История

Окна…архитектурное развитие…поглощение искусственного освещения… возобновление интереса к дневному свету … использование энергии. .. пассивная архитектура … стратегия…управление
«Невозможно переоценить важное влияние естественного света на внутренние и внешние формы зданий и на тех, кто в них живет. Так что дневной свет-это естественное начало».

С самых ранних пещер дневной свет сообщал о жизни жителей, первоначально в разнице между ночью и днем; но по мере того, как жилища становились более сложными, с помощью отверстий или окон, пропускающих свет. История архитектуры является синонимом истории окна и дневного света от первоначальных грубых отверстий, впуская свет и воздух, тепло и холод, окно было средством для введения дневного света, и в конечном счете к чудесным интерьерам средневекового собора, барочных церквей или многих частных зданий восемнадцатого века. Окно развивалось на протяжении веков, но его цель впустить дневной свет оставалась его основной ролью; оконные проемы требовали подходящего заполнения для изменения внешнего климата. Сначала использовались различные материалы, такие как тонкие плиты мрамора, листы слюды или промасленной бумаги, но только после разработки стекла для окон можно было добиться существенного прогресса. Стекло было обнаружено еще в 3000 году до н. э. В Египте и использовалось для декоративных предметов, но известно, что небольшие стекла ручной работы, вставленные в бронзовые рамы, использовались для заполнения оконных проемов в римский период. Они мало отличались от свинцовых огней средневекового периода, ограничиваясь небольшими размерами стекол, управляемыми процессом производства. Это было оставлено до семнадцатого века для больших стекол, которые будут разработаны в Англии и для больших окон, которые станут возможными. История окон- это действительно история архитектуры, от грубых отверстий в сторонах ранних домашних зданий, открытых для атмосферы, или отверстий в конструкции крыши, позволяющих проникать дождю, собранному в Центральном бассейне. Внешний вид зданий всех периодов отражает характер окон, в некоторых случаях, таких как средневековый период, форма и расположение окон функционально связаны с ролью, которую играет дневное освещение, в то время как в эпоху Возрождения расположение и форма окон стали более формализованными, часто менее хорошо связаны с внутренними пространствами, которые они обслуживали … возвышение, внешний вид здания, видимого снаружи, стали иметь первостепенное значение, соображение, которое сохраняется и сегодня. Окна всегда приводили к инновациям, и это можно увидеть в витражах великих средневековых соборов, рассказывающих христианскую историю, где целые стены из стекла стали возможными благодаря таким конструкциям, как летающий контрфорс. Окна должны были служить военным нуждам в укрепленных зданиях, приводя к щелевым окнам, из которых могли быть выпущены стрелы; с растопыренными сторонами, имеющими желаемый эффект уменьшения контраста между яркостью окна и внутренней поверхностью стены, устройство, которое имеет постоянную действительность. Еще одним инновационным средством дневного освещения было то, что разработано для освещения барочных церквей Южной Германии, где «косвенный» дневной свет на витиеватые украшения и украшения церкви получается из окон, скрытых от прямого взгляда прихожан. Косвенный дневной свет одинаково действителен сегодня, как используется Бэзилом Спенсом в соборе Ковентри, или Йорном Утсоном в церкви Багсваэрд в Денмарке. В то время как вертикальные окна, установленные в наружных стенах зданий, были явно первой важности, и продолжают быть таковыми сегодня, это были огни крыши, позволяющие дневному свету проникать в центральные части зданий, которые оказали важное влияние на форму плана величественных домов семнадцатого и восемнадцатого веков. Они приняли несколько форм, от куполов, таких как в Кеддлстон-холле (1759), где свет входит сверху или Чизвик-Хаус (1725), где купол окружен окнами по бокам, в обоих случаях метод дневного освещения позволил архитекторам иметь больше гибкости, чтобы планировать центральные районы своих зданий. Интересно, что этот метод введения дневного света в центр зданий имеет резонанс с предсердиями, которые мы видим во многих зданиях сегодня. Современное движение в Англии в 1930-х годах использовало новые методы строительства, чтобы позволить совершенно новый подход в жилых зданиях, с целыми стенами из стекла и обернутыми окнами по углам, чтобы выразить свободу отношений между внутренним и внешним, свободу, которая в конечном счете была выражена в стенах из стекла, теперь возможных в высоких коммерческих структурах. Дневное освещение оставалось основным средством освещения для всех типов зданий до начала двадцатого века, когда по различным причинам, не в последнюю очередь большей эффективности в развитии электрических источников, основная роль дневного освещения начала подвергаться сомнению. Рост рабочего места в девятнадцатом веке видел здания, требующие более высоких уровней света, и это было достигнуто планированием длинных горизонтальных окон, где дневного света близко к стене окна было бы достаточно, но с давлением, чтобы уменьшить пол до высоты пола для экономии структуры, даже это стало недостаточным. Давление на повышение уровня освещенности в зданиях исходило от коммунальных предприятий, которые рассматривали это как средство увеличения продажи электроэнергии, а для производителей-как продажу ламп и оборудования. До определенного момента это было доброкачественное влияние, хотя эффект в США зашел слишком далеко, с уровнями 1000 люкс и выше, где гораздо меньше было достаточно. К 1960-м годам концепция выросла, что в конечном счете, если не сразу, искусственное или электрическое освещение вытеснит естественный свет в качестве основного источника в течение дня в рабочей ситуации. Цитата из собственной книги автора, написанной в 1964 году:

«Неизбежно, что искусственный свет должен стать основным источником света, где эффективность зрения сочетается с экономическим анализом функции здания. Естественное освещение становится роскошью.»

Тот факт, что это не считалось глупым в то время, является мерой того, насколько далеко вниз по дороге контролируемой окружающей среды стала жизнь. На самом деле были существенные доказательства в поддержку этой точки зрения для освещения в офисах, фабриках и других зданиях, где необходимо выполнять сложные визуальные задачи. Экономия структуры означала, что высота потолков была снижена, уменьшая проникновение дневного света в здания. Правительственная «политика низкой стоимости энергии» определила, что цена на электроэнергию не является главным фактором эксплуатационных расходов таких зданий, и поэтому можно было бы привести экономические аргументы. К 1960-м годам профессор архитектуры заявил, что первое решение, которое архитектор должен был принять при планировании нового здания, — это уровень света и характер электрического источника света для достижения этого. … дневной свет должен был игнорироваться как функциональный источник. Это привело к появлению фабрик без окон и даже школ без окон-полный идиотизм. Было даже поставлено под сомнение, что здания могут нагреваться с помощью освещения, что приводит к искусственному освещению, используемому в любое время дня, даже когда генерируемое тепло должно быть потрачено впустую, путем рассеивания. Это был «инженерный подход», и некоторые архитекторы были склонны следовать ему, хотя следует сказать, что более вдумчивые архитекторы сопротивлялись. Только после энергетического кризиса и осознания того, что наша зависимость от ископаемого топлива имеет ограничения, люди начали сомневаться в этом подходе к высокой энергии и начали искать пути снижения нагрузки на электроэнергию в зданиях, и одним из наиболее очевидных путей было возвращение к пониманию природного ресурса солнечного света. Ясно, что дневной свет не является бесплатным, и такие факторы, как контроль солнечного света, увеличение и потеря тепла, связь окон с вентиляцией и вопрос о том, должны ли окна открываться или здание должно быть запечатано, — это все проблемы, которые необходимо решить; но они должны быть приравнены к человеческому стремлению к ассоциации с окружающей средой, а также к возможной экономии электроэнергии и стоимости. Полезно изложить некоторые из причин, по которым связь с природной средой была важна, если взглянуть на нее задним числом. 1. Во-первых, существует вопрос о свете для видения, чтобы функционировать в пространстве. Это должно варьироваться в зависимости от типа здания, будь то резиденция, офис или фабрика … потребность может быть в чтении книги, управлении каким-то механизмом или чем-то еще. Если это возможно для дневного света, то мы ожидаем, что он это сделает. 2. Естественное возникновение космоса, где общий опыт, предметы и поверхности, моделированы в дневном свете вместе с добавлением солнечного света в определенное время суток. 3. Циклическое изменение с утра до вечера, изменения, которые изменяются еще больше с погодой и сезоном года. У человека есть врожденное стремление к разнообразию и изменениям в окружающей его среде, и изменения во внешнем виде пространства. Время от времени обеспечивают это. 4. Ориентация, которая приходит со знанием местонахождения человека по отношению к внешнему миру. В полностью искусственной среде человек испытывает трудности в поиске своего пути внутри здания, проблема, которая была очевидна в некоторых ранних искусственно освещенных торговых центрах, где люди стали дезориентированными, испытывая проблемы в поиске своего пути вокруг здания. 5. Переживание мира за пределами здания, взглядом наружу, в то время как это связано с фактором ориентации, оно имеет дополнительный аспект содержания … это может быть открытая местность, деревья и ландшафт, но чаще всего другие здания и уличные узоры. Важно не только содержание, но и переживание чего-то на расстоянии как центра отдыха для глаза. Дневной свет явно имеет решающее значение. 6. Опыт естественного цвета; ибо в то время как физический цвет нашего мира, переживаемый при дневном свете, меняется с утра до ночи, эти изменения являются частью нашего опыта; мы компенсируем их автоматически, белая стена кажется белой стеной, даже если вечером она может быть теплее, или окрашена солнечным светом, или изменена облачными образованиями … это цвет, который мы считаем естественным. 7. Хотя, возможно, это и не существенно, но это часть опыта естественного мира, что мы должны быть в состоянии получить естественную вентиляцию, открывая окна. Это часть человеческого желания контролировать свое окружение, будь то свет на его работе или воздух, которым он дышит.

В целом архитекторы не легко подчинились тенденции к полностью искусственной среде, ведущей неизбежно к кондиционированию воздуха в более крупных проектах; но, как правило, были отклонены инженерами; однако исследовательская работа, проведенная в Великобритании профессором Хопкинсоном на строительной исследовательской станции в 1950-х годах, разработала концепцию PSALI или постоянного дополнительного искусственного освещения для интерьеров. Концепция, лежащая в основе этого исследования, заключалась в том, что при условии, что дневной свет на стороне комнаты, ближайшей к окну, был адекватным, падение света дальше всего от окна может быть дополнено электрическими источниками. Это обеспечило исторические преимущества дневного света, перечисленные ранее, особенно в создании впечатления, что вся комната была освещена днем, хотя это не было, позволяя концепцию «хорошо освещенной комнаты». В то время как это не имело непосредственного эффекта восстановления дневного света в качестве основного источника, это было оставлено другим внешним влияниям, чтобы укрепить возобновленный интерес архитектора к предмету. Внешние влияния были в некоторой степени политическими, резкое повышение цен на нефть и топливный кризис, постепенное осознание того, что ископаемые виды топлива уголь и нефть, на которые полагался мир, имели ограниченный срок службы и, будучи однажды использованы, не могли быть заменены. Без сомнения, это было бы проигнорировано помимо дальнейшего фактора более глубокого понимания парникового эффекта из-за выделения углекислого газа при сжигании тех же самых ископаемых видов топлива. Наконец, произошло разрушение озонового слоя и возросла опасность глобального потепления. По этим причинам некоторые страны приняли во внимание необходимость пристального изучения альтернативных источников энергии, таких как ветер и волны, и использования гидроэлектроэнергии там, где это было возможно. Все это происходило в то время, когда количество энергии в зданиях увеличивалось, благодаря более широкому внедрению кондиционирования воздуха до такой степени, что стало очевидно, что здания стали самой большой формой загрязнения атмосферы. В то время как это было явно главным двигателем в вызове паузы к росту использования энергии в зданиях, роль исторических преимуществ дневного света не была незначительной, человеческий фактор требовал более пристального взгляда. Историческим результатом этого стало то, что здания, проанализированные как основная причина проблемы, подверглись пристальному изучению; все большее значение приобретают слова «пассивное строительство» и «устойчивая архитектура». Люди начали искать способы уменьшить использование энергии в зданиях, и главным подозреваемым стала энергия, используемая для освещения. Пассивная архитектура, где структура здания спроектирована таким образом, чтобы свести к минимуму потребность в механическом управлении теплом, светом и звуком: термин «чистый нулевой спрос на энергию» или ситуация, когда » потребляемая энергия равна энергии, собранной. Они движутся каждый день в большем или меньшем количестве и обеспечивают питание для освещения двумя способами. Во-первых, они входят в здание через отверстия в качестве «света» во внутренние помещения, а во-вторых, они воздействуют на внешние поверхности здания и могут быть преобразованы в энергию с помощью солнечного преобразования. Это означает, что дневной свет должен быть в центре стратегии архитектора по ориентации здания, по характеру отверстий, по всей структуре здания. Это возвращает нас к вопросу о заполнении проемов по периметру здания … это уже не стекло просто для защиты от непогоды, а очень сложный оконный элемент, который может быть разработан для ограничения или сбора внешней энергии с помощью выбранных покрытий, фотовольтаики, заполнения полости и передовых слепых систем и элементов управления. Именно таким образом, количество энергии, используемой для освещения, может быть существенно уменьшено, способствуя достижению идеального уровня «чистого нулевого энергопотребления». Ясно, что дневное освещение находится в центре уравнения, требующего целостного подхода к дизайну, в котором человеческие факторы, изложенные выше, теперь могут быть размещены в правильном порядке приоритета; это больше не верно (если это когда-либо было), что дневной свет-это роскошь, связанная с видом из окна, хотя вид из окна является существенной частью роли, которую должен играть дневной свет. В задумчивой книге Дэвида Ллойда Джонса «архитектура и окружающая среда» он определяет устойчивость в архитектуре как

«развитие, которое отвечает потребностям настоящего и является по меньшей мере столь же ценным для будущих поколений, как и ценность получаемой в результате эксплуатации окружающей среды … устойчивое здание (в энергетическом плане) — это здание, которое в течение своего срока службы даже ломается или находится в кредит в отношении потребления энергии.»

Если дневной свет должен быть в центре этого уравнения, то использование энергии для искусственного освещения в зданиях должно быть уменьшено разумным использованием дизайна дневного освещения; так как теперь возможно восполнить дефицит энергии с помощью солнечной конверсии … использование фотовольтаики, достаточно мощной, чтобы генерировать достаточную энергию для удовлетворения или превышения ее пожизненного потребления. Устойчивая архитектура связана с минимизацией всех различных аспектов потребления энергии, связанных с производством здания от материалов до методов строительства и транспортировки, а также с продолжающейся эксплуатацией здания на протяжении всего его срока службы; но именно с энергией, используемой для искусственного освещения и возможной экономией, связанной с солнечным светом и дневным светом, мы здесь обеспокоены … разработка стратегии проектирования, которая включает в себя все соответствующие критерии, ведущие к целостному решению. Если мы проигнорируем требования, предъявляемые к «пассивной» структуре, по аспектам вентиляции, загрязнения воздуха и системы искусственного освещения, можно наметить простую четырехточечную стратегию для дизайна дневного освещения, имея в виду, что все другие факторы должны быть приняты во внимание, чтобы завершить целостный подход к дизайну здания. 1. Необходимо принять решение о размещении здания, отличающегося по своему местоположению и характеристикам участка; в зеленом поле или городской обстановке; с учетом ориентации, солнечного пути и расположения существующих зданий или ландшафта. 2. Функция здания может определять размеры помещения, его высоту и расположение, принимая во внимание текущие и будущие потребности жильцов. Высота комнаты ключевое решение, имеющ подшипник на проникании дневного света и желательной общей глубине комнаты так же, как ценах здания. 3. Размер окна и расположение. Это, безусловно, самое сложное проектное решение, поскольку оно должно включать все упомянутые ранее человеческие факторы, такие как обеспечение обзора, контроль тепловыделения и устранение бликов, а также более очевидные потребности функционального зрения. Комбинированные окна должны обеспечивать в среднем 5-процентный коэффициент дневного света для значительной части площади помещения. С точки зрения архитектора, это вполне может показаться наиболее важным решением, поскольку оно будет определять внешний вид фасада здания; но со стратегической точки зрения это будет определять успех подхода дневного освещения. Будет целесообразно подготовить спецификацию для окон, чтобы включить характер стекла, его пропускную способность и другие характеристики. Типы стекла обсуждаются более подробно в рамках темы энергии позже, но именно в этот момент должны быть интегрированы потребности других дисциплин, таких как вентиляция, шумоподавление и преобразование энергии (PVs). 4. Наконец, системы управления учитывают, во-первых, те элементы управления, которые относятся к внешнему состоянию, контролю солнечного света и предотвращению бликов; и во-вторых, те из интерьера, отношения с дневным светом и системой искусственного освещения, чтобы облегчить «дневное освещение»; это будет иметь решающее значение для достижения возможной экономии энергии. Хотя изложенные четырехкратные решения являются необходимым началом, они должны в каждом пункте быть связаны с другими критериями проектирования зданий, не в последнюю очередь с вопросом конструктивных возможностей, долговечности и ее связи с общими затратами на строительство, как первоначальными, так и эксплуатационными расходами, которые относятся к общей устойчивости.

Окружающая среда

Изменение и разнообразие … моделирующий… ориентация… солнечный свет… цвет… вид…здоровье

Различные аспекты окружающей среды, влияющие на внешний вид зданий, были определены во вступительной главе, и здесь цель состоит в том, чтобы проиллюстрировать эти аспекты более подробно.

ИЗМЕНЕНИЕ / РАЗНООБРАЗИЕ

Пожалуй, самым очевидным и, безусловно, самым важным аспектом дневного освещения является его способность к изменениям, что приводит к бесконечному разнообразию внешнего вида освещенного интерьера. Изменение лежит в основе дневного света, человеческое тело имеет способность к адаптации, особенно в зрении, и необходимость осуществлять эту реакцию. Восприятие реагирует на степень изменения; это естественный порядок вещей, что внешний вид внутренних пространств изменяется со временем; и если у нас есть уверенность в их продолжающейся реальности, то это потому, что изменение их освещенного внешнего вида позволяет нам продолжать исследование пространств, в которых мы живем; совершенно другая мера опыта к статическим качествам пространств, освещенных полностью искусственными источниками света в течение дня; или где нет доступа к дневному свету снаружи. Существует естественный процесс обновления в фотохимических процессах глаза, поскольку он адаптируется к изменениям в дневном свете сначала происходит естественное изменение от дня к ночи, от первого света до темноты и необходимость в искусственных источниках, чтобы взять на себя, когда дневной свет исчезает. Тогда есть изменения, связанные с изменениями погоды; от ярких солнечных дней до темных и облачных или дождливых дней, нет никаких сомнений в том, что человеческий дух парит, когда встает утром в яркий день, опыт, который никогда не будет иметь успеха, когда вы находитесь на улице. С изменениями погоды тесно связаны изменения времени года, от зимних снегов до летнего солнечного света; каждое время года будет иметь свой собственный характер, к которому мы, как люди, приспосабливаемся по-своему; но важно то, что внешний мир, воспринимаемый через окно, дает необходимую информацию о разнообразии внешнего мира, в то же время приводя к тонким изменениям внешнего вида.

Моделирование формы

Моделирование формы происходит от ее физической формы, будь то круглая, квадратная или другая, в сочетании с тем, как свет играет на ее поверхностях. Это называется моделированием, и когда это происходит от дневного света или солнечного света, дающего свет из одного направления, это обеспечивает форму, которая воспринимается глазом как имеющая смысл, однозначный. Это еще раз отличается от формы объекта или пространства, возникающего в результате помещения, освещенного искусственным светом, где общий свет может быть получен из множества источников света. Наиболее обычным моделированием дневного света является то, что получено из вертикальных окон на стороне комнаты, давая свет от одного направления; этому могут помочь окна от соседней стены, которая добавляет к моделированию; поскольку свет все еще будет от того же самого общего направления, но добавляя к общему моделированию. Два примера могут быть использованы, чтобы подчеркнуть это, во-первых, греческая Дорическая колонна, где свет дня дает возможность моделирования на округлых поверхностях колонны; свет, который подчеркивает его особое округлое качество вместе с его вертикальностью. Второй пример-оригинальная статуя Давида работы Микеланджело, которую можно увидеть в художественной галерее Флоренции, освещенной дневным светом сверху, где форма меняется со временем по мере прохождения дня. Более современным примером использования верхнего дневного света для освещения статуи является колесничий в Дельфах.

Дневной свет по своей природе придает смысл и помогает нашему пониманию формы или пространства своим направленным потоком; значение, которое еще больше подчеркивается добавлением прямого солнечного света. Внутренние пространства оцениваются как приятные, яркие или мрачные в результате воздействия моделирования, а интерьеры оцениваются по тому, как пространства и объекты в них видны в течение дня, чтобы быть естественными или соответствовать нашему опыту природного мира.