Đo độ rọi bằng phần mềm

Với hàng loạt phần mềm phân tích chiếu sáng hiện có, bạn có thể thấy được giá trị thực tế của các ánh sáng hữu dụng tiếp cận trên các bề mặt quan trọng như bàn, tường và lối đi.

Tùy thuộc vào mức độ chiếu sáng yêu cầu đối với từng công việc nhất định, bạn có sử dụng các hình ảnh mô phỏng định lượng để hiểu thêm không gian có hữu dụng không hay liệu thiết kế cần phải được lưu ý nhiều hơn. Không gian dưới đây hoạt động tốt như thế nào dưới điều kiện ánh sáng ban ngày và ánh sáng ban đêm.

                                         

                                                       Hình ảnh mô phỏng độ sáng – ban ngày.

                                         

                                            Hình ảnh mô phỏng độ sáng  – Chiếu sáng sử dụng điện.

Trong phân tích chiếu sáng tự nhiên, bạn thường muốn thể hiện độ sáng qua từng không gian để có thể thấy được ánh sáng suy giảm như thế nào khi bạn cách xa các cửa sổ và các nguồn sáng.

Các hình ảnh dưới đây thể hiện sơ đồ mức độ chiếu sáng trên bề mặt dưới dạng hình ảnh mặt cắt trực quan. Các đồ thị này giúp thể hiện xem liệu các bề mặt có nhận được mức độ chiếu sáng phù hợp hay không cũng như giúp mô phỏng nguồn phát tán ánh sáng.

                                       

     Giá trị chiếu sáng thể hiện trên mặt cắt của bề mặt làm việc trong không gian phòng, vào ban ngày và buổi tối.

                                       

                                                Giá trị chiếu sáng trên mặt bằng làm việc của một phòng học.

Độ sáng  = ánh sáng được phản xạ bởi một bề mặt

Độ sáng là ánh sáng phản xạ khỏi một bề mặt và được đo bằng candelas trên mét vuông (cd/m2), hay Nits (đơn vị imperial).

Độ sáng là thứ mà chúng ta nhận được khi nhìn vào màn hình hay sử dụng máy ảnh/ quay phim. Chất lượng và cường độ ánh sáng tới mắt của bạn tùy thuộc vào đặc tính vật liệu của bề mặt. (màu sắc, độ phản xạ, hoa văn).

Các giá trị về độ sáng thường được sử dụng để nghiên cứu chất lượng quan sát của không gian. Hình ảnh phần mềm Visual (như 3ds) dựa trên yếu tố này và có thể đem lại cho người thiết kế một ý tưởng tốt về việc không gian sẽ như thế nào dựa trên vật liệu và nguồn sáng được lựa chọn.

Trong khi độ rọi có vai trò vô cùng hữu ích đối với việc nhận biết các giá trị định lượng về mức độ thành công của một thiết kế thì nó lại không phải là một phương pháp tốt để đo ánh sáng bởi vì mắt người có thể điều chỉnh dải sáng lớn qua 3-4 cấp khuếch đại, từ ánh sáng ban ngày cấp sô nhân 10 của 1000 lux (1000 fc), tới chỉ cấp số nhân 10 của lux (một chữ số fc); sẽ rất khó để đo một hình ảnh mô phỏng của một không gian sáng và không quá sáng.

Liệu chỉ nhìn vào các hình ảnh mô phỏng mà bạn có thể nói rằng cường độ ánh sáng trong hình anh ban ngày lớn hơn 100 lần trong hình ảnh buổi tối?

                                        

                                                 Hình ảnh mô phỏng –Ban ngày.

                                        

                                                  Hình ảnh mô phỏng – Buổi tối.

Hình ảnh mô phỏng độ rọi rất hữu dụng cho việc nhận biết chất lượng ánh sáng như việc phân bổ ánh sáng và độ lóa nhưng lại không hữu dụng cho việc nhận biết liệu không gian có đủ ánh sáng cho mục đích sử dụng hay không.

Độ lóa được xác định bằng cách so sánh giá trị sáng giới hạn mà mắt cư dân sẽ nhìn thấy từ một vị trí định trước.

Các phương pháp sử dụng trong thiết kế chiếu sáng tự nhiên

Dựa trên các phương pháp này, nhà thiết kế chiếu sáng sử dụng thêm một số hệ chuẩn khác như hệ số chiếu sáng và tự chiếu sáng để giúp tối ưu hóa và tạo mối liên lạc giữ định tính và định ánh sáng tự nhiên thay đổi rất nhiều tùy theo điều kiện ngoài trời.

Hệ số chiếu sáng tự nhiên

Độ sáng thực tế nhờ chiếu sáng tự nhiên trong phòng thay đổi rất nhiều do sự bao phủ của mây và vị trí của mặt trời.

Đề giải quyết với các biến số lớn do điều kiện ngoài trời, một số thiết kế và quy chuẩn xây dựng sử dụng hệ số chiếu sáng như là một tiêu chí thiết kế thay cho độ rọi trên mặt bằng làm việc.

Hệ số chiếu sáng được thể hiện dưới tỷ lệ phần trăm giữa ánh sáng tự nhiên tiếp cận bề mặt công tác so với ánh sáng tự nhiên tiếp cận bề mặt nằm ngang hoàn toàn thông thoáng, không bị che khuất trong cùng điều kiện ngoài trời.

Hệ số chiếu sáng được phân tích tại một điểm nhưng giá trị này thường được lấy trung bình cho toàn bộ phòng và được mô phỏng trên một lưới.

Hệ số chiếu sáng 5% trên bề mặt bên trong có nghĩa là nó nhận được 1/20 lượng ánh sáng tự nhiên tối đa hiện có.

                                      

 

 

                                                                 Hệ số chiếu sáng được tính toán và mô phỏng

Tự chiếu sáng (DA) và chiếu sáng tự nhiên (UDI)

Hệ số chiếu sáng thường được tính toán theo tiêu chuẩn điều kiện trời nhiều mây để thể hiện các kịch bản được thiết kế trong điều kiện xấu nhất (xem Design Sky, bên trên). Sự phân bố ánh sáng trong vòm trời nhiều mây là một giả thuyết bao gồm các dải ngang đồng nhất sáng hơn ở trên đỉnh (hay cao độ mặt trời lớn hơn). Do sự đồng nhất này này và sự thật là hệ số chiếu sáng được tính toán theo tỷ lệ phần trăm, chỉ có tham số ảnh hưởng tới hệ số chiếu sáng là kiểu dáng hình học của phòng vật liệu thi công. Nó sẽ không phụ thuộc vào định hướng hay vị trí của công trình.Để tham khảo, một phòng có hệ số chiếu sáng dưới 2%  được xem là chiếu sáng kém. Phòng có hệ số chiếu sáng từ 2% đến 5% được xem là lý tưởng cho các hoạt động thông thường trong nhà. Với hệ số chiếu sáng trên 5%, việc tính toán tới các yêu cầu về nhiệt (xem human thermal comfort) là rất quan trọng vì một diện tích lớn kính có thể gây ra hao hụt nhiệt trong mùa hè và quá nóng trong mùa động.

Tự chiếu sáng/ Daylight Autonomy (DA) là tỷ lệ phần trăm của thời gian làm việc khi chiếu sáng cần thiết được đáp ứng bằng chỉ chiếu sáng tự nhiên. Nó được đo bằng cách so sánh chiếu sáng tự nhiên trên mặt bằng làm việc với mức yêu cầu tối thiểu theo thời gian. Đây là một hệ chuẩn rất phổ biến và có thể cho bạn thấy cần ánh sáng như thế nào để đáp ứng yêu cầu chiếu sáng cụ thể.

Chiếu sáng tự nhiên/ Useful Daylight Illuminances (UDI) cũng đo tỷ lệ thời gian mà không gian nhận được ánh sáng tự nhiên phù hợp nhưng nó cũng xác định khi mức chiếu sáng quá cao hay quá thấp. UDI cũng căn cứ theo 3 tiêu chuẩn (nó phù hợp với mức chiếu sáng tiện nghi nêu trên).

                                        

                                                          Dưới 100lux là thiếu ánh sáng tự nhiên

                                                Giửa 100 lux và 2000 lux ánh sáng tự nhiên lý tưởng

                       Trên 2000 lux quá nhiều ánh sáng tự nhiên và có thể dẫn tới các vấn đề về nhiệt và quan sát.

Các nguyên tắc cơ bản của chiếu sáng

Mô tả giải pháp

Mức độ tiện nghi nhìn được xác định bằng việc phân bố và mức độ chiếu sáng. Nó không chỉ bao gồm độ sáng mà còn là cả màu sắc của ánh sáng cũng như khả năng lan tỏa ánh sáng sang các không gian xung quanh.

Mục tiêu thiết kế là chiếu sáng mà không tiêu tốn quá nhiều năng lượng hay gây ra hiện tượng bị chói. Một thiết kế chiếu sáng tốt phải đạt được mức độ tiện nghi về ánh sáng bằng cách mô phỏng cả ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo

Chiếu sáng tự nhiên

Mô tả giải pháp

Chiếu sáng tự nhiên là giải pháp thiết kế thụ động chính cho công trình.

Việc cho phép ánh sáng mặt trời đi vào bên trong công trình sẽ ảnh hưởng tới không chỉ tiện nghi nhìn mà còn cả tiện nghi nhiệt.

Việc hiểu được ánh sáng đi vào bên trong công trình như thế nào cũng như cách sử dụng ánh sáng đó sẽ quyết định tới tính thành công của chiếu sáng tự nhiên.

Như nhiều yếu tố khác, chiếu sáng tự nhiên có cả lợi thế lẫn bất lợi.

Tuy nhiên, bằng cách hiểu được những yếu tố kỹ thuật của chiếu sáng tự nhiên, chúng ta có thể tận dụng tối đa lợi thế và giảm thiếu những điểm bất lợi.

Lợi thế	Bất lợi
– Hiệu quả nhiệt - Hiệu quả chiếu sáng - Màu sắc - Tuổi thọ đèn – Hình dáng vật thể – Tiếp cận với môi trường – Cảm nhận tự nhiên	– Kiểm soát - Phân bố - Tính đa dạng - Khả năng dự đoán – Ban đêm – Độ chói – Lỗ mở với giá trị R thấp – Chi phí thiết kế kiến trúc

Ánh sáng mặt trời và ánh sáng ban ngày

Quỹ đạo di chuyển của mặt trời có thể đoán trước được và ánh sáng ban ngày luôn xuất hiện một cách ổn định hàng ngày.

Ánh sáng mặt trời được xem như là nguồn sáng khi nó chiếu trực tiếp vào một không gian từ mặt trời. Thông thường, loại ánh sáng này không phải là nguồn chiếu sáng tốt cho nội thất. Ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp có thể gây chói và gây thừa nhiệt.

Ánh sáng ban ngày hay ánh sáng ngoài trời là cụm từ miêu ra ánh sáng tự nhiên mong muốn trong một không gian. Ánh sáng ban ngày có thể tạo ra việc phân bố ánh sáng đồng đều, giúp tránh hiện tượng bị trói và các hiệu ứng tiêu cực từ ánh sáng mặt trời. Bạn có thể sử dụng công cụ phần mềm BIM để giúp tăng cường công tác chiếu sáng tự nhiên (xem Daylighting Analysis).

Mặc dù ánh sáng tự nhiên được chiếu từ mặt trời nhưng bạn lại không muốn sử dụng ánh nắng trực tiếp cho việc thiết kế chiếu sáng tự nhiên.

Ánh sáng ban ngày là sự khuếch tán ánh sáng tự nhiên từ bầu trời. Với thiết kế chiếu sáng tự nhiên, bạn thực sự cần ánh sáng ban ngày.

Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trực tiếp chiếu từ mặt trời. Với thiết kế chiếu sáng tự nhiên, bạn không hề muốn ánh sáng mặt trời vì nó nó tạo ra ánh sáng có cường độ quá mạnh và có thể mang theo cả lượng nhiệt không mong muốn.

Điều kiện bầu trời

Điều kiện ánh sáng tự nhiên bị chi phối bởi điều kiện của bầu trời vào thời điểm nhất định; chủ yếu ở đây là mật độ che phủ của mây. Hiệp hội Chiếu sáng quốc tế CIE quy định 15 kiểu điều kiện bầu trời với mức độ phân bố độ sáng khác biệt.

Khi thực hiện phân tích chiếu sáng tự nhiên, điều quan trọng cần được chú ý là việc thiết kế cho những điều kiện bầu trời nhất định. Điều này đồng nghĩa với việc phân tích cho nhiều kiểu bầu trời khác nhau chứ không chỉ là bầu trời sáng và quang mây. Việc những điều kiện này đúng cho mọi giờ trong mọi ngày là điều khó có thể xảy ra, tuy nhiên, phân tích chiếu sáng tốt sẽ xem xét cả điều kiện trời sáng, quang mây lẫn bầu trời nhiều mây.