Kravene til energieffektivitet i tekniske forskrifter har gjort veggene tykkere og vinduene mindre. Tall fra NTNU viser at 40 prosent av dagslyset forsvinner. Forsøkene er gjort i et kvadratisk rom som måler 4 x 4 meter med et vindu på 1,5 x 1,5 meter.
– Dette står i kontrast til dagens krav om dagslys, sier Biljana Obradovic, arkitekt hos Norconsult.
Hun er nå godt over halvveis i sin forskning som skal lede til en doktorgrad – og mer lys på norske arbeidsplasser. Prosjektet er finansiert av Norges forskningsråd og Norconsult med 50 prosent hver.
Tidligere var kravene at 1 prosent av utelyset skulle nå ett punkt midt inne i et rom, målt etter gitte standarder. Dette kravet er nå erstattet med gjennomsnittlig 2 prosent, målt på en overflate som strekker seg fra vinduet til helt bakerst i rommet.
– Kravene til dagslys blir vanskeligere å nå med dagens mål om lav energibruk, det erfarer alle som jobber med lys.
Ny design
Obradovic tar kjente produkter og løsninger og bruker dem på en ny måte. I systemhimlingen legger hun horisontale rør som fungerer som lyssjakter. I tillegg bruker hun reflektorer hun selv har designet som sprer dagslyset ned på en arbeidsplass.
– Det viktigste med arbeidene til Biljana er at hun skaper forståelse for bruken av slike systemer i bygninger. Det har ikke vært gjort før. Det er stor usikkerhet om de lystekniske effektene, hvordan lyset spres og hvor langt inn i rommet det kommer. Hun skaffer kunnskap, sier Barbara Matusiak, professor på Institutt for arkitektur og teknologi på NTNU, og veilederen til Obradovic i hennes arbeid med doktorgraden.
Det er Matusiak som har gitt Teknisk Ukeblad tallene som viser at halvparten av tilgjengelig dagslys ikke slipper inn i moderne bygg.
Lyssjakter har vært brukt vertikalt, både i boliger og i industribygg i mange solrike land, slik som Australia, Malaysia, Korea og USA. Det er mer utfordrende å samle lys som skal transporteres horisontalt.
– Men lyssjakter blir ikke brukt i nordlige strøk. Tanken er at vi i nord har så lav sol at løsningen ikke vil fungere, i tillegg til at vi har færre soltimer enn lenger sør.
I sin forskning har Biljana Obradovic dokumentert at horisontale lyssjakter virker godt i nord. I sørligere strøk, der de ble utviklet, er de derimot lite brukt. I varme strøk i storbyer, der lyssjakter er i bruk, er det ofte betydelig forurensing i luften, og høy luftfuktighet.
Enkel løsning
– Partiklene, både vann og forurensning, fører til at lyset spres. Den reelle utnyttelsen er ikke mer enn 30 prosent, det samme klarer vi å få til her i Norge, sier hun.
Prinsippet bak løsningen er forholdsvis enkelt. På ytterveggen er det plassert en glasskuppel. Den slipper lys inn, og bidrar også til isolering mot varmetap. Så går lyset gjennom en klar akrylplate med spor skåret med laser. Den akrylplaten er helt sentral for hvordan lyset transporteres gjennom sjakten, og effektiviteten til systemet.
Røret er kledd innvendig med tynn blank aluminiumfolie. I sitt arbeid bruker Obradovic en kvalitet levert av 3M som reflekterer 99 prosent av lyset.
Kuttene i akryplaten må gjøres med laser, ellers blir de ikke skarpe og rene nok. Vinkelen er også viktig, og varierer med plassering. For de store byene i Norden, Oslo, Stockholm og Helsinki vil 27° være mest ideelt.
– Skrå kutt gir minst tap av lys. Den optimale vinkelen er den som gir færrest refleksjoner av lyset gjennom sjakten, hver refleksjon gir et lysstap på en prosent, sier Obradovic. Se skissen på side xx.
Vinkelen vil også måtte justeres noe gjennom året for å oppnå best resultat. I tillegg vil den optimale vinkelen variere noe avhengig av avstanden mellom kuttene og tykkelsen på akrylplaten. Målet er å lage et passivt system, uten stellmotorer som både trekker energi og krever vedlikehold. En løsning kan være manuell regulering ved hjelp av snor.
Biljana Obradovic har videreutviklet de horisontale lyssjaktene som er brukt i Asia. For å få lyset ned i lokalet ender de gjerne i et 90-graders bend, og rørstussen er dekket av en glassplate, gjerne satinert eller opalisert. Bøyen av sjakten gir et lystap på 30 prosent, mens platen kan ‘’stjele’’ opp mot 50 prosent av resterende lys, til sammen, blir da rundt 65 prosent av lyset borte.
Reflektorlys
– Jeg har designet en reflektor som gir betydelig mindre lystap. Dette er jo en pilotinstallasjon så reflektoren må det jobbes mer med.
Hun får støtte fra Matusiak, som ser muligheter for å bruke reflektorene til ytterligere heving av opplevelsen.
– Vi har diskutert hvordan vi kan forme lyset slik at man assosierer det med noe positivt. For eksempel hvordan lyset faller gjennom et tre. Her ligger det arkitektoniske og kunstneriske muligheter til å utvikle Biljanas reflektorer videre, sier professoren.
Når et bygg prosjekteres beregnes LENI(Lighting Energy Numeric Indicator), som kWh/m2 per år. Verdiene lysdesigneren har beregnet ligger ofte godt under faktisk energibruk, sier Obradovic.
Høyere energibruk enn beregnet skyldes solavskjerming. Når det er lav sol går solavskjermingen automatisk ned, eller man lukker persienner manuelt for å unngå sjenerende direkte sollys. Dermed reduseres tilgjengelig dagslys, og lysarmaturen slås på. Resultatet blir høyere elforbuk enn LENI-beregningene tilsier.
Med horisontale lyssjakter kan brukerne av et bygg bruke solavskjerming uten å få dårlig samvittighet for økte strømregninger og samtidig få dagslys inn i lokalene.
Et typisk cellekontor på 10 m2, som det Obradovic bruker i sine forsøk, bruker 12 kWh/år med dagens armaturer, de mest energivennlige kan komme ned i 5 kWh/år.
– Det er vanskelig å komme under dette uten at det går ut over visuell komfort, sier Matusiak.
Arkitektutfordring
Selv om Biljana Obradovic ennå ikke har markedsført utviklingen av horisontale lyssjakter har hun og Norconsult allerede fått henvendelser.
– Vi har fått tre-fire forespørsler fra interesserte arkitekter. Jeg tror den viktigste grunnen til at det ikke er blitt til noe er smittesituasjonen.
Nå håper hun å få testet konseptet på et større bygg. Horisontale lyssjakter skal kunne brukes både på eksisterende bygg og i nybygg. Nybygg vil nok være noe enklere. Pilotinstallasjonen i Sandvika ligger lavt i rommet, godt under himlingsplatene. Det skyldes en bærende bjelke som lå i veien.
Bruken, ikke minst i nye bygg, vil kunne bidra til å utvikle arkitekturen, tror Matusiak.
– Det er en trend nå med flate fasader. Det blir ganske mange kupler på utsiden av bygget og det er ikke opplagt at arkitektene vil synes det er fantastisk. Men her ligger det muligheter for å utvikle design, vi kan jo tenke oss at kuplene integreres i en bølgeformet fasade, sier Matusiak.
Artikkelen ble først publisert i Teknisk Ukeblads månedsmagasin, 1/2021.
