06 ноября 2020

Биофильный дизайн и свет

О ТОМ, ЧТО ТАКОЕ БИОФИЛЬНЫЙ ДИЗАЙН, А ТАКЖЕ ВОЗМОЖНОСТЯХ ОСВЕЩЕНИЯ В СУЩЕСТВУЮЩЕМ ТРЕНДЕ РАССКАЗЫВАЕТ ПРОФЕССОВ КАРОЛИНА ЗЕЛИНСКА-ДАБКОВСКА, ЧЛЕН АССОЦИАЦИЙ IALD, IES, CIE, MSLL, RIBA

Профессор и доктор Karolina M. Zielinska-Dabkowska, член IALD, IES, CIE, MSLL, RIBA рассказывает о том, какую роль играет освещение в биофильном дизайне (статья, опубликованная в журнале Arc Magazine).

 

В 20-ом веке многие люди мигрировали в города в поисках работы и экономических возможностей, отказавшись от сельского хозяйства и ландшафта. Поэтому их прямая связь с сельской жизнью и природой была потеряна. Этот процесс продолжается и по сей день с беспрецедентным ростом городов: по оценкам, к 2050 году 68% мирового населения будет жить в городах. В связи с предрасположением эволюции, даже если люди живут в городской среде обитания, они все равно будут искать восстановления утраченных связей с растениями и миром природы.

В 1994 году Эдвард О. Уилсон впервые ввел термин «биофилия», который описывает глубокую связь человека с другими формами жизни и природой в целом: связь, уходящая корнями в человеческую биологию. Позже, на рубеже 21 века, эти знания начали применяться, и появилась всемирная тенденция применения принципов биофильного дизайна в многочисленных проектах всемирно признанных архитектурных бюро. Среди них были WOHA, Foster and Partners, UNStudio, BIG Architects и MVRDV, и это лишь некоторые из них. Азия и особенно Сингапур по-прежнему находятся в авангарде этого нового развития.

Биофильный дизайн и светРазвитие биофильного дизайна по странам

 

Устойчивый биофильный дизайн — Стандарты экологичного строительства и системы сертификации

 

Недавно было признано, что ключевой фактор биофилии был упущен из виду при разработке систем оценки и сертификации зеленого строительства в 1990-х годах. Такие схемы являются добровольными и обычно включают рейтинговые системы, оцениваемые третьей стороной, которые относятся к строительству в среде с целью уменьшения воздействия архитектуры на природу.

Чаще всего это достигается за счет интеграции устойчивого дизайна, принятого компаниями для демонстрации целостности, ответственности и осведомленности своих организаций. Человеческая потребность в соединении с природой и существующими связями с искусственной средой выходит за рамки основ проектирования с низким уровнем воздействия на сырьевые ресурсы, энергоэффективность, безопасность или загрязнение. Скорее, это касается воздействия на физическое и психическое здоровье и благополучие людей в здании. Биофильный дизайн особенно актуален для офисных зданий. Только в Европе миллионы людей проводят более 90% своего дня в закрытых помещениях и обычно работают пять дней по 40 часов в неделю. Поэтому крайне важно создавать гармоничные и устойчивые интерьеры, которые поддерживают биологические потребности человека и уважают жизнь растений. Согласно исследованиям, биофильный дизайн создает более здоровые пространства, которые поддерживают благополучие, повышают творческий потенциал и сосредоточенность, повышают производительность и сокращают недостаток в персонале. Еще один фактор, который играет важную роль в создании зеленых зон в зданиях — это обеспечение более чистого воздуха в помещениях.

Таким образом, чтобы восполнить этот пробел, введение биофильного дизайна в процесс верификации строительства зданий в качестве практического и творческого решения поможет восстановить общение с природой в искусственной среде. Существуют три системы оценки и сертификации экологического строительства, которые устанавливают критерии для применения подходов, ориентированных на здоровье, которые включают принципы биофильного дизайна:

международные стандарты BREEAM, LEED и WELL (первый строительный стандарт и программа сертификации, ориентированная исключительно на здоровье и благополучие людей в зданиях).

В BREEAM UK New Construction 2018 Land Use and Ecology (LE 04 Изменение и повышение категории экологической ценности https: // bit.ly/2Wkpv4Y) баллы могут быть получены за счет улучшения здоровья, благополучия и, возможно, производительность жителей, пользователей и соседей за счет предоставления рекреационного пространства и усиления связи между людьми и окружающей средой (биофилия).

Цель стандарта LEED v.4 новых строений под названием Designing with Nature, Biophilic Design for the Indoor Environment — поддержание и улучшение здоровья, благополучия и продуктивности человека путем предоставления и включения элементов природы во внутреннюю среду (https: / /bit.ly/2WgirGJ). План биофильного дизайна включает в себя по крайней мере пять различных критериев проектирования, связанных с биофильным дизайном, которые необходимо разработать и внедрить. Вот они: обеспечение регулярного доступа к природе в пространстве, предложение природных аналогов, обеспечение соответствия пространственных природных свойств пространства, уникальная связь людей с местом, климатом и культурой и, наконец, создание достаточных возможностей для взаимодействия человека с природой внутри здания и на территории проекта, вне здания.

В пилотном проекте WELL v2 (https: // bit.ly/2wzi7U8), новой версии WELL Building Standard, можно получить баллы в Feature 89 Biophilia I — Quality, представив план биофилии, который включает описание того, как проект включает природу через элементы окружающей среды, освещение и планировку пространства (https://bit.ly/2Ijsdhk). Кроме того, в характеристике 100 «Биофилия II — Количественное определение биофилии в помещении» установлены два требования: растения в горшках или другие зеленые насаждения (грядки/цветники) должны покрывать не менее 1% площади пола на этаж и/или стену растений на этаж, покрывая площадь стены, равную или превышающую 2% площади пола или покрывать самую большую из имеющихся стен, в зависимости от того, что больше (https://bit.ly/2EOw4SK). Полученные баллы и критерии BREEAM могут способствовать получению сертификата WELL. Хотя цели биофильного дизайна могут иногда вступать в противоречие с наиболее энергоэффективными требованиями в строительстве и дизайне, полностью экологичное здание должно отвечать потребностям его жителей.

 

Биофильный дизайн и освещение

В недавно опубликованных отчетах, таких как HUMAN SPACES: The Global Impact of Biophilic Design in the Workplace, книгах (https: // bit. Ly/2wtT4lx, https://bit.ly/2WFM1F4), в прошедших и предстоящих конференциях и семинарах (https : //bit.ly/2HOvC8N, https://bit.ly/2VRjpEw) клиенты и архитекторы ожидают, что их проекты будут включать эти новые элементы. Интересно, консультируясь с производителями осветительных приборов или специалистами на производствах о том, как освещать декоративные растения светодиодными источниками в реальных проектах, часто нет ответов, поскольку не существует установленных во всем мире стандартов и рекомендаций относительно того, как правильно их освещать. Более того, если в построенных зданиях нет доступа дневного света, многие растения не выживают, поэтому их необходимо постоянно заменять из-за особенностей проектных решений и недостатка искусственного освещения.

Поэтому опубликованное в Sustainability Journal исследование под названием «Светодиодные источники света и их комплексная установка для визуально и биологически эффективного освещения декоративных комнатных растений» (https://bit.ly/2QHE24P) может быть интересным чтением для тех, кто ищет ответы по этой теме. Вдохновением для этой исследовательской работы стала необходимость обеспечения соответствующего освещения декоративных растений в Цюрихском инновационном центре Givaudan, Kemptthal — реальном проекте (https://bit.ly/2JTPZDQ). Была написана диссертация, которая воплотила видение проекта Givaudan в академической сфере (https://bit.ly/2Iip1Cz). Этот тезис сформировал основу для исследований, и его выводы послужили толчком для дальнейшего подробного изучения.

Это исследование показывает сложность проектирования системы освещения для людей и растений в помещениях и пытается ответить на вопрос об оптимальном спектре для визуально и биологически эффективного светодиодного освещения. Кроме того, авторы создают принципы устойчивого дизайна, применяя светодиодные источники для освещения декоративных растений в помещении.

Как мы видим в Таблице, существуют важные требования, связанные со светом, такие как спектр света, интенсивность световой энергии, а также время и продолжительность излучения, которые влияют как на декоративные растения, так и на человека. Световая информация об окружающей среде воспринимается как растениями, так и людьми через различные фоторецепторы, содержащие определенные светочувствительные пигменты, поглощающие электромагнитное излучение определенной длины волны (рис. 4). Зеленые растения реагируют на оптическое излучение, которое они используют для фотосинтеза (преобразование световой энергии в химическую энергию), а также на фотоморфогенез (для общего контроля развития, а также для определения их формы).

Требования к освещению. Биофильный дизайн

Действующий спектр для растений, известный как кривая МакКри, был определен между 280-800 нм, а часть за пределами спектра видимого света показана на рисунке сплошной черной линией. Спектральный диапазон фотосинтетически активной радиации (ФАР), обычно используемый в садоводстве, содержит неполный диапазон между 400-700 нм для развития всего растения, показанный на рисунке пунктирной рамкой. Исследования ясно показывают, что фотоморфогенез различных растений требует электромагнитного излучения за пределами диапазона PAR от прибл. 380-850 нм и любое исключение определенных длин волн, таких как ультрафиолетовый свет и инфракрасный, повлияет на другие процессы в растении, что, как следствие, окажет негативное влияние на рост и развитие.

Спектр света

Принимаем во внимание, что действенный спектр для людей определяется функцией светимости V (λ), показанной на чертеже пунктирной линией и диапазоном между 380-760 нм. Таким образом, у нас не только разные требования к свету между растениями и людьми, но также существует проблема стандартных измерительных устройств, которые включают только диапазоны видимого света на основе рекомендованных CIE функций спектральной светоотдачи. Наконец, стандартные светодиоды в качестве нетепловых источников света не излучают свет с предпочтительными тепловыми инфракрасными длинами волн, которые полезны как для растений, так и для людей.

 

Выводы

Следующие заключения, сделанные на основе этого исследования, можно подытожить так:

  • Дневной свет в помещениях является предпочтительной формой освещения декоративных растений в связи с наличием широкого непрерывного спектра.
  • Когда уровень дневного света недостаточен, искусственное освещение должно имитировать условия, в которых растение находится при дневном свете. (Эта рекомендация основана на глубоко укоренившейся эволюционной связи с естественным светом. Поэтому люди всегда будут отдавать предпочтение естественному освещению растений в помещениях по сравнению с искусственным).
  • Архитектурное освещение белыми LED со стандартной метрикой CCT, применяемой для внутренних помещений, не может обеспечить визуально и биологически эффективное освещение для декоративных комнатных растений.
  • Цветное искусственное освещение, используемое для выращивания пищевых культур в садоводстве, не должно применяться в помещениях, так как оно придает неестественный вид комнатным декоративным растениям и не обладает полезными свойствами полного спектра света, необходимого для людей и растений.
  • Правильный спектр действия для биологически эффективного освещения декоративных комнатных растений может быть создан с помощью верно подобранных светодиодных источников света (определенные длины волн и их спектральное соотношение), а также управления освещением.
  • При правильном проектировании биологически эффективное светодиодное освещение для декоративных комнатных растений может выглядеть естественно и визуально привлекательно.
  • Существует недостаток надлежащей методологии исследования декоративных комнатных растений, на которую можно было бы опираться, например, в исследованиях по определению и оценке оптимальной длины волны и спектральных соотношений светодиодных источников света.
  • Обнаруживаемый/регистрируемый диапазон длин волн универсальных измерительных устройств ограничен и исключает невидимый свет ниже 380 нм и выше 760 нм.