Bouwfysisch Ontwerpen 1
Bouwfysisch Ontwerpen 1
Bouwfysisch Ontwerpen 1
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Bouwfysisch</strong> <strong>Ontwerpen</strong> 1<br />
Verlichtingsgrootheden<br />
Rekenvoorbeelden<br />
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
31 mei 2010 Mariëlle Aarts
De bron<br />
1. Daglicht
Daglichtfactor<br />
DF = (E punt /E horizontaal vrije veld ) * 100%<br />
zenith<br />
E punt<br />
E horizontaal vrije veld
Daglichtfactor<br />
DF = (E punt /E horizontaal vrije veld )* 100%<br />
Maat voor minimale hoeveelheid daglicht<br />
in ruimte<br />
• Bij geheel bewolkte hemelverdeling (CIE<br />
Overcast sky = slechtste daglichtconditie)<br />
•L zenith = 3* L horizon<br />
• Geen direct zonlicht<br />
• Rekening houdend met omgevingsaspecten<br />
• Vuistregel: gemiddeld minimaal 2%<br />
Daglichtkamer, vloer 1 Vertigo
Daglichtfactor<br />
DF = (E punt /E horizontaal vrije veld ) * 100%<br />
d h = Hemelcomponent<br />
d e.r<br />
= Externe reflectiecomponent<br />
d i.r = Interne reflectiecomponent<br />
Daglichtkamer, vloer 1 Vertigo
Daglichtfactor<br />
DF = (E punt /E horizontaal vrije veld ) * 100%<br />
Daglichtkamer, vloer 1 Vertigo
Daglichtfactor website BPS<br />
• Geen belemmering buiten<br />
• Vaste reflectiefactoren ruimte<br />
• Werkvlakhoogte (0,75 cm boven vloer)<br />
http://sts.bwk.tue.nl/daylight/
Daglichtfactor website BPS<br />
• Geen belemmering buiten<br />
• Vaste reflectiefactoren ruimte<br />
• Werkvlakhoogte (0,75 cm boven vloer)<br />
http://sts.bwk.tue.nl/daylight/
Direct zonlicht?<br />
• Oriëntatie van de gevel
Directe zon?<br />
• Controleren directe zon in ruimte:<br />
• Bezonningssimulator<br />
– Maquette
De bron<br />
2. Kunstlicht<br />
Ingo Maurer
Kunstlicht<br />
Hoeveelheid licht<br />
Verschil 40 W gloeilamp<br />
en 75 W gloeilamp<br />
40 W 75 W
Lichtstroom Ф<br />
Lichtstroom, Ф<br />
Lichtstroom [Ф] is de<br />
basiseenheid van licht.<br />
Hoeveelheid energie die per<br />
seconde door een lichtbron<br />
wordt uitgestraald, gewogen<br />
tegen de spectrale<br />
ooggevoeligheid<br />
Eenheid: LUMEN (lm)
Lichtstroom Ф<br />
Φ 670<br />
780nm<br />
<br />
380nm<br />
V<br />
λ<br />
dP( λ)<br />
d<br />
dλ<br />
λ<br />
violet<br />
rood<br />
dP<br />
d<br />
[ w<br />
/<br />
m<br />
]<br />
P<br />
1 2 3 4<br />
Spectraal vermogen gloeilamp λ [μm]<br />
violet<br />
rood<br />
dP<br />
d<br />
[ w/<br />
m]<br />
dP<br />
400 500 600 800<br />
700<br />
Spectraal vermogen gloeilamp λ [μm]
Lichtstroom Ф<br />
1,0<br />
V(λ)<br />
300 400 500 600 700<br />
λ (nm)<br />
dP<br />
670 V( )<br />
d<br />
Φ<br />
400 500 600 700<br />
800<br />
Lichtspectrum van een gloeilamp
Kunstlicht<br />
40 W gloeilamp Ф ~<br />
415 lm<br />
75 W gloeilamp Ф ~<br />
913 lm<br />
40 W 75 W
Kunstlicht<br />
Energieverbruik<br />
Verschil<br />
gloeilamp en<br />
spaarlamp
Energieverbruik<br />
Rendement<br />
gloeilamp (40 W,<br />
415 lm) ~10 lm/W<br />
Rendement<br />
spaarlamp (8 W,<br />
400 lm) ~50 lm/W
Kunstlicht<br />
Richting licht<br />
(lichtsterkte, I)<br />
Verschil normale<br />
gloeilamp &<br />
reflectorlamp
Lichtstroom<br />
Lichtstroom Ф is de<br />
Lichtstroom, Ф<br />
totale oaehoeveelheid<br />
ee ed<br />
uitgezonden licht.<br />
Omdat lichtbron niet in<br />
alle richtingen<br />
evenveel licht geeft:
Lichtsterkte, I<br />
ω<br />
I<br />
I<br />
Lichtstroom [Ф ] die in een<br />
bepaalde richting wordt<br />
uitgestraald t per eenheid<br />
van ruimtehoek [].<br />
I = Ф /<br />
[lumen/sr= cd]<br />
Eenheid : candela [cd]
Lichtsterkte, I<br />
r<br />
ω<br />
Aboldeel<br />
• Ruimtehoek:<br />
Deel van de ruimte dat<br />
door een vanuit een punt<br />
uitwaaierende bundel –<br />
rechtlijnige- stralen wordt<br />
bestreken<br />
ω = A boldeel /r²<br />
Ruimtehoek volledige bol is 4 π<br />
Eenheid: steradiaal [sr]
Rekenvoorbeeld<br />
Stel, in een ruimte hangt een puntbron<br />
die in alle richtingen evenveel licht<br />
uitstraalt.<br />
1,5 m<br />
500 lux<br />
De verlichtingssterkte op een vlak, recht<br />
onder de lichtbron is 500 lux op A4<br />
papier (0,21*0,29m 2 ) Afstand is 1,5 m<br />
Hoe groot is de lichtstroom (Ф) van de<br />
lichtbron?
Rekenvoorbeeld<br />
Hoe groot is de lichtstroom (Ф) van de<br />
lichtbron?<br />
E = Ф / A<br />
A = 021*0 0,21 0,29<br />
1,5 m<br />
= > Ф = 30,45 lm<br />
500 lux<br />
I = Ф/ ω
Lichtsterkte, I<br />
r<br />
ω<br />
Aboldeel<br />
• Ruimtehoek:<br />
Deel van de ruimte dat<br />
door een vanuit een punt<br />
uitwaaierende bundel –<br />
rechtlijnige- stralen wordt<br />
bestreken<br />
ω = A boldeel /r²<br />
Eenheid: steradiaal [sr]
Rekenvoorbeeld<br />
Hoe groot is de lichtstroom (Ф) van de<br />
lichtbron?<br />
= 30,45 lm lichtstroom op het blad<br />
ω<br />
Ruimtehoek papier tov lichtbron<br />
ω = Aboldeel/r²<br />
~ 0,03 sr<br />
500 lux<br />
I = Ф/ ω = 1125 cd<br />
Omdat I in alle richtingen even groot:<br />
Фbron = I * 4 π<br />
Фbron ~ 12 140 lumen
Relatie tussen Lichtsterkte (I) en<br />
Verlichtingssterkte (E)<br />
Lichtsterkte, I<br />
Verlichtingssterkte, E
Lichtsterkte (I) en Verlichtingssterkte (E)<br />
Inverse kwadraten wet<br />
Puntbronnen geldt:<br />
I = 100 cd<br />
100 lx<br />
E = I/d 2 (loodrecht op het<br />
vlak)<br />
d<br />
1m
Inverse Kwadraten wet<br />
E = I/d 2 (loodrecht op het<br />
Ep = I/d<br />
2 vlak)<br />
I = 100 cd<br />
100 lx<br />
25 lx<br />
d<br />
d<br />
1m<br />
2m<br />
Afstand bron tot vlak 2* zo<br />
groot,<br />
verlichtingssterkte 4*<br />
zo klein!
Inverse Kwadraten wet<br />
Onder een hoek met de<br />
normaal<br />
I<br />
α h<br />
d<br />
E = (I/d 2 )* cos<br />
α
Inverse Kwadraten wet<br />
Onder een hoek met de<br />
<br />
normaal<br />
E = (I/d 2 )* cos<br />
d
Rekenvoorbeeld<br />
Stel, in een ruimte hangt een puntbron<br />
die in alle richtingen evenveel licht<br />
uitstraalt.<br />
De verlichtingssterkte op een vlak, recht<br />
1 m<br />
1,5 m<br />
500 lux<br />
onder de lichtbron is 500 lux op A4<br />
papier. Afstand is 1,5 m<br />
Hoe groot is de verlichtingssterkte 1 m<br />
vanaf het midden?
Rekenvoorbeeld<br />
Hoe groot is de verlichtingssterkte (E),<br />
1 m vanaf het midden?<br />
1,5 m<br />
E = (I/d2)* cos<br />
I = (500 * (1,5 )2)/ cos0<br />
I = 1125 cd<br />
1 m<br />
500 lux
Inverse Kwadraten wet<br />
<br />
Onder een hoek met<br />
de normaal<br />
d 2<br />
d 1<br />
d 1 = 1,5 m<br />
d 2 = (1,5) 2 + (1) 2<br />
= 18 1,8 m<br />
<br />
1<br />
cos =1,5/1,8
Rekenvoorbeeld<br />
Hoe groot is de verlichtingssterkte (E),<br />
1 m vanaf het midden?<br />
1,8<br />
<br />
1,5 m<br />
E = (I/d2)*cos <br />
I = 1125 cd<br />
d = 1,8 m<br />
cos =1,5/1,8 , = 0,83<br />
1 m<br />
500 lux<br />
E = (1125/(1,8)2)* 0,83<br />
E = 290 lux
Polair lichtsterktediagram<br />
180<br />
150<br />
120<br />
60 cd<br />
40<br />
20<br />
20 40 60<br />
90<br />
60<br />
30<br />
Genormeerd op 1000 lm lamplichtstroom<br />
0<br />
Polair lichtsterkte diagram bol
Polair lichtsterktediagram<br />
Direct, breedstralend<br />
Indirect<br />
Semi- direct<br />
Direct, diepstralend
Luminantie berekening<br />
Stel, bron géén puntbron<br />
maar afmeting met<br />
doorsnede 10 cm, wat<br />
is luminantie?<br />
• I = 1125 cd<br />
• De diameter van de<br />
lichtbron is 0,1 m
Luminantie, L<br />
Luminantie<br />
I<br />
A<br />
• Lichtsterkte (I), per eenheid<br />
van het schijnbaar oppervlak<br />
(A schijnbaar ), die in een<br />
bepaalde richting wordt<br />
uitgestraald.<br />
L = I/A schijnbaar<br />
Eenheid : cd/m 2
Luminantie berekening<br />
Stel, bron géén puntbron<br />
maar afmeting met<br />
doorsnede 10 cm, wat<br />
is luminantie?<br />
0,1<br />
A schijnbaar<br />
• L = I/Aschijnbaar<br />
• I = 1125 cd<br />
• Aschijnbaar = *(0,05) 2<br />
= m2<br />
• L = 143 240 cd/m2
Luminantie berekening<br />
cd/m<br />
2<br />
Zon 1 000 000 000 Schadelijk<br />
100 000 Pijngrens<br />
Wolken 10 000 Fotopisch<br />
TL-lamp<br />
10 000<br />
Wit papier in zonlicht 10 000<br />
Blauwe hemel 5 000<br />
Comfortabel lezen 100<br />
1 Mesopisch<br />
Wit papier in maanlicht 0,01 Scotopisch<br />
Wit papier in sterrenlicht 0,00010001<br />
Gezichtsdrempel 0,00001
De 4 verlichtingsgrootheden
De 4 verlichtingsgrootheden<br />
• Beschrijven hoe een ruimte waargenomen<br />
wordt, comfort.<br />
• Hoeveelheid licht berekenen<br />
• De juiste ontwerp keuze maken<br />
raamgrootte lichtbronnen armaturen<br />
– raamgrootte, lichtbronnen, armaturen,<br />
kleurgebruik ruimte, positie lichtbronnen, etc.
Relat tief spectraa al vermogen<br />
Kleur licht<br />
nUV<br />
UV<br />
De bron<br />
Kleurtemperatuur (T k of CCT in Kelvin)<br />
Kleurweergave index (Ra )<br />
licht<br />
IR<br />
7000 K<br />
6000 K<br />
5000 K<br />
4000 K<br />
3000 K<br />
2800 K<br />
IR<br />
1. Verandering kleurtemperatuur<br />
(verschuivingswet van Wien)<br />
λT =constant<br />
2. Emittantie (Stefan-Boltzman’s<br />
Law)<br />
M = σ T 4<br />
2000 K<br />
400<br />
800<br />
1600<br />
2400 3200<br />
golflengte (nm)
Kleurtemperatuur Tk<br />
• Kleur van het licht<br />
3000 Kelvin 4000 Kelvin<br />
5000 Kelvin 6500 Kelvin
Kleurweergave index, Ra<br />
Kleurweergave<br />
Verschil gloeilamp<br />
(volledig spectrum) &<br />
straatverlichting<br />
(klein deel spectrum)
Kleurweergave index, Ra [0-100]<br />
400 500 600 700 (nm)<br />
Kleurweergave<br />
Verschil gloeilamp<br />
(volledig spectrum) &<br />
straatverlichting<br />
(klein deel spectrum)<br />
400 500 600 700 (nm)
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Welk resultaat wil je bereiken?
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Functioneel?
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Functioneel?<br />
Vastgelegd in<br />
lichttechnische<br />
eisen en normen<br />
[NEN-12464 -1].<br />
Uitgangspunt:<br />
Mogelijkheden &<br />
beperkingen zien.<br />
Ergonomie
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Functioneel?<br />
• Verlichtingssterkte
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Functioneel?<br />
• Verlichtingssterkte<br />
• Luminantie<br />
-Verhoudingen
UV<br />
blauw groen geel oranje rood<br />
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Functioneel?<br />
• Verlichtingssterkte<br />
te<br />
• Luminantie<br />
380 450 500 550 600 650 700<br />
750<br />
- Verhoudingen<br />
golflengte (nm)<br />
Zichtbaar<br />
gebied<br />
IR<br />
• Kleur licht<br />
- grafisch<br />
- mode<br />
Natuurlijk licht,<br />
complete spectrum
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Vorm ?
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Vorm : Verschil van Dag & Nacht<br />
Seattle Public Library, Office of Metropolitan Architecture (OMA)
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Sfeer?<br />
• Lichtverdeling<br />
- Uniform, saai,<br />
contrastloos
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Sfeer?<br />
• Lichtverdeling<br />
- Divers,<br />
prikkelend, actief,<br />
interessant
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Aspecten staan<br />
meestal niet los<br />
van elkaar
<strong>Ontwerpen</strong> met licht<br />
Aspecten staan meestal<br />
niet los van elkaar.<br />
Vergaderruimte andere<br />
eisen dan normale<br />
werkplek.<br />
- Presentaties<br />
- Mimiek zichtbaar<br />
- Ruimte stimulerend!
<strong>Ontwerpen</strong> met licht
Hoe kun je het daglicht in een ruimte<br />
beïnvloeden?<br />
• Positie van de ramen in de gevel<br />
Ki b ll A M<br />
Kimball Art Museum<br />
Texas, Louis Kahn
Positie van de ramen<br />
• Vanuit lichttechnisch oogpunt:<br />
Ramen hoog in de gevel -> meer licht
Positie van de ramen
• Nog beter:<br />
Positie van de ramen
Positie van de ramen<br />
• Hoe je een ruimte ervaart<br />
• Hoeveel uitzicht je hebt
Positie van de ramen
Hoe kun je het daglicht in een ruimte<br />
beïnvloeden?<br />
• Oriëntatie van de gevel
Oriëntatie van de gevel<br />
• Wel of geen direct zonlicht &<br />
wanneer?<br />
Woonhuis bij voorkeur wel want:<br />
- Grotere contrasten tussen licht en<br />
donker, dynamiek, interessanter<br />
-Warmere e lichtkleur<br />
- Warmtestraling
Oriëntatie van de gevel
Oriëntatie van de gevel<br />
• Wel of geen direct zonlicht &<br />
wanneer?<br />
Werkplek bij voorkeur niet want:<br />
- Verblinding treedt op door te grote<br />
contrasten, te hoge luminantie en evt.<br />
spiegeling<br />
- Temperatuur stijgt, te warm
Hoe kun je het daglicht in een ruimte<br />
beïnvloeden?<br />
• Positie van de ramen<br />
• Oriëntatie van de gevel<br />
• Afmeting van de ramen<br />
– Vuistregel: 20-30 % vloeropp.<br />
– Ruimte niet dieper dan 2,5 keer<br />
hoogte daglichtopening.<br />
• Soort glas
Soort glas
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Welke middelen?
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Kleurgebruik v.d. ruimte<br />
– Donkere kleuren absorberen licht,<br />
lichte kleuren reflecteren.<br />
ceiling 0.8, walls 0.7, floor 0.2<br />
ceiling 0.2, walls 0.175, floor 0.05<br />
05<br />
DFaverage = 3.2<br />
DFaverage = 2.2
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Kleurgebruik v.d. ruimte<br />
– Licht op gekleurd vlak,<br />
reflecteert t licht van die kleur
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Positie van de lichtbron
<strong>Ontwerpen</strong> met licht
Beïnvloeden van licht in de ruimte
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Richting licht
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Richting licht<br />
http://sts.bwk.tue.nl/artificial_light/
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Richting licht
Beïnvloeden van licht in de ruimte<br />
• Bundel van de lichtbronnen
Beïnvloeden van licht in de<br />
ruimte<br />
Kleurgebruik ruimte<br />
Positie van de lichtbron<br />
Richting van het licht<br />
Bundelbreedte van de lichtbron<br />
Kleurtemperatuur van het licht<br />
Kleurweergave
lichtontwerpfouten<br />
• Hoe moet het niet?
lichtontwerpfouten<br />
• Zonwering <strong>Ontwerpen</strong> voor het verkeerde<br />
klimaat
lichtontwerpfouten<br />
• Zonwering <strong>Ontwerpen</strong> voor het verkeerde<br />
klimaat
lichtontwerpfouten<br />
• Een gevel ontwerpen op de buitenkant en niet<br />
op de binnenkant
lichtontwerpfouten<br />
• Transparantie wordt een leugen als er geen<br />
rekening met de gebruikers gehouden wordt.
lichtontwerpfouten<br />
• Transparantie wordt een leugen als er geen<br />
rekening met de gebruikers gehouden wordt.
lichtontwerpfouten<br />
• Zonwering zonder rekening te houden met zon,<br />
alle gevels identiek!
• Belang van oriëntatie<br />
lichtontwerpfouten<br />
Salk Institute for Biological studies, La Jolla California, Louis Kahn
lichtontwerpfouten<br />
• Licht werkt niet volgens pijltjes
lichtontwerpfouten<br />
• Lichtontwerp dat niet is afgestemd op het gebruik
lichtontwerpfouten<br />
• Gebruik van donkere afwerking
lichtontwerpfouten<br />
• Veel lampen maar nog steeds geen licht
lichtontwerpfouten<br />
• Te veel verschillende typen lichtbronnen<br />
gebruiken in b.v. winkels.<br />
Gasontladings lampen<br />
Halogeenspots
lichtontwerpfouten<br />
• Verschil van dag & nacht
• Conclusie<br />
lichtontwerpfouten<br />
Een goede architect werkt van binnen naar buiten<br />
en niet andersom!
Goede (licht) ontwerpen<br />
Church on the water Hokkaido Tadao Ando
Koshino House, Tadao Ando<br />
Church of light, Osaka,<br />
Td Tadao Ando
University Alicante, Alvaro Siza<br />
University Porto, Alvaro Siza
Bibliotheek Seinajoki, Zweden. Alvar Aalto
Schilderen met licht<br />
Luis Barragan<br />
Capella de madres Capuchinas, Mexico City
Change language