Требования к освещению интерьеров

Введение в вопрос
Нормирование осветительных установок
Выводы по требованиям к освещению интерьеров
Практика проектирования
Свет и цвет
Требования к освещению в общественных зданиях
Динамика освещения


Введение в вопрос

В последние годы появилось большое количество публикаций по определению и нормированию критериев качества освещения. Многие исследования проводились с целью определения требований к освещению при обычных условиях. Результаты этих исследований предназначены в первую очередь для повышения качества освещения рабочих помещений общественных зданий. Несмотря на увеличение количества выявленных светотехнических параметров, характеризующих качество освещения, в настоящее время не существует единой точки зрения на то, какие из них, а самое главное каким образом должны регламентироваться. Особенно трудно обеспечить соответствие полученных результатов предварительного расчёта с прямыми визуальными наблюдениями.

Действие света на организм человека многообразно, поэтому при проектировании искусственного освещения необходимо учитывать более широкий круг вопросов, чем это предусматривается существующими правилами и нормами. Например, для того, кто работает в учреждении и занимается дома, требования к освещению рабочего места на работе и дома тождественны, поскольку сложность выполняемой зрительной работы такая же. Это приводит к организации совершенно одинаковых рабочих мест, имеющих один и тот же внешний вид, что создает впечатление "продлённого" рабочего дня и способствует излишнему утомлению. По-видимому, было бы целесообразно при сохранении необходимого уровня освещенности, ее равномерности, величины показателя дискомфорта и т.п. создать существенное различие от общего впечатления рабочих мест в учреждении и дома. Решающую роль в этом может сыграть выбор способа освещения. Современный человек значительную часть времени проводит в искусственно созданной им среде. Учёные десяти государств установили, что общая продолжительность времени, занятого трудом (производственным и домашним) достигает в среднем 9-10 часов в день. Создание оптимальных условий для занятий умственным трудом в течение и рабочего, и свободного времени имеет большое значение для человека. Важной задачей светотехников является создание соответствующих условий, обеспечивающих минимум утомления и максимум работоспособности.

Архитекторы, проектирующие интерьер, светотехники, занимающиеся его освещением, в значительной мере отвечают за ту зрительную информацию, которую получает находящийся в помещении человек.

Результаты психологических тестов показали, что недостаток этой информации, как и её избыток, вредны для человека. Поэтому важной задачей светотехников является создание соответствующих условий, обеспечивающих минимум утомления и максимум работоспособности потенциального наблюдателя.

При составлении настоящего обзора была поставлена цель не только изложить содержание значительных публикаций, появившихся в последние годы в светотехнической литературе, но также попытаться обобщить и сформулировать тенденции в развитии принципов и методов освещения интерьеров общественных зданий.

Нормирование осветительных установок

Современное нормирование осветительных установок базируется на детальных исследованиях зрительной работоспособности в зависимости от различных условий освещения. Одним из основных световых параметров, который легко поддается объективным измерениям, является освещённость. Под зрительной работоспособностью понимается способность зрительного анализатора выполнять работу заданной сложности (в зависимости от размера объекта, его контраста с фоном и т.п.) с определенной скоростью и надежностью различения. С целью выбора необходимых уровней освещённости пользуются различными критериями: видимостью различаемого объекта, субъективной оценкой наблюдателей, технико-экономическими показателями. Но наиболее часто - зрительной работоспособностью, иногда одновременно с утомлением. Вопросам влияния света на работу зрительного анализатора посвящено большое количество работ. Регламентируемое значение освещённости является, как правило, первым исходным параметром при проектировании любой осветительной установки. Наиболее распространена регламентация освещённости в плоскости объекта различения или на условной расчетной плоскости (наиболее часто - горизонтальной на высоте 0,8 м от пола), совпадающей с рабочей поверхностью. В действующих отечественных нормах и в проекте норм для общественных зданий, регламентируется наименьшая освещённость от общего освещения, для отдельных случаев предлагается дополнительное местное освещение. В последние годы все чаще указывается диапазон рекомендуемых значений освещённости. Это позволяет в зависимости от экономических возможностей и характерных особенностей данной установки обеспечить уровни, более или менее близкие к оптимальным. Необходимость учитывать назначение и значимость помещения, размещение в нём оборудования, характер и последовательность зрительных работ, время, затрачиваемое на каждую работу, тре-бует от проектировщика высококвалифицированного подхода.

В результате работы, выполненной Всесоюзным научно-исследовательским светотехническим институтом (ВНИСИ) и Институтом общей и коммунальной гигиены АМН СССР, было установлено, что для административных зданий (чтение, письмо) нижний предел оптимального уровня "освещенности на рабочей поверхности составляет около 500лк. Верхний предел можно считать близким к 1000 лк.

Часто указывается допустимая неравномерность горизонтальной освещенности в помещении. Согласно британскому кодексу и нормам Нидерландов, например, эта величина должна удовлетворять соотношению Емин./ Емакс. равно или более 0,7. Уже сравнительно давно стали регламентировать ещё и пространственную освещённость . С этой целью в кодексе Великобритании было введено понятие средней сферической (скалярной) освещённости, а в проекте отечественных норм регламентируется средняя цилиндрическая освещённость. Если от освещённости на плоскости зависит выполнение зрительных работ определенной сложности, то для освещения интерьера в целом необходим известный уровень пространственной освещённости. Принятое ранее разделение на количественные (уровень освещённости) и качественные характеристики освещения все реже употребляется в литературе, так, как один из основных показателей качества - ощущение насыщенности помещения светом - определяется уровнем пространственной освещённости.

Требования к качеству освещения, содержащиеся в официальных нормах, в основном направлены на обеспечение зрительной работоспособности. Рекомендации базируются на многих десятках исследований, проведенных в различных странах, и являются, таким образом, наиболее обоснованными. Как указывалось выше, нормы освещения до последнего времени устанавливались лишь для обеспечения выполнения определенных по сложности зрительных задач. Требования к уровням освещённости, её равномерности, ограничению прямой блёскости и т.п. уже давно определены, и для административных зданий основной задачей является устранение отраженной блёскости, так как блики на бумаге снижают контраст и, следовательно, видимость.

Отсутствует единая точка зрения и на другие требования к освещению, а также на регламентацию определяющих их объективных светотехнических величин. Эти расхождения связаны с расширением научных исследований и получением новых данных, которые говорят о необходимости более глубокого обоснования светотехнических требований. Определять качество освещения только с точки зрения обеспечения зрительной работоспособности недостаточно. Исследование и регламентация показателей качества освещения чаще всего связывается с распределением яркости в поле зрения, так как яркость и является той характеристикой, которая непосредственно воспринимается глазом. Общая задача разделяется обычно на две более простых - ограничение прямой и отраженной блёскости.

Значительный шаг вперед был сделан при переходе к регламентации показателя дискомфорта. Зрительный дискомфорт опреде-ляется как чувство неудобства и напряженности, вызванное наличием резких различий яркости в освещаемом пространстве. Длительное пребывание человека в подобных условиях вызывает отвлечение внимания, уменьшение сосредоточенности и приводит к повышенному зрительному и общему утомлению. В настоящее время существует несколько математических соотношений для расчёта показателя дискомфорта, предложенных различными авторами. Все они требуют учёта не только абсолютного значения яркости блёского источника (или источников) света, его размера и размещения по отношению к линии зрения, но также уровня яркости адаптации глаза. Получаемый результат существенно зависит от способа определения этого уровня.

Регламентация показателя дискомфорта введена в проект СНиП. В кодексе Великобритании регламентировалась функция показателя дискомфорта - индекс блёскости. Не все зарубежные специалисты разделяют мнение о целесообразности регламентации этого показателя, так как они считают, что при этом не обеспечивается необходимое соответствие расчёта прямым визуальным наблюдени-ям при использовании достаточно простых инженерных методов расчёта. Поэтому при разработке норм в Германии DIN 5035 была проведена большая экспериментальная работа, в результате которой были предложены графики определения допустимой яркости светильников в зависимости от уровня освещённости, защитного угла и высоты подвеса.

Все перечисленные способы не ограничивают блёскость зеркальных бликов, отражённых от объекта наблюдения или других предметов, размещенных в поле зрения человека. Обычно даются общие указания о размещении светильников по отношению к рабочей поверхности или другим предметам, которые могут быть источником "отражённой блёскости". Американские авторы предлагают компенсировать снижение видимости из-за слепящей блёскости, повышая уровни освещённости, а также используя поляризующие свет или призматические панели, закрывающие выходное отверстие светильника. Но применение поляризующих панелей не получило распространения из-за их экономической нецелесообразности: стоимость светильников существенно повышается, а световой поток снижается практически вдвое. С помощью призматических панелей создается широкая кривая светораспределения, названная "Batswing" - "крыло летучей мыши".

Кривая" Batswing" обеспечивает максимум силы света под углом 45° в плоскости поперечного сечения, а максимальная сила света диффузного светораспределения, которую имеет светильник в плоскости продольного сечений, существенно снижается. В промежуточной плоскости (под углом 45° к плоскостям продольного и поперечного сечения) кривая обладает достаточно широким светораспределением с максимумом под углом около 50°. Такая кривая позволяет снизить появление отраженных бликов для углов до 30° к вертикали. Однако универсальная эффективность и этих панелей представляется сомнительной, так как, во-первых, повышается возможность появления бликов под углом 45°; во-вторых, в помещениях большого размера и малой высоты возникает опасность повышения прямой блёскости, в небольших же - локализованное размещение светильников диффузного светораспределения или с несколько вытянутой вниз кривой силы света может оказаться не менее целесообразным.

В проекте СНиП ограничивается абсолютное значение яркости рабочей поверхности в зависимости от ее размеров, а в приложении к проекту приводятся также общие советы по размещению светильников. Указывается, в частности, что "при большом и среднем физическом контрасте между объектами различения и фоном, если оба они обладают направленно-рассеянным или смешанным отражением (работа тушью на кальке, чтение текста на глянцевой бумаге и т.п.), светящие поверхности светильников следует располагать так, чтобы их зеркальные отражения не попадали в поле зрения работающего". Поэтому рекомендуется применять систему комбинированного освещения (общее местное), а если невозможно местное освещение, то используют локализованное размещение светильников относительно оборудования. Делаются также попытки регламентировать общее соотношение яркости поверхностей в интерьере. Наиболее распространенной до последнего времени была рекомендация по соотношению яркости объекта наблюдения и фона. Например, в нидерландских нормах предлагаются следующие соотношения: "Яркость объекта наблюдения должна отличаться от яркости непосредственного окружающего фона не более, чем в три раза, а от яркости периферии - не более чем в десять раз". Аналогичные рекомендации имеются и в некоторых других кодексах. Данных для конкретных численных рекомендаций ещё недостаточно, но для помещений, где выполняется определенная зрительная работа, были рекомендованы относительные значения яркости непосредственно окружающего фона и периферии. Указывается также, что яркость потолка должна быть на 20-30% выше средней яркости стен. Эти рекомендации, обоснованные лучше предыдущих, не вызывают единодушного одобрения даже среди английских светотехников, так как весьма неопределенны.

Попытка регламентировать качество освещения с учётом зрительного восприятия интерьера в целом сказалась при составлении нормативных документов, куда были введены дополнительные критерии. Так для обеспечения нужной степени тенеобразования в нормах Нидерландов рекомендуется выдерживать соотношение горизонтальной и вертикальной освещенности равной 4:1. Едва ли эта характеристика необходима и тем более достаточна для формообразующих теней. А к примеру, в проект отечественных норм введено ограничение пульсации светового потока. Недостаточная обоснованность установленных критериев, включая их численные значения, проявляется и в том, что проектирование осветительных установок, удовлетворяющих одновременно различным требованиям, вызывает серьезные затруднения (обеспечение достаточной комфортности установки при хороших тенеобразующих свойствах освещения). Удовлетворяя требованиям зрительного комфорта, обычно повышают равномерность яркости в поле зрения, а отсюда монотонность освещения в современных интерьерах. Таким образом, нормативные документы не обеспечивают оптимальных условий освещения. Свет искусственно отделяется от цвета.

Предложенный критерий цветопередачи нельзя считать достаточным. Не учитывается биологическое и психологическое действие света. Не указаны и пути возможного удовлетворения одновременно всем нормируемым требованиям. Наиболее современные зарубежные кодексы (Великобритания, США, Германия), носящие рекомендательный характер, помимо численного нормирования наиболее обоснованных критериев, содержат также словесные рекомендации о необходимости учёта ряда факторов в интерьерах конкретного назначения. Пути определения возможного оптимального учёта всех требований находятся в руках проектировщика-светотехника, квалификация и опыт которого и определяют окончательное решение.

Выводы по требованиям к освещению интерьеров


К её разработке необходимо привлекать специалистов различных профилей (светотехников, биологов, психологов, гигиенистов, архитекторов, дизайнеров и т.д.) и стран. Необходимо искать пути к интеграции и объединению усилий направленных на решение светотехнических задач.
Исследования должны вестись по единому координационному плану.

Практика проектирования

Необходимость оценки зрительного восприятия в целом и стремление найти пути создания оптимальных условий освещения затронули такой широкий круг вопросов, относящихся к его качеству, что, несмотря на существенное увеличение научных работ, выполняемых в различных странах, результаты исследований все ещё оказываются недостаточными. Вследствие противоречивости точек зрения на значимость различных критериев и оптимальность их численных значений невозможно довести рекомендации до уров-ня обязательных требований. А разнообразие факторов, влияющих на каждый параметр качества освещения, затрудняет разработку простых инженерных методов расчёта, удобных для использования при проектировании осветительных установок. Для характеристики среднего уровня проектирования можно привести опубликованные в статье В.К.Ламсдена результаты анализа 10000 проектов, выполненных в последние годы в Англии.

Ниже приведены данные о квалификации авторов проектов, определяющей качество проектирования.

Проектировщик Количество выполненных проектов
Опытный инженер-светотехник 150
Инженер-светотехник 4020
Представитель промышленности 2100
Потребитель, архитектор, подрядчик и т.п. 3730


Таким образом, из 10000 проектов на высоком уровне, по мнению автора, выполнены 150, и только 42% установок проектировались инженерами-светотехниками. Аналогичное положение, наверняка, имеет место и у нас. Опытными инженерами-светотехниками проектируется лишь незначительное количество осветительных установок. Освещение интерьеров общественных зданий массового строительства рассчитывается по среднему уровню горизонтальной освещённости, а в чертежах указывается приблизительно равномерное размещение светильников. Практика проектирования многих стран отстает даже от действующих норм. И в то же время целый ряд современных осветительных установок проектируется с учётом результатов последних научных исследований. Все это приводит к необходимости усовершенствования действующих норм. При проектировании интерьеров учреждений нужны совместные усилия специалистов по акустике, свету и т.д. Проектирование освещения такого рода помещений расширяет кругозор светотехников, повышает требования к используемому оборудованию. Изменяется и принципиальный подход к решению практических вопросов освещения. Но вопросы, на которые ещё не получены достаточно ясные ответы, остаются.

Например, объединять ли искусственное и естественное освещение, можно ли совместить хорошее тенеобразование и равномерность освещённости по всему помещению без доминирующих под различными углами световых потоков, что особенно необходимо при периодическом изменении размещения оборудования и рабочих мест. Требования к качеству освещения пересматриваются. Против монотонности равномерного освещения при высоком уровне освещенности современных административных зданий направлены рекомендации только английского кодекса. Практика проектирования предлагает различные решения с использованием разнообразных источников света. Для изучения опыта проектирования все большее распространение получает субъективная оценка качества освещения. Методике этой оценки уделяется большое внимание. По существу, ставится вопрос об установлении новых требований к освещению на основе субъективной оценки.

Свет и цвет

В практике проектирования существует раздельный подход к решению "световой" и "цветовой" среды, что на первых этапах развития светотехники, может быть, и было оправдано значительной сложностью получения результатов для оценки зрительного восприятия в целом. Поэтому основой классических световых и цветовых расчётов послужили данные экспериментов, в которых для установления необходимых качественных и количественных зависимостей приходилось искусственно разделять восприятие цветности от яркости.

В нормах и кодексах, предъявляющих требования к искусственному освещению, регламентируются световые характеристики, а вопросам цвета уделяется гораздо меньше внимания. Попытку регламентировать индекс цветопередачи, рекомендованный МКО (Международная Комиссия по Освещению), нельзя назвать удачной, так как индекс цветопередачи определяет только лишь степень приближения спектра излучения по цветности источника с определённой цветовой температурой к цвету излучения абсолютно чёрного тела. Таким образом, лампы накаливания всегда имеют максимальный индекс цветопередачи, равный 100%, хотя во многих случаях цвет этих ламп нельзя признать наилучшим.

Одного лишь общего индекса цветопередачи недостаточно для обеспечения взаимозаменяемости ламп в приемлемых пределах. Кроме того, введение индекса цветопередачи не решает проблемы оценки качества спектрального состава ламп, спектр излучения которых далёк от спектра идеального излучателя и поэтому имеет низкие значения индекса цветопередачи.

Решение вопроса о качественной и количественной оценке цветопередачи очень важно для того, чтобы обосновать выбор источников света в техническом и художественном аспектах и чтобы обеспечить соответствие проекту реализованной осветительной установки. Но цветопередача - это только воспроизведение цвета при освещении каким-либо источником света по сравнению с другим, принятым за образцовый. Но тогда встаёт гораздо более сложная задача выбора образцовых источников.

Если рассматривать свет как элемент жизненной среды человека, оценка спектрального состава по цветопередаче, очевидно, не будет достаточной, а оптимальность существующих образцовых источников - бесспорной.

В настоящее время продолжаются поиски улучшенного состава и делаются попытки создать абсолютные оценки качества воспроизведения цветов для различных целей. Этим объясняется разработка и выпуск различными фирмами "цветных" газоразрядных ламп и ламп накаливания. Кстати говоря, стимулом для исследований в области светоцветового восприятия послужило применение люминесцентных ламп.

Ещё в 1941 г. была опубликована известная работа А.Крюйтгофа, определяющая зависимость зрительного комфорта от уровня освещённости и цветности излучения. Результаты этой работы вошли в общие учебники по светотехнике и в отдельных случаях учитываются при проектировании освещения, хотя и не стали исходными данными для обоснования норм освещения. Используя различные методы изучения влияния цвета на человека, исследователи получают противоречивые результаты. При субъективной оценке влияния цвета на человека огромное значение имеет психологический фактор, который может резко изменить физиологическую реакцию глаза. Цветовое восприятие определяет слишком много факторов и поэтому психологическая настроенность наблюдателя может сделать незаметной явную разницу в цвете, зарегистрированную объективно. На сегодняшний день ни один прибор не в состоянии так точно чувствовать изменение цвета, как глаз.

Требования к освещению в общественных зданиях

Определение требований к освещению имеет разные аспекты, в том числе инженерный и физиологический.Во-первых, необходим единый подход к проектированию и эксплуатации оборудования различного назначения (светотехнического, электрического, вентиляционного и т.д.). Это определяется экономической целесообразностью, а в некоторых случаях и тем, что в интерьер (это можно отнести и не только к освещению интерьера) невозможно разместить отдельные виды оборудования без комплексного инженерного проектирования. При этом надо иметь в виду улучшение всей рабочей среды интерьера в целом. Нельзя, например, получить хороший результат в помещении с неудовлетворительным уровнем шума, даже если оно прекрасно освещено.

Кроме того, сама по себе задача освещения имеет комплексный характер, поскольку свет в интерьере обеспечивает зрительную работоспособность, но также выполняет психологические, биологические и эстетические функции. Хотя многофункциональность света практически ни у кого не может вызвать сомнений, при проектировании осветительных установок она достаточно редко учитывается.

Комплексный инженерный подход без учёта разнообразных функций света в интерьере и влияния его на человека недостаточен.Против равномерного бестеневого освещения протестуют специалисты многих стран. В специальной светотехнической литературе в последние годы всё больше внимания уделяется свету как одному из элементов среды (enviroment). При этом сравнительно немного литературы о роли света в архитектуре интерьера. Богатый материал, который даёт в руки архитектора и дизайнера современная светотехника, ещё не используется ими в достаточной мере, по крайней мере, на практике. Свет в такой же мере строительный материал, как камень, кирпич и другие компоненты конструкций зданий, строений, поскольку они воспринимаются только благодаря свету. Поэтому свет - это один из важнейших факторов проектирования. Мне кажется, что точку зрения на использование и назначение света необходимо пересмотреть, потому что развитие источников света, осветительных приборов и систем управления освещением достигло такого уровня, когда искусственный свет для определения функции интерьера и его формы играет большую роль, чем естественный.

Однако, как показывает практика, архитекторы или дизайнеры далеко не всегда умеют правильно использовать свет, что не только обедняет архитектурное решение, но иногда приводит к искажению проекта, т.к. интерьер из-за несоответствующего распределения яркости или, скажем, несоответствующего выбора источников света выглядит совсем иначе, чем было запланировано. Светотехническому образованию архитекторов и дизайнеров должно уделяться больше внимания. Необходимо обратить особое внимание на субъективную оценку, которая является более важной, чем строгое удовлетворение численных значений нормируемых величин. Субъективная оценка помогает оценивать и обосновывать новые требования к качеству освещения. Каждая характеристика наблюдаемого интерьера требует отдельной оценки, порой только субъективной, иногда анализа субъективных данных и объективных измерений и гораздо реже - только объективных измерений.

Порой людей утомляют "скучные" и иногда переосвещённые деловые интерьеры общественных помещений. Вместе с тем именно в таких помещениях можно использовать свет не только для освещения, но также для членения и организации пространства. Свет представляет собой то средство, требующее исследование и развития. Он требует не только творчества, но и желания учиться. Освещение, в конечном счете, сугубо техническая проблема, которую необходимо понять, если дизайнер хочет овладеть им. Если архитектор хочет остаться хозяином проектируемого интерьера, ему необходимо образование, чтобы понять зрительные и технические требования к освещению, знать терминологию для обсуждения вопроса со специалистами.

Психологическая роль освещения редко обсуждается на страницах светотехнической литературы, хотя во многих современных статьях подчёркивается важность психологического воздействия света, определяющего общую среду и, соответственно, настроение наблюдателя, создавая субъективное впечатление холода или тепла, насыщенности светом или сумеречности. Психологическое действие связано в первую очередь с цветностью, характеризующейся цветовым тоном и насыщенностью цвета, в чём определённо проглядывается барьер между цветоведением и техникой освещения.

Результаты психологических исследований работы зрительного анализатора могут сыграть решающую роль в определении оптимальных условий освещения. Например, количественное выражение оптимального информационного баланса между наблюдателем и средой может быть исходной точкой для достаточно определённого научного обоснования требования к необходимому распределению цветности и яркости в поле зрения, а также степени динамики освещения. Однако разработка общих требований к освещению находится ещё в стадии попытки ответа на вопрос. К числу отдельных вопросов по формированию оптимальной световой среды следует отнести поиски путей единого проектирования свето-цветовой среды, вопросы динамики освещения и биологического действия оптического излучения.

Динамика освещения

Динамика может рассматриваться как изменение интенсивности освещения (уровня освещённости) во времени. Как динамика, возникающая вследствие изменения направления линии зрения человека во время его перемещения в интерьере при достаточном разнообразии окружающего пространства или во время изменения режима освещения в интерьере (например, за счёт регулирования светового потока источников излучения) и, кроме того, как динамика спектрального состава и цветности излучения.

Основными вопросами, связанными с динамикой освещения, являются установление оптимальных диапазонов изменений, выяснение необходимости их соответствия изменению интенсивности освещения и спектрального состава излучения в естественных условиях. Как при проектировании осветительной установки, так и при оценке её эффективности, необходимо учитывать разные аспекты комплексного подхода к свету, который является одним из элементов жизненной среды. Он связан с другими элементами и оказывает многостороннее воздействие на организм человека.

По справедливому утверждению П.Джея, неоправданно распространено мнение о комплексной среде как о совокупности только ряда физических условий (планировка, оборудование, уровни освещённости, кондиционирование воздуха, соответствующая температура и т.д.) без учёта многочисленных психофизических и даже социальных факторов.