концепции hcl по технологии tw что это

Реализация освещения, ориентированного на человека

Концепция освещения, ориентированного на человека (human-centric lighting – HCL), берет свое начало с первой половины 1920-х годов, когда в человеческом глазу был обнаружен третий тип рецепторов, дополняющий колбочки и палочки и позволяющий нам воспринимать уровни цвета и освещенности. В сетчатке глаза также находятся светочувствительные ганглионарные клетки, которые влияют на суточные биоритмы. Эти клетки связаны с центрами физиологического контроля организма и особенно восприимчивы к световым волнам синей части видимого спектра, которые являются значительной составляющей солнечного света (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Репрезентативная спектральная плотность мощности дневного света; синие волны являются важным компонентом, особенно в ясные дни. (Источник: Tech Sensitive).

В 1980-х годах начались исследования биологических реакций человека на уровень освещенности и длину световой волны, наряду с изучением влияния освещения на настроение, производительность, бодрость и остроту зрения, а также на суточный биоритм. Эти исследования привели к пониманию того, что не весь белый свет одинаков, и что холодный и теплый белый свет по разному влияют не только на восприятие нами окружающей среды, но также и на наши физиологические реакции.

Не случайно рестораны высокого класса, как правило, освещены приглушенным теплым белым светом, чтобы наша еда (и мы) выглядели лучше и поощряли чувство расслабленности и отдыха (возможно, способствуя увеличению суммы счета).

Суть концепции HCL заключается в изменении качества света, идущего от осветительных приборов, для имитации различных свойств естественного освещения в разное время дня. Светодиоды являются первыми общедоступными источниками света, которые можно регулировать, легко изменяя как цветовой спектр, так и уровень освещения, что позволяет им играть уникальную роль в оптимизации HCL для различных условий и сред.

Пока что наибольшее распространение принципы HCL получили в авиаперевозках. Похоже, что салоны всех новых коммерческих самолетов оснащены светодиодным освещением, часто с приятным фиолетовым оттенком. Пассажиры могут также заметить, что в течение продолжительного полета освещение салона меняется; теплый белый свет во время еды и темно-фиолетовый, способствующий сну, сменяются фиолетовым или синим светом во время посадки. А для минимизации нарушения суточного ритма организма при длительном перелете через несколько часовых поясов, по мере приближения полета к завершению, освещение салона может постепенно переходить в режим имитации восхода солнца.

Но наилучшим образом потенциал HCL в настоящее время реализован в больницах и центрах по уходу за больными или пожилыми людьми. Считается, что HCL помогает поддерживать естественный цикл сна, уменьшает беспокойство пациента, способствует выздоровлению, концентрирует внимание медсестер и других попечителей, работающих ночью, улучшает остроту зрения во время осмотра.

Это достигается с помощью запрограммированного освещения различного спектрального состава, настраиваемого программно и вручную, в зависимости от желаемого результата. Например, для поддержания нормального цикла сна освещение в комнате пациента может изменяться по расписанию, обеспечивающему более холодный белый свет в течение дня и переход к более теплому белому вечером.

В то же время при осмотрах или экстренных случаях освещение можно менять вручную, чтобы повысить остроту зрения. Более сложные системы HCL могут делить пространство на зоны с запрограммированным протоколом освещения для каждой, учитывающим количество дневного света и предполагаемое использование этой части пространства. (Например, освещение будет разным в зоне для посетителей в больничной палате и зоне, где находится кровать пациента, или в помещении медсестринского персонала и в коридорах на этажах).

Другие сферы, в которых в настоящее время применяются концепции HCL, включают образовательные учреждения, в которых освещение, к примеру, может настраиваться на более теплый белый свет во время сна. Или же это могут быть офисные помещения, где холодное белое верхнее освещение сочетается с индивидуально настраиваемым рабочим освещением, что помогает повысить концентрацию внимания, поднять производительность труда и обеспечить комфорт для глаз.

Реализация HCL объединяет изделия, специально разработанные для этой задачи, с высоким уровнем проектирования систем освещения, включая как автоматическое, так и ручное управление, встроенное в сети верхнего уровня.

Рисунок 2.	Светодиодный модуль для HCL, разработанный Ledmotive. (Источник: Ledmotive).

Например, система HCL, созданная Ledmotive (Рисунок 2), включает в себя светодиодный модуль, в котором используются семь независимых цветовых каналов для статического или динамического воспроизведения любой спектральной конфигурации, практически свободной от УФ или ИК составляющих излучения (Рисунок 3). Модули, встроенные в осветительные приборы, затем подключаются через шину к концентратору для связи с контроллером сети освещения или с системой управления зданием.

Рисунок 3.	Спектральное распределение мощности излучения семи независимых каналов модуля Vega 07.

Потенциальная возможность HCL изменить нашу жизнь к лучшему – это захватывающая перспектива, но важно помнить, что, несмотря на углубление наших знаний о том, как световые спектры и уровни освещенности влияют на организм человека, отдельные результаты их воздействия предсказать невозможно. Тем не менее, согласно прогнозам BIS Research, рынок изделий и систем HCL к 2024 году достигнет почти 4 млрд долларов.

Перевод: Дмитрий Леканов по заказу РадиоЛоцман

Источник

Human Centric Lighting: реальный прорыв на рынке светотехники или временное явление?

В марте 2016 года, после посещения очередной выставки «Light+Building» во Франкфурте-на-Майне (Германия), мне показалось, что в Европе зарождается некий тренд, который несет в себе то, что интересно каждому из нас – заботу о собственном самочувствии. Я говорю про «Human Centric Lighting»

Головин А.А., глава Представительства компании «ESYLUX GmbH» в России

Системами автоматизации зданий я занимаюсь уже более 15 лет. В начале 2000-х это направление инженерных систем называлось «умный дом» и «интеллектуальное здание». Сегодня оба понятия носят, скорее, ругательный характер. Они всем уже набили оскомину и по степени заезженности сравнялись с понятием «евроремонт». В профессиональной среде чаще принято употреблять другие обозначения: например, системы автоматизации зданий, BMS, автоматизация и диспетчеризация инженерных систем зданий.

Тем не менее, за последнее десятилетие, зарубежный и отечественный рынки автоматизации зданий имели ярко выраженные тренды, которые сменяли друг друга с периодичностью раз в 2-3 года. В конце 90-х все специалисты говорили про энергоэффективные здания. Позже – про здания с нулевым потреблением энергии («net-zero energy building»). Затем интерес к «пассивным» и «активным» домам сменился интересом к «зелеными зданиями», сертифицированным по стандартам LEED, BREEAM и позже – DGNB. Во второй половине 2000-х было очень модно обсуждать беспроводные технологии в области автоматизации зданий. И многие верили, что понятие «wireless» реально изменит расстановку сил на рынке систем управления. Но – чуда не случилось.

В 2016 году я поймал себя на мысли о том, что, последние несколько лет, не могу выделить какой-то определенный тренд ни на одном из рынков: ни на европейском, ни на американском, ни на российском. IoT («Internet of Things» или «Интернет Вещей») я серьезно не рассматриваю. Сегодня себя в IoT-производители записывают все, кому не лень: от производителей чайников с функцией wi-fi, до мобильных операторов с примитивными системами домашней автоматизации. На мой взгляд, IoT – это, как говорят американцы, «buzzword». Этим термином обозначают то, что быстро стало популярным, употребляемым, но не имеющим и не дающим понимания его четких границ. Одним словом, много шума из ничего. Я думаю, что тут свою роль сыграли IT-специалисты. Конкуренция на IT-рынке стала выше, а доходность бизнеса снижается. Им нужна «свежая кровь». IoT для этого отлично подходит, поскольку охватывает все области нашей жизни. Через несколько лет все забудут про IoT, а технологии, про которые сегодня говорят с придыханием, просто займут свое место на рынке, что уже случалось не раз.

*Стенд компании ESYLUX на выставке l+b 2016.

В марте 2016 года, после посещения очередной выставки «Light+Building» во Франкфурте-на-Майне (Германия), мне показалось, что в Европе зарождается некий тренд, который несет в себе то, что интересно каждому из нас – заботу о собственном самочувствии. Я говорю про «Human Centric Lighting» («HCL»). Однозначного перевода на русский язык этого понятия не существует. Его можно трактовать, как «биодинамическое освещение» – освещение, которое способно автоматически изменять яркость и цветовую температуру, благоприятно воздействуя на биоритмы человека.

Кто-то из читателей может возразить мне, что «HCL» появился давно и первые компании-производители демонстрировали работу светильников еще с люминесцентными трубками много лет назад. Это правда. Но только в начале прошлого года все ведущие европейские, а также некоторые отечественные разработчики, предъявили рынку готовые решения, которые можно приобрести и установить. Энергосбережение в России сегодня – далеко не приоритет №1 для заказчиков, так как цена потребленной электроэнергии за кВт/ч осталась на докризисном уровне (1 кВт/ч с НДС стоит, в среднем, около 5 рублей или 0,08 Евро). Для сравнения, аналогичная цена за 1 кВт/ч в Германии составляет 0,3 Евро. Поэтому собственный комфорт и забота о здоровье – это то, за что заказчики сегодня готовы платить в первую очередь.

Как еще доказать вам, что тема управляемой цветовой температуры освещения действительно модный тренд? Компания «Apple» внедрила в свою операционную систему iOs функцию «Night Shift», которая может изменять цветовую температуру экрана iPhone или iPad, делая экран более «теплым». И произошло это, как раз в начале 2016 года. Если уже «товарищи из Купертино» внедрили у себя в устройствах регулирование цветовой температуры, значит это действительно актуально.

*На разблокированном экране «яблочного» устройства проведите пальцем снизу вверх и увидите иконку с солнцем и полумесяцем внутри него. Это и есть активация функции Night Shift.

Несколько лет назад ученые обнаружили в глазу человека рецепторы, которые отвечают за восприятие цветовой температуры освещения и, как следствие этого, за правильное образование в организме гормонов мелатонина и кортизола, которые регулируют наши биоритмы. Мелатонин – гормон усталости, гормон сна. Кортизол – гормон стресса. Мелатонин вырабатывается, когда на сетчатку глаза попадает желтый (теплый) свет. Выработке гормона кортизол способствует «холодное» освещение. Правильно управляя образованием мелатонина и кортизола в организме человека, мы можем добиться более эффективной работоспособности днем, качественного сна ночью, меньшей общей усталости и подверженности стрессам.

Идеальным освещением для каждого конкретного человека считается солнечный свет той местности, в которой он постоянно проживает. Но, к сожалению, ежедневно мы проводим, как минимум, по 8 часов в «бетонных коробках» и получаем ничтожно мало естественного освещения. Если бы искусственное освещение в офисах могло помогать биоритмам человека, то мы были бы более продуктивными на работе и меньше уставали. В теории это звучит очень привлекательно.

Интересно, что немецкие специалисты разделяют два понятия, связанные с управлением цветовой температурой освещения, на: «Tunable White» и «Human Centric Lighting». «Tunable White» – это ручное управление степенью яркости и цветовой температурой светильников. «Human Centric Lighting» отличает от «Tunable White» логика управления, заложенная в решение. Система управления освещением «знает» свое географическое местоположение и выстраивает управление цветовой температурой освещения согласно движению солнца в данной местности (циркадное освещение). Одновременно автоматика устройства вносит в работу поправки с учетом времени суток. Как правило, решение по автоматизации освещения «Human Centric Lighting» уже имеет внутри себя функции «Tunable White».

Прошедшим летом, в целях подробного изучения технологии и ее оценки, я решил провести собственный эксперимент, заменив в своем кабинете светильники с люминесцентными трубками на комплект светодиодных светильников с «HCL». Я считаю, что до этого у меня было не плохое освещение: 4 светильника с люминесцентными трубками Т5, балластами DALI и автоматическим поддержанием постоянной освещенности на столе с помощью датчика присутствия. В пасмурную погоду освещенность на поверхности рабочего стола всегда была около 500 Люкс. Пульсации освещения составляли менее 1%. Также я мог принудительно управлять мощностью светильников с помощью пульта управления.

Площадь кабинета составляет 20 кв. м., поэтому 4 старых потолочных светильника размером 600х600 мм были заменены комплектом из 4-х биодинамических светодиодных светильников. HCL-светильники имеют не стандартную схему подключения, которая базируется на связке «мастер-слейв». Светильник-мастер имеет внутри себя встроенный датчик присутствия с сенсором освещенности для автоматического включения и выключения всех светильников в кабинете, а также для плавного управления их работой (диммирования) по изменению естественной освещенности. Ставить отдельный датчик присутствия на небольшой кабинет нет смысла, поскольку площадь детекции имеющегося датчика составляет около 50 кв. м.

Внутри мастер-светильника находится блок управления (мини-контроллер с возможностью беспроводного дистанционного управления по Bluetooth), а также мульти-балласты (драйверы) сразу на все 4 панели освещения. Мастер-светильник подключается к питанию 220В, а светильники-слейвы соединяются с мастером обычным кабелем «витая пара», по которому осуществляется и питание, и управление. Потребляемая мощность каждого светильника составляет 30Вт или 120 Вт на кабинет. Можно сказать, что данное решение является «коробочным» для отдельного кабинета. Благодаря тому, что все соединения светильников, по сути, являются «plug-and-play», на установку четырех панелей (с учетом демонтажа старых светильников) у нас ушло, в общей сложности, около 45 минут.

*Схема организации подключения светильников NOVA Quadro-Set в кабинете.

Приятным бонусом было то, что данная система не требует никакого программирования. При первом подключении необходимо задать географическое расположение светильников и установить текущую дату и время. Эти уставки будут зафиксированы контроллером в мастер-светильнике и не будут потеряны даже в случае пропадания электропитания. Bluetooth-модуль, встроенный в контроллер мастер-светильника, позволяет мне, при помощи приложения, установленного в телефоне, управлять работой освещения в своем кабинете. Я могу не только задавать время отсрочки выключения освещения после ухода из кабинета, но и выставлять функцию ориентирующего освещения, когда светильники, через заданный интервал после прекращения движения, перейдут в режим работы 10% или 20% от полной мощности, сохраняя в помещении равномерную небольшую освещенность. И, конечно же, я могу с телефона в ручном режиме управлять яркостью светильников и изменением их цветовой температуры (функция «Tunable White»).

Диапазон изменения цветовой температуры светильников варьируется от 2700К теплого освещения до 6500К холодного света. Но самое приятное это то, что система управления автоматически контролирует яркость светильников и в течение дня изменяет цветовую температуру самостоятельно, руководствуясь тем, как в данный момент в Москве светит солнце, и какая цветовая температура необходима человеку в данное время суток («Human Centric Lighting»). В логике управления светильников зашита программа, согласно которой в течение рабочего дня есть, так называемые, «пики белого света». В это время светильники дают больше холодного освещения, вызывая выработку гормона кортизол для достижения максимальной производительности труда. Изменение цветовой температуры и изменение яркости в течение дня происходит плавно и незаметно для глаза человека. По крайней мере, это никак не отвлекает от работы.

В логике работы светильников мной была обнаружена интересная особенность: ежедневно в вечернее время (около 18:30) цветовая температура светильников автоматически переходит к своему «теплому» пределу в 2700К, тем самым способствуя выработке гормона мелатонин. Я понимаю, что такое освещение расслабляет настолько, что уже кофе перестает действовать, а за день обязательно накапливается много мелких задач, которые нужно успеть выполнить сегодня. В итоге, я, в ручном режиме с телефона, выставляю «холодную» температуру 6500К, быстро отвечаю на письма, закрываю задачи и ухожу домой. Такое ручное управление освещением в конце рабочего дня лично у меня бывает довольно часто. Даже сейчас, когда я пишу эту статью (на часах 19:00), я выставил максимально «холодный» свет, чтобы завершить ее продуктивно и максимально быстро.

Включенные на полную мощность четыре «HCL»-светильника дают на поверхности рабочего стола освещенность 1200 Люкс. Это больше, чем нужно, но, опытным путем, я установил, что лично для меня комфортная освещенность должна быть около 800 Люкс. На другом объекте мы тестировали аналогичный комплект из 4 HCL-светильников в кабинете площадью 30 кв. м., и освещенность там получалась около 550 Люкс. Коэффициент пульсаций составляет 0%, индекс цветопередачи – более 80%. Изначально я хотел выбрать себе светильники с «молочным» (опаловым) рассеивателем, но немецкие коллеги склонили меня к комплекту с микропризматическими рассеивателями, сославшись на то, что у них UGR-фактор ниже и, вообще, они дают более качественный свет.

На сегодня мой эксперимент с «Human Centric Lighting» в собственном кабинете длится уже 9 месяцев. Я не могу сказать, что за это время я превратился в двухметрового блондина с голубыми глазами, но точно могу отметить, что освещение с изменяемой температурой значительно влияет на работоспособность, настроение и общее самочувствие во время нахождения в офисе. Одним словом, к обычным светильникам я уже не вернусь! Небольшая ремарка про энергосбережение: общая площадь нашего офиса составляет около 100 кв. м. и ни в одном кабинете нет выключателя – все светильники управляются полностью автоматически. Данный подход позволяет нам экономить около 70% электроэнергии, в сравнении с аналогичным по площади офисом, где имеется управление освещением в ручном режиме с выключателей.

Где сегодня применимо освещение «Human Centric Lighting»? Однозначно, это – не массовый продукт, его не будут устанавливать «офисному планктону». Скорее, это решение для руководящего состава компаний и может отлично подойти для переговорных комнат. Для переговорных кабинетов «HCL» может быть, своего рода, средством манипуляции людьми. Например, вы приглашаете на встречу кого-то, с кем у вас натянутые отношения. Вы включаете теплое освещение, предлагаете собеседнику чай. Человек физиологически расслабляется и с ним будет проще вести диалог. И, наоборот, если нужно провести срочное совещание или мозговой штурм – ставьте максимально «холодное» освещение и КПД людей возрастет. Совещания будут проходить быстро и результативно. Это всего лишь красивая теория, но я проверил ее на себе. Это реально работает!

Другой вопрос: сколько стоит освещение «HCL» из расчета на один кабинет? От разных производителей светотехнической продукции я слышал различные ценовые предложения, отличающиеся между собой в разы. Так как биодинамическое освещение сегодня находится в самом начале своего пути развития, на российском рынке нет общей базы для конкурентных предложений от разных поставщиков. То решение, что было использовано в моем кабинете, имеет рекомендованную розничную цену 1976 Евро. В эту стоимость входит комплект из 4-х светильников, а также все необходимые кабели для их подключения. Одним словом, инсталляция для кабинета «под ключ».

После нескольких месяцев личного тестирования освещения «HCL» и получения положительных результатов я предложил комплекты биодинамического освещения нашим заказчикам и партнерам. Везде, где мы установили светильники, они ставились взамен действующей системы освещения. Обычно мы предлагали заказчикам установить биодинамическое освещение без оплаты (на пробу), а после 1-2 месяцев работы заказчик решал: оставить себе светильники или провести предложенный бесплатный демонтаж. В конце 2016 года в Россию были завезены 10 комплектов «HCL»-светильников. Из них (кроме моего собственного кабинета) светильники установлены в двух офисах руководства аэропорта «Домодедово», в кабинете вице-президента ГК «ПИК», в кабинете Президента строительной компании «Renaissance Construction» и кабинете Генерального директора «Renaissance Development», а также в офисах нескольких наших партнеров-проектировщиков.

Наш опыт инсталляции в аэропорту «Домодедово»:

*Вид из окна кабинета в аэропорту «Домодедово»	*Старое освещение: 6 люм.светильников 4*18 с ЭмПРА	*Старые светильники мы демонтировали.
*Освещенность, когда светильники включены на максимум, стала 1165 Лк	*Теплое освещение 2700К.	*Холодное освещение 6500К.

Установка биодинамического освещения в кабинете руководства ГК «ПИК»:

*Старые светильники были с люминесцентными трубками и ЭмПРА.	30%.» src=»http://golovin.info/upload/medialibrary/311/pik1.jpg» height=»290″ title=»На столе руководителя освещенность была не плохая, но пульсации составляли > 30%.»> *На столе руководителя освещенность была не плохая, но пульсации составляли > 30%.
*NOVA Quadro-Set встал на место старых светильников.	*Освещенность стала выше + есть возможность менять цветовую температуру. Пульсации = 0%.

Был у нас опыт установки комплекта светильников NOVA Quadro-Set еще на другом объекте, в кабинете площадью 30 кв.м., где до этого было установлено 8 потолочных светильников 4*18 Вт с ЭмПРА.

*Кабинет 30 кв.м., 8 светильников 4*18 с ЭмПРА.	*Старые светильники делали хорошую освещенность, но и высокие пульсации.
*4 новых светильника вместо 8 старых.	*Немного потеряли в освещенности (но все равно выше требований норм), зато пульсации 0%.

Мы, современные жители мегаполиса, проводим в офисе значительное время – около 8 часов, 250 дней в году. В связи с этим, биодинамическое освещение «Human Centric Lighting» действительно может сделать наше пребывание на работе более продуктивным, а последующий за этим сон – более комфортным. В концепции «Human Centric Lighting» главное слово – это «human», то есть человек и его здоровье находятся в центре внимания. Именно для людей такая система освещения создает комфортные условия принципиально нового уровня. Мы можем долго обсуждать работу биодинамических светильников, но лучше увидеть их в действии. Если вам интересно решение «Human Centric Lighting», я приглашаю вас к себе в офис.

Источник