建築環境の調整は、世界のエネルギー使用と温室効果ガス排出を支配しています。照明を積極的に使用して熱環境に対する私たちの認識を刺激することができれば、建物の居住者が快適と感じる温度間隔を広げ、それによって建物の冷暖房に使用されるエネルギー量を削減できる可能性があります。
これは、最近完了した研究の仮説であり、照明特性が他の屋内環境ドメインの知覚をどのように微調整できるかを調査しました.
通常、体が周囲と熱を交換する速度によって、寒いと感じるか暖かいと感じるかが決まります。ただし、文献の証拠は、身体の熱バランスに関連するパラメーターに加えて、視覚刺激も熱知覚に影響を与える可能性があることを示唆しています。光のスペクトル分布を簡単に制御できる新しいエネルギー効率の高い LED 技術は、これを実際に利用する 1 つの方法かもしれません。
最初に、日光が当たらない制御された環境チャンバーでこれをテストしました。人間の被験者は、相関色温度 (CCT) の白色光におよそ
被験者からの反応を刺激するために、これらの実験の照度強度はかなり高く、1000 ルクスに相当します。周囲温度は、夏と冬の熱的快適性エンベロープの上限または下限、または冬の快適性に最適な温度のいずれかでした。暴露中、被験者は、紙ベースのアンケートに含まれる指定されたスケールで、視覚、熱、音響、および大気環境の知覚を評価しました.
温度快適性エンベロープの端で、被験者の熱反応に対する照明の影響が最も明確に見られると予想しました。しかし、適用された最低温度と最高温度である 19C と 27C では、CCT と温熱感覚との関連は有意ではなく、これらの温度での熱収支がおそらく知覚的な熱反応を支配していることを示しています。 22C でのみ、CCT の増加が有意に冷たい熱感覚をもたらしました。また、CCT と性別の間には有意な相互作用があり、CCT の増加に伴って女性の温熱感覚が男性よりも低下したことを示しています。それに対応して、女性被験者はより高い温度を好み、22℃で CCT が増加し、男性よりもそうでした。さらに、CCT が低い場合よりも高い場合の方が、被験者はより機敏に感じ、空気の質が良いと感じました。
快適な温度で CCT を 2700 K から 6200 K に増やすと、被験者の平均温熱感覚が 1.7 C の等価温度差に等しくシフトしました。これに基づいて、典型的なデンマークのオフィス ビルのエネルギーと室内環境のシミュレーションでは、ビルが冷涼な気候にある場合、ビルの年間総エネルギー使用量の 8% まで潜在的に省エネできると推定されました。これは、加熱設定点を下げ、CCT の同等の減少によって補償することによって達成されました。
実際には、昼光、コンピューター モニターからの光、低い照明、オフィスの壁のより多様な配色など、さまざまな妨害要因が CCT と熱応答の関連性に影響を与える可能性があります。これらの要因のいくつかは、2 つの追跡調査で調査されました。被験者が 500 ルクスの低照度でコンピュータ上で評価尺度を完成させた 1 つの制御された暴露研究と、制御可能な LED 照明が設置された実際の建物でのフィールド介入研究。
照度が低く、コンピューター モニターからの光では、CCT と温度感覚との関連性は弱く、有意ではありませんでした。部屋の照明の CCT とは無関係に、被験者がコンピューター モニターを使用した場合、光は一般に非常に明るいと感じました。対照的に、被験者がコンピューターを使用していないときは、CCT が増加するにつれて光が明らかに明るく感じられました。
年をとるにつれて視力が変化するため、CCT と熱知覚との関連性は年齢層によって異なる可能性があります。平均年齢が 24 歳と 44 歳の 2 つのグループの被験者の照明への曝露に対する反応を比較すると、CCT を変更しても、知覚される熱感覚に差がないことが示されました。ただし、被験者の高齢者グループは、4000 K を超える CCT の違いを区別できませんでした。
最後に、照明システムによって CCT と照度を 3 つの別々のセクションで制御できるオフィス ビルでフィールド介入研究が実施されました。約 3200 K、3600 K、および 4600 K の 3 つの CCT 設定が、日照時間が最小である冬季の 7 週間にわたってテストされました。これらの条件下では、CCT と温度感覚または知覚される空気の質との間に関連性は見られませんでした。結果は、比較的高い CCT は、低および中の設定と比較して、より明るく知覚され、より暗く好まれることを示唆しており、気候室での制御された露出からの調査結果を確認しています.
では、建物の照明を使用して熱感覚を操作し、エネルギーを節約できるでしょうか?熱知覚に対する照明の影響の大きさはかなり控えめで、実際の建物を反映していない例外的で厳密に制御された条件下でのみ表示されるため、そうではありません.しかし、調査結果は、屋内環境のさまざまなドメインがある程度相互作用することを示唆していますが、相互作用の強さはドメインと知覚結果のタイプによって異なることも示唆しています.
人間の感覚系は、多数の入力を統合して処理します。建物とその技術システムの設計と運用で考慮される可能性がある、熱、大気、視覚、および音響。これは、一度に屋内環境の 1 つの側面のみに焦点を当てる傾向がある現在の慣行と比較して、パラダイム シフトとなるでしょう。
これらの調査結果は、Building and Environment 誌に最近掲載された、白色 LED 照明の異なる相関色温度に対する占有者の反応というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、デンマーク工科大学の Jørn Toftum と Anders Thorseth、および Aalborg University Copenhagen の Jakob Markvart と Ásta Logadóttir によって実施されました。
