Lumina - Note Curs 2009

Embed Size (px)

Text of Lumina - Note Curs 2009

fizica construciilor 2

iluminat artificialnote de cursarh. Cristina Pan

note de curs

sumarintroducere ......................................................................................................... 3 terminologie ....................................................................................................... 3 relaia lumin - vedere ....................................................................................... 5 mediul luminos interior ..................................................................................... 8 surse de lumin ............................................................................................... 10 corpul (aparatul) de iluminat........................................................................... 14 sisteme de iluminat ......................................................................................... 14 calculul sistemelor de iluminat....................................................................... 17 managementul n iluminat............................................................................... 17 aspecte de proiectare a sistemelor de iluminat interior ............................... 18 iluminat exterior arhitectural .......................................................................... 22 recomandri pentru programe de arhitectur ............................................... 24 locuine ............................................................................................................. 24 hoteluri.............................................................................................................. 25 spaii pentru activiti intelectuale ................................................................. 26 sli mari de curs, amfiteatre, sli de conferine ............................................ 27 spaii comerciale.............................................................................................. 28 muzee i galerii de art ................................................................................... 30

2

iluminat artificial

introducereIluminatul artificial a depit etapa funcional de la nceputurile istoriei lui, tehnologiile contemporane conferindu-i multiple posibiliti de exprimare, noi valene artistice. Astfel iluminatul ar trebui s devin o parte important a proiectrii, arhitectul sau designerul de interior beneficiind de un nou material de construcie, care contribuie definitoriu la unitatea i unicitatea proiectului. Rezolvarea iluminatului artificial este strns legat de soluia de arhitectur - de distribuia funciunilor, de amenajarea interioar a spaiului, dar i de finisajele folosite, inclusiv pentru mobilier. De aceea, arhitectul, ca ef de proiect, este cel care trebuie s aib o viziune de ansamblu, s coordoneze o echip pluridisciplinar, care s intregreze iluminatul artificial cu celelalte aspecte arhitecturale, tehnice i cu cele de protecie a mediului. Dar pentru arhitect sau designer de interior, lumina nu este numai o modalitate de a face vizibil, ci i de a pune n valoare. Alegerea unui sistem de iluminat n perfect concordan cu caracterul spaiului trebuie s ofere n final vizibilitate, ceea ce include aspectele funcionale, artistice, de confort, dar i psihologice.

luminaDin punct de vedere luminotehnic, lumina este definit ca o und electromagnetic, vizibil ochiului uman ntr-o band cuprins ntre aproximativ 400 i 800 nanometri, ntr-o gam de culori de la violet la rou. Lungimile de und mai scurte de 400 nm aparin radiaiilor ultraviolete, cele mai lungi de 800 nm infraroilor. Dar chiar dac exist o relaie general acceptat ntre lungimea de und i fiecare culoare, percepia culorilor fiecruia dintre noi este subiectiv.

lumina artificialavantaje posibilitatea de a fi folosit n cantitai i intensiti diferite de-a lungul celor 24 de ore ale zilei permite o mare flexibilitate a partiului de arhitectur, eliminnd condiionrile impuse de lumina natural permite controlul efectelor ce rezult din culoarea sau gradarea intensitii luminoase dezavantaje: cost iniial mare cheltuieli de utilizare i ntreinere

terminologiefotometria tiina msurrii senzaiei luminoase, adic a msurrii unei serii de mrimi care caracterizeaz sursele de lumin i corpurile iluminate mrimi care caracterizeaz sursele de lumin 1.1. flux luminos = cantitatea de lumin emis de o surs [ ] = 1 lm (lumen) 1.2. E iluminare = fluxul luminos care cade pe o suprafa (E= /A) [ E ] = 1 lx (lux)

3

note de curs 1.3. I intensitate luminoas = cantitatea de lumin emis de o surs luminoas ntr-un unghi solid [ I ] = 1 cd (candela) unghi solid = raportul dintre suprafaa pe care unghiul o taie pe suprafaa unei sfere i ptratul razei sferei [ ] = 1 sr (steradian) emitan (radiere luminoas) = densitatea superficial a fluxului luminos, pe care l radiaz o suprafa (M = /A) [ M ] = 1 lx luminan = strlucirea unei suprafee, dependent de iluminarea suprafeei i de fluxul luminos radiat de suprafee [ B ] = 1 nit eficacitatea luminoas = raportul dintre fluxul emis de surs i puterea consumat de aceasta (e = /P) [ e ] = 1 lm/W energia luminoas = energia emis de o surs de lumin sau receptat de o suprafa, evaluat prin intensitatea senzaiei vizuale expunerea luminoas se poate defini n funcie de energia luminoas receptat sau n funcie de iluminarea pe suprafa

1.4.

M

1.5.

B

1.6.

e

1.7.

Q H

mrimi fotometrice care caracterizeaz corpurile reflectana sau coeficientul de reflexie absorbana sau coeficientul de absorbie transmitana sau coeficientul de transmisie

legi aplicate n luminotehniclegi privind producerea radiaiilor luminoase pe cale termic legea lui Planck - corp negru, care absoarbe toate radiaiile incidente, indiferent de lungimea lor de und sau de unghiul de inciden legile lui Kirchhoff legi privind propagarea radiaiilor luminoase legea fundamental - exprim variaia luminii n funcie de inversul ptratului distanei de la punctul considerat la sursa punctual i variaia iluminrii n funcie de cosinusul unghiului de inciden legi privind comportarea luminii la contactul cu diferite materiale legea conservrii fluxului luminos - fluxul luminos incident care ntlnete un material este o parte reflectat, o parte absorbit i o parte transmis i = r + a + t iar dac mprim cu i, rezult relaia: 1 = + + , n care s-a notat cu: = r/i reflectana sau coeficientul de reflexie = a/i absorbana sau coeficientul de absorbie = t/i transmitana sau coeficientul de transmisie

4

iluminat artificial teoretic, corpurile se pot clasifica n urmtoarele categorii: - perfect reflectante, dac = 1, = = 0 - perfect absorbante, dac = 1, = = 0 - perfect transmitoare, dac = 1, = = 0 dar n realitate, corpurile sunt: - reflectante, dac > , - absorbante, dac > , - transmitoare, dac > , legile reflexiei luminii - n funcie de natura suprafeelor de inciden, reflexia luminii este diferit i se clasific n urmtoarele categorii: reflexia luminii

direct (de oglind) perfect difuz

difuz

mixt

difuz imperfect

Exemple de materiale de construcie sau finisaj pentru: - reflexie direct: oglinzile plane din sticl sau din metal (nichelate sau cromate) - difuzie perfect: perei i plafoane zugrvite, suprafee de ipsos sau ciment, tapet mat etc. - difuzie imperfect: suprafee melaminate, suprafee vopsite n ulei, hrtia lucioas etc. legile transmisiei luminii transmisia luminii se realizeaz analog cu legile reflexiei luminii, existnd i n acest domeniu cteva categorii: - transmisie direct (sticla clar) - transmisie perfect difuzant (sticla opac, panouri din materiale plastice opace) - transmisie difuz imperfect sau mixt (sticla sau alte materiale similare mate pe o parte, grtarul difuzant al aparatelor de iluminat etc.)

relaia lumin - vederepercepia Cnd lumina atinge ochiul uman, informaia este transmis de nervul optic ctre creier, unde imaginea perceput este n continuare modulat i recreat n ochiul minii. Procesul vederii implic vzul, analiza i memoria, fiind un proces complex. Ochiul poate fi considerat o camer de luat vederi, la care cristalinul (echivalentul lentilei) cu convergen variabil formeaz imaginea pe retin structura sensibil. Limitarea de flux luminos se realizeaz prin pupil, care cu ajutorul irirsului mrete sau micoreaz admisia de flux ca o diafragm. Senzaia de spaialitate se datoreaz vederii binoculare, nevoii de acomodare, ct i memoriei vizuale. Un obiect privit de la o anumit distan formeaz pe retinele celor

5

note de curs doi ochi imagini uor diferite, imaginile suprapuse fiind transmise creierului unde se creeaz senzaia de relief. In orientarea spaial i n desluirea obiectelor tridimensionale un rol important l au umbrele, ceea ce subliniaz importana luminii artificiale n arhitectur.

caracteristici vizualeTotalitatea caracteristicilor vizuale constituie capacitatea vizual uman, care este determinant n nelegerea influenei luminii asupra sistemului vizual i respectiv asupra efectelor cantitative i calitative ale mediului luminos. cmp vizual domeniul unghiurilor spaiale n care un obiect poate fi perceput, atunci cnd observatorul privete axial nainte; poate fi definit i prin unghiuri plane orizontale i verticale forma ochiului i configuraia facial (obraz, sprncene) limiteaz conturul cmpului vizual fa de linia de vedere cmpul vizual este delimitat de un unghi de circa 60 grade n sus, 70 grade n jos i 2x80 grade lateral sarcin vizual obiectul asupra cruia se realizeaz aciunea vizual sensibilitate spectral sensibilitatea ochiului difer n funcie de lungimea de und, fiind maxim la 555 nm, lungime de und corespunztoare culorii galbene; pe msur ce se nsereaz maxima curbei vizibilitii se deplaseaz ctre albastru i verde adaptare vizual capacitatea ochiului de a se adapta la diferite luminane receptate (adaptarea este mai rapid la trecerea de la luminane mic