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巴斯夫中国

要有光

光可以让你表现更好,心情更愉悦,甚至还有治愈功能—在适量的日照下,它对人的益处良多,

超过你的想象。各行各业的专家正在大自然的基础上创造更多的自然光,点亮黑暗。

 

 

 

巴斯夫中国

要有光

日光能够拯救生命—这是研究人员在加拿大亚伯达一所医院的重症监护病房观察女性患者后得出的结论。通常,与在黑暗房间里的患者相比,那些待在阳光明媚的房间里的患者经历心脏病存活下来的可能性更大,并且康复速度更快。毋庸置疑,这只是我们了解到的部分事实,但随着时间的推移,人们对这一问题的研究从碎片化到逐渐系统化—即自然光对健康和幸福感有着非常积极的影响。早在 125 年前,斯堪的纳维亚的医生 Niels Ryberg Finsen就曾借助日光治疗过包括天花在内的疾病,并获得了诺贝尔医奖。今天,来自美国的建筑学研究者 Mariana Figueiro 教授正利用她的光试验台延续并发展这一认知。这个矩形的台面由四根闪闪发光的金属腿支撑着,看上去像一个超大智能手机,能够将光线投射到房间内。在一家养老院,它带来的光亮让坐在上面的阿尔茨海默氏症患者变得更加平静,有了更好的睡眠,减少了抑郁情绪。

Figueiro 观察到日光能为那些混合因素可控的环境带来积极的影响,例如医院或养老院。办公环境则通常要复杂得多,但 Figueiro 依然发现了积极的结果。他在纽约伦斯勒理工学院从事研究项目,她表示:“我们的研究表明,那些能够接收到较多日光的上班族比身处光线不足环境中的人睡得更好,抑郁情绪和压力也更小。”然而,她补充到,要证明增加日光与人类状态提升之间的关联则比较困难。

Figueiro 说:“如今我们拥有多种技术手段来解锁日光的不同影响,但遗憾的是对其使用依然很少。”德国汉堡的日光规划师兼工程师 Peter Andres 教授表示,日光就如同一种主食。建筑师 Cristobal Garrido 整合了巴斯夫各专业领域中与光和能源相关的专业知识开展了一个名为智能日光管理的项目,类似于一家创业公司。该公司正努力开发解决方案,从而找到最佳的日光管理方式。他说:“得益于新发明,建筑学在对光的研究上迈入了一个新时代,这意味着我们终于将重点放在人身上,而不再是建筑物上了。”

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自 2014 年重新开放以来,一座由钢和玻璃制成的天窗穹顶便一直拱立于美国纽约富尔顿街火车站上空。

建筑学在对光的研究上迈入了一个新时代。

Cristobal Garrido
巴斯夫建筑智能日光管理专家

按生物规律进行照明

HCL 这三个字母最大范围地点燃了日光专家们的激情。H 代表人类,C 代表中心,L 代表光,合在一起就是以人为中心的光照,即日照需与人类生物规律需求相适应。另外还有三个因素也可以帮助 HCL 全球发展趋势的研究取得突破性进展。第一个因素来自于美国神经学家的发现,他们在人眼内发现了一种用来控制人体生物钟而非用于视觉观看的受体。Figueiro 等研究者利用这一发现,在此基础上不断探索新知识。其次,建筑设计师一直以来通过利用日光等自然资源来实现对能源的高效管理。最后一个因素是最近的一项创新:发光二极管,简称 LED,它使得这些发现能够付诸实践。这些发现迄今为止仍十分先进,即使是在缺少阳光的地方,人们也可以通过某种方式制造类似的自然光,照亮室内空间。正逢很多老旧的照明设备因到达自然寿命并需要更换之时,助推了这种基于 HCL 技术的发展。Andres 正为汉堡机场和德国慕尼黑老绘画陈列馆的画廊入口制造光亮,他认为:“尤其是在公共建筑中,现在经常需要重新安装照明设备。”

此外,基于人类需求的日光计划不仅与人类审美和提升愉悦感有关。目前,大型住宅和写字楼都正在全球范围内争相吸引投资者。Garrido 说:“每个人都想领先一步。”这意味着竞争对手们越来越关注以人为本。例如,员工是否在这些建筑物中感到舒适?建筑设计是否有助于提高其生产力? Garrido 作为专业的建筑师,从美感的角度出发并不看好之前那些将日光带入建筑的解决方案。他说:“那些都属于暴力干预,要么摧毁了外立面,要么限制了建筑师的创作自由。”

Garrido 和他所在的巴斯夫团队并没有大刀阔斧地解决此问题,而是正努力开发经过精细调整的模块化光管理解决方案。这些方案既可以小规模地安装在现有建筑中,也可以作为一个完整的系统安装在新结构内。该方案的一个组成部分是安装了数百万的微型镜的特殊薄膜,André Kostro 博士和研究人员正寻找这些微型镜的最佳倾斜角度,薄膜需要通过光轴将尽可能多的阳光引至建筑物内部。

这一任务颇有挑战,因为在此过程中必须尽可能减少自然光的损失,另外室外天气也在不断变化。巴斯夫研究员 Kostro 说:“进入到室内的光量每年、每天、甚至每小时,都不尽相同。”同样,每个建筑物的情况也不一样。为此,巴斯夫团队和来自 Bartenbach 公司的奥地利照明专家共同计算出数千个对系统功能有影响的参数,包括房间高度、空间大小和建筑材料等。目前,这些研究人员正计划采用两到六种不同的薄膜组合,以满足从瑞典北部到南非这样地理空间跨度的变化。

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德国汉堡机场的前门玻璃一直延伸到天花板,阳光普照。

日光就如同一种主食。

Peter Andres 教授
德国汉堡光规划师

薄膜上的镜子

在灯管上也可以使用这种反射膜,可以将来自外部的光线引至建筑物的深处。自然光被天花板上的照明设备吸收后被引向远离窗户的区域。当没有足够的自然光时,发光二极管就派上用场了。巴斯夫智能日光管理解决方案旨在与先进的测量系统共同作用,这个系统具有学习能力,能够记忆个人的照明偏好和需求,并根据实际情况作出应对。

这是未来的梦想吗?并不是。研究人员 Figueiro 已经开始尝试,使用传感器腕带来测量佩戴者在一天中接收的日光量,以及这对他们的健康有什么影响。一个令人惊讶的发现是即使在符合标准的光线和照明水平环境里工作,办公室上班族仍未接收到足够的光照来刺激身体昼夜规律系统的运转。她说:“在这种情况下,定制化传感器可能会有所帮助,它将与家中的照明系统保持通信,弥补人体光照不足。”

然而,根据 Figueiro 的说法,在晚上试图通过增加光照来弥补早晨光照不足是没有用的。科学家解释说:“早晨有刺激作用的光可能会在晚上显著地推迟睡眠时间。”出于这个原因,她建议睡前不要使用平板电脑和智能手机。Andres 则说道:“良好的光规划能够复制自然的日光节奏,并在必要时补充它,而不是操控。例如,如果让学生在疲倦时进行大量日光浴,就如进行轻度兴奋剂治疗。这和在孩子们的牛奶里加浓缩咖啡类似。”这当然是不可接受的。Garrido 补充说:“相反,智能光照管理意味着使用自然的昼夜循环作为我们的模型。”

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德国慕尼黑的现代艺术画廊充满各类抽象的光线。

古今照明理念

不论是古代还是现代,建筑师们始终都与光保持着特殊的关系。

 

1.       埃及的太阳奇迹

古埃及人在规划阿布辛贝岩寺时,希望太阳光每年只穿透该寺庙两次,每次约 20 分钟。自公元前 13 世纪起,只有当这一太阳奇观出现时,才会有光落在三尊神像上。

 

2.       哥特光

哥特式光使得神的智慧可以穿透进入教堂建筑——这是中世纪哥特式大教堂的核心理念。通过大型彩色玻璃窗进入室内的光线旨在给信徒带来更真实的感觉。

 

3.       人工照明

1900 年法国巴黎世界博览会上首次使用电灯照亮了建筑。当时,埃菲尔铁塔沐浴在人造光中,从很远都能看见。从那时起,大家就不仅仅只能通过自然光看到建筑的形状。

智能引导光的三个应用场景

智能镜面技术

 

照亮了历史建筑、超现代建筑群和整个村庄。

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民主灯塔

英国著名建筑师诺曼 · 福斯特男爵将德国柏林国会大厦的圆屋顶设想为“民主灯塔”。其钢筋和玻璃结构中含有一个漏斗状的反光元件。这一圆顶由 30 行、每行 12 面镜子组成,共同将漫射的日光引至 10 米以下的全体会议厅。同时,计算机控制系统也根据时间和季节来调节透过玻璃窗进入的光量。

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反光镜带来光明

在澳大利亚悉尼的中央公园高层建筑群内,有一个矩形的反射光线的定日镜系统从 28 楼向外延伸出 42 米。乍一看大家都能发现这个悬臂遮挡了旁边建筑,但近距离观察后可以发现,这两座楼通过定日镜进行交流。较矮的那栋楼屋顶上安装了多面电动控制的定日镜,这些镜子会参照入射角将太阳光反射至悬臂上,然后光线通过悬臂被引至下方的商业中心、公共区域和游泳池露台。

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定日镜照亮黑暗

直到五年前,挪威小镇尤坎还经常暗无天日。在 10 月至次年 3 月间,这个坐落于狭小山谷里的小镇几乎与直射光隔绝。而现在这一问题得到了缓解,人们在一座可以俯瞰该镇的山上安装了三面定日镜。在冬季的六个月里,这些通过数字化控制的镜子能够跟随太阳轨迹,将光线反射到  600 平方米的镇中心广场。此外,太阳能也可用来操作机器:太阳能电池能够提供电力以操控并自动清洁镜面。