İç mekânların aydınlatmasında güneş ışığı

Bir mekânda var olan ışık ile en iyi nasıl baş edilir?

Metin: Barbara Matusiak

Mimaride gün ışığı tasarımında en büyük paradoks doğal güneş ışığının doğru kullanılmasında görülüyor. Güneşin yoğun ışık gücünü ışık kaynağı olarak kullanma konusunda büyük bir potansiyel var. Aydınlatma tasarımcıları, uygulamalarda çeşitli türde güneşten koruma sistemleri ile güneşin içeri girmesini engelliyorlar. En güneşli günlerde veya mevsimlerde dahi elektrikli ışığı kullanma eğilimindeler.

Yapılan en son araştırmalar, mimari mekânlarda güneş ışınlarının olumlu ve tedavi edici etkileri konusunda çok önemli bilgiler sunuyor. Eğer tasarladığımız ve inşa ettiğimiz binalar, içinde yaşayan sakinlerinin ve kullanıcılarının sağlığı ve rahatlığını destekleyecek ise bu alanlara güneş ışınlarının girmesi daha iyi bir şekilde sağlanmalıdır… Bunun yanı sıra tasarımcılar, güneş ışınlarının mekân içinde herhangi bir görme rahatsızlığı veya sıcaklık yaratmadan nasıl bilinçli ve akıllıca dağıtılacağını öğrenmelidir. Bu makale, görsel unsurlar ve de çatı aralıklarına yoğunlaşıyor.

Gün ışığı alan bir mekânın duvarlarında/zemininde güneş ışınlarının gücü ne kadar?

Fotoğrafta piramit şekilli bir tavan ve çatı pencereli bir oda görülüyor. Beyaz duvara vuran güneş ışınları çok yoğun gibi görünüyor. Burada ölçülen aydınlatma gücü yaklaşık 35.000lx (L = 10.000 cd/m2). Washlight olarak çatı eğimi altındaki aynı ışın sadece 5000lx (800 cd/m2) bir aydınlatma gücü gösteriyor ve herhangi bir kamaşma veya görüntü rahatsızlığına neden olmuyor.

Güneş lekeleri ne kadar yoğun olabilir/olmalı?

İç mekânlarda güneş ışınları için neredeyse herhangi bir tavsiye olmadığı için önce elektrikli ışık ile ilgili rehber verileri referans alabiliriz. WELL yapı normlarında şöyle yazıyor:
≥ Işık kaynaklarının izolasyonu: Armatür/Lamba ………düzenli olarak kullanılan mekânlarda ……yansıma yapan ışık kaynakları dahil, 20.000 cd/m2’den daha az ise: Işık kaynaklarının izolasyonu gerekmez.

≥ Kamaşma sınırlaması: Ofis çalışma yerlerinde, masalarda, diğer oturma alanlarında aşağıdaki şartlar sağlanır: Yatay bakış yönünde 53° (yatay konuma göre derecesi) fazla bir derecede monte edilen serbest ışıma yapan ışık kaynakları ve ışık çıkış alanlarının <8.000 cd/m2’lik bir ışıma yoğunluğu vardır. Güneş ışığı açısından bu şöyle yorumlanabilir:
Kullanılan mekânlarda <20.000 cd/m2 ışıma yoğunluğu olan güneş lekeleri oluşabilir.
Bilgisayarla çalışılan yerlerde ve de oturma alanlarında ışıma yoğunluğu 8.000 cd/m2 ile sınırlanır.
Prensip olarak verilen güneş ışığı ışıma yoğunluklarını sağlamak için iki strateji vardır: Pasif ve Aktif Strateji.

Pasif Stratejiler

Pasif stratejiler çok iyi düşünülmüş mimari tasarıma dayanır. Güneş geometrisi ile ilgili çalışmalar tüm ayrıntıları ile proje yerinde yapılır. Genelde, mimarlar tasarlamakta oldukları binalarda gün ışığı koşullarını incelemek ve analiz etmek için sanal veya analog modeller hazırlarlar. Güneş ışınlarının, odanın içine nereden ve nasıl gireceğini söyleyebilirler. Ancak, güneş lekelerinin hangi yoğunlukta olacağını söylemek zor olabilir.

Güneşin açısını ve güneş ışınları alan bir yüzeyin eğim açısını gözlemleyerek güneş lekelerinin ışıma yoğunluğu en kolay nasıl söylenebilir?

Tablo 1 içinde difüz bir yüzey üzerindeki aydınlatma gücünün üst sınır değerleri, yukarı da belirtilen 8.000 ile 20.000 cd/m2 arası ışıma yoğunluğuna uygun olarak verilmektedir.

Tablo 2’de güneşin yükseklik açısı ve 90° eksi ışınların giriş açısına eşit olan eğim açısında bağlı olarak bir yüzey üzerindeki aydınlatma gücü gösterilmektedir. Tablodan görüldüğü üzere düşük bir güneş açısı ile düşük eğim açısı, 28.000lx’un (yeşil) altında aydınlatma gücünü garanti etmektedir. Güneş yüksekliği açısı veya eğim açısının biraz yükselmesi ile koşullar yine kabul edilebilir olacaktır, ancak bu koşul sadece koyu yüzeyler R=0,5 (sarı) için geçerli olacaktır.

Aktif Stratejiler

Güneşin yüksek olduğu seviyede ve/veya dik eğim açılarında aktif stratejiler daha uygundur. Bu makalede sunulan aktif stratejiler aşağıda sayılanlara dayanır:

≥ Yansımalar veya
≥ Işık geçirgen malzemelerde toplam yansıma ile ışığın sağa sola saçılımı.

Yüzyıllardır mimaride düz aynaların yansımaları kullanılır. Özellikle, daha küçük olan bir odayı daha büyük göstermek için sıklıkla uygulanır. Işığı etkin bir şekilde yönlendirmek için de ayna kullanılabilir. Bu fikir Norveç NTNU Trondheim Teknik-Doğal Bilimler Üniversitesinde araştırıldı. Çalışma için çatı pencerelerinin altında kalan kanallar ayna ile kaplandı (Şekil 2A).

Şekil 1’de gösterilen beyaz duvar gibi güneş lekesinin yoğun olduğu durumlarda ışığın farklı dağıtılması gerekiyor.

Bu amaçla uygulanabilecek bir seçenek üzerine çatı oluşturulmuş ışık geçirgen bir tavan. Bu şekilde güneş ışınları sadece pencere etrafına değil aşağı mekâna doğru da yönelecek ve efektif bir gün ışığı girişine imkân sağlayacak (Şekil 2A). NTNU projesinde akıllı perfore, ışık geçirgen akrilik cam plakaları geliştirildi (Şekil 3).

Bir diğer olanak ise ayna ile kaplanacak yüzeyin geometrisini değiştirmek. Ya yüzey konkav tasarlanacak ya da sanki bir araya getirilmiş silindir şekilli dikey yansımalı borulardan görüntü verecek (Şekil 2B ve de Şekil 4).

Tüm çözümler NTNU Norveç Işık ve Renk Merkezinde geliştirildi.