dagsljuset under morgnar och kvällar och det kalla dagsljuset mitt på dagen. Det finns också andra frågetecken kring de biologiska effekterna hos sådant ljus som avviker från de naturliga ljuskällornas kontinuerliga spektrum och ständiga variation. Det handlar till exempel om pupillens storlek och om ögonlockens skyddande funktion, som kan få oönskade effekter om man försöker designa sina ljuskällor utifrån några få kända värden. Våra ögon och hjärnor anpassar sig hela tiden till ljussituationen, och våra biologiska reaktioner på ljuset beror inte bara på våglängdsfördelningen utan även på en komplicerad samverkan med exponeringstiden, den rumsliga fördelningen och ljuskällans intensitet och förmodligen flera, ännu okända faktorer. Slineys slutsats är: Akta er för att lita till enkla mätvärden! Andra föredragshållare ansåg dock att det finns en vetenskaplig samsyn om åtminstone vissa av belysningens biologiska effekter. I Tyskland pågår ett förarbete kring en standard kring dessa frågor, något som ledde till en livlig diskussion där många menade att vi ännu inte Rådhuset, byggt på 1880-talet, hör till de av Wiens byggnader som fått en mera uppseendeväckande fasadfärgsättning. 40 LJUSKULTUR 3 / 10

4 DE NYA NÄRVARO- OCH RÖRELSEDETEKTORERNA PD-C/MD-C Kompakta diskreta och lätta att anpassa Funktionella mångsidiga och trots det mycket lätthanterliga Innovativa effektiva och energisnåla vad gäller egenförbrukning Upp till 7 0% energibesparing Minimal egenförbrukning Made in Germany Modern design Monteringsvänliga och enkla att programmera ESYLUX...helt enkelt bättre! blue mode : för en exakt och entydig detektorprogrammering med blå LED, utan aktivering av anslutna förbrukare Avskärmning av störningskällor genom känslighetsanpassning via DIP-brytare blue mode ESYLUX Sverige AB Annavägen 12 B Växjo Tel Fax: info@esylux.se

5 Operahuset (ovan), byggt 1869 och Hofburg (t h), denna del från sent 1800-tal, hör till de många magnifika byggnader där fasadbelysningen lyfter fram arkitketurens kvalitet utan att överdriva. vet tillräckligt mycket för att låsa fast en standard. András Tóth från eu-kommissionen i Bryssel redogjorde för eu:s regleringsarbete. Där väger man samman analyser av energieffektivitet med livscykelanalyser och krav på funktionalitet och formulerar krav på tydlig märkning av produkter, men man går inte specifikt in på ljuskällornas spektralfördelning. Nya sätt att ange färgåtergivning En annan fråga som blivit aktuell genom de nya ljuskällorna är färgåtergivningen. För ljuskällor med kontinuerligt spektrum exempelvis solen eller glödlampan har vi en enastående förmåga att uppfatta färger som konstanta även om både strålningsintensiteten och färgtemperaturen varierar kraftigt. Får vi bara tid på oss att adaptera till situationen känner vi igen färgerna hos världen och de föremål vi har omkring oss, oavsett belysning. För ljuskällor med diskontinuerligt spektrum t ex lysrör fungerar inte denna färgkonstans, och det finns risk att föremålens färger förändras kraftigt mellan olika ljuskällor. Det vedertagna måttet på ljuskällans färgåtergivning är Ra-index, som bygger på hur väl ett fåtal utvalda färger återges i förhållande till ett standardiserat dagsljus. Ra-index har ofta kritiserats för att vara ett alltför trubbigt mått på färgåtergivning, och i och med utvecklingen av nya ljuskällor har man också försökt hitta andra metoder. På konferensen visades bl.a. försök att utgå från minnesfärger av kända objekt och från uppfattningen av de unika kulörtonerna. Peter van der Burgt från Philips Lighting visade en metod som bygger på hela 215 färger av olika kulörton och nyans. För var och en av dem visas färgförändringen mellan en referensljuskälla och den aktuella ljuskällan i form av en vektor en liten pil. Till skillnad från Ra-index visar svärmen av vektorer både vilka färger som förändras mycket eller lite och på vilket sätt de förändras. Pekar pilen inåt mot cirkeln mitt förlorar färgen i kulörthet och pekar den utåt blir färgen starkare i den aktuella belysningen. Kulörtonförändringar visas genom pilens riktning i förhållande till färgcirkeln. 42 LJUSKULTUR 3 / 10

6 E N E S T E D T. S E Beställ katalogen kostnadsfritt (art nr ) på eller order@elforlaget.se All elkunskap i ett förlag Elförlaget är för dig som arbetar i el- och teleteknikbranschen. Hos oss hittar du all kunskap och erfarenhet du behöver, samlad i ett förlag och i en webbshop. Med böcker, standarder och produkter som hjälper dig i jobbet. Så ta vara på kraften redan nu och gå in på Välkommen! FÖRLAGET FÖR DIG SOM JOBBAR MED SPÄNNING E L F Ö R L A G E T

7 ARKITEKTUR Philips nya modell för redovisning av färgåtergivning. Alla tre figurerna beskriver samma ljuskälla, en lysrörslampa med Ra=65. Fig 1: De vektorer som visar hur 215 färger förändras i förhållande till referensljuskällan. Fig 2: En bild av färgförändringens storlek för olika kulörtoner, oavsett typ av förändring. Fig 3: En bild av kulörthetsändringen gula och blå färger blir alltså starkare under denna ljuskälla medan gröna och röda färger minskar i styrka. Uniqa Tower. På kontorshuset Uniqa Tower (arkitekter Neumann & Partner) från 2004 är hela fasaden en ständigt föränderlig LED-skärm. En cirkel med sådana vektorer ger alltså mycket god information om ljuskällans färgåtergivningsförmåga. Men i jämförelse med Ra-index är metoden svår att ta till sig. Den går inte att uttrycka med ett enkelt talvärde och den grafiska bilden kräver också en viss eftertanke för att kunna förstås. Därför experimenterar man nu med enklare grafiska presentationer, vilket med nödvändighet betyder att inte all information kan förmedlas. En möjlighet är att koncentrera sig på färgförändringens storlek och bortse från dess riktning. Ju större det svarta fältet i figuren är, desto sämre är färgåtergivningen inom detta kulörtonområde. En annan möjlighet är att visa förändringen i kulörthet. För de kulörtoner där det färgade området sticker utanför cirkeln förstärks färgerna under den aktuella ljuskällan, och för de kulörtoner där man ser ett vart fält blir färgerna svagare. Vilken av dessa symboler ger den bästa informationen om ljuskällans färgåtergivning? Peter van der Burgt överlät åt sina åhörare att fundera vidare på den frågan. Skymningsseende och utomhusbelysning Många av konferensbidragen handlade om utomhusbelysning, och konferensen innehöll också en kvällsrundtur i Wien. Stadens myndigheter bedriver ett ambitiöst arbete med att planera stadens belysning och väga ihop olika aspekter. Belysningen ska bidra till säkerhet och orientering, den ska samverka estetiskt med arkitekturen, den ska mar- 44 LJUSKULTUR 3 / 10

8 Solar Light fig 1 fig 2 fig 3 kera det som är viktigt av sociala, konstnärliga och historiska skäl. Allt detta ska ske inom en balanserad helhet och med rimliga kostnader och energiåtgång. För planering av utomhusbelysning kan man inte använda de gängse beräkningsmetoderna, eftersom de bygger på synsinnets känslighet i dagsljus och andra relativt höga ljusnivåer (fotopiskt seende). Cie har därför formulerat ett nytt system för mesopisk fotometri, anpassad till ögats funktion i övergången mellan fotopiskt dagseende och skotopiskt mörkerseende. Vid fotopiskt seende fungerar flera olika receptortyper i näthinnan, och tapparna gör det möjligt att särskilja olika färger. Det lilla ljus som finns vid mörkerseende registreras endast av näthinnans icke färgkänsliga receptorer (stavarna), och det mesopiska seendet är alltså ett flytande mellanläge mellan dessa situationer. Teresa Goodman är ordförande för cie:s tekniska kommitté tc2:65 som arbetar med dessa frågor. I sitt föredrag visade hon hur man vägt ihop olika funktioner för att komma fram till metoder att jämföra olika ljuskällors egenskaper vid mesopiskt seende. Utgångspunkten har varit att måtten ska spegla det vi ser, men någon fullständig överensstämmelse mellan måtten och det vi ser är varken teoretiskt eller praktiskt möjlig. Seendet är så komplext att det inte låter sig fångas i formler. Professor Axel Stockmar tog upp svårigheterna att mäta energieffektiviteten hos anläggningar för utomhusbelysning, där det bland annat handlar om att åstadkomma en optimal avvägning mellan naturligt och artificiellt ljus. Christoph Schiller berättade om ett konkret tillämpningsprojekt i en medelstor tysk stad. I samband med att befintlig belysning (högtryckskvicksilver och lysrör) skulle bytas ut mot led valde man ut några testgator, där man gjorde mätningar och attitydundersökningar före och efter bytet. Förutsättningen var att man skulle använda befintliga stolpar, med ett inbördes avstånd på meter. Det visade sig att de existerande anläggningarna inte alls levde upp till gällande belysningskrav för denna typ av gator, inte ens när de blivit rengjorda och man bytt ut alla trasiga lampor. Efter byte till led kunde man åstadkomma både högre ljusnivåer och lägre energiåtgång. Men innebar detta att ljuset upplevdes som bättre av de kringboende? Den frågan kvarstår att besvara, eftersom den planerade intervjuundersökningen ännu inte var färdig. Är mycket ljus detsamma som bra ljus? Många föredragshållare framhöll som en fördel att led och andra nya ljuskällor kan ge oss mera ljus med mindre energiförbrukning. För fattiga människor i utvecklingsländer kan den nya tekniken ge möjligheten att alls få tillgång till elektrisk belysning. Många är idag hänvisade till fotogenlampor som är brandfarliga och ger negativ miljöpåverkan. Dessutom är de dyra i drift, så alternativet är ofta att helt vara utan belysning. Det är lätt att inse att billig elektrisk belysning då kan medföra stora förbättringar i den enskildes Interiör Exteriör Industri LED belysning Downlight Spotlight Nödbelysning Interiör Exteriör Industri LED belysning Downlight Spotlight Nödbelysning Interiör Exteriör LED belysning Downlight Belysningsnyhet! En belysningskatalog många möjligheter Lägger du vikt i komfort, energieffektivitet och form? Vi kan belysning! Solar Light belysningskatalog är din hjälp på vägen. Oavsett om ett projekt är inomhus eller utomhus hittar du allt som man behöver i Solar Light. Beställ din Solar Light katalog idag och låt dig inspireras. Kontakta oss för dina kommande belysningsprojekt. info.belysning@solar.se LJUSKULTUR 3 / Solar Sverige AB info.belysning@solar.se

9 livskvalitet men för att få till en hållbar utveckling är det viktigt att man även i utvecklingsländerna satser på bra ljus och inte bara ser till energieffektiviteten. S. Chakraborty berättade om den indiska standardiseringskommissionens arbete med att formulera krav på led och att utbilda belysningsplanerare. Tyvärr, påpekade han, har Indien ännu ingen ordentlig utbildning i ljusdesign för arkitekter ett problem som delas med många andra länder. När ljuset är billigt finns risken att man använder det alltför mycket. En effekt av detta kan bli, att den totala energiåtgången inte minskar så som den skulle kunna göra. Dessutom ökar risken att man slarvar med hur ljuset används, och slentrianmässigt öser på med starkt ljus även där eller när det skulle vara bättre med mörker. Astronomen Ferdinando Patat varnade i sitt föredrag för att ljuset från jorden sprids i atmosfären så att vi inte längre kan se stjärnorna eller ens observera dem med de mest avancerade teleskop. Presentationer av svensk forskning Konferensen arrangerades av den internationella belysningskommissionen cie och samlade ca 300 deltagare från ett 40-tal länder. Enligt arrangörerna var bredden större än vid tidigare cie-konferenser. Deltagare och föredragshållare kom från olika grenar av industrin och den akademiska världen, och även från beslutsfattande och standardiseringsorganisationer och internationella samordningsorgan. Från Sverige deltog ett tiotal personer varav fyra presenterade sina forskningsresultat. Professor Anders Liljefors ifrågasatte de vetenskapliga grunderna för v-lambdakurvan (V λ ), den teoretiska modell för ögats känslighet som ligger till grund för alla belysningsteknologins begrepp och beräkningar. Kurvan bygger på den kunskap som fanns tillgänglig för hundra år sedan. Sedan dess har det gjorts banbrytande upptäckter om seendet, något som t o m belönats med Nobelpris, men v-lamdakurvan har inte reviderats. Monica Säter redogjorde för sitt pågående doktorsarbete vid Tekniska högskolan i Jönköping. Hon underströk dagsljusets betydelse för vår produktion av de hormoner som styr dygnsrytm och hälsa. Tommy Govén, tillsammans med forskare i Lund och London, presenterade delresultat från en studie om hur klassrumsfönstrens storlek och placering påverkar prestation och välbefinnande hos skolbarn. Karin Fridell Anter berättade om forskningsprojektet syn-tes som hon och Ulf Klarén nyligen har påbörjat vid Konstfacks Perceptionsstudio. Projektet arbetar med den rumsliga samverkan mellan färg och ljus, något som knappast nämndes av övriga föredragshållare. Vår nya katalog har kommit! ECOLUX PRODUKTKATALOG/MAGAZINE VÅREN 2010 W H E N L I G H T M A T T E R S Ecolux våren 2010 Nyheter Vårens nyheter lyser upp Belyst från sin rätta miljö Referenser från skola, kontor och industrilokal Försäljningskåren Detta visste ni inte om våra säljare Inspirerande möten... som handlar om ljus, själen och vin 46 LJUSKULTUR 3 / 10 Nu med Magazine, fylld av läsvärda artiklar. Beställ ditt eget ex idag på