Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών
Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Σχεδιασμός Φωτισμού
Διπλωματική Εργασία
«Κιρκάδιος τεχνητός φωτισμός στο σχεδιασμό σύγχρονων κατοικιών σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη»
Χαλαζιά Χρυσούλα
Επιβλέπουσα καθηγήτρια: Σωτηροπούλου Σοφία
Αθήνα, Σεπτέμβριος 2021
Η παρούσα εργασία αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία του φοιτητή («συγγραφέας/δημιουργός») που την εκπόνησε. Στο πλαίσιο της πολιτικής ανοικτής πρόσβασης ο συγγραφέας/δημιουργός εκχωρεί στο ΕΑΠ, μη αποκλειστική άδεια χρήσης του δικαιώματος αναπαραγωγής, προσαρμογής, δημόσιου δανεισμού, παρουσίασης στο κοινό και ψηφιακής διάχυσής τους διεθνώς, σε ηλεκτρονική μορφή και σε οποιοδήποτε μέσο, για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς, άνευ ανταλλάγματος και για όλο το χρόνο διάρκειας των δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας. Η ανοικτή πρόσβαση στο πλήρες κείμενο για μελέτη και ανάγνωση δεν σημαίνει καθ’ οιονδήποτε τρόπο παραχώρηση δικαιωμάτων διανοητικής ιδιοκτησίας του συγγραφέα/δημιουργού ούτε επιτρέπει την αναπαραγωγή, αναδημοσίευση, αντιγραφή, αποθήκευση, πώληση, εμπορική χρήση, μετάδοση, διανομή, έκδοση, εκτέλεση, «μεταφόρτωση» (downloading), «ανάρτηση»
(uploading), μετάφραση, τροποποίηση με οποιονδήποτε τρόπο, τμηματικά ή περιληπτικά της εργασίας, χωρίς τη ρητή προηγούμενη έγγραφη συναίνεση του συγγραφέα/δημιουργού. Ο συγγραφέας/δημιουργός διατηρεί το σύνολο των ηθικών και περιουσιακών του δικαιωμάτων.
«Κιρκάδιος τεχνητός φωτισμός στο σχεδιασμό σύγχρονων κατοικιών σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη»
Χαλαζιά Χρυσούλα
Επιτροπή Επίβλεψης Διπλωματικής Εργασίας Επιβλέπων Καθηγητής:
Σωτηροπούλου Σοφία ΣΕΠ ΕΑΠ
Συν-Επιβλέπων Καθηγητής:
Αντωνακάκη Θεοδώρα ΣΕΠ ΕΑΠ
Αθήνα, Σεπτέμβριος 2021
Στην οικογένεια και στους φίλους μου, για όλη τη στήριξη και την έμπνευση
Περίληψη
Το αντικείμενο μελέτης της παρούσας εργασίας αφορά στον σχεδιασμό κιρκάδιου τεχνητού φωτισμού των σύγχρονων κατοικιών σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη, με βασικό άξονα τους τρόπους που το φως γίνεται αντιληπτό και αναπαράγεται ανά τον κόσμο, ενώ παράλληλα επιδρά στην ψυχοφυσιολογία του ανθρώπου. Ο σχεδιασμός φωτισμού δύναται να ενσωματώσει τα κατάλληλα κριτήρια, ώστε να αποτυπώσει τις προτιμήσεις των χρηστών βάσει της γεωγραφικής τους εξάρτησης και να αποτελέσει μέσο εξισορρόπησης, προάγοντας τον συγχρονισμό του κιρκάδιου ρυθμού.
Λέξεις – Κλειδιά
Κιρκάδιος ρυθμός, Υγεία, Ψυχολογία, Φωτοπερίοδοι, Γεωγραφική εξάρτηση, Φυσικός φωτισμός, Τεχνητός φωτισμός, Ανθρωποκεντρικός φωτισμός, Κατοικία, Κουλτούρα φωτισμού
«Circadian artificial lighting design of modern residential buildings in different latitudes»
Chalazia Chrysoula
Abstract
The subject of this research addresses the design of circadian artificial lighting of modern residential buildings in different latitudes, focusing on the ways in which light is perceived and reproduced around the world, while also affecting the psychophysiology of human.
Lighting design can incorporate the appropriate criteria to reflect the preferences of users based on their geographical dependency and can be a means of balancing these disturbances, promoting the synchronization of circadian rhythms.
Keywords
Circadian rhythm, Health, Psychology, Photoperiods, Geographical dependency, Natural lighting, Artificial lighting, Human Centric lighting, Residence, Lighting culture
Περιεχόμενα
Περίληψη ... v
Abstract ... vi
Περιεχόμενα ... vii
Κατάλογος Εικόνων / Σχημάτων ... ix
Κατάλογος Πινάκων ... xii
Συντομογραφίες & Ακρωνύμια ... xiii
Εισαγωγή ... xiv
Ερευνητικοί στόχοι ... xv
Μεθοδολογία ... xv
Διάρθρωση ... xvi
1. Σχέση Ανθρώπου – Φωτισμού – Γεωγραφικού Πλάτους... 1
1.1 Φως ως πολιτισμική γεωγραφική εμπειρία ... 5
1.2 Μετανάστευση του ανθρώπου από τον Ισημερινό και προσαρμογή ... 8
1.3 Συνέπειες ... 9
1.3.1 Βιολογικές – Κιρκάδιος ... 9
1.3.2 Κοινωνικές – Πολιτισμικές ... 10
1.3.3 Αρχιτεκτονική και κατοικία ... 10
1.4 Ανάπτυξη προτιμήσεων φωτισμού βάσει τόπου κατοίκησης ... 12
1.4.1 Αντίληψη φυσικού φωτισμού ... 12
1.4.2 Διαμόρφωση κουλτούρας ... 13
2. Φως - Κιρκάδιος Ρυθμός - Υγεία ... 15
2.1 Φύση του φωτός και πηγές φωτισμού ... 15
2.1.1 Φυσικός Φωτισμός ... 16
2.1.2 Τεχνητός Φωτισμός ... 24
2.2 Κιρκάδιος Ρυθμός, Όραση και Φωτοπερίοδοι ... 26
2.2.1 Κιρκάδιος Ρυθμός – SCN – Φωτοϋποδοχείς ... 26
2.2.2 Τα χαρακτηριστικά του φωτός που επηρεάζουν το κιρκάδιο σύστημα ... 34
2.2.3 Φωτοπερίοδοι - Γεωγραφικό πλάτος ... 36
2.3 Οπτικές και Μη οπτικές επιδράσεις του φωτός στον συγχρονισμό του Κιρκάδιου Ρυθμού και επιπτώσεις στην υγεία ... 39
2.3.1 Οπτικές : Αντίληψη, Blue Light Hazzard, Flicker, Stroboscopic Effect, Phantom Array Effect ... 39
2.3.2 Μη οπτικές : Διαταραχή Κιρκάδιου Ρυθμού, Seasonal Affective Disorder και άλλες παθήσεις ... 44
2.4 Light Therapy ως μέσο εξισορρόπησης ... 50
3. Ανθρωποκεντρικός φωτισμός ... 52
3.1 Πρότυπα σχεδιασμού -Κιρκάδιο ερέθισμα ... 55
3.1.1 TOTEE – WELL ... 55
3.1.2 Κιρκάδιο Ερέθισμα – Lighting Research Center ... 60
3.2 Αυτοματισμοί ... 65
3.3 Διαμόρφωση απαιτήσεων Ανθρωποκεντρικού φωτισμού ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος ... 66
4. Τρόποι φωτισμού ανά τον κόσμο ... 68
4.1 Φωτισμός στον Βορρά (Ευρώπη) ... 68
4.2 Φωτισμός στο Νότο (Ευρώπη) ... 71
4.3 Άλλες περιπτώσεις φωτισμού στον κόσμο ... 74
4.4 Φωτιστικές κουλτούρες και κιρκάδιος φωτισμός ... 76
5. Σχεδιασμός κιρκάδιου φωτισμού δύο κατοικιών σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη 77 5.1 Αρχιτεκτονική Κατοικιών και Φωτισμός ... 77
5.2 Μελέτη Ανθρωποκεντρικού Φωτισμού δύο κατοικιών σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη ... 79
5.2.1 Ανάλυση περιοχών και ετήσιου ηλιασμού ... 80
5.2.2 Κριτήρια φωτισμού για Βορρά και Νότο ... 86
5.3 Συμπεράσματα... 105
Βιβλιογραφία ... 108
Κατάλογος Εικόνων / Σχημάτων
Εικόνα 1 Μεσημβρινοί (κάθετοι) και Παράλληλοι (οριζόντιοι κύκλοι) ... 1 Εικόνα 2 Ηλιακό διάγραμμα στο γεωγραφικό πλάτος 0ο στον Ισημερινό - Πηγή
(www.sunearthtools.com, 2021) ... 3 Εικόνα 3 Απεικόνιση ηλιασμού στις 21 Δεκεμβρίου στις 12:00 μμ στο γεωγραφικό πλάτος 37οN και 59οNκαι η αντίστοιχη διάρκεια της ημέρας κατά τη διάρκεια του έτους – Πηγή (andrewmarsh, 2021) ... 4 Εικόνα 4 Chichen Itza Ισημερία Μάρτιος 2009. Η σκιά του φιδιού στο ναό. Πηγή:
https://en.wikipedia.org/wiki/El_Castillo,_Chichen_Itza#/media/File:ChichenItzaEquinox.j pg ... 5 Εικόνα 5 Το φως σε ένα ελληνικό νησί (αριστερά) και σε ένα τροπικό δάσος (δεξιά) ... 7 Εικόνα 6 Εξωτερικά ανοίγματα σε κατοικία στη Νορβηγία (αριστερά) και στην Ελλάδα (δεξιά) Πηγή: https://www.archdaily.com/955358/zieglers-nest-rever-and-drage-
architects?ad_source=search&ad_medium=search_result_projects
https://www.archisearch.gr/architecture/cometa-architects-house-tzia/ ... 10 Εικόνα 7 Εσωτερικό κατοικιών στη Νορβηγία (αριστερά) και στην Ελλάδα (δεξιά) Πηγή:
... 11 Εικόνα 8 Μπλε ώρα στη Σουηδία Πηγή:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:White_Fields_-_Flickr_-_Eklandet.jpg ... 12 Εικόνα 9 Μεσημεριανός ήλιος στην Ελλάδα Πηγή:
https://www.archisearch.gr/architecture/residence-in-mykonos-i-by-block722-architects/ 13 Εικόνα 10 Το ορατό φάσμα (Lighting Research Center, 2021) ... 15 Εικόνα 11 Η ελλειπτική πορεία της γης γύρω από τον ήλιο Πηγή :
https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_orbit ... 16 Εικόνα 12 Η κίνηση του ήλιου και οι διαφορετικές προβολές ανά γεωγραφικό πλάτος ( Πηγή: Autodesk Sustainability Workshop) ... 17 Εικόνα 13 Ηλιακές ακτίνες, αχτίδες φωτός που παρατηρούνται αμέσως μετά τη δύση του ήλιου και οι οποίες εκτείνονται στον δυτικό ουρανό με αφετηρία τη θέση του ήλιου κάτω από τον ορίζοντα. Πηγή : https://www.britannica.com/science/crepuscular-ray ... 18 Εικόνα 14 Ένα σύμπλεγμα από πανύψηλα σύννεφα cumulus στα ανοικτά των ακτών του Ελ Σαλβαδόρ. Η φωτογραφία αυτή τραβήχτηκε στις 31 Μαΐου 2002 από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό Πηγή : https://news.climate.columbia.edu/2015/07/23/spontaneous- clumping-of-tropical-clouds/ ... 19 Εικόνα 15 Λήψη φωτογραφίας με φακό fish-eye, όπου φαίνεται η επίδραση της
αντανάκλασης του φωτισμού του ουράνιου θόλου στις επιφάνειες του αστικού τοπίου (Leder, Solange & Pereira, Fernando & Anderson, Claro & Ramos, Marcela, 2006) ... 20 Εικόνα 16 Ηλιακές γωνίες: αζιμούθιο αs, και το υψόμετρο, γs. (Tregenza P. , Wilson M., 2011) ... 22 Εικόνα 17 Ηλιακό διάγραμμα γεωγραφικού πλάτους 38οΝ - Πηγή
(www.sunearthtools.com, 2021) ... 23 Εικόνα 18 Φασματική κατανομή διαφορετικών πηγών φωτισμού ... 25 Εικόνα 19 Το κιρκάδιο ρολόι προβλέπει και προσαρμόζει τη φυσιολογία μας στις
διάφορες φάσεις της ημέρας. Tο βιολογικό μας ρολόι συμβάλλει στη ρύθμιση των προτύπων ύπνου, της συμπεριφοράς σίτισης, της απελευθέρωσης ορμονών, της αρτηριακής πίεσης και της θερμοκρασίας του σώματος Πηγή:
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/press-release/ ... 26
Εικόνα 20 Σχηματική απεικόνιση της νευροανατομικής βάσης των φυσιολογικών επιδράσεων του φωτός. Το εγγενώς φωτοευαίσθητα γαγγλιακά κύτταρα του
αμφιβληστροειδούς (ipRGCs) μεταδίδουν πληροφορίες για το φως του περιβάλλοντος μέσω της αμφιβληστροειδο-υποθαλαμικής οδού (RHT) στο κεντρικό ρολόι στο άλλες άμεσες προβολές των ipRGCs περιλαμβάνουν τον θάλαμο και άλλες περιοχές του εγκεφάλου. Η απόκριση εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του φωτός και/ή από άλλους μεσολαβητικούς παράγοντες. LGN: πλευρικός γεννητικός πυρήνας- IGL: μεσογεννητικό φύλλο. (Céline Vetter, P. Morgan Pattison, Kevin Houser, Michael Herf, Andrew J. K.
Phillips, Kenneth P. Wright, Debra J. Skene, George C. Brainard, Diane B. Boivin & Gena Glickman, 2021) ... 28 Εικόνα 21 Ανατομία του οφθαλμού, (Μαρμαράς, Ν., Ναθαναήλ, Δ., 2015) ... 29 Εικόνα 22 Οι καμπύλες φωτεινής αποδοτικότητας V(λ) και V’(λ) για φωτοπική και
σκοτοπική όραση (Σωτηροπούλου, 2014) ... 30 Εικόνα 23 Σχηματική τομή του ανθρώπινου αμφιβληστροειδούς. Φωτοϋποδοχείς, ραβδία, κωνία, και εγγενώς φωτοευαίσθητα γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς (ipRGCs) (Münch, Mirjam & Brondsted, Adam & Brown, Steven & Gjedde, Albert & Kantermann, Thomas & Martiny, Klaus & Mersch, Danielle & Skene, Debra & Wirz-Justice, Anna.
(2017). The Effect of Light on Humans., 2017) ... 31 Εικόνα 24 Αποκρίσεις των κωνίων (μπλε, πράσινων και κόκκινων), των ραβδίων και των ipRGC φωτοϋποδοχέων (Δούλος Λ., Κονταξής Π., Λάσκος Κ., Τοπαλής Φρ.,
Τσαγκρασούλης Ά., Απρίλιος 2021) ... 32 Εικόνα 25 Σχετική καμπύλη ευαισθησίας όσον αφορά την έκκριση μελατονίνης. Έχει χρησιμοποιηθεί μονοχρωματική ακτονοβολία . (Τσαγκρασούλης, 2016) ... 33 Εικόνα 26 Η καμπύλη Kruithof περιγράφει μια περιοχή επιπέδων φωτισμού και
θερμοκρασιών χρώματος που συχνά θεωρούνται άνετα ή ευχάριστα για έναν παρατηρητή ... 41 Εικόνα 27 Σύγκριση του φάσματος ισχύος ενός τυπικού LED λευκού φωτός, ενός
τρίχρωμου λαμπτήρα φθορισμού και μιας πηγής πυρακτώσεως. Τα ριζικά διαφορετικά φάσματα ισχύος μπορεί να φαίνονται παρόμοια όταν τα βλέπει απευθείας το μάτι,
ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλη είναι η μπλε εκπομπή. (Gianluca Tosini et al. , 2016) ... 42 Εικόνα 28 Ανθρωποκεντρικός Φωτισμός (Cupkova, D., Kajati, E., Mocnej, J., Papcun, P., Koziorek, J., & Zolotova, I., 2021) ... 52 Εικόνα 29 Οι CCT και φασματική κατανομή ισχύος του ηλιακού φωτός κατά τη διάρκεια της ημέρας (Lighting Research Center, 2021) ... 53 Εικόνα 30 To γράφημα δείχνει την απόλυτη ευαισθησία του ανθρώπινου κιρκάδιου
συστήματος στο φως, μετρούμενη σε μονάδες CS, σε συνάρτηση με το κιρκάδιο φως, μετρούμενο σε όρους CLA. Τα σκιασμένα τμήματα του γραφήματος απεικονίζουν τα τυπικά επίπεδα φωτισμού που απαντώνται σε εξωτερικούς χώρους τη νύχτα, σε εσωτερικούς χώρους σε σπίτια τη νύχτα, σε εσωτερικούς χώρους σε γραφεία και σε εξωτερικούς χώρους κατά τη διάρκεια της ημέρας. Παρουσιάζεται επίσης η σχέση μεταξύ φωτοπικού φωτισμού για το φως της ημέρας και το φάσμα πυρακτώσεως σε διαφορετικά επίπεδα CLA και συνεπώς CS. (Lighting Research Center, 2021) ... 61 Εικόνα 31 Φωτομετρική κατανομή των επιλεγμένων συστημάτων άμεσης-έμμεσης
διανομής από IES φωτομετρικά αρχεία δεδομένων των κατασκευαστών, που δείχνει τη μεταβλητότητα των αναλογιών EH προς EV. (Mariana G. Figueiro et al. , 2016)) ... 62 Εικόνα 32 Αλλαγές στο CS μπορούν να επιτευχθούν με αύξηση ή μείωση του συστήματος φωτεινής απόδοσης διατηρώντας το ίδιο CCT. Το πρόγραμμα που παρουσιάζεται εδώ είναι ένα συγκεκριμένο παράδειγμα και όχι για γενική χρήση. (Mariana G. Figueiro et al. , 2016) ... 63
Εικόνα 33 Εσωτερικός φωτισμός κατοικίας στη Νορβηγία Πηγή : https://www.archdaily.com/916730/reilstad-summerhouse-helen-and-
hard?ad_source=search&ad_medium=search_result_projects ... 68
Εικόνα 34 Εξωτερική άποψη κτιρίου τη νύστα στη Νορβηγία Πηγή : https://www.archdaily.com/916730/reilstad-summerhouse-helen-and- hard?ad_source=search&ad_medium=search_result_projects ... 69
Εικόνα 35 Εσωτερικός φωτισμός κατοικίας στη Θεσσαλονίκη Πηγή : https://www.archisearch.gr/interiors/the-luscius-apartment-urban-soul-project/ ... 71
Εικόνα 36 Φωτισμός υπνοδωματίου στη Θεσσαλονίκη Πηγή : https://www.archisearch.gr/interiors/the-luscius-apartment-urban-soul-project/ ... 72
Εικόνα 37 Εσωτερικό κατοικίας στην Ιαπωνία Πηγή : https://gr.pinterest.com/pin/266205027963133822/ ... 74
Εικόνα 38 Χώρος καθιστικού στην Ιορδνία (Bille, 2021) ... 75
Εικόνα 39 Το ηλιακό φως πάνω από τη γη Πηγή : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Full_Sunburst_over_Earth.JPG ... 79
Εικόνα 40 Η Αθήνα όπως φαίνεται από την Ακρόπολη Πηγή : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Panoramic_views_of_Athens_(Greece).jpg ... 80
Εικόνα 41 Πανοραμική φωτογραφία του Όσλο Πηγή : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ekeberg-central-oslo-panorama.jpg ... 81
Εικόνα 42 Διάγραμμα ετήσιου ηλιασμού στην Αθήνα 37οN και στο Oslo 59οΝ – Πηγή (andrewmarsh, 2021) ... 82
Σχέδιο 1 Συγκριτικά renders Αθήνα-Όσλο στις 12:00μμ ως προς την ποσότητα φυσικού φωτισμού (πρόγραμμα Velux Daylight Visualizer) ... 84
Σχέδιο 2 Συγκριτικά renders Αθήνα-Όσλο 12:00μμ με ψευδοχρώματα (πρόγραμμα Velux Daylight Visualizer) ... 85
Σχέδιο 3 Ο χώρος διημέρευσης στην κατοικία της Αθήνας κατά τη διάρκεια της ημέρας, απουσία τεχνητού φωτισμού. ... 86
Σχέδιο 4 Απόδοση σεναρίου με χρωματιστά φώτα ... 88
Σχέδιο 5 Κάτοψη κατοικίας και ηλιακό διάγραμμα για την περιοχή της Αθήνας ... 90
Σχέδιο 6 Κάτοψη κατοικίας και ηλιακό διάγραμμα για την περιοχή του Όσλο ... 91
Σχέδιο 7 Προτεινόμενα σενάρια φωτισμού για τους μήνες Δεκέμβριο και Ιούνιο στην Αθήνα ... 93
Σχέδιο 8 Προτεινόμενα σενάρια φωτισμού για τους μήνες Δεκέμβριο και Ιούνιο στο Όσλο ... 94
Σχέδιο 9 Όψη-Αποτύπωση της έντασης φωτισμού με ψευδοχρώματα σε κλίμακα 0- 1000lx του χώρου του διημέρευσης για τα δύο γεωγραφικά πλάτη στην περίπτωση του απογεύματος. ... 96
Σχέδιο 10 Κάτοψη- Αποτύπωση της έντασης φωτισμού με ψευδοχρώματα σε κλίμακα 0- 1000lx του χώρου του διημέρευσης για τα δύο γεωγραφικά πλάτη στην περίπτωση του απογεύματος ... 97
Σχέδιο 11 Απεικόνιση για την κατοικία της Αθήνας ένα συνεφιασμένο πρωί. ... 98
Σχέδιο 12 Απεικόνιση για την κατοικία του Όσλο ένα συννεφιασμένο πρωί. ... 99
Σχέδιο 13 Απεικόνιση για την κατοικία της Αθήνας νωρίς το απόγευμα ... 100
Σχέδιο 14 Απεικόνιση για την κατοικία του Όσλο νωρίς το απόγευμα ... 101
Σχέδιο 15 Απεικόνιση για την κατοικία της Αθήνας αργά το βράδυ ... 102
Σχέδιο 16 Απεικόνιση για την κατοικία του Όσλο αργά το βράδυ ... 103
Κατάλογος Πινάκων
Πίνακας 1 Κατηγορίες χρώματος (Τοπαλής Φρ. κ.α. , 2018) ... 40 Πίνακας 2 Η συναισθηματική αντίδραση εξαρτώμενη από το περιβάλλον επίπεδο
φωτισμού (Τοπαλής Φρ. κ.α. , 2018) ... 41 Πίνακας 3 Ενδεικτικές τιμές συντελεστή ΜΕΕR ή R (Μελανοπική αναλογία ίσης
ενεργειακής απόδοσης) για διάφορες τεχνολογίες φωτεινών πηγών και συσχετισμένης θερμοκρασίας χρώματος (Δούλος Λ. κ.α. , Απρίλιος 2021)) ... 58 Πίνακας 4 Υπολογισμός ισοδύναμης μελανοπικής έντασης φωτισμού ανά 100lx έντασης φωτισμού για διάφορες πηγές φωτισμού. (Δούλος Λ. κ.α. , Απρίλιος 2021) ... 59 Πίνακας 5 Ενδεικτικές τιμές συντελεστή MDER για διάφορες τεχνολογίες φωτεινών πηγών και συσχετισμένης θερμοκρασίας χρώματος, υπολογισμός ισοδύναμης μελανοπικής έντασης φυσικού φωτισμού ανά 100lx έντασης φωτισμού για διάφορες πηγές φωτισμού και ελάχιστες τιμές κάθετης έντασης φωτισμού LV,ΜDEI για την επίτευξη του κιρκάδιου ερεθίσματος (MDEI ή Εv,mel,D65>240lx) (Δούλος Λ. κ.α. , Απρίλιος 2021)) ... 60 Πίνακας 6 Συσχετισμοί Γεωγραφικού Πλάτους- Ανθρώπου – Τεχνητού Φωτισμού ... 66 Πίνακας 7 Διαφορά Ανατολής- Δύσης και διάρκειας ημέρας σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη στις ημερομηνίες των ισημεριών και των ηλιοστασίων – Πηγή (andrewmarsh, 2021) ... 83
Συντομογραφίες & Ακρωνύμια
ΚΡ Κιρκάδιος Ρυθμός
SAD Seasonal affective disorder (Εποχιακή συναισθηματική διαταραχή) LED Light-emitting diode (Φωτοεκπέμπουσες δίοδοι)
HCL Human- Centric Lighting (Ανθρωποκεντρικός φωτισμός) SCN Suprachiasmatic Nuclei (Υπερχασματικός πυρήνας) LGN Lateral Geniculate Nucleus (΄Εξω Γονατώδης Πυρήνας)
ipRGCs intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells (εγγενώς φωτοευαίσθητα γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς)
LED Light Emitting Diode (δίοδος εκπομπής φωτός) PRC Phase Response Curve (καμπύλη απόκρισης φάσης) LT Light Therapy (φωτοθεραπεία)
EML Equivalent Melanopic Lux (ισοδύναμη μελανοπική ένταση φωτισμού) MDEI Melanopic Daylight Equivalent Illuminance (ισοδύναμη μελανοπική ένταση
φυσικού φωτισμού)
DF Daylight factor (Παράγοντας Φυσικού Φωτισμού) CS Circadian Stimulus (κιρκάδιο ερέθισμα)
Εισαγωγή
Το φως έχει θεμελιακό ρόλο για τη ζωή του ανθρώπου, επιτρέποντας μέσω της λειτουργίας της όρασης να του αποκαλυφθεί ο κόσμος που τον περιβάλλει. Τα διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη επηρεάζουν κάθε φορά το πώς βιώνεται το φως από τον άνθρωπο και οι ιδιότητές του αποτελούν αφετηρία για μια πληθώρα συσχετισμών.
Το φως σε σχέση με την κλίση του άξονα της γης και την περιοδική της κίνηση γύρω από τον ήλιο έχουν διαμορφώσει τις περιόδους φωτός-σκότους και το κλίμα κάθε περιοχής, με άμεση επίπτωση για τον άνθρωπο σε βιολογικό και αντιληπτικό επίπεδο. Ως προς το βιολογικό σκέλος, ο φωτισμός έχει επιβεβαιωθεί, από τις επιστημονικές μελέτες των τελευταίων δεκαετιών, πως αποτελεί κύριο παράγοντα για τον συγχρονισμό του κιρκάδιου ρυθμού με το εξωτερικό περιβάλλον και εξελικτικά αυτός διαμορφώθηκε από τις μετακινήσεις του ανθρώπου σε όλο τον πλανήτη, επηρεάζοντας τη φυσιολογική λειτουργία και την ψυχολογία του.
Η σχέση φωτοπεριόδου και γεωγραφικής θέσης έχουν συντελέσει στη διαμόρφωση του τοπικού κλίματος και κατ΄επέκταση στη μορφή του φυσικού τοπίου, αφού η πρόσπτωση του ηλιακού φωτός διαφέρει ποιοτικά και ποσοτικά, δημιουργώντας διαφορετικές εικόνες και συνθήκες διαβίωσης για τον άνθρωπο. Αναπόφευκτα λοιπόν, ο κάθε τόπος εγείρει διαφορετικές αισθήσεις ως προς το βίωμα του φωτός και διαπλάθει την αντίληψη που αποκτά ο άνθρωπος. Για τον άνθρωπο, το φως παράγει τη διέλευση του χρόνου και εμποτίζει τον χώρο με μια ποικιλία διαθέσεων (Ποταμιάνος, 2000). Παράλληλα, αυτή η σχέση φωτοπεριόδου-γεωγραφικής θέσης-κλίματος, διαμορφώνει τις απαιτήσεις για το δομημένο περιβάλλον και αποτυπώνεται στην διαφορετική προσέγγιση ως προς την αρχιτεκτονική των κτιρίων και τους τρόπους που κάθε πολιτισμός εναρμονίστηκε με τις εκάστοτε συνθήκες στην ατομική και κοινωνική ζωή.
Ο άνθρωπος από νωρίς αισθάνθηκε την ανάγκη να δαμάσει το φως και να αναζητήσει τρόπους και χρήσεις που θα βελτίωναν την καθημερινότητα και την κοινωνική του εξέλιξη, επινοώντας όργανα που θα εκμεταλλεύονται τις ιδιότητες του φωτός (Γραμματικάκης, 2016). Η εφεύρεση των ηλεκτρικών λαμπτήρων και άλλαξε ριζικά τις σύγχρονες κοινωνίες, αφού οι ανθρώπινες δραστηριότητες-όπως η εκτέλεση κάποιας εργασίας- δεν ορίζονται από τους ηλιακούς κύκλους αλλά επεκτείνονται μετά τη δύση του ηλίου, με ό,τι αυτό συνεπάγεται για την εξέλιξη του ανθρώπου και της ευημερίας του.
Ερευνητικοί στόχοι
Στόχος της διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της σχέσης του ανθρώπου με το φως και των κριτηρίων τα οποία θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον σχεδιασμό κιρκάδιου τεχνητού φωτισμού για κατοικίες σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη.
Ερωτήματα που προσδοκώνται να απαντηθούν:
• Πώς επηρεάζει το φως τον άνθρωπο ως γεωγραφική εμπειρία?
• Ποιος είναι ο ρόλος του γεωγραφικού πλάτους στην αντίληψη του κύκλου ημέρας- νύχτας?
• Πώς αποτυπώνονται τα διαφορετικά βιώματα του φωτός στην ζωή του ανθρώπου?
• Πώς το γεωγραφικό πλάτος επηρεάζει τον άνθρωπο αναφορικά με την επάρκεια φωτισμού σε βιολογικό και ψυχολογικό επίπεδο?
• Πώς ορίζεται ο κιρκάδιος ρυθμός για τους ανθρώπους οι οποίοι κατοικούν σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη?
• Ποιες συνθήκες φωτισμού επιδρούν θετικά στην ανθρώπινη ψυχολογία?
• Με ποιους τρόπους και τεχνικές επιτυγχάνονται αυτές οι συνθήκες?
• Ποιες ανάγκες προκύπτουν για τον κιρκάδιο τεχνητό φωτισμό ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος?
• Πώς και με ποια κριτήρια εφαρμόζονται?
• Ποιος είναι ο ρόλος του σχεδιαστή φωτισμού στον καθορισμό αυτών των απαιτήσεων?
Η σημασία των απαντήσεων ενισχύεται από το γεγονός πως αφορούν στον χώρο της κατοικίας και τη σημασία που τη διέπει, ως τον τόπο όπου ο χρήστης περνά τον προσωπικό και ποιοτικό χρόνο του.
Μεθοδολογία
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η γεωγραφική εξάρτηση της σχέσης του ανθρώπου με το φως, την αντίληψη που αναπτύσσει γύρω από αυτό, το κιρκάδιο ερέθισμα και τα αποτελέσματα που επιφέρουν οι διαταραχές του. Ο τεχνητός φωτισμός μελετάται σε δύο άξονες, ως προς την επίδρασή του στη διαταραχή του κιρκάδιου ρυθμού και στους τρόπους που ο σχεδιασμός είναι ικανός να αποτελέσει μέσο εξισορρόπησης, αλλά και ως προς την πολιτισμική ταυτότητα που φέρει, ως αναδιατύπωση του φυσικού φωτισμού.
Η μεθοδολογία περιλαμβάνει ανασκόπηση επιστημονικών ερευνών από την ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία, ως προς την επίδραση του φωτισμού στους κιρκάδιους ρυθμούς καθώς και των προβλημάτων που επιφέρει η απορρύθμισή τους. Στη συνέχεια παρατίθενται οι τεχνικές οδηγίες σχετικά με τον σχεδιασμό του Ανθρωποκεντρικού φωτισμού από το Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, το σύστημα ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος κτιρίων WELL Building Standard και του του Lighting Research Center (LRC) και γίνεται μια απόπειρα προσδιορισμού απαιτήσεων Ανθρωποκεντρικού φωτισμού βάσει του γεωγραφικού πλάτους.
Για την ολοκλήρωση αυτής της εργασίας, πρόκειται να εκπονηθεί μια συγκριτική μελέτη για τον φωτισμό δύο κατοικιών σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη, θέτοντας ως παραμέτρους τα διαφορετικά δεδομένα που προκύπτουν από το φυσικό περιβάλλον, αλλά και τις προτιμήσεις των χρηστών, βασισμένες στην βιβλιογραφική έρευνα που προηγήθηκε.
Διάρθρωση
Η διπλωματική εργασία αποτελείται από το θεωρητικό και το σχεδιαστικό μέρος.
Στο πρώτο κεφάλαιο θίγεται ο συσχετισμός μεταξύ ανθρώπου – φωτισμού – γεωγραφικού πλάτους. Πώς το φως αποτελεί μια γεωγραφική εμπειρία και πώς η περιοχή κατοίκησης και η μετανάστευση του ανθρώπου σε όλο τον πλανήτη, είχαν πολυεπίπεδες συνέπειες στην βιολογία του, στην κοινωνική ζωή και τον πολιτισμό. Περιγράφεται τέλος η ανάπτυξη των προτιμήσεων φωτισμού βάσει της διαφορετικής αντίληψης για το φως λόγω του τόπου κατοίκησης.
Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύονται οι έννοιες του φυσικού και τεχνητού φωτισμού και ορίζεται ο κιρκάδιος ρυθμός για τον άνθρωπο, καθώς και η λειτουργία της όρασης η όποια επηρεάζει το κιρκάδιο σύστημα. Γίνεται εκτενής αναφορά στη λειτουργία του SCN και των χαρακτηριστικών του φωτός που επηρεάζουν το κιρκάδιο σύστημα, καθώς ο ρόλος της φωτοπεριόδου σε συνάρτηση με το γεωγραφικό πλάτος. Αναλύονται επίσης οι οπτικές και μη οπτικές επιδράσεις του φωτός στον ανθρώπινο οργανισμό και το Light Therapy ως μέσο θεραπείας των εποχικών διαταραχών του κιρκάδιου ρυθμού.
Στη συνέχεια, στο τρίτο κεφάλαιο, εξετάζονται τα πρότυπα και οι τεχνικές που διέπουν τον σχεδιασμό του Ανθρωποκεντρικού φωτισμού ο οποίος αποτελεί μια ολιστική προσέγγιση ως μέσο πρόληψης των διαταραχών του κιρκάδιου ρυθμού, εστιάζοντας στις τεχνικές οδηγίες του ΤΟΤΕΕ, του WELL Building Standard και του του Lighting Research Center.
Στο τέλος του κεφαλαίου, γίνεται ο προσδιορισμός των απαιτήσεων Ανθρωποκεντρικού φωτισμού σε σχέση με γεωγραφικό πλάτος.
Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται παραδείγματα φωτισμού σε κατοικίες ανά τον κόσμο, με έμφαση στις περιοχές της Βόρειας και Νότιας Ευρώπης, οι οποίες θα αποτελέσουν και το υπόβαθρο για την μελέτη του τελευταίου κεφαλαίου, ώστε να αναγνωριστούν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που προσδιορίζουν την φωτιστική κουλτούρα κάθε τόπου και να συσχετιστούν με τον κιρκάδιο φωτισμό.
Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο, εξετάζονται η αρχιτεκτονική των κατοικιών, οι περιοχές μελέτης και εκπονείται μια μελέτη τεχνητού φωτισμού για κατοικίες σε δύο διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Ο σχεδιασμός βασίζεται σε κριτήρια τα οποία τίθενται κατόπιν της θεωρητικής έρευνας όλων των παραμέτρων που αναφέρθηκαν νωρίτερα και αποσκοπεί στην ανάδειξη της αίσθησης του κιρκάδιου φωτισμού προσαρμοσμένη στο γεωγραφικό πλάτος κάθε περιοχής, αποτυπώνοντας επιπλέον τις διαφορές στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά φωτισμού κάθε περιοχής. .
1. Σχέση Ανθρώπου – Φωτισμού – Γεωγραφικού Πλάτους
Ο άνθρωπος, όπως όλα τα έμβια όντα, αναπτύχθηκε και εξελίχθηκε υπό την επίδραση της ζωογόνου δύναμης του ήλιου. Εμφανίστηκε ως είδος στην περιοχή της Αφρικής και
«προγραμμάτισε» τους βιολογικούς ρυθμούς της φυσιολογίας του βάσει των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών αυτής της περιοχής, όπως η εναλλαγή ημέρας-νύχτας, του κλίματος και των εποχών. Η λειτουργία του οργανισμού διέπεται από μια 24ωρη περιοδικότητα, τον κιρκάδιο ρυθμό, ο οποίος πιστεύεται πως έχει εξελιχθεί παράλληλα με τη γεωλογική ιστορία της γης. Τα στάδια εξέλιξης και εκλεκτικής επιβίωσης, έχουν ως πρωταρχικό επαγωγέα τους περιβαλλοντικούς παράγοντες, με τον φυσικό φωτισμό να αποτελεί έναν σημαντικό ρυθμιστικό παράγοντα στον κιρκάδιο ρυθμό. (Χ. Δόκος, Χ.Σαββόπουλος, Α. Χατζητόλιος, 2021)
Εικόνα 1 Μεσημβρινοί (κάθετοι) και Παράλληλοι (οριζόντιοι κύκλοι) Πηγή:
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%99%CF%83%CE%B7%CE%BC%CE%B5%CF%81%CE%B 9%CE%BD%CF%8C%CF%82
Tα ποιοτικά χαρακτηριστικά του φυσικού φωτισμού σαφώς διαφοροποιούνται ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος. Μελετώντας τα ηλιακά διαγράμματα, αντιλαμβανόμαστε πως όσο απομακρυνόμαστε από τον ισημερινό1, όπου η περίοδος της ημέρας είναι περίπου ίση με
1 Ένας ισημερινός είναι η τομή μιας σφαιρικής επιφάνειας με το επίπεδο κάθετο προς τον άξονα περιστροφής της σφαίρας και σε ίση απόσταση μεταξύ των πόλων (Wikipedia, 2021)
τη διάρκεια της νύχτας καθόλη τη διάρκεια του έτους (Εικόνα 2), η ημερίσια πρόσληψη φωτός και η γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων διαφέρουν από τόπο σε τόπο. Αυτές οι διαφοροποιήσεις συμβάλλουν στην εντύπωση του περιβάλλοντος που αναπτύσουν οι άνθρωποι. Η αντίληψη λοιπόν για το τι νοείται ως «ηλιόλουστη μέρα» θα μπορούσε να έχει πολλαπλές ερμηνείες ανά τον κόσμο.
Το δίπολο φωτός-σκότους έχει επηρεάσει βαθιά τον άνθρωπο από την αρχή της υπαρξής του σε πολλαπλά επίπεδα (φιλοσοφικά, θρησκευτικά, επιστημονικά κ.α.) προσπαθώντας να δώσει απαντήσεις για την προέλευσή του και για την καθολική δύναμη που ασκεί στον ίδιο και το περιβάλλον του. Το περιβάλλον και οι οικείες εικόνες αποτελούν μέρος της συλλογικής μνήμης ενός συνόλου ανθρώπων, και διαμορφώνουν τον πολιτισμό που θα αναπτύξει. Το φως είναι ένας κύριος συντελεστής σε αυτή τη διαδικασία. Οι μακριές μαλακές σκιές που δημιουργούνται στο βορρά για παράδειγμα, αποτυπώνουν με άλλο τρόπο το περιβάλλον σε σχέση με τις αιχμηρές αντιθέσεις φωτός-σκιας στο νότο.
Εικόνα 2 Ηλιακό διάγραμμα στο γεωγραφικό πλάτος 0ο στον Ισημερινό - Πηγή (www.sunearthtools.com, 2021)
Αυτοί οι συσχετισμοί ανθρώπου-γεωγραφικού πλάτους-φωτός διαμόρφωσαν σε ένα μεγάλο βαθμό την οργάνωση των κοινωνιών. Ο ηλιασμός, το κλίμα και οι θερμοκρασίες που επικρατούν σε κάθε περιοχή οδήγησαν σε διαφορετικές προσεγγίσεις ως προς την εγκατάσταση των ανθρώπων, τις κοινωνικές συνήθειες που ανέπτυξαν και τη δόμηση του περιβάλλοντος.
Εικόνα 3 Απεικόνιση ηλιασμού στις 21 Δεκεμβρίου στις 12:00 μμ στο γεωγραφικό πλάτος 37οN και 59οNκαι η αντίστοιχη διάρκεια της ημέρας κατά τη διάρκεια του έτους – Πηγή (andrewmarsh, 2021)
Οι ρυθμοί των κοινωνιών ήταν εξαρτώμενοι από το ηλιακό φως και για αιώνες οι δραστηριότητες αναπτύσσονταν κυρίως κατά τη διάρκεια της ημέρας. Με την εφεύρεση των ηλεκτρικών λαμπτήρων επήλθε μια θεμελιακή αλλαγή στις κοινωνίες σε όλο το φάσμα των δραστηριοτήτων, οι οποίες αναδιαμορφώθηκαν και επεκτάθηκαν γύρω από τη χρήση του τεχνητού φωτισμού.
Οι δεκαετίες που ακολούθησαν με τη χρήση ηλεκτρικών λαμπτήρων και οι εξελισσόμενες τεχνολογίες κάθε περιόδου έχουν δημιουργήσει ανά τον κόσμο διαφορετικές τάσεις και προτιμήσεις ως προς τη χρήση τους, η οποία είναι άρρηκτα συνδεδεμένη από τον τόπο κατοίκησης όπως περιγράφεται αναλυτικότερα στο Κεφάλαιο 1.4.
1.1 Φως ως πολιτισμική γεωγραφική εμπειρία
Το φως φέρει ως έννοια θετικές αξίες σε αντίθεση με το σκοτάδι. Ο ήλιος έχει λατρευτεί σε πολλούς πολιτισμούς, με το φως και τις ιδιότητες των σκιών και του σκότους να θεωρούνται πηγή πνευματικής και αισθητικής εμπειρίας, όπως επίσης υγείας και ευεξίας.
Η λατρεία του Ήλιου είχε κεντρική θέση σε πολιτισμούς όπως οι αρχαίοι Αιγύπτιοι, οι Ίνκας της Νότιας Αμερικής και οι Αζτέκοι του σημερινού Μεξικού. Σε θρησκείες όπως ο Ινδουισμός, ο Ήλιος εξακολουθεί να θεωρείται θεός. Πολλά αρχαία μνημεία κατασκευάστηκαν με γνώμονα τα ηλιακά φαινόμενα, όπως για παράδειγμα, οι πέτρινοι μεγάλιθοι σηματοδοτούν με ακρίβεια το θερινό ή το χειμερινό ηλιοστάσιο (μερικοί από τους σημαντικότερους μεγάλιθους βρίσκονται στη Nabta Playa της Αιγύπτου, στη Mnajdra της Μάλτας και στο Stonehenge της Αγγλίας). Η πυραμίδα El Castillo στο Chichén Itzá στο Μεξικό έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να ρίχνει σκιές με τη μορφή φιδιών που ανεβαίνουν στην πυραμίδα κατά την εαρινή και τη φθινοπωρινή ισημερία.
Εικόνα 4 Chichen Itza Ισημερία Μάρτιος 2009. Η σκιά του φιδιού στο ναό. Πηγή:
https://en.wikipedia.org/wiki/El_Castillo,_Chichen_Itza#/media/File:ChichenItzaEquinox.jpg
Οι ηλιακές θεότητες παίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλές παγκόσμιες θρησκείες και μυθολογίες. Οι αρχαίοι Σουμέριοι πίστευαν ότι ο Ήλιος ήταν ο Ουτού, ο θεός της δικαιοσύνης και δίδυμος αδελφός της Ινάνα, της βασίλισσας του ουρανού, η οποία ταυτίστηκε με τον πλανήτη Αφροδίτη. Ο Ούτου θεωρούνταν βοηθητική θεότητα, που βοηθούσε όσους βρίσκονταν σε κίνδυνο και στην εικονογραφία, απεικονίζεται συνήθως με μακριά γενειάδα κρατώντας ένα πριόνι, το οποίο αντιπροσώπευε τον ρόλο του ως διανομέα της δικαιοσύνης. Ο Tonatiuh, ο θεός του ήλιου των Αζτέκων, απεικονιζόταν συνήθως κρατώντας βέλη και μια ασπίδα και ήταν στενά συνδεδεμένος με την πρακτική των ανθρωποθυσιών. Η θεά του ήλιου Amaterasu είναι η σημαντικότερη θεότητα στη θρησκεία του Σίντο και πιστεύεται ότι είναι ο άμεσος πρόγονος όλων των Ιαπώνων αυτοκρατόρων.
Οι Αιγύπτιοι απεικόνιζαν τον θεό Ρα να διασχίζει τον ουρανό με ηλιακό σκάφος, συνοδευόμενος από κατώτερους θεούς, ενώ για τους Έλληνες ήταν ο Ήλιος, ο οποίος μεταφερόταν με άρμα που έσερναν πύρινα άλογα. Στην ύστερη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία τα γενέθλια του Ήλιου ήταν μια γιορτή που γιορταζόταν ως Sol Invictus (κυριολεκτικά
"Ανίκητος Ήλιος") λίγο μετά το χειμερινό ηλιοστάσιο, η οποία μπορεί να αποτελούσε πρόδρομο των Χριστουγέννων. Ο εορτασμός του χειμερινού ηλιοστασίου (που επηρέασε τα Χριστούγεννα) ήταν μέρος της ρωμαϊκής λατρείας του αήττητου Ήλιου (Sol Invictus).
Οι χριστιανικές εκκλησίες χτίστηκαν με προσανατολισμό έτσι ώστε το εκκλησίασμα να κοιτάζει προς την ανατολή του ήλιου. (Wikipedia, 2021)
Η αντίληψη είναι η διαδικασία που συσχετίζει άμεσα αυτό που αισθάνεται ένας άνθρωπος με έννοιες που προέρχονται από προηγούμενες εμπειρίες, οι άνθρωποι με παρόμοιο πολιτισμικό υπόβαθρο κάνουν παρόμοιους συσχετισμούς μεταξύ λέξεων, εικόνων και συναισθημάτων. Αντίθετα, οι άνθρωποι από διαφορετικούς πολιτισμούς «βλέπουν»
εντελώς διαφορετικούς τόπους (Εικόνα 5). Υπάρχουν πολιτισμικές διαφορές λόγω διαφορετικών γεωγραφικών και κλιματικών εμπειριών και αυτές επηρεάζουν τις προσδοκίες των ανθρώπων σχετικά με το τι νοείται ως ευχάριστό ή δυσάρεστο. Τόσο η υποκειμενική προτίμηση όσο και η αντικειμενική εκτίμηση ποικίλλουν ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ατόμου, όπως επίσης και με τα κοινά χαρακτηριστικά που καθορίζουν μια συγκεκριμένη κουλτούρα. (Tregenza P. , Wilson M., 2011)
Εικόνα 5 Το φως σε ένα ελληνικό νησί (αριστερά) και σε ένα τροπικό δάσος (δεξιά) Πηγή:
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9D%CE%B1%CF%85%CE%AC%CE%B3%CE%B9%CE%
BF_(%CE%96%CE%AC%CE%BA%CF%85%CE%BD%CE%B8%CE%BF%CF%82) https://sciencing.com/characteristics-tropical-scrub-forest-biome-8755017.html
Ως προς τον φωτισμό των κατοικιών των ανθρώπων, το φως της ημέρας ως φυσική πηγή είναι πιο δύσκολο να ελεγχθεί και να προβλεφθεί με ακρίβεια, καθώς η καθημερινή δυναμική του παράγει διαφορετικά αποτελέσματα σε διαφορετικές τοποθεσίες. Σε αντίθεση με το φως της ημέρας, ο ηλεκτρικός φωτισμός είναι μια ελεγχόμενη τεχνητή πηγή φωτός που συνδέεται με την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας και είναι ευκολότερο να μελετηθεί και να κατασκευαστεί για την επίτευξη συγκεκριμένων αποτελεσμάτων που να απαντούν στις προσδοκίες των χρηστών. (Knoop, M., Stefani, O., Bueno, B., Matusiak, B., Hobday, R., Wirz-Justice, A., Martiny, K., Kantermann, T., Aarts, M., Zemmouri, N., Appelt, S., & Norton, B, 2020)
1.2 Μετανάστευση του ανθρώπου από τον Ισημερινό και προσαρμογή Το φως πέρα από πολιτισμικό φαινόμενο/γεγονός επιδρά δυναμικά στη φυσιολογία του ανθρώπου. Πολλές βιολογικές διεργασίες, όπως η θερμοκρασία του σώματος, η αρτηριακή πίεση και οι κύκλοι ύπνου/αφύπνισης, εξαρτώνται από το χρόνο και αλλάζουν με κυκλικό τρόπο. Αυτές οι διεργασίες που ποικίλλουν μέσα σε ένα 24ωρο ονομάζονται κιρκάδιοι ρυθμοί. Ελέγχονται από το εσωτερικό «ρολόι» του σώματος και επηρεάζονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως το φως και η θερμοκρασία. (Brooke Wolford, 2021) Οι σύγχρονοι άνθρωποι εμφανίστηκαν στην Ανατολική Αφρική πριν από περίπου 200.000 χρόνια, με τα αρχαιολογικά στοιχεία να τοποθετούν την προέλευση του είδους μας στην κοιλάδα Awash της Αιθιοπίας, μια περιοχή αμέσως βόρεια του ισημερινού. Οι περιοχές αυτές χαρακτηρίζονται από μια φωτοπερίοδο (την ποσότητα δηλαδή φωτός και σκότους σε ένα κύκλο 24 ωρών) από κύκλους ίσης ημέρας και νύχτας, περίπου 12 ωρών αντίστοιχα, συνεπώς η διάρκεια της ημέρας τείνει να είναι σταθερή καθ' όλη τη διάρκεια του έτους.
(Forni D, Pozzoli U, Cagliani R, Tresoldi C, Menozzi G, Riva S, Guerini FR, Comi GP, Bolognesi E, Bresolin N, Clerici M, Sironi M., 2014) Επιπλέον καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, η πρόσπτωση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι πιο κάθετη στον ισημερινό από ό,τι στους πόλους, προκαλώντας υψηλότερες θερμοκρασίες.
Η μετανάστευση από την Αφρική οδήγησε τον άνθρωπο σε όλα τα μήκη και τα πλάτη του πλανήτη, όπου κλήθηκε να προσαρμοστεί στην κάθε τοπική εποχιακή διακύμανση της φωτοπεριόδου και της θερμοκρασίας. Έτσι, τα βιολογικά ρολόγια εξελίχθηκαν για να προσαρμοστούν σε αυτές τις διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Η έννοια του χρονοτύπου, ο οποίος είναι η έκφραση των ημερήσιων προτιμήσεων ή του κιρκάδιου φαινότυπου2, περιλαμβάνει τις προτιμήσεις για την ώρα ύπνου/αφύπνισης και έχει μελετηθεί στη χρονοβιολογία3 του ανθρώπου. Μακριά από τον ισημερινό, η φωτοπερίοδος αυξάνεται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και μειώνεται κατά τη διάρκεια του χειμώνα, διαμορφώνοντας περιόδους με συνεχές φως και συνεχές σκοτάδι κοντά στους πόλους. Οι εποχές είναι πιο διακριτές και οι θερμοκρασίες μεταβάλλονται περιοδικά.
2 Φαινότυπος είναι όλα τα μορφολογικά, παραγωγικά, ηθολογικά κ.λ.π. χαρακτηριστικά
που εκδηλώνει ένας οργανισμός σε μία δεδομένη στιγμή
3 Η χρονοβιολογία είναι ένας τομέας της βιολογίας που εξετάζει τις διαδικασίες χρονισμού,
1.3 Συνέπειες
1.3.1 Βιολογικές – Κιρκάδιος
Είναι γενικά αποδεκτό ότι η κατανομή του χρονοτύπου στους πληθυσμούς είναι η ίδια, ανεξάρτητα από το γεωγραφικό πλάτος. Η ημερήσια ρυθμικότητα καθορίζεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ του σήματος που παράγεται από τον ενδογενή κιρκάδιο βηματοδότη και των περιβαλλοντικών παραγόντων συγχρονισμού. (Mario André Leocadio-Miguel, Fernando Mazzili Louzada, Leandro Lourenção Duarte, Roberta Peixoto Areas, Marilene Alam, Marcelo Ventura Freire, John Fontenele-Araujo, Luiz Menna-Barreto, Mario Pedrazzoli, 2017)
Η εποχιακή πλαστικότητα του χρονοτύπου παρέχει ένα προσαρμοστικό πλεονέκτημα, επιτρέποντας στους ανθρώπους να μεγιστοποιούν τις περιόδους ύπνου-αφύπνισης ανάλογα με τον γεωγραφικό τόπο. Καθώς ορισμένοι άνθρωποι κατοικούν σε περιοχές του πλανήτη που παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις στο φωτεινό περιβάλλον, έχουν αναπτύξει μηχανισμούς που εξασφαλίζουν την κιρκάδια συσχέτιση ακόμη και σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού και ποικίλης φασματικής σύνθεσης. Η γενετική παραλλαγή σε συγκεκριμένα γονίδια, καθώς και οι διαφορές στο χρώμα των ματιών και στην ενδογενή κιρκάδια περίοδο οδηγούν σε διαφορετικές αποκρίσεις στις εποχικές αλλαγές. Πολλές από αυτές τις παραλλαγές των γονιδίων σχετίζονται με τη γεωγραφική περιοχή προέλευσης και, επομένως, μπορεί να είχαν δώσει ένα προσαρμοστικό πλεονέκτημα για τις εποχιακές διακυμάνσεις στις περιοχές αυτές. Για παράδειγμα, η ύπαρξη μιας μεγαλύτερης ενδογενούς περιόδου μπορεί να ευθύνεται εν μέρει για την τάση που παρατηρείται προς έναν μεταγενέστερο χρονοτύπο καθώς αυξάνεται το γεωγραφικό πλάτος, καθώς αυτό μπορεί να προσδίδει την ικανότητα προσαρμογής στις ακραίες εποχιακές διακυμάνσεις.
Ο σύγχρονος τρόπος ζωής που περιλαμβάνει πρόσβαση σε τεχνητό φως τη νύχτα, περιβάλλοντα με ελεγχόμενη θερμοκρασία και πολύ λιγότερη παραμονή στην ύπαιθρο προσφέρει ένα ρυθμιστικό παράγοντα στις περιβαλλοντικές αλλαγές των εποχών και μπορεί να συμβάλει στο να αποκτούν οι άνθρωποι λιγότερη ευαισθησία στις εποχές. (Shawa N, Rae DE, Roden LC, 2018)
1.3.2 Κοινωνικές – Πολιτισμικές
Ο τόπος κατοίκησης καθορίζει τις καθημερινές συνήθειες των ανθρώπων, καθώς το κλίμα παίζει καθοριστικό ρόλο για την ανάπτυξη της κοινωνικής ζωής. Λόγω των κλιματικών συνθηκών, ο μέσος κάτοικος της βόρειας περιοχής ξοδεύει σημαντικά περισσότερο χρόνο σε εσωτερικούς χώρους σε σύγκριση με τους κατοίκους από το Νότο, οι οποίοι περνούν ένα μεγάλο μέρος της ζωής τους σε εξωτερικούς.
Ως εκ τούτου για τους κατοίκους αυτών των περιοχών η χρήση του τεχνητού φωτισμού είναι επίσης διαφορετική. Σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη με τις μακρές περιόδους σκότους κατά τη διάρκεια του χειμώνα, η χρήση τεχνητού φωτισμού καθίσταται αναγκαία καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας.
1.3.3 Αρχιτεκτονική και κατοικία
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την αντίληψη του φωτός από ανθρώπους από διαφορετικές περιοχές. Ένα γεγονός που γίνεται καλύτερα κατανοητό δίνοντας προσοχή στην αρχιτεκτονική των δύο περιοχών της Ευρώπης, της βόρειας και της νότιας.
Εικόνα 6 Εξωτερικά ανοίγματα σε κατοικία στη Νορβηγία (αριστερά) και στην Ελλάδα (δεξιά) Πηγή:
https://www.archdaily.com/955358/zieglers-nest-rever-and-drage- architects?ad_source=search&ad_medium=search_result_projects
Εικόνα 7 Εσωτερικό κατοικιών στη Νορβηγία (αριστερά) και στην Ελλάδα (δεξιά) Πηγή:
https://www.archdaily.com/955358/zieglers-nest-rever-and-drage- architects?ad_source=search&ad_medium=search_result_projects https://www.archisearch.gr/architecture/cometa-architects-house-tzia/
Στην βόρεια περιοχή, τα παράθυρα είναι μεγάλα, υπάρχει έλλειψη συστημάτων σκίασης και υπάρχουν παράθυρα στις στέγες. Τα σπίτια είναι χτισμένα με αυτόν τον τρόπο για να δέχονται όσο το δυνατόν περισσότερο φως της ημέρας στο εσωτερικό τους. Από την άλλη πλευρά, η νότια αρχιτεκτονική είναι εντελώς διαφορετική. Τα παράθυρα είναι μεσαίου μεγέθους, συνήθως δεν υπάρχουν παράθυρα στην οροφή και σχεδόν πάντα υπάρχει σύστημα σκίασης σε όλα τα όλα τα ανοίγματα. (S. Noskaitis, L. Seghi, S. Spanos, 2017)
1.4 Ανάπτυξη προτιμήσεων φωτισμού βάσει τόπου κατοίκησης 1.4.1 Αντίληψη φυσικού φωτισμού
Η αντίληψη του χώρου που μας περιβάλλει είναι μια υποκειμενική εμπειρία, που συνδέεται αυστηρά με το περιβάλλον και τις συνθήκες φωτισμού που μας είναι οικείες. Δεδομένου ότι και οι δύο παράγοντες εξαρτώνται από μια γεωγραφική θέση, έχουν ευρεία επιρροή στην συνήθειες και την κουλτούρα του πληθυσμού. H αντίληψη του φωτός, τόσο του φυσικού όσο και του τεχνητού, είναι εξ ολοκλήρου διαφορετική στις χώρες της Βόρειας και της Νότιας Ευρώπης.
Εικόνα 8 Μπλε ώρα στη Σουηδία Πηγή: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:White_Fields_- _Flickr_-_Eklandet.jpg
Οι άνθρωποι που ζουν στις χώρες του βορρά κατανοούν και αντιλαμβάνονται διαφορετικά το φως. Λόγω του γεωγραφικού πλάτους των βόρειων χωρών, η φυσική μετάβαση μεταξύ της ημέρας, του σούρουπου και της νύχτας, δημιουργεί ένα μοναδικό περιβάλλον και συνθήκες φωτισμού για τους κατοίκους. Όσο βορειότερα, τόσο μεγαλύτερη είναι η «μπλε ώρα» , η περίοδος του λυκόφωτος και του σούρουπου, όπου προκύπτει έμμεσο φως σε μια μπλε απόχρωση. Στις βόρειες χώρες, μπορεί να διαρκέσει έως και δύο ώρες. Ως εκ τούτου, οι άνθρωποι στα βόρεια είναι πιο εξοικειωμένοι με τους πολύχρωμους ουρανούς. Τα σκανδιναβικά φώτα (aurora borealis) επιτρέπουν στους ανθρώπους στις βόρειες χώρες να
κατανοήσουν και να να εκτιμήσουν τη δυναμική της θερμοκρασίας του χρώματος και τη χρήση των έγχρωμων φώτων.
Εικόνα 9 Μεσημεριανός ήλιος στην Ελλάδα Πηγή:
https://www.archisearch.gr/architecture/residence-in-mykonos-i-by-block722-architects/
Στο νότο το ηλιακό φως είναι η ισχυρότερη πηγή φυσικού φωτός. Είναι είναι το είδος του φυσικού φωτός που αλλάζει περισσότερο κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους. Η κατεύθυνση, το χρώμα, η ισχύς και η σκληρότητα ποικίλλουν ευρέως. Το σκληρό φως από τον ήλιο δημιουργεί έντονες και σκοτεινές σκιές καθώς και φωτεινές αντανακλάσεις. Στις μεσογειακές χώρες το περιβάλλον χαρακτηρίζεται από έντονο φυσικό φως και λαμπερά χρώματα που αλλάζουν ανάλογα με τις εποχές. Έντονες σκιές και πολύ μικρός χρόνος μετάβασης μεταξύ ημέρας-νύχτας είναι τα βασικά χαρακτηριστικά που συνδέονται με το νότο. Αυτές οι συνθήκες φωτισμού έχουν μεγάλο αντίκτυπο στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι χρησιμοποιούν το τεχνητό φως σε εσωτερικό περιβάλλον. (S. Noskaitis et al.
2017)
1.4.2 Διαμόρφωση κουλτούρας
Όπως αναφέρθηκε, το περιβάλλον της φύσης δημιουργεί τα πρότυπα για τους ανθρώπους και καθορίζει τις επιλογές τους. Αυτά τα στοιχεία παίζουν ρόλο στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι εξοικειώνονται με το φως και τον τρόπο του τεχνητού φωτισμού που επιλέγουν οι κάτοικοι των Βόρειων και Νότιων περιοχών για τους χώρους όπου διαβιούν. Η γωνία