Ánh sáng nhân tạo và nhịp sinh học. Thiết kế chiếu sáng theo thời gian để không gian dễ chịu hơn

Ánh sáng trong kiến trúc không chỉ giúp con người nhìn thấy đồ vật.Nó đồng thời tác động đến cách chúng ta cảm nhận không gian, màu sắc vật liệu, mức độ tỉnh táo vào ban ngày và khả năng chuyển sang trạng thái nghỉ ngơi vào buổi tối.Đây là lý do một căn nhà có đủ độ sáng chưa chắc đã là một căn nhà có chất lượng ánh sáng tốt.

Một không gian có thể rất sáng nhưng vẫn gây mỏi mắt. Một căn phòng sử dụng đèn cao cấp vẫn có thể khiến con người cảm thấy căng thẳng nếu nguồn sáng nằm trực tiếp trong trường nhìn. Ngược lại, một hệ chiếu sáng được tổ chức hợp lý có thể làm cho cùng một bức tường, cùng một mặt sàn gỗ và cùng một bộ bàn ghế trở nên dễ chịu hơn đáng kể.

Trong thiết kế nhà ở hiện đại, vấn đề vì thế không còn đơn giản là:Nên dùng đèn 3000K hay 4000K?Câu hỏi đúng hơn phải là:Con người cần loại ánh sáng nào, ở đâu, vào thời điểm nào và với cường độ bao nhiêu?Đó là nền tảng của tư duy chiếu sáng lấy con người làm trung tâm.

1. Ánh sáng không chỉ phục vụ thị giác

Trong nhiều năm, thiết kế chiếu sáng chủ yếu quan tâm đến một câu hỏi:Có đủ lux để nhìn rõ hay không?Ngày nay, khoa học ánh sáng cho thấy mắt người không chỉ làm nhiệm vụ tạo hình ảnh.Trong võng mạc còn có các tế bào hạch nhạy sáng nội tại, thường được gọi là ipRGCs. Chúng tham gia truyền tín hiệu ánh sáng đến hệ thống điều hòa nhịp sinh học của cơ thể.

Ánh sáng vì vậy có ít nhất hai vai trò song song:Vai trò thị giácGiúp chúng ta nhận biết hình dạng, màu sắc, vật thể và chuyển động.Vai trò phi thị giácTham gia điều chỉnh chu kỳ ngủ – thức, mức độ tỉnh táo và một số quá trình sinh lý liên quan đến nhịp ngày đêm.

Ánh sáng là một trong những tín hiệu quan trọng giúp đồng bộ hệ thống nhịp sinh học với chu kỳ ngày và đêm. Các hệ thống đánh giá công trình như WELL cũng đưa yếu tố ánh sáng melanopic vào thiết kế chiếu sáng nhằm hỗ trợ nhịp sinh học.Điều đó dẫn đến một thay đổi rất quan trọng trong kiến trúc:Chiếu sáng tốt không nên cố định từ sáng đến đêm.Nó nên thay đổi theo thời gian.

2. Kịch bản ánh sáng nên đi theo nhịp của một ngày

Trong tự nhiên, ánh sáng lúc 8 giờ sáng không giống ánh sáng lúc 8 giờ tối.

Cường độ thay đổi.

Quang phổ thay đổi.

Góc chiếu thay đổi.

Màu sắc cảm nhận cũng thay đổi.

Trong khi đó, một căn nhà sử dụng cùng một nhóm đèn trần từ 7 giờ sáng đến 11 giờ đêm về bản chất đang tạo ra một môi trường ánh sáng gần như bất biến.Đây không phải cách tự nhiên vận hành.Một hệ thống chiếu sáng lấy con người làm trung tâm nên tạo ra ít nhất ba trạng thái khác nhau.

Buổi sáng và ban ngày, ưu tiên ánh sáng hỗ trợ tỉnh táo

Ban ngày, đặc biệt tại khu vực làm việc, bếp, phòng học hoặc những nơi cần tập trung, không gian nên nhận được lượng ánh sáng tương đối cao.Nếu có điều kiện, ánh sáng tự nhiên vẫn nên là nguồn ưu tiên.Trong những khu vực thiếu ánh sáng ban ngày, có thể bổ sung ánh sáng nhân tạo với CCT khoảng:3500K – 5000K tùy công năng và thiết kế.

Tuy nhiên, có một điểm cần đặc biệt lưu ý:Không nên sử dụng CCT như thước đo duy nhất của tác động sinh học.Hai bóng đèn cùng ghi 4000K có thể có phân bố phổ rất khác nhau.Vì vậy, khoa học chiếu sáng hiện nay sử dụng thêm các đại lượng liên quan đến melanopic light để đánh giá lượng kích thích sinh học mà ánh sáng tạo ra tại mắt.

WELL, chẳng hạn, sử dụng các chỉ số melanopic khi đánh giá ánh sáng hỗ trợ nhịp sinh học thay vì chỉ dựa vào Kelvin.Nói đơn giản:4000K hay 5000K chỉ cho chúng ta biết màu cảm nhận tương đối của ánh sáng, không nói đầy đủ ánh sáng đó tác động đến cơ thể như thế nào.

3. Buổi tối, giảm ánh sáng quan trọng không kém đổi sang màu ấm

Một sai lầm khá phổ biến trong thiết kế nhà ở là:Ban ngày bật đèn sáng.Buổi tối chuyển sang đèn 3000K.Và cho rằng như vậy đã hoàn thành một hệ thống chiếu sáng theo nhịp sinh học.Thực tế phức tạp hơn.

Đối với ánh sáng buổi tối, cần đồng thời xem xét:Cường độ ánh sáng

Phổ ánh sáng

Thời gian tiếp xúc

Hướng ánh sáng đi vào mắt

Khoảng thời gian trước khi ngủ

Ánh sáng 2700K hoặc 3000K thường phù hợp với không gian thư giãn buổi tối hơn ánh sáng có CCT cao.Nhưng ánh sáng ấm không đồng nghĩa với việc hoàn toàn không còn thành phần bước sóng ngắn.Quan trọng hơn, một nguồn sáng 2700K nhưng quá mạnh và chiếu trực tiếp vào mắt vẫn có thể không phù hợp với giai đoạn chuẩn bị ngủ.

Vì vậy, nguyên tắc hợp lý hơn là:Buổi tối không chỉ cần ánh sáng ấm hơn. Ánh sáng còn phải ít hơn và dịu hơn.Các hướng dẫn về circadian lighting của WELL cũng đặt mục tiêu giảm đáng kể ánh sáng melanopic trong khoảng thời gian trước giờ ngủ.Đây là điểm rất đáng đưa vào thiết kế nhà ở.

4. Một căn nhà nên có nhiều lớp ánh sáng thay vì một hệ đèn duy nhất

Một trong những nguyên nhân khiến nhiều ngôi nhà có cảm giác giống showroom là hệ thống ánh sáng quá phụ thuộc vào downlight.Trần nhà được chia ô.

Mỗi ô đặt một đèn.

Sau đó bật toàn bộ.

Kết quả thường là:

Sàn rất sáng.

Đỉnh đầu rất sáng.

Nhưng không gian thiếu chiều sâu.

Trong thiết kế chiếu sáng tốt, ánh sáng nên được chia thành nhiều lớp.

Lớp 1: Ánh sáng nền

Có nhiệm vụ tạo mức sáng chung cho căn phòng.

Có thể hình thành từ:

Đèn hắt trần.

Đèn gián tiếp.

Một số downlight bố trí có kiểm soát.

Ánh sáng phản xạ từ trần hoặc tường.

Lớp 2: Ánh sáng công năng

Được thiết kế tại nơi thực sự cần ánh sáng.

Ví dụ:Mặt bàn bếp.

Bàn đọc sách.

Bàn làm việc.

Bàn trang điểm.

Tủ quần áo.

Lối giao thông.

Nguyên tắc quan trọng là:Đưa ánh sáng đến nhiệm vụ thay vì tăng ánh sáng cho toàn bộ căn phòng.Cách làm này vừa hiệu quả vừa giảm nhu cầu bật quá nhiều đèn cùng lúc.

Lớp 3: Ánh sáng nhấn

Ánh sáng nhấn giúp tạo thứ bậc thị giác.Có thể dùng để làm nổi bật:Một bức tranh.

Một bức tường đá.

Vách gỗ.

Tủ trưng bày.

Cây xanh.

Một chi tiết kiến trúc.

Khi được kiểm soát tốt, sự tương phản giữa vùng sáng và vùng tối tạo ra chiều sâu mà việc phủ sáng toàn bộ không gian không thể mang lại.

5. Ánh sáng buổi tối nên ở thấp hơn

Có một nguyên tắc thiết kế khá thú vị:Ban ngày ánh sáng có thể đến từ phía trên. Buổi tối nên tăng tỷ lệ ánh sáng ở thấp.

Trong tự nhiên, ánh sáng mạnh vào ban ngày chủ yếu đến từ bầu trời.Trong khi vào cuối ngày, môi trường ánh sáng dần tối đi.Do đó, thay vì chỉ sử dụng downlight trần vào buổi tối, có thể tăng sử dụng:Đèn bàn.

Đèn sàn.

Đèn đầu giường.

Đèn hắt chân tường.

Đèn khe thấp.

Đèn dưới hệ tủ.

Ánh sáng gián tiếp.

Việc hạ cao độ nguồn sáng đồng thời giúp giảm lượng ánh sáng chiếu trực diện vào mắt.Đây là một chi tiết nhỏ nhưng có thể thay đổi đáng kể cảm giác của một căn nhà sau 20 giờ.

6. Chống chói quan trọng hơn việc chạy theo số lượng đèn

Một căn nhà nhiều ánh sáng chưa chắc dễ chịu.Một trong những nguyên nhân lớn nhất gây khó chịu thị giác là glare – chói lóa.Chói xảy ra khi một vùng sáng quá mạnh xuất hiện trong trường nhìn so với môi trường xung quanh.

Ví dụ điển hình là:Nằm trên sofa nhìn thấy trực tiếp chip LED của downlight.

Ngồi bàn ăn nhưng đèn spotlight chiếu thẳng vào mắt.

Đi qua hành lang và liên tục nhìn thấy các điểm sáng mạnh trên trần.

Mắt phải liên tục thích nghi với sự tương phản này.

Kết quả có thể là cảm giác mỏi hoặc khó chịu thị giác.

7. UGR là gì?

UGR là viết tắt của:Unified Glare Rating

Đây là một phương pháp đánh giá mức độ chói khó chịu trong một hệ thống chiếu sáng nhất định.Trong thiết kế văn phòng và nhiều môi trường làm việc, UGR 19 thường là một mốc được nhắc đến.

Tuy nhiên cần hiểu đúng:UGR không phải một con số đơn giản gắn cố định với một bóng đèn.

UGR phụ thuộc vào:Không gian.

Vị trí người quan sát.

Độ sáng của bộ đèn.

Kích thước biểu kiến của nguồn sáng.

Độ sáng nền.

Số lượng và vị trí bộ đèn.

Do đó câu quảng cáo:

“Đèn này UGR < 19”

chưa đủ để bảo đảm cả căn phòng sẽ đạt UGR dưới 19 trong mọi trường hợp.Đây là lý do thiết kế chiếu sáng cần xem hệ thống không gian, không chỉ thông số catalogue của một bộ đèn.

8. Một số giải pháp giảm chói hiệu quả

Deep recessed downlight

Nguồn sáng được đặt sâu bên trong thân đèn.Khi góc nhìn thông thường không nhìn thấy trực tiếp chip LED, cảm giác chói thường giảm đáng kể.

Honeycomb louver

Lưới tổ ong giúp kiểm soát những tia sáng có góc lớn và hạn chế ánh sáng lọt trực tiếp vào mắt.Giải pháp này đặc biệt hữu ích cho spotlight và một số loại downlight.

Wall washing

Thay vì tập trung chiếu xuống sàn, ánh sáng được phân bố lên bề mặt tường.Bức tường sáng trở thành một nguồn phản xạ lớn và mềm.Kết quả thường là không gian có cảm giác sáng hơn mà không nhất thiết phải tăng số lượng điểm sáng mạnh trên trần.

Indirect lighting

Nguồn sáng được giấu khỏi tầm nhìn và ánh sáng phản xạ qua:Trần.

Tường.

Hốc kiến trúc.

Bề mặt nội thất.

Đây là một trong những giải pháp tạo ánh sáng nền dễ chịu nhất nếu được xử lý đúng kỹ thuật.

9. Đừng thiết kế ánh sáng chỉ để chiếu xuống sàn

Đây là một lỗi khá phổ biến.Người thiết kế tính lux trên mặt sàn.

Sau đó tăng số lượng đèn cho đến khi đạt đủ.

Nhưng con người không dành phần lớn thời gian nhìn xuống sàn.

Chúng ta nhìn:Khuôn mặt.

Tường.

Trần.

Nội thất.

Cửa sổ.

Không gian phía trước.

Do đó, một căn phòng có 300 lux trên mặt phẳng ngang chưa chắc cho cảm giác sáng dễ chịu nếu toàn bộ tường vẫn tối.

Ngược lại, một bức tường được chiếu sáng hợp lý có thể làm cho toàn bộ không gian cảm giác rộng và sáng hơn.

Đây là lý do thiết kế chiếu sáng kiến trúc nên quan tâm tới cả:Illuminance ngang vàIlluminance đứng tại tầm mắt.Điều này đặc biệt quan trọng khi bàn đến ánh sáng liên quan đến nhịp sinh học, bởi ánh sáng cần thực sự đi tới mắt chứ không chỉ tới mặt bàn.

10. CRI cao giúp vật liệu đẹp hơn, nhưng CRI không kể toàn bộ câu chuyện

Với kiến trúc nội thất, ánh sáng còn có một nhiệm vụ quan trọng:Cho chúng ta nhìn thấy vật liệu đúng với bản chất của nó.

Gỗ không chỉ có một màu nâu.

Đá tự nhiên không chỉ có một màu xám.

Một bề mặt vật liệu có thể chứa hàng chục sắc độ rất nhỏ.

Nếu nguồn sáng có khả năng hoàn màu kém, những sắc độ này có thể bị biến đổi.

11. CRI là gì?

CRI hay Color Rendering Index là chỉ số quen thuộc dùng để đánh giá khả năng tái hiện màu sắc của nguồn sáng so với nguồn tham chiếu.Trong nhà ở cao cấp, showroom vật liệu, không gian nội thất nhiều gỗ, đá hoặc nghệ thuật, sử dụng nguồn sáng CRI khoảng 90 trở lên thường là một lựa chọn hợp lý.Nhưng không nên dừng ở đây.CRI truyền thống chủ yếu dựa trên một nhóm mẫu màu giới hạn.Với công nghệ LED hiện đại, hai nguồn sáng có cùng CRI vẫn có thể tạo ra cảm nhận màu khác nhau đáng kể.

12. TM-30 giúp nhìn chất lượng màu sâu hơn

Illuminating Engineering Society phát triển phương pháp TM-30 nhằm đánh giá hoàn màu toàn diện hơn.Thay vì chỉ một con số, TM-30 xem xét nhiều khía cạnh như:Rf – Fidelity Index

Mức độ trung thực của màu.Rg – Gamut IndexXu hướng làm màu sắc bão hòa hơn hoặc giảm bão hòa.Ngoài ra còn có đánh giá thay đổi màu theo các nhóm hue khác nhau.

IES nhận định rằng chỉ dựa vào một chỉ số trung bình như CRI có thể không đủ để mô tả toàn bộ trải nghiệm màu sắc; TM-30 cung cấp cách đánh giá đầy đủ hơn đối với nguồn sáng LED hiện đại.Điều này rất có ý nghĩa trong kiến trúc.

Bởi người thiết kế không chỉ cần hỏi:CRI bao nhiêu?Mà nên hỏi:Nguồn sáng này làm vật liệu của công trình trông như thế nào?

13. Ánh sáng có thể làm thay đổi hoàn toàn cảm nhận về vật liệu

Hãy lấy một bức tường đá làm ví dụ.

Chiếu ánh sáng gần vuông góc:Bề mặt có thể trông tương đối phẳng.

Nhưng khi ánh sáng chiếu xiên:Các điểm gồ ghề tạo bóng nhỏ.

Texture bắt đầu xuất hiện.

Độ sâu vật liệu được cảm nhận rõ hơn.

Nguyên tắc tương tự áp dụng với:Vân gỗ.

Gạch thủ công.

Bê tông.

Vữa hiệu ứng.

Đá tự nhiên.

Vải dệt.

Lam gỗ.

Vì vậy:Chiếu sáng vật liệu không đơn giản là làm vật liệu sáng lên.Đó là việc lựa chọn góc sáng, quang phổ, độ tương phản và hướng chiếu để thể hiện đúng đặc tính của vật liệu.

14. Không nên dùng cùng một nhiệt độ màu cho mọi không gian

Một ngôi nhà có thể sử dụng nhiều CCT khác nhau tùy công năng.Không nhất thiết phải tuyệt đối đồng nhất.

Phòng khách

Khoảng 2700K – 3500K thường tạo cảm giác dễ chịu cho môi trường nhà ở.

Phòng ngủ

Thường ưu tiên khoảng 2700K – 3000K, kết hợp khả năng dim sâu vào buổi tối.

Bếp

Có thể sử dụng 3000K – 4000K tùy phong cách và nhu cầu thao tác.

Quan trọng hơn là mặt bàn chế biến phải đủ sáng và có khả năng hoàn màu tốt.

Phòng làm việc

Có thể sử dụng 3500K – 5000K vào ban ngày nếu phù hợp với người sử dụng và thiết kế.

Phòng tắm ban đêm

Nên có một kịch bản ánh sáng riêng ở mức thấp thay vì mỗi lần thức dậy phải bật toàn bộ đèn trần.Điểm quan trọng nhất vẫn là:Không nên biến nhiệt độ màu thành một công thức máy móc.CCT là một công cụ thiết kế, không phải mục tiêu cuối cùng.

15. Một kịch bản chiếu sáng nhà ở có thể vận hành như thế nào?

Thay vì thiết kế công tắc theo từng bóng đèn, có thể tổ chức theo scene – kịch bản sử dụng.

06:00 – 08:00 | Wake

Ánh sáng tăng dần.

Mở rèm nếu có ánh sáng tự nhiên.

Không gian sinh hoạt có mức sáng tương đối cao.

Ưu tiên nguồn sáng hỗ trợ tỉnh táo.

08:00 – 17:00 | Day

Tận dụng daylight tối đa.Đèn nhân tạo chỉ bổ sung tại những vùng thiếu sáng.Phòng làm việc và khu vực hoạt động có mức sáng cao hơn.

17:00 – 20:00 | Transition

Giảm dần cường độ.

Có thể chuyển CCT theo hướng ấm hơn nếu hệ thống sử dụng Tunable White.

Giảm bớt downlight.

Tăng tỷ lệ wall light và indirect light.

20:00 – 22:00 | Relax

Chủ yếu sử dụng ánh sáng ấm.Cường độ thấp.Đèn bàn, đèn sàn và ánh sáng gián tiếp đóng vai trò chính.Hạn chế những nguồn sáng mạnh nằm trong trường nhìn.

Sau 22:00 | Night

Chỉ duy trì lượng ánh sáng cần thiết cho giao thông.

Ví dụ:Đèn chân tường.

Đèn gầm giường.

Đèn dưới tủ.

Đèn hành lang công suất thấp.

Mục tiêu không phải làm căn nhà sáng.

Mục tiêu là:Đủ để di chuyển an toàn mà không đánh thức toàn bộ hệ thống thị giác.

16. Tunable White có cần thiết cho mọi ngôi nhà?

Không.

Một hệ Tunable White tốt có khả năng thay đổi CCT và cường độ theo thời gian.

Nhưng hệ thống phức tạp chưa chắc tạo ra chất lượng không gian tốt nếu thiết kế ánh sáng cơ bản chưa đúng.

Một căn nhà hoàn toàn có thể có chất lượng ánh sáng rất tốt chỉ với:

Nguồn sáng cố định 2700K hoặc 3000K.

Dimmer.

Đèn công năng riêng.

Ánh sáng gián tiếp.

Một số kịch bản điều khiển thông minh.

Ngược lại, một hệ Tunable White đắt tiền nhưng toàn bộ ánh sáng vẫn đến từ 30 chiếc downlight trên trần có thể vẫn tạo ra trải nghiệm nghèo nàn.

Công nghệ nên phục vụ kiến trúc.

Không nên để kiến trúc trở thành nơi trình diễn công nghệ.

17. 5 nguyên tắc thiết kế ánh sáng nhà ở đáng nhớ

Nếu phải cô đọng toàn bộ vấn đề thành năm nguyên tắc, có thể ghi nhớ:

1. Ban ngày cần đủ ánh sáng, buổi tối cần giảm ánh sáng.

2. Không đánh giá nhịp sinh học chỉ bằng Kelvin.

3. Hạn chế nhìn trực tiếp thấy nguồn sáng mạnh.

4. Chiếu sáng tường và vật thể, đừng chỉ chiếu xuống sàn.

5. Thiết kế ánh sáng và vật liệu phải được thực hiện cùng nhau.

Đó cũng là lý do việc lựa chọn ánh sáng nên diễn ra từ giai đoạn thiết kế nội thất chứ không phải sau khi trần đã đóng xong.

18. Một căn nhà chữa lành không được tạo ra bởi một loại đèn

Khái niệm “healing space” hay không gian chữa lành ngày càng xuất hiện nhiều trong kiến trúc.

Nhưng cần thận trọng với cách sử dụng thuật ngữ này.

Không có một nhiệt độ màu, một bóng đèn hay một công nghệ chiếu sáng nào tự nó biến một căn phòng thành không gian chữa lành.

Chất lượng sống được hình thành bởi toàn bộ môi trường:

Ánh sáng tự nhiên.

Ánh sáng nhân tạo.

Âm thanh.

Nhiệt độ.

Thông gió.

Chất lượng không khí.

Vật liệu.

Tỷ lệ kiến trúc.

Khả năng kết nối với thiên nhiên.

Và đặc biệt:khả năng con người chủ động điều khiển môi trường của chính mình.Ánh sáng chỉ là một thành phần.Nhưng nó là một thành phần có ảnh hưởng rất lớn bởi chúng ta tiếp xúc với nó gần như toàn bộ thời gian thức.

Tại Kiến Trúc KINH BAN,https://kientruckinhban.vn/thu-vien/tu-duy-kien-truc chúng tôi cho rằng kiến trúc xanh không nên được hiểu đơn giản là sử dụng nhiều cây xanh hoặc lựa chọn một vài vật liệu có nhãn sinh thái.Một không gian thực sự hướng tới con người cần xem xét đồng thời:ánh sáng, vật liệu, thông gió, nhiệt, âm thanh, công năng và hành vi sử dụng.

Trong đó, ánh sáng nhân tạo nên được thiết kế như một hệ thống biến đổi theo thời gian chứ không phải một lớp thiết bị gắn thêm lên trần nhà.Mục tiêu cuối cùng không phải tạo ra một căn nhà có thật nhiều đèn.Mà là tạo ra một môi trường trong đó:con người tỉnh táo khi cần làm việc, thư giãn khi cần nghỉ ngơi và cảm nhận vật liệu đúng với vẻ đẹp vốn có của nó.Đó là cách Kiến Trúc KINH BAN tiếp cận khái niệm kiến trúc thuận tự nhiên:Không mô phỏng thiên nhiên bằng hình thức, mà học cách thiên nhiên vận hành để tổ chức lại môi trường sống của con người.

KIẾN TRÚC KINH BAN
Kiến tạo từ trật tự-Bền vững từ trí tuệ
Điện thoại: 0978.727.986 và 0938.863.401
Website: kientruckinhban.vn
Email: kinhban.com@gmail.com
Địa chỉ: 496 Lý Thái Tổ, phường Vườn Lài, TP.HCM