Daglicht en scheidingsconstructies

Transcriptie

1 Daglicht en scheidingsconstructies tijdelijk dictaat voor 'licht' - bouwfysisch ontwerpen 2 - november 2008

2 Inhoud 1. Inleiding 1 2. Het gebruik van ramen in ruimtes over de eeuwen heen 2 3. Daglicht Diffuus daglicht CIE overcast sky CIE uniforme hemelkoepel Onbewolkte hemelkoepel: zonlicht CIE clear sky Rekenen met zonlicht Combinatie diffuus en direct daglicht CIE intermediate sky Ontwerpen met verschillende hemelkoepels 8 4. Daglichtkwaliteit Kwaliteit onder bewolkte hemelcondities Daglichttoetreding Visueel comfort Kwaliteit onder zonnige condities Zontoetreding Visueel comfort Ontwerpparameters in de omgeving Stedebouwkundige aspecten Gebouwaspecten Ontwerpparameters in de gevel Lichtdoorlatende openingen in de gebouwschil Zijlichtdoorlatende elementen Lichtdoorlatende elementen in het dak Regelelementen van daglichtopeningen Lichtdoorlatend Lichtsturende elementen Lichtwerende regelelementen Ontwerpen met daglicht Zonlichtstrategie Daglichtstrategie 30 Bijlage: daglichtdiagrammen 31 Bijlage: zonnebaandiagrammen 33 Bijlage: gebruik bezonningsimulator en daglichtkamer 34 Bijlage: lichttechnische grootheden 35 Literatuur & lijst van figuren 36

3 1. Inleiding In het dictaat bouwfysisch ontwerpen 1 is met name ingegaan op de invloed van licht op een ruimte. Hierbij zijn tevens de verlichtingsgrootheden geïntroduceerd en hoe wij door middel van licht kunnen zien. In dit dictaat ligt de nadruk op de scheidingsconstructie. De primaire lichtbron is in dit geval de zon in al haar verschijningsvormen. De hoeveelheid en het soort licht dat in de ruimte komt via daglichtopeningen kunnen we op verschillende manieren manipuleren, al naar gelang de wensen voor het gebruik van de ruimte. In dit dictaat zullen de verschillende manieren hiervan behandeld worden. We maken daarbij onderscheid tussen middelen in de scheidingsconstructie om het licht door te laten, te sturen en te weren. Gezien het feit dat de openingen in een gebouwschil de daglichttoetreding bepalen, zijn er mogelijk negatieve consequenties voor het lichttechnisch klimaat en de beleving van de ruimte achter de gevel, wanneer deze vooral als 'het gezicht van het gebouw' wordt ontworpen. Dit dictaat geeft een handleiding om bewust met zon- en daglicht te ontwerpen. 1

4 2. Het gebruik van ramen in ruimtes over de eeuwen heen In de preïndustriële periode stelde de mens andere eisen aan de gebouwde omgeving dan tegenwoordig. De allereerste gebouwtjes waren zeer primitief en met name bedoeld als bescherming tegen levensbedreigende situaties. De uitvinding van het glas had een revolutionaire invloed op de ontwikkeling van het raam en daarbij ook op de gevel. De mogelijkheid werd geschapen om het licht en zicht te behouden maar daarnaast toch een bescherming tegen het buitenklimaat te realiseren. In de middeleeuwen werd het raam vooral toegepast als ventilatieopeningen om de rook uit de ruimte te laten verwijderen (window is een afleiding van de woorden wind en eye). Het is interessant om te weten dat de eerste regelgeving met betrekking tot oriëntatie te maken had met de bronnen van gezonde en slechte lucht. De oriëntatie had toentertijd niet zozeer te maken met de positie van de zon dan wel met het voorkomen van de pest. De rol van daglicht speelde vooral in religieuze gebouwen voor het eerste een belangrijke rol. Het toelaten van daglicht door de massieve constructies waren vooral van symbolische waarde. Rond de 12e eeuw was het glas-in-lood in kathedralen een wijdverbreid begrip geworden. Langzamerhand werd glas een gemeengoed en de productiekosten daalden. De glasoppervlaktes die gemaakt konden worden werden groter. Voor de industrialisatie was daglicht noodzakelijk voor bepaalde activiteiten zoals schrijven, schilderen en drukken. Het kunstlicht was in die periode te primitief voor zulke verlichtingstaken. Ook de kosten van kunstlicht waren in die tijd vrijwel onbetaalbaar (~6000 keer de kosten van het levensonderhoud per lumen!). Tot de 17e eeuw steeg het percentage toegepast glas in de bebouwing. De maximale afmeting van het glasoppervlak werd vooral bepaald door de beperkte constructiemogelijkheden voor glas en de productieafmeting van het glas zelf. Zoals in vele andere aspecten van het bouwen bracht de Industriële Revolutie ook snelle veranderingen voor de behoeftes en de oplossing met betrekking tot daglicht. Nieuwe productiemethodes voor glas maar ook de sponningen brachten een totaal nieuwe architectuur waarin licht en lucht een hele andere rol speelde dan voorheen. Een belangrijk voordeel van de productiemogelijkheden waren het maken van grote glazen overspanningen. Dit werd met name toegepast voor treinstations, expositiehallen en in de glastuinbouw. Naast de ongekende mogelijkheden van bouwen bracht de Industriële Revolutie mensen van het platteland naar de steden om in fabrieken te werken, waardoor de vraag naar licht in gebouwen exponentieel toenam. De uitvinding van de gloeilamp in 1885 door Welsbach, was een gigantische stap voorwaarts maar de kosten waren nog dusdanig hoog dat ze nog niet als vervanging konden dienen voor het daglicht. De daglichtbehoefte bepaalde de bebouwingswijze. Verdiepingen moesten smal zijn, waarbij de diepte van de ruimte beperkt was tot twee keer de hoogte van de ruimte. Grote open ruimtes kregen het licht van boven. De eerste atriumgebouwen werden ontworpen; een verdieping met meerdere lagen met een diep vloerplan. Dankzij de ontwikkeling van de fluorescentieverlichting midden 1930 nam het gebruik van kunstlicht explosief toe. Het was een lichtbron die tegen laag energiegebruik veel licht kon generen wat uiteraard gunstig was en waardoor men niet meer volledig afhankelijk was van het (onvoorspelbare) daglicht. Grote vloeroppervlaktes werden hierdoor mogelijk. De binnenruimte was, met meerdere verdiepingen, het speelterrein geworden van de ingenieurs. Aan elke klimatologische wens kon worden voldaan. Het energiegebruik was toentertijd in zoverre een thema, dat getracht werd om zoveel mogelijk zonnewarmte te weren, waardoor er geen energie verloren zou gaan aan koeling. Dit resulteerde in een lage prioriteit voor daglicht in het ontwerpproces. Inmiddels kunnen we met de technieken van kunstlicht voorzien in de juiste soort en hoeveelheid licht. We zijn niet langer meer afhankelijk van het daglicht en dus van de hoeveelheid glasoppervlak. Toch vinden we het belangrijk om daglicht in gebouwen te krijgen. De nieuwe technieken in lichtontwerp, de kennis van de positieve invloed van daglicht op de mens, alsmede de hoge energiekosten (in dit geval met name van kunstlichtinstallaties) hebben de afgelopen jaren geleid tot 2

5 een hernieuwde belangstelling voor het gebruik van daglicht in gebouwen. In de periode van werden in Nederland de ramen met name toegepast om zoveel mogelijk gebruik te maken van het daglicht en daarmee dus energie te kunnen besparen op de kunstlichtinstallatie. Tegenwoordig zijn de psychologische en biologische aspecten van het daglicht echter ook van belang. Onderzoeken hebben aangetoond dat de hoeveelheid en de dynamiek van het daglicht van invloed is op onze biologische klok en daarmee ook op onze gezondheid. Gezien het bovenstaande is het duidelijk dat daglichtverlichting zowel een sterke invloed heeft op de architectuur als ook op de welbevinden van gebruikers van gebouwen. Daarmee is het een belangrijke parameter in het ontwerpproces. 3

6 3. Daglicht Met daglicht bedoelen we het deel van de door de zon uitgestraalde energie binnen het zichtbare deel van het electromagnetische spectrum dat ontvangen wordt door het aardoppervlak. Daglicht is een goede lichtbron voor de verlichting van ruimtes, het heeft een goede spectrale verdeling en een hoog rendement: lichtbron rendement spectrum zonlicht 90 lm/w continue spectrum diffuus licht, bewolkte hemel 120 lm/w continue spectrum gloeilamp 10 lm/w continue spectrum fluorescentie lamp 100 lm/w discontinue spectrum typisch Daglicht verandert permanent in hoeveelheid, richting, verhouding tussen diffuus en direct licht en kleurtemperatuur. Al deze variaties zijn het gevolg van de positie van de zon en de meteorologische omstandigheden. De kleurtemperatuur van het daglicht varieert bijvoorbeeld van zonsopkomst tot op het midden van de dag K zonsopgang / zonsondergang 5500 K gemiddeld daglicht zonnige dag rond 12 uur K bewolkte hemelkoepel 8000 K mistige hemelkoepel K blauwe hemel K diep blauwe heldere hemel Als puntbron produceert de zon gericht licht met een steeds Figuur 2: kleurtemperatuur van daglicht en waarneming Figuur 1: variatie van kleurtemperatuur - zonsopgang, midden op de dag en zonsondergang 4

7 veranderende richting. Als er wolken aan de hemel staan wordt het directe zonlicht verstrooid en ontstaat een lichtbron die indirect, diffuus licht over een groot oppervlakte verspreidt. Daarmee maken we bij daglicht onderscheid tussen de directe component (het directe zonlicht) de diffuse component (het deel van het door de zon uitgestraalde licht dat middels verstrooiing en reflecties in de atmosfeer op de aarde komt) De categorisering van de hemelkoepels gaat aan de hand van de mate van bewolking en de aanwezigheid van direct zonlicht en daarmee de directe en de diffuse component: Geheel bewolkte hemelkoepel (overcast sky): 100% bewolking, geen direct zonlicht. Bewolkte hemelkoepel (cloudy sky): meer dan 70% bewolking. Deze hemelcondities sluit in normale gevallen direct zonlicht uit. Gedeeltelijk bewolkte hemel (partly cloudy sky): 30 tot 70% bewolking. In enkele gevallen is direct zonlicht aanwezig. Helder hemel (clear sky): minder dan 30% bewolking, of geen. Deze hemelkoepel komt meestal voor met direct zonlicht. De CIE (Commission Internationale de l'eclairage, de hemelconditie heeft de hemelkoepel de hoogste luminantie in de buitenomgeving; het licht dat gereflecteerd wordt van andere oppervlakken (gevels, bodem etc) is per definitie minder helder dan dat van de hemelkoepel. Dit diffuse licht wordt in het lichtontwerp zo veel mogelijk benut. De diffuse lichtcondities worden door een lichtontwerper toegepast om te bepalen wat de minimale daglichttoetreding in een ruimte is (worst case scenario, de minimale verlichting die door middel van daglicht gerealiseerd kan worden). Bij zonlicht en gedeeltelijk bewolkte hemelkoepels wordt van een hogere daglichttoetreding uitgegaan CIE overcast sky De zogenoemde CIE overcast sky is de meest gangbare vereenvoudiging voor de helderheidsverdeling van de hemelkoepel onder bewolkte hemelconditie, ookal komt deze in de praktijk afhankelijk van de positie op aarde slechts een kleiner percentage van de tijd voor. Metingen in bijvoorbeeld Nantes, Frankrijk gaven aan dat deze luminantieverdeling slechts 5 tot 10% van de gemeten tijd optrad. internationale commissie voor verlichtingskunde) heeft een aantal hemelcondities gestandaardiseerd. Daarbij gaat het om vereenvoudigingen die gebruikt worden voor computersimulaties, handberekeningen en metingen onder gesimuleerde hemelcondities. Deze vastgelegde hemelcondities bieden de mogelijkheid onder gestandaardiseerde condities situaties door te rekenen en of te vergelijken. In de volgende paragrafen worden de meest gebruikelijke gestandaardiseerde hemelkoepels behandeld Diffuus daglicht Wanneer de wolken de zon volkomen bedekken, is er sprake van een bewolkte hemel waarvan het licht geheel diffuus is. Het licht komt in dezelfde mate van alle kanten op de aarde. Oriëntatie speelt geen rol en het licht veroorzaakt geen schaduwen. In deze De luminantie van de CIE overcast sky is het hoogst loodrecht boven ons (in het zenit) en neemt af tot eenderde van deze waarde aan de horizon. De luminantieverdeling van de hemelkoepel is onafhankelijk van de oriëntatie. De absolute waarde van de luminantie van de hemelkoepel wordt bepaald door zonshoogte. L z = (sin g) 1.19 g zonshoogte L z luminantie in het zenit [cd/m 2 ] L P = L z * (1 + 2 sin q)/3 L P luminantie in punt P op de hemelkoepel [cd/m 2 ] q hoogte van punt P in graden, in zenit q =90 0 5

8 E hor E vert E hor = L z * 7 p / 9 2,4 L z horizontale verlichtingssterkte in het vrije veld [lux] E vert = L z * (3p + 8) / 18 0,97 L z = 0,396 E hor verticale verlichtingssterkte in het vrije veld [lux] De CIE overcast sky is het hemelmodel dat voor de berekening van daglichtfactoren gebruikt wordt (zie 4.1 Kwaliteit onder bewolkte hemelcondities). De CIE overcast sky is ook de hemelkoepel die in de meeste daglichtkamers gebruikt wordt (zie bijlage: gebruik daglichtkamer en bps/onderzoek/lichtlab.htm) CIE uniforme hemelkoepel In enkele gevallen wordt ook met de uniforme hemelkoepel gewerkt; een hemelkoepel met een gelijkmatige, uniforme luminantieverdeling. De luminantie van de uniforme hemelkoepel blijft over de gehele hemelkoepel gelijk, de luminantie van de hemel is in het zenit gelijk aan de luminantie op horizonhoogte. Dit hemeltype wordt meestal gebruikt in handberekeningen. Daarnaast wordt de uniforme hemelkoepel gebruikt voor de bepaling van de hemelfactor (zie 4.1 Kwaliteit onder bewolkte hemelcondities). De horizontale en verticale verlichtingssterkte in het vrije veld onder de uniforme hemelkoepel kunnen aan de hand van volgende formules bepaald worden: Figuur 3: resultaten Rediance berekening is tevens met behulp van daglichtdiagrammen mogelijk. De projectie van hemelluminanties op een vlak is de basis voor deze diagrammen. De diagrammen en een toelichting op de werking ervan zijn te vinden in bijlage 'daglichtdiagrammen' Onbewolkte hemelkoepel: zonlicht Het directe licht van de zon heeft een steeds veranderende richting, intensiteit en kleurtemperatuur door de veranderende positie aan de hemel over de loop van de dag. Het is in feite een punt bron met een coherente, parallelle bundel die scherpe schaduwen kan produceren. De intensiteit van de zon varieert met de dikte van de luchtmassa waardoor het licht moet passeren, de breedtegraad op aarde, de zonshoogte en de atmosferische condities. In deze hemelconditie geeft de zon E hor = p * L 0 E vert = 0,5 * p * L 0 = 0,5 E hor L 0 luminantie van de hemelkoepel [cd/m 2 ] In het geval van een uniforme hemelkoepel L z = L P Rekenen met bewolkte hemelkoepels In de meeste gevallen wordt software gebruikt om daglichtberekeningen te maken, voorbeelden hiervan zijn: Radiance DIALux Relux DIAL-Europe Software kan gedownload worden op de BPS website: ( sts.bwk.tue.nl/bps/onderwijs/software/licht/light-software. htm) Bepaling van dagverlichting onder bewolkte hemelcondities de hoogste luminantie. Hoewel de atmosfeer van een helder blauwe hemel het licht ook filtert en diffuus maakt, levert het een lagere luminantie dan een geheel bewolkte hemel. Gezien de grote bandbreedte in intensiteit (5 10 x hoger dan diffuus licht) van het zonlicht moet er bij deze lichtbron zowel over benutting als over wering gedacht worden. In vergelijk met het licht van de bewolkte hemelkoepel, veroorzaakt het directe zonlicht schaduwen en speelt de oriëntatie een duidelijke rol in de architectonische werking door het licht en de dagverlichting van ruimte. 6

9 CIE clear sky De luminantie van de standaard CIE clear sky varieert over de hoogte en de azimut. De helderheid is het hoogste in de buurt van de zon en het laagste tegenover de zon. De helderheid op hoogte van de horizon ligt tussen beide extremen. Aanvullende informatie over bezonning en de intensiteit van de diffuse straling onder zonnige condities wordt in het dictaat Wind en Zon in de Gebouwde Omgeving behandeld Rekenen met zonlicht De scheve stand van de aardas (zie figuur 4) zorgt er voor dat de stand van de zon aan de hemel, uitgedrukt in zonshoogte en azimut, varieert per seconde, per dag, per positie op aarde. Om de zontoetreding in vertrekken vast te stellen kan de zonshoogte (elevatie) en de azimut aan de hand van formules bepaald worden. De uurhoek en declinatie geven de tijdsafhankelijke positie van de zon. De uurhoek is nul als de zon in de meridiaan staat, en neemt toe in de tijd. De declinatie is de hoek die de zon maakt zomer winter Figuur 4: scheefstand van de aardas bepaald zonshoogte in diverse seizoenen met het vlak van de evenaar, deze is afhankelijk van de datum. Op 21 maart en 23 september staat de zon in het vlak van de evenaar: de declinatie is 0 o. De plaatselijke tijd of zonnetijd geldt alleen voor een specifieke geografische lengte van de waarnemer. De universele tijd is per definitie de plaatselijke middelbare zonnetijd voor de meridiaan van Greenwich in het Verenigd Koninkrijk (Greenwich Mean Time GMT)). Amsterdam ligt ten oosten van Greenwich, dus de zon staat eerder op het hoogste punt in het zuiden dan in Greenwich. De plaatselijke middelbare zonnetijd loopt dus voor op die van Greenwich. De lengteligging van Amsterdam is 5 OL. Het verschil tussen de plaatselijke middelbare zonnetijd van Amsterdam en Greenwich bedraagt dus ongeveer 24h (5 / 360 ) => 20 minuten. Als het in Greenwich 12:00 h zonnetijd is, is het in Amsterdam dus 12:20 h zonnetijd. Uit praktische overwegingen heeft men de wereld ingedeeld in een aantal tijdzones, de eerste zone is gecentreerd rond de meridiaan van Greenwich. In principe zijn deze zones 15 breed in geografische lengte; maar om praktische redenen past men de grenzen van tijdzones vaak aan aan landsgrenzen of brengt men landen in naburige tijdzones onder. Amsterdam bevindt zich daarmee in de Midden-Europese tijdzone, bepaald door de meridiaan van 15 OL. Vele landen, waaronder alle EU-landen, hebben wintertijd en zomertijd. In de zomertijd wordt de klok een uur vooruit gezet. Als het in Greenwich 12:00 h zonnetijd is en in Amsterdam 12:20 h, is de kloktijd in Amsterdam 13:00 h tijdens de wintertijd (GMT +1h), 14:00 h tijdens de zomertijd (GMT +2h). Locatie Breedtegraad Lengtegraad Nederland, Amsterdam Spanje, Madrid Equador, Zumbagua Australië, Sydney Zonshoogte 21 maart Zonshoogte 21 juni Zonshoogte 21 september Zonshoogte 21 december 52 o NB 5 o OL 38 o 59 o 38 o 15 o 40 o NB 3 o WL 50 o 73 o 50 o 27 o 0 o ZB 79 o WL 90 o 67 o 90 o 67 o 33 o ZB 151 o OL 57 o 34 o 57 o 80 o Lapland 68 o NB 25 o OL 22 o 45 o 22 o 0 o Tabel 1: Zonshoogte om 12:00 h zonnetijd 7

10 Declinatie: d = 23,46 sin (360 (284 + n) / 365) Uurhoek: u = t * 15 Zonshoogte: h = arcsin (sin j * sin d - cos j * cos d * cos u) Azimut: a = arccos (- (sin j * cos d * cos u + cos j * sin d) / cos h) waarin n n e dag van het jaar t tijd in uren volgens zonnetijd j breedtegraad Naast met deze formules is de zonstoetreding met behulp van zonnediagrammen en de bezonningsimulator te bepalen (zie bijlage 'zonnebaandiagrammen' en 'gebruik bezonningsimulator' of geven CIE intermediate sky De standaard CIE intermediate sky is een wat mistige versie van de heldere hemelkoepel. De zon is niet zo helder als bij de onbewolkte hemelkoepel en de helderheidsveranderingen zijn niet zo groot en dramatisch als bij de onbewolkte hemelcondities. Deze hemelconditie wordt meestal gebruikt in computersimulaties wanneer gekeken wordt naar de gedeeltelijke bewolkte hemelkoepel. Figuur 5: bezonningsimulator, faculteit Bouwkunde, TU/e 3.3. Combinatie diffuus en direct daglicht Een geheel bewolkte en een geheel onbewolkte hemelkoepel komen in het Nederlandse klimaat niet zo vaak voor. Het type hemel dat het meest voorkomt is de gedeeltelijk bewolkte hemel. Deze wordt gekarakteriseerd door verschillende diktes van bewolking die qua positie en dikte in zeer korte tijd kunnen veranderen. Hierdoor kan op het ene moment het directe licht van de zon overheersen, terwijl het volgende moment de zon weer in zijn geheel verdwenen is. De luminantie van het wolkendek is niet uniform en kan veel hoger zijn dan die van de geheel bewolkte hemel en de onbewolkte hemel. Doordat het wolkendek telkens verandert, verandert de aanwezigheid van direct zonlicht naar diffuus daglicht, waardoor de intensiteit van het licht, de lichtverdeling en de kleurtemperatuur fluctureert. De luminantie van de hemel hangt af van verschillende parameters (meteorologie, seizoen, geometrische parameters), waardoor je hiervoor geen algemeen geldende waarde kunt 3.4. Ontwerpen met verschillende hemelkoepels Bij dagverlichting hebben we te maken met twee zeer verschillende lichtbronnen, met verschillende karakteristieken. Beide fluctueren in niveau en kleurtemperatuur, waarbij het directe zonlicht ook in richting varieert. In een klimaat waarin bewolkte hemelcondities overheersen, zoals bijvoorbeeld het geval is in midden en noord Europa, worden volgende ontwerpaspecten bij voorkeur meegenomen: grote daglichtopeningen licht interieur diepte van de ruimte maximaal 2 x raamhoogte leven aan de gevel daglicht van twee kanten In een klimaat waarin zonnige condities overheersen, zoals in zuid Europa, zullen volgende ontwerpaspecten in overweging genomen moeten worden: oriëntatie en zonspositie zijn essentieel warme periodes: zonwering noodzakelijk (grote) gevelopeningen in de noordgevel (op het noordelijk halfrond) zontoetreding op de zuidgevel bij voorkeur alleen in de winter (noordelijk halfrond) 8

11 4. Daglichtkwaliteit Studies hebben aangetoond dat gebruikers van kantoorvertrekken een voorkeur voor daglichtopeningen in hun kantoor hebben. Zij geloven dat het hun productiviteit en gezondheid ten goede komt. Dit is een gevolg van kwaliteiten zoals uitzicht, dagverlichting en ruimtelijkheid. De mens waardeert het zicht vanwege de dynamiek (verandering van het weer, verschillende kleurtemperatuur). Daarnaast biedt het de mogelijkheid de ogen te laten focusseren op grotere afstand. De kwaliteit van het uitzicht laat zich echter moeilijk meten. Elementen die deze kwaliteit (positief) beïnvloeden zijn: de afstand van de bebouwing waarop wordt uitgekeken het waarnemen van het weer het waarnemen van beweging het waarnemen van natuurlijke elementen privacy De kwaliteit van de dagverlichting in de ruimte is sterk afhankelijk van de heersende hemelcondities. Daarom moet een kwaliteitsbeoordeling onder beide extreme condities (bewolkte hemelcondities en directe zon) bepaald worden. Gezien het feit dat meerdere de ontwerpparameters, zoals grootte en positie van de opening, maar ook de keuze voor helderheidsof zonwering, de lichtkwaliteit beïnvloeden, worden in dit hoofdstuk enkel de kwaliteitsaspecten behandeld. Het effect van ontwerpparameters op deze aspecten en ontwerprichtlijnen worden in hoofdstuk 5 en 6 behandeld Kwaliteit onder bewolkte hemelcondities De bewolkte hemelconditie wordt toegepast in de bepaling van de daglichtkwaniteit. Het vertegenwoordigt minimale verlichting die door middel van daglicht gerealiseerd kan worden. Daarbij gaat men er van uit, dat in het geval van directe zon, eventuele zonwering nog zoveel doorlaat, dat zelfs in dat geval meer licht in de ruimte komt, dan bij een bewolkte hemel. Dit is uiteraard afhankelijk van het type wering. Het diffuse licht van een volledig bewolkte hemelkoepel veroorzaakt geen schaduwen en oriëntatie speelt geen rol. Hierdoor kunnen oriëntatieonafhankelijke verhoudingsgetallen in de ruimte bepaald worden. De absolute waarden worden door de heersende buitenconditie (bijvoorbeeld weergegeven met de horizontale verlichtingssterkte in het vrije veld) vastgelegd, welke continue fluctueren Daglichttoetreding Onder de daglichttoetreding is van belang voor het welbevinden van de gebruikers van de ruimte. Bovendien kan het gebruik van kunstlicht bij goede daglichttoetreding beperkt worden en daarmee energie bespaard worden. Figuur 6: diffuse verlichting door bewolkte hemelconditie In het algemeen geldt: een ruimte kan voldoende met daglicht worden verlicht wanneer de diepte (afstand vanaf de gevel) van de ruimte = 2 x raamhoogte (afstand van de vloer tot de bovenkant van het raam). Echter, de in de lichtwereld meest gebruikte maat voor de daglichttoetreding is de daglichtfactor. De daglichtfactor (DF, in %) wordt weergeven door de verlichtingssterkte op een bepaald punt in de binnenruimte als percentage van de externe verlichtingssterkte in het vrije veld bij gegeven lichtverdeling van de hemel (zie figuur 7). De daglichtfactor wordt onder CIE overcast sky condities bepaald. Figuur 7: bepaling daglichtfacttor 9

12 DF = DF HC + DF binnen + DF buiten * 100 = E zh,cie overcast / E vv,cie overcast * 100 waarin: DF daglichtfactor [%] DF HC hemelcomponent van de daglichfactor de fractie van het hemellicht, die direct dat punt bereikt, rekening houdend met transmissieverliezen van bijvoorbeeld glas DF binnen intern-gereflecteerde component de fractie van het hemellicht, die na reflectie tegen de begrenzingen van de betrokken ruimte dat punt bereikt DF buiten extern-gereflecteerde component de fractie van het hemellicht, die via de omliggende bebouwing dat punt bereikt, rekening houdend met transmissieverliezen E zh,cie overcast E vv,cie overcast de horizontale verlichtingssterkte in een punt ten gevolge van de zichtbare CIE overcast hemelkoepel de horizontale verlichtingssterkte in het vrije veld (= zonder belemmeringen, waardoor de gehele hemelkoepel waarneembaar is), als gevolg van de CIE overcast hemelkoepel Een gemiddelde daglichtfactor van > 10% helderheidswering is waarschijnlijk noodzakelijk > 5% goede dagverlichting, weinig aanvullende kunstverlichting nodig 2 5% dagverlichte ruimte, aanvullende kunstverlichting nodig < 2% de ruimte ziet er duister uit, aanvullende kunstverlichting meeste tijd nodig De daglichtfactor kan bepaald worden aan de hand van berekeningen, simulaties, daglichtdiagrammen (bijlage: daglichtdiagrammen) en metingen in de praktijk of in de daglichtkamer (bijlage: gebruik daglichtkamer). uitgesloten. Het is dus de (relatieve) directe verlichtingssterkte in een punt van een vertrek tengevolge van het vanuit dat punt zichtbare hemeldeel. Ook wordt wel gezegd dat de hemelfactor de verhouding is van de (horizontale) binnenverlichtingssterkte tot de (horizontale) buitenverlichtingssterkte in het vrije veld, waarbij alle ruimtebegrenzingen zwart zijn en er geen glas in de daglichtopeningen is (bedoeld wordt: 100% transmissie). HF = E z.h.,uniform / E buiten,uniform waarin: E z.h.,uniform de horizontale verlichtingssterkte in een punt ten gevolge van de zichtbare uniforme hemelkoepel E buiten,uniform de horizontale verlichtingssterkte in het vrije veld (= zonder belemmeringen, waardoor de gehele hemelkoepel waarneembaar is), als gevolg van de uniforme hemelkoepel De hemelfactor kan aan de hand van berekeningen en daglichtdiagrammen (Bijlage: Daglichtdiagrammen) bepaald worden. Andere indicatoren voor de daglichttoetreding zijn het equivalente daglichtoppervlakte (zie Bouwbesluit, NEN 2057). De minimalewettelijke eis. het raamoppervlak als % van vloeroppervlak (Arbo). In werkplekken waar meer dan twee uur arbeid wordt verricht, moeten doorzichtige lichtopeningen aangebracht waardoor daglicht kan toetreden met een oppervlakte groter dan 1/20 van het vloeroppervlak. de no-sky line (zie figuur 8). Als meer dan 50% van de ruimte achter de no-sky line ligt, wordt deze in het algemeen als somber en duister waargenomen. Om een indruk te krijgen in de invloed van bebouwing op de dagverlichting in een ruimte wordt in veel gevallen de hemelfactor gebruikt. De hemelfactor is de fractie van de horizontale verlichtingssterkte ten gevolge van de volledige hemelkoepel met een uniforme hemelluminantie (uniforme hemelkoepel), die in een punt in het vertrek gerealiseerd wordt; eventuele reflectiebijdragen van de ruimte begrenzingen worden Figuur 8 bepaling 'no sky line' 10

13 Visueel comfort Te grote contrasten binnen het blikveld leiden tot adaptatie problemen. Te hoge helderheden, binnen het blikveld maar buiten de taak, leiden tot afleiding het oog zal automatisch steeds weer naar het helder oppervlak getrokken worden. Dat wil zeggen dat bij te grote helderheidsverschillen binnen het blikveld, de concentratie van de gebruikers van de ruimte zal afnemen (figuur 9). In de praktijk wordt vaak volgende richtlijn voor maximale helderheidsverhoudingen gehandhaafd: beeldscherm / tekstvlak : werkvlak : werkomgeving : daglichtopening / kunstverlichting = 1 : 3 : 10 : 20/40 De helderheidsverhoudingen kunnen in een ruimte met simulaties berekend worden, met een luminantiemeter of luminantiecamera in de praktijk, of in schaalmodellen in de daglichtkamer gemeten worden. Door te hoge absolute luminantiewaarden kan verblinding ontstaan. Bij de verblinding gaat het om een gevoel van onbehagen of zelfs pijn, dat veroorzaakt wordt door hoge luminanties binnen het blikveld. Dit hoeft echter niet tot een vermindering in de waarneming te leiden. Desalniettemin kan het discomfort op den duur de prestatie van de gebruiker beinvloeden. Verblinding kan worden veroorzaakt door direct naar de heldere bewolkte hemelkoepel te kijken (directe verblinding) of door reflecties van deze heldere lichtbron in een (deels) spiegelend oppervlak (indirecte verblinding). Richtwaarden voor maximale luminanties om indirecte verblinding door reflecties in beeldschermen te voorkomen liggen in het geval van daglicht bij 4000 cd/m 2. In het geval van kunstverlichting ligt deze grenswaarde op 1000 cd/m 2. Ook bij directe verblinding door daglicht liggen de maximaal acceptabele waarden hoger dan bij kunstlicht, omdat daglicht een aantal extra positieve aspecten heeft (uitzicht, dynamiek,...) en de mate van waargenomen verblinding hierdoor beïnvloedt wordt. Naast het uitzicht, spelen de individuele gevoeligheid van de gebruiker van de ruimte, de grootte van het raamoppervlak en de helderheidsverhoudingen binnen het gevelvlak hierbij een rol. Tot op vandaag zijn hiervoor geen maximale waarden in normen of aanbevelingen vastgelegd. Veelal wordt ook hier met een maximale hemelluminantie van 4000 cd/m 2 gewerkt. De absolute luminantiewaarden van de hemelkoepel zijn tijdsafhankelijk (door zonnepositie, zie 3.1 Diffuus daglicht) en moeten daarom in lange termijn studies in testruimtes of in Figuur 9: te grote helderheidsverschillen veroorzaken visueel discomfort simulaties bepaald worden. In situaties met te hoge helderheidsverschillen of te hoge helderheden moet de gebruiker de mogelijkheid hebben om een helderheidswering voor het raamvlak aan te brengen, om het visuele comfort in de ruimte te waarborgen Kwaliteit onder zonnige condities De onbewolkte hemelkoepel met direct zonlicht levert een geheel andere dagverlichting in de ruimte als deze die in de voorgaande paragrafen is besproken. De belangrijkste lichtcomponent is hier het directe zonlicht, met een tijdsafhankelijke richting en intensiteit. De oriëntatie speelt in dit geval een belangrijk rol Zontoetreding Door zontoetreding en de daarbij horende hoge verlichtingsniveaus op bijvoorbeeld beeldschermen en tijdschriften zal een vermindering van het kontrast veroorzaakt worden. Er is ook hier sprake van indirecte verblinding. De zontoetreding op het werkvlak in een ruimte wordt in de meeste gevallen met behulp van zonnebaandiagrammen (Bijlage zonnebaandiagrammen), simulaties en evaluaties onder de bezonningsimulator (bijlage bezonningsimulator) bepaald. De zontoetreding op het werkvlak geeft aan in welke periode 11

14 De in paragraaf Visueel comfort gegeven richtlijnen voor maximale helderheidsverhoudingen en indirect verblinding gelden ook onder deze condities en kunnen met behulp van simulaties vastgesteld worden. Figuur 10: directe verlichting bij een heldere hemelkoepel een zonwering gebruikt moet worden, om indirecte verblinding door zoninstraling te voorkomen Visueel comfort Wanneer het zonlicht niet op het werkvlak valt, maar vlakken in de ruimte verlicht, kunnen binnen het blikveld van de gebruiker vlakken met hoge luminanties voorkomen. Dit betekent dat ook bij directe zoninstraling door te grote contrasten binnen het blikveld adaptatie problemen kunnen voorkomen, of door te grote helderheden de gebruiker indirect verblind kan worden. 12

15 5. Ontwerpparameters in de omgeving Het daglicht wordt als lichtbron gemanipuleerd door onder andere elementen in de omgeving. Objecten in deze omgeving beïnvloeden zowel de toetreding van direct zonlicht als ook van het diffuse daglicht. Bebouwing (afstand tussen gebouwen, hoogte, orientatie en reflectie van bebouwing) Stedebouwkundige elementen zoals bijvoorbeeld beplanting Atria Vaste gebouwelementen, architectonische zonwering (overstekken, balkons, luifels) Deze invloed van het daglicht kan in positieve zin (sturen of weren), maar ook in negatieve zin (obstructie) gezien en gebruikt worden. De bepaling van de invloed kan aan de hand van diagrammen, simulaties en modellen Stedebouwkundige aspecten De stedenbouwkundige omgeving is bepalend voor de daglichttoetreding in het gebouw. Hoge nabij gelegen bebouwing kan voor belemmering van het directe zonlicht en daglicht zorgen. Bebouwing zal direct licht van de hemelkoepel onttrekken en daarmee de dagverlichting van de ruimte verminderen. In het algemeen kan er vanuit gegaan worden, dat in het geval van lichte gebouwen 10 20% van de originele bijdrage van de belemmering afgeschermde hemelkoepel door reflectie in de ruimte komt. Dit soort bebouwing kan echter ook verblinding veroorzaken, wanneer direct zonlicht wordt gereflecteerd in een tegenover gelegen gevel (zie figuur 11). Hinder door directe zoninstraling op een noordgevel is dan mogelijk. In het geval van beplanting gaat het in veel gevallen om natuurlijke, seizoensafhankelijke obstructie. In de zomer kan deze als zonwering dienen, in de winter wordt juist het gewenste zonlicht in de ruimte toegelaten (voor verlichting en verwarming). De invulling en materialisatie van het om het gebouw gelegen grondvlak is eveneens bepalend voor het daglichtbinnenklimaat. Door reflectie van daglicht op bijvoorbeeld water of wit grind, kan de totale hoeveelheid binnenvallend licht in het gebouw worden beïnvloed. Waarbij gras 20 30% van het licht reflecteert, is er bij sneeuw sprake van meer dan 70% reflectie, wat zelfs tot verblinding kan voeren. Door donkere materialen, bijvoorbeeld begroeiing, zal deze reflectie uitblijven Gebouwaspecten De bepaling van de vorm van een gebouw is afhankelijk van talloze ontwerpvariabelen: functie, gewenste grootte, routing en de stedenbouwkundige situatie. De gebouwvorm heeft echter Text description Figuur 11: gevel Rabobank in Utrecht Volgende vuistregels kunnen gegeven worden voor een goed daglichtontwerp - stedebouwkundige aspecten: 1. Controleer het bestemmingsplan op toekomstige bouwprojecten die de daglichttoetreding van het te ontwikkelen gebouw kunnen beïnvloeden. 2. Zorg, waar mogelijk, voor voldoende afstand tussen gebouwen, zodat uitzicht op een onbelemmerd deel van de hemelkoepel mogelijk is. Om een goede indicatie te krijgen van het effect van bebouwing in de omgeving kan gewerkt worden met de no sky line zoals deze in het hoofdstuk Daglichttoetreding besproken wordt. 3. Gebruik licht gekleurde buitenmaterialen voor horizontale delen die door reflectie voor extra daglichttoetreding in het gebouw kunnen zorgen. Bijvoorbeeld door water (vijvers), wit grind, lichtgekleurde dakmaterialen toe te passen. Hou hierbij rekening met mogelijke verblinding door reflectie van direct zonlicht een sterke invloed op de daglichttoetreding. De verhouding geveloppervlak / inhoud is vanuit een lichttechnisch oogpunt bij voorkeur zo groot mogelijk. Een lang en ondiep gebouw (op 13

16 de juiste wijze georiënteerd) is dus voordeliger dan een vierkant gebouw met dezelfde oppervlakte. Een andere mogelijkheid om deze verhouding te beïnvloeden is door de gebouwvorm te voorzien van insnijdingen; bijvoorbeeld in de vorm van atria en patio s. Voor een atrium is het noodzakelijk dat ruimten hoog in het atrium goed zicht op dak hebben. Als vanuit de ruimte geen zicht is op de hemelkoepel, kan alleen licht via reflectie in de ruimte komen het glasoppervlak een lage reflectiecoëfficiënt heeft Hoog in het atrium: kleine lichtopeningen hoog reflecterende gevel, om licht in lagere regionen van het atrium te reflecteren Hoe dieper in het atrium, hoe groter het glasoppervlak (zie ook Atrium of Gaudi's Casa Batllo, figuur 13) Behalve de plattegrond kan ook de doorsnede worden gebruikt voor optimalisatie van daglichttoetreding. Terrasvormige woonappartementen bijvoorbeeld verschaffen behalve een buitenplaats ook mogelijkheden voor veel daglichttoetreding. De wens van het relatief grote geveloppervlak voor een optimale daglichttoetreding is overigens tegenstrijdig met de energetische wens. Energetisch gezien is een compacte bouwvorm het meest optimaal. Van toepassing zijn de volgende vuistregels voor een optimaal daglichtontwerp - gebouwaspecten: 1. Vergroot het geveloppervlak. Door gebruik te maken van bijvoorbeeld atria en terassen is een betere daglichttoetreding mogelijk. Eén en ander moet wel in overeenstemming zijn met het thermische energieefficiënte karakter dat in een ideale situatie een compacte vorm voorschrijft. 2. Gebruik profilering van de doorsnede van de gebouwmassa voor daglichttoetreding en schaduwwerking. 3. Gebruik hoogreflecterende materialen in het hogere deel van het atrium, grote lichtopeningen in het lagere deel van een atrium 4. Bij het bepalen van de indeling van het gebouw kunnen de verschillende functies zo worden gesitueerd dat activiteiten die daglicht behoeven dicht bij de gevel worden geplaatst. Figuur 12: atrium Vertigo, met lage reflectiefactoren en getint glas Figuur 13: Casa Batllo 14

17 6. Ontwerpparameters in de gevel De opening in de gebouwschil voorziet in principe in drie behoeften: daglichttoetreding, ventilatie en uitzicht, waarbij de prioriteit kan variëren per toepassing. Om optimaal gebruik te maken van daglicht is het belangrijk om goed te begrijpen hoe het daglicht werkt. De eerste stap is om een goede inschatting te krijgen van de invloed op de dagverlichting van de verschillende gevelopeningen. Vervolgens is er een overzicht gemaakt van de verschillende typen componenten die in deze gevelopeningen aangebracht kunnen worden: lichtdoorlatende, lichtsturende en lichtwerende materialen Lichtdoorlatende openingen in de gebouwschil Onder lichtdoorlatende elementen verstaan we elementen die ontworpen zijn om licht van de ene omgeving naar de andere omgeving te laten. Globaal kunnen we de lichtdoorlatende elementen categoriseren naar de positie waar ze zich bevinden in de gevel: Zijlichtdoorlatende elementen (bijvoorbeeld verticale ramen) Daklichtdoorlatende elementen (bijvoorbeeld daglichtkoepels) Combinatie tussen beide bovenstaande elementen (Membraan) Het is belangrijk om een onderscheid te maken tussen deze lichtdoorlatende elementen omdat het daglicht dat erdoor valt andere parameters en kwaliteiten heeft en er dus het ontwerp aan andere criteria getoetst moet worden. Zo ziet een zijlichtdoorlatend element een ander deel van de hemelkoepel dan een daklichtdoorlatend element. Ook wordt het licht dat door een zijlichtdoorlatend element valt vaak al voordat het op het element valt tegengehouden door obstructies van buiten, bijvoorbeeld gebouwen of bomen. Een ander belangrijk verschil is het zicht dat door een element geboden wordt; een zijlicht biedt kwalitatief meer zicht dan een daklicht Zijlichtdoorlatende elementen Onder zijlichtdoorlatende elementen bedoelen we alle lichtdoorlatende elementen in een verticale gevel. Hoe groter het lichtdoorlatende element des te hoger de daglichttoetreding. Vanuit dit oogpunt, zou het volledig transparant uitvoeren van een gevel de eenvoudigste oplossing zijn. Wanneer dit een niet constructief element is, dat als doel heeft om het binnenklimaat te scheiden van het buitenklimaat, spreken we van een glasvliesgevel. Een volledige glasgevel zorgt echter naast veel licht ook voor veel warmte in de ruimte in de zomer, een verhoogde kans op verblinding en een hoger energieverlies door transmissie in de winter. Voor de middenweg kan als stelregel het volgende percentage worden gehanteerd: circa 40% van het geveloppervlak als lichtopening uitvoeren. De resulterende ramen in de gevel kunnen gekarakteriseerd worden door de afmeting, de vorm, de positie in de gevel en de oriëntatie. Afmeting Als we praten over de afmeting van een raam kunnen we dat doen in absolute zin, namelijk het oppervlak. Over het algemeen spreken we over kleine ramen als het oppervlak minder is dan 0,5 m2. Als het oppervlak groter is dan 2 m2 spreken we over grote ramen. Het absolute raamoppervlak zegt echter alleen wat over de mogelijkheden van ventilatie en het uitzicht. Omdat we vanuit het lichttechnische oogpunt meer geïnteresseerd zijn in de hoeveelheid en de verdeling van het licht over de ruimte gebruiken we hiervoor een relatieve maat, de fenestration. Deze definiëren we als het percentage van het totale raamoppervlak in verhouding tot het vloeroppervlak. Waarden onder de 4% leveren nauwelijks een bijdrage aan de verlichting van de ruimte met name in de gevallen waarbij er sprake is van een bewolkte hemel en het zicht belemmerd wordt door gebouwen of planten. Waarden die hoger liggen dan 15% van het vloeroppervlak kunnen leiden tot thermische problemen en helderheidsproblemen. Oplossingen hiervoor kunnen gezocht worden in zon-/of helderheidswering. Een grote opening levert meer licht, maar vereist ook meer controle. Vorm De vorm van het raam kan in zeer veel verschillende hoedanigheden voorkomen. Horizontale ramen (verhouding hoogte/breedte< ½) resulteren in een klein verschil van lichtverdeling gedurende de dag. Een raamstrook zal mede door reflectie op wanden minder contrast opleveren dan kleine lichtopeningen, en daarmee positief aan het visuele comfort in de ruimte bijdragen. De penanten tussen kleinere lichtopeningen zullen donker afsteken tegen de lichtopeningen, waardoor de helderheidsverschillen tot visueel discomfort kunnen voeren. De relatief brede band geeft bovendien een panorama zicht. Bij verticale ramen (hoogte/breedte> 2) wordt het uitzicht weliswaar in horizontale zin belemmerd maar er ontstaat wel meer diepte in het uitzicht (b.v gras op de voorgrond naar wolken op de achtergrond). Er ontstaat een gedurende de dag variërende lichtverdeling. Hoewel het licht dieper in de ruimte komt, is de kans op verblinding groter door grotere helderheidsverschillen in het geveloppervlak, vergelijkbaar met de bovengenoemde kleinere openingen. Afgeronde dagkanten in lichte kleuren kunnen in beide gevallen gebruikt worden, om een lager contrast te realiseren en komen ten goede aan de lichtspreiding. Hierbij dienen deze dagkanten wel in een licht, 15

18 reflecterend materiaal te worden uitgevoerd. Positie De positionering van de lichtopening heeft net als het formaat ervan een sterke invloed op de daglichttoetreding. Een hoog geplaatst raam zal het licht dieper in het vertrek brengen dan een lager gepositioneerd raam. Als het raam met name bedoeld is voor het gelijkmatig verlichten van de ruimte dan kan men het beste keizen voor een raam hoog geplaatst in de gevel. De hoogte van de lichtopening kan worden afgestemd op de diepte van de ruimte (diepte ca. 1,5-2 x afstand bovenzijde raam tot vloer). Glasvlak onder het werkvlak (< 0,7 m) is vanuit een lichttechnisch oogpunt niet zinvol, gezien het feit dat dit licht alleen door reflectie aan de verlichting van bijvoorbeeld het werkvlak bijdraagt. Voor een beter zicht naar buiten zijn de afmeting van het raam en de hoogte van de vensterbank ten opzichte van de vloer de belangrijkste criteria; hoe lager het raam boven het werkvlak, des te gunstiger dit is voor het uitzicht. Vanuit dit oogpunt kan het scheiden van een lichtopening in een zicht- en een lichtraam voordelen bieden. Het zichtraam kan worden afgestemd op het uitzicht met hieraan gekoppeld een zon- en lichtregeling al dan niet individueel regelbaar. Het lichtraam kan worden afgestemd op een optimale daglichttoetreding eventueel met behulp van daglichtsystemen (zie ook Lichtsturende elementen). zijn bieden een redelijk constante verlichtingssterkte. Een noordgevel zal beperkt direct zonlicht kunnen opvangen waardoor directe zonwering niet nodig is, maar lichtregulering wel. Noordgevels bieden een optimale dagverlichting - in de werkomgeving: nauwelijks direct zonlicht dat opwarming en verblinding kan veroorzaken, diffuus daglicht dat zonder regeling in de ruimte kan komen. Een zuidgevel zal door een grotere zonshoogte eenvoudiger uit te rusten zijn met een zonwering dan de oost- en westgevel, waar lichtdeel zichtdeel Om het effect van positie en afmetingen onder diffuse hemelcondities te vergelijken, bezoek het Daylight Design Variations Book op de BPS website ( daylight/varbook/index.htm) Oriëntatie Zoals bekend verandert de stand en de positie van de zon gedurende de dag en het jaar. Bij de keuze voor de oriëntatie van de gevel kan het volgende meespelen. Door zuid georiënteerde ramen worden enigszins variabele verlichtingsterkte gerealiseerd. De oost- en westgevels bieden een verlichtingssterkte die sterk varieert gedurende de dag (oostelijk s ochtends en westelijk s middags veel licht). De gevels die op het noorden georiënteerd Figuur 14: invloed van gebruikers op daglichtontwerp 16

19 je te maken krijgt met een grotere variëteit aan zonnestanden Lichtdoorlatende elementen in het dak De hogere luminantie in de zenit en het zicht op een groter deel van de hemelkoepel zorgen er voor dat bij de toepassing van daklichten een hogere daglichttoetreding per m 2 glasoppervlak gerealiseerd wordt. Daarnaast onstaat er een hogere uniformiteit van verlichting en is een noord oriëntatie van de opening vrijwel altijd mogelijk. Er is echter geen uitzicht, en daklichten kunnen niet op iedere verdieping aangebracht worden. Lichtdoorlatende elementen in het dakvlak zijn er in talloze verschijningsvormen: koepels, lichtstraten, sheddaken maar ook lantaarnconstructies (transparante opstanden met een gesloten overkapping). Net als bij een zijlicht moet er bij een daklicht aandacht worden besteed aan de zon- en lichtregulering. Overmatige opwarming van en verblinding in de onderliggende ruimte moet worden voorkomen. Ontwerpregels lichtopeningen 1. Voer ongeveer 40% van het geveloppervlak als lichtopening uit. Veel lichtopeningen en daarmee veel daglicht is niet per definitie optimaal. Boven deze richtwaarde kan als gevolg van teveel zoninstraling klimatologische problemen en visueel discomfort ontstaan. 2. Openingen worden zo hoog mogelijk in het geveloppervlak aangebracht, om een hoger lichtniveau en een grotere gelijkmatigheid te realiseren. Daarbij moet het aspect uitzicht niet uit het oog verloren worden. 3. De hoogte van de lichtopening kan worden afgestemd op de diepte van de ruimte (diepte ca. 1,5-2 x afstand bovenzijde raam naar vloer). 4. Glasvlak onder werkvlak is vanuit een lichttechnisch oogpunt niet zinvol 5. Pas, daar waar mogelijk, aan weerszijden van een ruimte lichtopeningen toe. Hiermee wordt een goede daglichttoetreding en gelijkmatigere lichtspreiding in de ruimte verkregen. Hierbij worden noord en zuidgevels wat betreft de controle van het zonlicht geprefereerd. 6. De oriëntatie van het gebouw zou zich in het gevelontwerp, in de grootte van de openingen, de keuze van de zonwering en eventueel de keuze van het glas moeten weerspiegelen. Pas daarom het aantal en de grootte van de lichtopeningen in een gevel aan op de specifieke eigenschappen van de zonnestand horende bij de verschillende geveloriëntaties: noord: gelijkmatige lichtinval, zonregulering niet nodig, lichtregulering wel. zuid: door direct zonlicht veel natuurlijk licht mogelijk, zonregulering relatief eenvoudig door hoge zonnestand. west/oost: moeilijke zonregulering door lage zonnestand (zie ook ). 8. Gebruik voor gevelramen horizontale lichtopeningen. Deze hebben een beter rendement ten aanzien van de daglichtopbrengst en zorgen voor minder contrast. Wanneer uitzicht het doel is, biedt een verticaal raam daarentegen meer mogelijkheden voor een goed uitzicht. 9. Besteed aandacht aan het ontwerp en de detaillering van de lichtopeningen (vorm en materialisatie dagkanten). Dit ter bevordering van de daglichtspreiding en het tegengaan van hinderlijk contrast. 10. Daklichten zijn effectiever dan zijlichten, maar het uitzicht en de beperking tot dakverdieping zijn aandachtspunten. Pas ook bij daklichten zon- en lichtregulerende voorzieningen toe. 17

20 6.2. Regelelementen van daglichtopeningen Hoewel de opening in de gevel het belangrijkste is voor het maken van een goed daglichtontwerp, beïnvloeden de elementen in en rondom deze opening ook de verdeling en de hoeveelheid van het daglicht in de ruimte. Het gaat hierbij om lichtdoorlatende, lichtsturende en lichtwerende elementen Lichtdoorlatend De zon- en lichttoetreding worden uitgedrukt in respectievelijk de ZTA-waarde en de LTA-waarde. Zontoetredingsfactor ZTA De ZTA-waarde van een raam of beglazingssysteem geeft de verhouding tussen de binnenkomende en de opvallende zonnestraling, zowel directe als diffuse straling. De binnenkomende straling is de som van het doorgelaten deel en het geabsorbeerde deel dat naar binnen afgegeven wordt. Voor blank enkel glas bedraagt de ZTA-waarde 0,8; voor HR++ glas bedraagt de ZTA-waarde tussen de 0,6 en 0,7 In deze grootheid zijn zowel de directe als de diffuse straling verdisconteerd. Voor het onderling vergelijken van de zontoetreding door verschillende beglazingssystemen, wordt echter om meettechnische redenen bij voorkeur de grootheid "ZTAN" gebruikt, die uitsluitend betrekking heeft op loodrecht opvallende, directe straling. De waarden van ZTAN liggen ongeveer 10 % hoger dan de corresponderende waarden van ZTA. Lichttoetredingsfactor LTA De LTA-waarde van een raam- of beglazingssyteem geeft de verhouding tussen de binnenkomende en de opvallende zichtbare zonnestraling bij een loodrechte invalshoek. Voor blank enkel glas bedraagt de LTA-waarde 0,9; voor HR++ glas bedraagt de LTA-waarde 0,7 tot 0,8. Naarmate de isolatiewaarde van het glas toeneemt, nemen de LTA- en de ZTA-waarde af, doordat de isolatiemaatregelen van het glas (aantal glaslagen, metaalcoatings op het glas) minder zonnestraling doorlaten. Glas Glas is een anorganisch smelt product dat door een gecontroleerde koeltechniek, zonder te kristalliseren overgaat van vloeibaar naar een vaste toestand. Zand (Siliciumdioxide) is het belangrijkste ruwe materiaal voor de productie van glas. De groenachtige eigenschap van glas wordt veroorzaakt door toegevoegde ijzeroxide. De transmissiefactor van glas hangt af van de dikte. Een typische τ van 4 mm dik glas is 0,9. De eigenschappen van een specifiek glasvlak worden bepaald door de uiteindelijke structuur en samenstelling. Door het ontbreken van een kristalstructuur worden lichtstralen doorgelaten zonder verstrooiing. Het soda-lime-silica glas kan straling doorlaten in het bereik van nm (ter vergelijk; het zichtbare licht ligt tussen nm). De overige golflengtes worden voornamelijk geabsorbeerd. Het feit dat straling met een lange golflengte niet wordt doorgelaten verklaart het opwarmeffect; de straling die door het raam valt warmt objecten en ruimteafwerking op en wordt uitgezonden als straling met een langere golflengte dan de oorspronkelijke, die niet meer doorgelaten wordt. Daarnaast veroorzaakt de absorptie van straling in het glas warmte die vervolgens wordt afgestaan door het glas in de vorm van straling, convectie of conductie. Glas biedt de mogelijkheid om het daglicht binnen te laten, zicht Figuur 15: spectrale transmissie normaal enkel glas naar buiten te behouden zonder tot al te grote warmteverliezen te leiden. Een uniek materiaal dat het mogelijk maakte om het binnenklimaat met name op de aspecten warmte en licht enorm te verbeteren. Tot de jaren 1970 werd in ons land in de bouw met name enkel glas toegepast. Dit leverde een hoge lichtopbrengst, maar de warmteverliezen waren relatief groot in vergelijk tot de rest van de gevel. Dubbelglas en driedubbelglas, eventueel voorzien van zonwerende folie, hebben zeer goede thermische eigenschappen en verbeteren het thermisch comfort in een ruimte. Echter, hoe dikker de lagen glas, des te minder licht wordt er doorgelaten. Maximale lichttoetreding, minimale zon (warmte) toetreding en maximale warmte-isolatie spreken technische eigenschappen van het glas aan, die gedeeltelijk conflicteren met elkaar. Dit conflict kan geminimaliseerd worden door: 18