Применение биодинамического освещения в образовательных учреждениях

Биодинамическое освещение (HCL, Human Centric Lighting) — это интеллектуальная система организации внутреннего освещения помещений, воспроизводящая наиболее комфортную для человека солнечную динамику света. Оно учитывает циркадные ритмы человека и таким образом повышает работоспособность и продуктивность, снижает утомляемость, улучшает концентрацию внимания.

Краткое описание и обоснование концепции биодинамического освещения

Сотрудники и учащиеся образовательных учреждений (детские сады, школы, интернаты, ссузы, вузы и т.п.) вынуждены проводить значительную часть времени при искусственном освещении. Поэтому большое значение имеет грамотная организация источников света в помещениях с учетом соблюдения естественных циркадных ритмов человека, связанных со сменой дня и ночи и регулируемых выработкой двух гормонов — мелатонина и кортизола.

Наиболее частыми жалобами людей, вынужденных большую часть суток находиться при искусственном освещении являются: быстрая утомляемость, нарушение сна, нарушения пищеварения и обмена веществ.

Главной причиной этих недомоганий является десинхроноз — нарушение синхронизации циркадных ритмов. Дезорганизация в работе циркадной системы повышает риски возникновения диабета, ожирения, сердечных заболеваний, когнитивных и аффективных нарушений.

Низкие концентрации мелатонина приводят к возникновению проблем с весом, настроением, различными эндокринными расстройствами, преждевременным старением, по некоторым данным еще и возникновением онкологических заболеваний.

Высокие концентрации кортизола, помимо тревожности, бессонницы, угнетением пищеварения, несут в себе общее угнетение синтеза почти всех стероидных гормонов. Как следствие — нарушение обмена веществ (в т.ч. ожирение), нарушение работы репродуктивной системы.

Наиболее эффективным внешним сигналом, поддерживающим ~24-часовой цикл, является свет. Синтез мелатонина начинает увеличиваться с наступлением сумерек (когда снижается, а затем и вовсе пропадает голубой спектр в составе солнечного излучения) и достигает пика примерно к трем часам ночи. Причем максимальные концентрации могут быть достигнуты только в полной темноте. Выработку мелатонина замедляет по времени использование в вечернее время приборов и освещения с высокой цветовой температурой света и выраженными пиками в синей части спектра. Синтез кортизола (гормона бодрствования/стресса) начинается утром с началом светового дня, достигает пика примерно в 9-10 часов утра, после чего начинает снижаться. Пролонгирует синтез кортизола использование того же арсенала приборов, который подавляет выработку мелатонина.

Используя интеллектуальные системы управления освещением и настраиваемые светильники, биодинамическое освещение имитирует естественные ритмы света, встречающиеся в природе. Система HCL автоматически регулирует яркость и цветовую температуру освещения, что имитирует естественный ход дневного света в течение светового дня. Это означает начало освещения с холодного синего света в течение утра и медленный переход к расслабляющему теплому белому свету в конце дня и вечером.

Нормативное обоснование применения динамического освещения

Перечень строительных и санитарных норм, в которых содержится информация, влияющая на применение динамического освещения:

СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи», п. 2.8.5: «Система общего освещения обеспечивается потолочными светильниками с разрядными, люминесцентными или светодиодными лампами со спектрами светоизлучения: белый, тепло-белый, естественно-белый».

СП 251.1325800.2016 «Здания общеобразовательных организаций. Правила проектирования» (с Изменениями N 1-6):

п. 8.3.4: «Общее и местное освещение помещений зданий ОО предусматривается с использованием ламп по спектру цветоизлучения: белый, тепло-белый, естественно-белый в соответствии с действующими санитарными нормами и правилами»;

п. 8.4.2: «В учебных кабинетах и производственных мастерских обучающихся 6-11 классов целесообразно применять системы плавного автоматического светорегулирования, обеспечивающие поддержание нормируемой горизонтальной освещенности совместным действием естественного и искусственного освещения»;

п. 8.4.3: «В ОУ рекреаций и коридоров следует применять датчиковую или режимную систему автоматического управления освещением».

СП 252.1325800.2016 «Здания дошкольных образовательных организаций. Правила проектирования» (с Изменениями N 1, 2, 3):

 п. 8.2.2: «Источники света по цветовым характеристикам для основных, дополнительных и вспомогательных помещений ДОО следует выбирать по СП 52.13330 и ГОСТ IEC 60598-1 с учетом СанПиН 1.2.3685-21 (пункты 152-155). Для осветительных установок помещений ДОО следует выбирать источники света, с общим индексом цветопередачи не менее 90. Габаритная яркость используемых в помещениях светильников не должна превышать 2000 кд/м»;

Приложение Д* «Мероприятия по энергосбережению и повышению энергоэффективности зданий дошкольных образовательных организаций»: «применение систем освещения помещений с энергосберегающими лампами, оснащенными датчиками движения и освещенности».

СП 460.1325800.2019 «Здания общеобразовательных организаций дополнительного образования детей. Правила проектирования» 
(с Изменением N 1):

п. 9.4.4: «Общее и местное освещение помещений зданий ОДО предусматривается с использованием ламп по спектру цветоизлучения: белый, тепло-белый, естественно-белый в соответствии с действующими санитарными нормами и правилами»;

п. 9.5.2: «В учебных кабинетах и производственных мастерских для обучающихся от 11 лет и старше целесообразно применять системы плавного автоматического светорегулирования, обеспечивающие поддержание нормируемой горизонтальной освещенности»;

п. 9.5.3: «В ОУ рекреаций и коридоров следует применять датчиковую или режимную систему автоматического управления освещением».

Принцип работы биодинамического освещения

Система биодинамического освещения регулирует теплые и холодные спектры света в течение суток, копируя изменения цветовой температуры естественного света без нежелательного инфракрасного или ультрафиолетового излучения.

Кроме настройки цветовой температуры, необходимо регулировать спектр излучения, который тоже влияет на циркадный ритм человека, особенно синяя составляющая, которая подавляет продуцирование мелатонина. На его выработку влияет и освещенность. На рисунке 2 показано, как зависит подавление мелатонина от освещенности при использовании различных источников света. Черной линией показан отклик на синий монохроматический свет, красной и синей — влияние стандартных источников белого света: CIE D65 (6500 K) и CIE A (2800 K)

Применение биодинамического освещения в образовательных учреждениях увеличивает визуальный комфорт сотрудников и учеников, способствует улучшению здоровья и повышению производительности.

Автоматизация освещения позволяет, помимо изменения цвета светильника в течение дня, создавать возможность индивидуальной регулировки других параметров в любой момент. Таким образом обеспечивается комфорт в зависимости от различных условий помещений и биологических особенностей конкретного человека в любой момент времени.

По мере наступления дневных часов система биодинамического освещения уменьшает синюю составляющую и обеспечивает более теплый свет днем и вечером. Теплый свет оказывает расслабляющий эффект, который способствует легкому засыпанию, позволяя организму «успокоиться». Воздействие более теплого света очень важно, т.к. в нем меньше синей составляющей, которая является основным фактором, подавляющим выработку гормона мелатонина, играющего важную роль в регулировании цикла сна-бодрствования.

Концепция HCL обеспечивает освещение требуемой интенсивности и цветовой температуры. Технические возможности позволяют запрограммировать цветовую температуру и интенсивность света на каждый день, чтобы светильники точно повторяли суточное изменение спектра солнечного света в требуемом регионе.

Существуют две системы для управления цветовой температурой освещения:

1. Tunable White с ручным управлением яркости и цветовой температуры светильников;
2. Human Centric Lighting с автоматическим управлением освещением (в которую уже заложены функции Tunable White, что позволяет при необходимости в ручном режиме корректировать настройки работы светильников).

Таким образом, система биодинамического освещения благоприятно воздействует на биоритмы человека за счет изменения количества света и спектра светового воздействия в течение дня по аналогии с солнечным светом.

Технологии биодинамического освещения созданы с учетом естественных природных ритмов света и ориентированы под потребности каждого человека. Создание комфортных условий для жизнедеятельности, сохранение здоровья и оптимальной работоспособности, а также повышение производительности труда и энергосбережение делают такие технологии актуальными для современного общества в целом.

Российские разработчики и производители светотехнической продукции выпускают свои решения для реализации HCL. Одно из них — система управления освещением «Аструм», с помощью которой на объектах может быть внедрено биодинамическое освещение. Основной комплект оборудования реализован на основе проводной системы на базе протокола DALI. Оборудование в системе управления освещением имеет поддержку и соответствует стандартам IEC62386-102 и IEC62386-209. Программное обеспечение для СУО «Аструм» включено в реестр Минцифры РФ. Реестровая запись №22233 от 17.04.2024