13 ноября 2020

Биофильный дизайн и свет

ПРОФЕССОР КАРОЛИНА ЗЕЛИНСКА-ДАБКОВСКАЯ, ЧЛЕН IALD, IES, RIBA И CIE, ОБЪЯСНЯЕТ ЧТО ТАКОЕ БИОФИЛЬНЫЙ ДИЗАЙН ЖУРНАЛУ ARC MAGAZINE И КАКОЕ ОТНОШЕНИЕ ОН ИМЕЕТ К МЕТОДАМ ПОДХОДА В ОСВЕЩЕНИИ

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. Развитие и эволюционировано человека показывает, что даже если люди живут в городской среде, 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 свет
Мировая тенденция реализованных и будущих биофильных проектов в искусственной среде. (Данные получены из проектов на веб-сайтах всемирно известных архитекторов, начиная с 1984 года, а также из книги Эдварда О. Уилсона «Биофилия».) © K.M. Zielinska-Dabkowska & J. Hartmann
Развитие биофильного дизайна по странам
Сравнение по странам мира предполагаемых биофильных проектов, показывающее, что Сингапур является лидером в этом направлении. © K.M. Zielinska-Dabkowska & J. Hartmann

 

Устойчивый биофильный дизайн — Стандарты экологичного строительства и системы сертификации

 

Не так давно было подтверждено, что важный 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 относят к строительству, цель которых заключается в уменьшении воздействия архитектурных решений на природу.

Чаще всего это достигается за счет интеграции устойчивого дизайна для демонстрации целостности, ответственности и осведомленности. Потребности человека в единении с природой и связями с искусственной средой выходят за рамки базовых принципов проектирования, которые стараются минимально задействовать ресурсы, уделяют внимание энергоэффективности, безопасности или стараются минимизировать загрязнение. Скорее, это касается воздействия на физическое и психическое здоровье и самочувствие людей, находящихся в здании. Биофильный дизайн особенно актуален для офисных зданий. Только в Европе миллионы людей проводят более 90% своего дня помещениях и обычно работают пять дней в неделю по 40 часов. Поэтому крайне важно создавать гармоничные и устойчивые интерьеры, которые соответствуют биологическим потребностям человека и условия, подходящие для растений. Согласно исследованиям, биофильный дизайн помогает создавать более здоровые пространства, которые поддерживают здоровье, повышают творческий потенциал и сосредоточенность, увеличивают производительность и уменьшают случаи отсутствия персонала на рабочем месте. 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, внедрение биофильного дизайна в процесс строительства зданий в качестве практического и творческого решения поможет восстановить связь с природой в условиях искусственной среды. 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 создания условий улучшающих здоровье, самочувствие и, возможно, производительность за счет создания рекреационных пространств 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, самочувствия и продуктивности человека путем представления и включения элементов природы в интерьеры (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, разработка решений-аналогов природным, обеспечение соответствия пространственных природных свойств в интерьере, уникальная связь людей с местностью, климатом и культурой и, наконец, создание возможностей для взаимодействия человека с природой внутри здания, на территории проекта и 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 биофильный проект, который включает описание объектов включающих природные условия 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 зоны (грядки/цветники) должны покрывать не менее 1% площади пола на этаж и/или стену из растений на одном этаже, покрывать 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. При общении с производителями осветительных приборов или специалистами на производствах по теме, как освещать декоративные растения светодиодными источниками в реальных проектах, часто нет нужных ответов, поскольку не существует установленных во всем мире стандартов и рекомендаций о том, 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.

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 интересна для тех, кто ищет ответы по этой теме. Вдохновением этой исследовательской работы послужила необходимость обеспечения правильного 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 среде (https://bit.ly/2Iip1Cz). Этот случай лег в основу исследований, и полученные выводы послужили толчком для дальнейшего подробного изучения.

Это исследование показывает сложность проектирования системы освещения подходящей для людей и растений, находящихся в помещении. Данное исследование помогает в попытках найти ответы на вопросы по оптимальному спектру для эффективного светодиодного освещения с точки зрения визуальной и биологической. Кроме того, авторы формируют 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, 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 используется для фотосинтеза (преобразование световой энергии в химическую энергию), а также на фотоморфогенез (для общего развития, а также их формы).

Требования к освещению. Биофильный дизайн
Сравнение различных требований к освещению: декоративные растения и человек. © K.M. Zielinska-Dabkowska

Актуальный спектр для растений, известный как кривая МакКри, был определен между 280-800 нм, часть за пределами спектра видимого света показана на рисунке сплошной черной линией. Спектральный диапазон фотосинтетически активной радиации (ФАР), обычно применяемый в садоводстве, находится в диапазоне волн между 400-700 нм (показан на рисунке пунктирной рамкой). Исследования четко показывают, что фотоморфогенез различных растений требует электромагнитное излучения за пределами диапазона PAR прибл. 380-850 нм и любое исключение определенных длин волн, таких как ультрафиолетовый свет и инфракрасный, повлияет на другие процессы растений, что, как следствие, окажет негативное влияние на рост и развитие.

Спектр света
Сравнение спектров воздействия фотосинтеза растений и зрительного восприятия человека. Значения в инфракрасном и УФ-диапазоне основаны на данных Международной комиссии по освещению. © K.M. Zielinska-Dabkowska, J.Hartmann & C. Sigillo

Считается, что подходящий спектр для людей определяется функцией светимости V (λ), показанной на чертеже пунктирной линией и диапазоном между 380-760 нм. Получается, у нас разные требования к свету — у растений и людей. К тому же 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 инфракрасными волнами, 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 предпочтительным для освещения декоративных растений в связи с наличием равномерного спектра.

• Когда уровень дневного света снижается, искусственное освещение должно имитировать условия, в которых растение живет при дневном свете. (Эта рекомендация основана на глубоко укоренившейся эволюционной связи с естественным светом. Поэтому люди всегда будут отдавать предпочтение естественному освещению для растений в помещениях в сравнении с искусственным).

• Архитектурное освещение белыми светодиодами со стандартной метрикой CCT, применяемой в интерьерах, 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 правильно подобранных светодиодных источников света (определенные длины волн и их спектральное соотношение), а также управления освещением.

• При правильном проектировании эффективное светодиодное освещение с биологической точки зрения 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.

• Детектируемый/регистрируемый диапазон длин волн универсальных измерительных устройств ограничен и не фиксирует световые волны ниже 380 нм и выше 760 нм.

 

Источник: www.arc-magazine.com