Μπορούμε να εξαπατήσουμε τον εγκέφαλο και να εξοικονομήσουμε ενέργεια;
Η διαμόρφωση των δομημένων περιβαλλόντων κυριαρχεί στην παγκόσμια χρήση ενέργειας και στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Εάν ο φωτισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί ενεργά για να τονώσει την αντίληψή μας για το θερμικό περιβάλλον, μπορεί να υπάρχει πιθανότητα να επεκταθεί το διάστημα θερμοκρασίας που αισθάνονται άνετα οι ένοικοι του κτιρίου και έτσι να μειωθεί η ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση και την ψύξη των κτιρίων.
Αυτή ήταν η υπόθεση της μελέτης μας που ολοκληρώθηκε πρόσφατα και διερεύνησε πώς τα χαρακτηριστικά φωτισμού μπορούν να ωθήσουν την αντίληψή μας για άλλους τομείς εσωτερικού περιβάλλοντος.
Συνήθως, ο ρυθμός με τον οποίο το σώμα ανταλλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον καθορίζει αν νιώθουμε κρύο ή ζέστη. Ωστόσο, στοιχεία στη βιβλιογραφία υποδηλώνουν ότι και τα οπτικά ερεθίσματα, εκτός από τις παραμέτρους που σχετίζονται με τη θερμική ισορροπία του σώματος, μπορεί να επηρεάσουν τη θερμική αντίληψη. Η νέα και ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία LED που επιτρέπει τον εύκολο έλεγχο της φασματικής κατανομής του φωτός μπορεί να είναι ένας τρόπος για να το χρησιμοποιήσετε στην πράξη.
Αρχικά, το δοκιμάσαμε σε θάλαμο ελεγχόμενου περιβάλλοντος χωρίς πρόσβαση στο φως της ημέρας. Τα ανθρώπινα υποκείμενα εκτέθηκαν σε λευκό φως συσχετισμένων θερμοκρασιών χρώματος (CCT) περίπου στο
στους 6200 K. Για να διεγείρεται μια απόκριση από τα άτομα, η ένταση φωτισμού σε αυτά τα πειράματα ήταν μάλλον υψηλή, που αντιστοιχεί σε 1000 lux. Οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος ήταν είτε στα ανώτερα ή κάτω όρια των περιβλημάτων θερμικής άνεσης του καλοκαιριού και του χειμώνα είτε σε θερμοκρασία βέλτιστη για χειμερινή άνεση. Κατά τη διάρκεια των εκθέσεων, τα άτομα βαθμολόγησαν τις αντιλήψεις τους για το οπτικό, θερμικό, ακουστικό και ατμοσφαιρικό περιβάλλον σε καθορισμένες κλίμακες που περιλαμβάνονται σε ένα έντυπο ερωτηματολόγιο.
Περιμέναμε να δούμε την επίδραση του φωτισμού στη θερμική απόκριση των θεμάτων πιο καθαρά στις άκρες του περιβλήματος άνεσης θερμοκρασίας. Ωστόσο, στη χαμηλότερη και υψηλότερη από τις εφαρμοζόμενες θερμοκρασίες, 19 C και 27 C, η συσχέτιση μεταξύ CCT και θερμικής αίσθησης δεν ήταν σημαντική, υποδεικνύοντας ότι το ισοζύγιο θερμότητας σε αυτές τις θερμοκρασίες πιθανότατα κυριαρχούσε στην αντιληπτική θερμική απόκριση. Μόνο στους 22 C η αύξηση του CCT είχε ως αποτέλεσμα μια σημαντικά ψυχρότερη θερμική αίσθηση. Υπήρξε επίσης μια σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του CCT και του φύλου, υποδεικνύοντας ότι η θερμική αίσθηση των θηλυκών μειώθηκε περισσότερο με την αύξηση του CCT από ότι στους άνδρες. Αντίστοιχα, οι γυναίκες προτιμούσαν υψηλότερη θερμοκρασία, με αύξηση του CCT στους 22 C, περισσότερο από τους άνδρες. Επιπλέον, τα άτομα αισθάνθηκαν πιο προσεκτικά και αντιλήφθηκαν ότι η ποιότητα του αέρα ήταν καλύτερη σε υψηλό από ό,τι σε χαμηλό CCT.
Η αύξηση του CCT από 2700 K σε 6200 K σε μια άνετη θερμοκρασία μετατόπισε τη μέση θερμική αίσθηση των υποκειμένων ίση με μια ισοδύναμη διαφορά θερμοκρασίας 1,7 C. Με βάση αυτό, οι προσομοιώσεις ενέργειας και εσωτερικού περιβάλλοντος ενός τυπικού κτιρίου γραφείων της Δανίας υπολόγισαν τη δυνητική εξοικονόμηση ενέργειας στο 8% της συνολικής ετήσιας χρήσης ενέργειας του κτιρίου όταν το κτίριο βρισκόταν σε ένα δροσερό εύκρατο κλίμα. Αυτό επιτεύχθηκε με τη μείωση του σημείου ρύθμισης θέρμανσης και την αντιστάθμιση με μια ισοδύναμη μείωση του CCT.
Στην πράξη, μια σειρά ενοχλητικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένου του φωτός της ημέρας, του φωτός από τις οθόνες των υπολογιστών, του χαμηλότερου φωτισμού και ενός πιο διαφορετικού συνδυασμού χρωμάτων στους τοίχους του γραφείου μπορεί να επηρεάσει τη συσχέτιση μεταξύ CCT και θερμικής απόκρισης. Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες διερευνήθηκαν σε δύο μελέτες παρακολούθησης. μια μελέτη ελεγχόμενης έκθεσης στην οποία τα υποκείμενα ολοκλήρωσαν τις κλίμακες αξιολόγησης σε υπολογιστή με χαμηλότερη φωτεινότητα 500 lux και μια μελέτη επιτόπιας παρέμβασης σε ένα κτίριο στην πράξη, στο οποίο είχε εγκατασταθεί ελεγχόμενος φωτισμός LED.
Με χαμηλότερο φωτισμό και φως από οθόνες υπολογιστών, η συσχέτιση μεταξύ του CCT και της θερμικής αίσθησης ήταν ασθενής και όχι σημαντική. Το φως θεωρήθηκε γενικά πολύ φωτεινό όταν τα θέματα χρησιμοποιούσαν την οθόνη του υπολογιστή, ανεξάρτητα από το CCT του φωτισμού στο δωμάτιο. Αντίθετα, όταν τα θέματα δεν χρησιμοποιούσαν υπολογιστή, το φως ήταν σαφώς πιο φωτεινό με την αύξηση του CCT.
Η όραση αλλάζει καθώς μεγαλώνουμε και η συσχέτιση μεταξύ CCT και θερμικής αντίληψης μπορεί, επομένως, να είναι διαφορετική σε διαφορετικές ηλικιακές ομάδες. Η σύγκριση των ανταποκρίσεων στην έκθεση στο φως δύο ομάδων ατόμων με μέση ηλικία 24 ετών και 44 ετών έδειξε ότι δεν υπήρχε διαφορά στην αντιληπτή θερμική τους αίσθηση όταν άλλαξε το CCT. Ωστόσο, η παλαιότερη ομάδα ατόμων δεν μπορούσε να διακρίνει διαφορές στους CCT πάνω από 4000 K.
Μια μελέτη παρέμβασης πεδίου πραγματοποιήθηκε τελικά σε ένα κτίριο γραφείων στο οποίο το σύστημα φωτισμού επέτρεψε τον έλεγχο του CCT και της έντασης του φωτισμού σε τρία ξεχωριστά τμήματα. Τρεις ρυθμίσεις του CCT περίπου 3200 K, 3600 K και 4600 K δοκιμάστηκαν κατά τη διάρκεια επτά εβδομάδων τη χειμερινή περίοδο, όταν οι ώρες φωτός της ημέρας ήταν στο ελάχιστο. Υπό αυτές τις συνθήκες, δεν βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ των CCT και της θερμικής αίσθησης ή της αντιληπτής ποιότητας του αέρα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σχετικά υψηλό CCT έγινε αντιληπτό πιο φωτεινό και προτιμήθηκε πιο σκούρο σε σύγκριση με τις χαμηλές και μεσαίες ρυθμίσεις, επιβεβαιώνοντας τα ευρήματα από τις ελεγχόμενες εκθέσεις στον κλιματικό θάλαμο.
Μπορούμε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε φωτισμό στα κτίρια για να χειριστούμε τη θερμική μας αίσθηση και να εξοικονομήσουμε ενέργεια; Όχι πραγματικά, καθώς το μέγεθος της επίδρασης του φωτισμού στη θερμική αντίληψη είναι μάλλον μέτριο και ορατό μόνο υπό εξαιρετικές και αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες που δεν αντικατοπτρίζουν πραγματικά κτίρια. Ωστόσο, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι διαφορετικοί τομείς του εσωτερικού περιβάλλοντος αλληλεπιδρούν σε κάποιο βαθμό, αλλά και ότι η ισχύς της αλληλεπίδρασης ποικίλλει ανάλογα με τον τομέα και τον τύπο του αντιληπτικού αποτελέσματος.
Το ανθρώπινο αισθητήριο σύστημα ενσωματώνει και επεξεργάζεται πλήθος εισροών, π.χ. θερμικά, ατμοσφαιρικά, οπτικά και ακουστικά, τα οποία θα μπορούσαν ενδεχομένως να ληφθούν υπόψη στο σχεδιασμό και τη λειτουργία των κτιρίων και των τεχνικών τους συστημάτων. Αυτό θα ήταν μια αλλαγή παραδείγματος σε σύγκριση με τις τρέχουσες πρακτικές, οι οποίες τείνουν να επικεντρώνονται σε μία μόνο πτυχή του εσωτερικού περιβάλλοντος κάθε φορά.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Απόκριση ενοίκων σε διαφορετικές συσχετισμένες θερμοκρασίες χρώματος λευκού φωτισμού LED, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Building and Environment. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Jørn Toftum και Anders Thorseth από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας και Jakob Markvart και Ásta Logadóttir από το Aalborg University Copenhagen.
