Chiếu sáng tự nhiên: Lợi ích năng lượng và sức khỏe

Giới thiệu

Ánh sáng tự nhiên đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì sức khỏe. Đồng hồ sinh học của cơ thể hoạt động dựa trên tín hiệu ánh sáng mà cơ thể tiếp nhận. Vào hầu hết thời gian trong ngày, chúng ta sinh hoạt và làm việc tại không gian bên trong các công trình nhà ở, cao ốc, văn phòng, trường học v.v… khiến tỉ lệ tiếp xúc với ánh sáng ban ngày của cơ thể trở nên giảm đáng kể. Vì vậy, gia tăng lượng ánh sáng tự nhiên trong các tòa nhà trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu của các kiến trúc sư và các nhà thiết kế địa ốc. Trong 10 năm trở lại đây đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện chứng minh chiếu sáng tự nhiên bên trong công trình có thể cải thiện sức khỏe và hiệu suất làm việc của con người.

Chiếu sáng tự nhiên là gì?

Chiếu sáng tự nhiên là quy trình sử dụng ánh sáng tự nhiên – bao gồm ánh sáng trực tiếp từ mặt trời và ánh sáng khuếch tán từ bầu trời – để chiếu sáng các công trình nhà ở, trung tâm thương mại, trường học, văn phòng, khách sạn v.v…Quy trình chiếu sáng tự nhiên bao gồm kiểm soát lượng ánh sáng rọi vào không gian bên trong công trình. Áp dụng chiếu sáng tự nhiên vào công trình giúp giảm thiểu điện năng dùng cho thiết bị chiếu sáng nhân tạo, tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu suất làm việc của người sử dụng.

 

Dự án K-Villa+ (chứng nhận công trình xanh LOTUS Gold)

Quy trình chiếu sáng tự nhiên được phân làm hai loại: chiếu sáng tự nhiên chủ động và chiếu sáng tự nhiên thụ động.

Chiếu sáng tự nhiên thụ động là sử dụng những vật thể cố định như cửa sổ, giếng trời, ống ánh sáng (light tube – solar tube) nhằm đưa ánh sáng tự nhiên vào bên trong công trình cũng như thông gió, và có thể lắp đặt thêm tấm phản sáng (light shelves) để hỗ trợ hấp thụ, điều tiết ánh sáng và đưa ánh sáng vào những góc sâu bên trong công trình.

 

Một nhà máy sử dụng solar tubes cho việc chiếu sáng (nguồn: Lập Nguyên)

Ngược lại, phương pháp chiếu sáng tự nhiên chủ động sử dụng thiết bị máy móc nhằm tăng hiệu quả thu sáng để sử dụng vào thời điểm thích hợp. Hệ thống chiếu sáng chủ động theo dõi sự di chuyển của mặt trời và dựa vào đó để điều chỉnh đưa lượng ánh sáng phù hợp vào trong công trình. Phương pháp này thường được áp dụng ở kính thông minh (smart glass), kính định nhật (heliostat) và đèn năng lượng mặt trời.

Tại sao nên sử dụng hệ thống chiếu sáng tự nhiên?

Lợi ích của việc áp dụng chiếu sáng tự nhiên vào công trình bao gồm tiết kiệm năng lượng và nâng cao sức khỏe, hiệu quả làm việc của người sử dụng.

Tiết kiệm năng lượng

Ánh sáng điện năng là một trong những nguồn tiêu thụ điện lớn nhất và cũng là một trong những nguyên nhân lớn nhất gây ra khí thải nhà kính [2].  Nguồn sáng điện năng tiêu thụ khoảng 1/6 đến 1/5 tổng sản lượng điện trên toàn thế giới ³. Lượng điện tiêu thụ cho chiếu sáng gần bằng sản lượng điện sản xuất từ tất cả các hoạt động phát điện bằng khí đốt, và nhều hơn khoảng 15% so với lượng điện sản xuất bằng thủy điện hoặc năng lượng hạt nhân. Hệ thống chiếu sáng trong các công trình lĩnh vực dịch vụ và thương mại có tỉ lệ sử dụng điện cao nhất [2]. 

Theo WorldGBC (World Green Building Council), hệ thống chiếu sáng trong nhà chiếm khoảng 20% chi phí điện. Tại các nước phát triển, hệ thống chiếu sáng ở lĩnh vực dịch vụ thương mại chiếm 34% [2]  và hệ thống chiếu sáng nhân tạo tại các hộ gia đình chiếm xấp xỉ 14% tổng sản lượng điện, tỉ lệ này còn cao hơn tại các nước đang phát triển [4].

 

Mức tiêu thụ điện năng chiếu sáng trên toàn cầu với các xu hướng và chính sách kinh tế xã hội hiện nay được dự báo sẽ tăng lên. Sự tăng trưởng thực tế phụ thuộc nhu cầu về ánh sáng nhân tạo và hiệu quả của công nghệ chiếu sáng (Internal Energy Agency, 2006)

Nhiều nghiên cứu cho thấy chỉ cần thay thế 10 chiếc bóng đèn dây tóc bằng loại bóng đèn hiệu quả điện năng (LED) có thể tiết kiệm 4 lần chi phí bỏ ra ban đầu chỉ trong 1 năm [4] . Trong một nghiên cứu của J Mardaljevic et al. (2012), các nhà nghiên cứu đã phân tích tiềm năng tiết kiệm năng lượng từ việc tăng cường ánh sáng tự nhiên trong nhà có hoặc không có giếng trời tại 8 địa điểm ở Châu Âu. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc tăng cường áng sáng tự nhiên giúp giảm thiểu nhu cầu sử dụng ánh sáng nhân tạo xuống khoảng 16-20% ². Ở hầu hết các công trình có kết hợp hệ thống chiếu sáng tự nhiên, mức tiết kiệm năng lượng tổng thể dao động từ 15 – 40% [5] . Một số nghiên cứu tại các cao ốc văn phòng ghi nhận mức tiết kiệm năng lượng từ việc sử dụng ánh sáng tự nhiên dao động từ 20-60% [6]. 

Như vậy, tận dụng ánh sáng tự nhiên tối đa trong nhà giúp giảm thiểu nhu cầu sử dụng đèn điện, từ đó tiết kiệm được năng lượng và giảm lượng khí thải carbon ra môi trường.

Lợi ích sức khỏe và hiệu suất làm việc

Tín hiệu của ánh sáng ban ngày và bóng tối ban đêm rất quan trọng trong việc duy trì sức khỏe tổng thể của con người. Theo đồng hồ sinh học của cơ thể, ánh sáng ban ngày là tín hiệu cho sự năng động. Vì vậy, khi tiếp xúc với áng sáng mặt trời buổi sáng, chúng ta tỉnh táo hơn, từ đó tăng hiệu suất làm việc khi bắt đầu ngày mới. Từ giữa buổi sáng đến đầu giờ tối, mức độ ánh sáng cao giúp cơ thể điều chỉnh thời gian ngủ/ thức và mức độ tỉnh táo. Trong khi đó, lượng ánh sáng giảm vào buổi tối và căn phòng tối sẽ thúc đẩy giấc ngủ vào ban đêm. Như vậy, việc bảo đảm ánh sáng ban ngày trong nhà và nơi làm việc sẽ bảo đảm được sức khỏe và nâng cao hiệu suất làm việc của con người.

Ánh sáng ban ngày cũng liên quan đến việc cải thiện tâm trạng, nâng cao tinh thần, giúp bớt mệt mỏi và giảm mỏi mắt [7] . Người ta phát hiện ra rằng sự hiện diện của ánh sáng tự nhiên trong nhà có thể cải thiện tâm trạng và tăng năng suất làm việc vì não sản xuất ra nhiều chất nâng cao tinh thần tên là serotonin. Ánh sáng tự nhiên còn giúp giảm các triệu chứng rối loạn cảm xúc theo mùa như khó tập trung, năng lượng thấp, mất hứng thú và buồn rầu [9] . Kết quả một cuộc khảo sát của WHO tại 8 thành phố khắp Châu Âu cho thấy những người không được tiếp xúc với đủ ánh sáng tự nhiên trong nhà có nguy cơ trầm cảm và đột quỵ cao hơn bình thường [2] .

Nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu suất và năng suất của nhân viên trong môi trường văn phòng, công nghiệp và thương mại có thể tăng khi chất lượng ánh sáng tăng. Các công ty ghi nhận rằng năng suất của nhân viên tăng khoảng 15% sau khi chuyển đến một tòa nhà có điều kiện ánh sáng tự nhiên tốt hơn, từ đó lợi nhuận tài chính tăng đáng kể [2].

[/et_pb_text][et_pb_image admin_label=”VSD daylighting” _builder_version=”3.20.2″ src=”http://vgbc.vn/wp-content/uploads/2021/05/VSD-daylighting.jpg” align=”center” /][et_pb_text admin_label=”Image cap” _builder_version=”3.20.2″]

Trung tâm Lưu ký Chứng khoán Việt Nam- Công trình xanh LOTUS Bạc – với 57% diện tích sử dụng chiếu sáng tự nhiên và 100% diện tích sử dụng có tầm nhìn ra bên ngoài (VGBC, 2020) ¹²

Những nghiên cứu cũng chỉ ra rằng môi trường ánh sáng tự nhiên giúp việc học tập hiệu quả hơn. Theo một nghiên cứu về chiếu sáng tự nhiên và hiệu suất làm việc thực hiện bởi California Energy Commission, người ta thấy rằng việc tiếp xúc với ánh sáng ban ngày liên tục thúc đẩy mức độ tập trung và khả năng phục hồi trí nhớ ngắn hạn; học sinh trong các lớp học có lượng ánh sáng tự nhiên cao nhất đạt kết quả cao hơn từ 7-18% trong các bài kiểm tra tiêu chuẩn; những học sinh tiếp xúc nhiều lượng ánh sáng tự nhiên nhất trong lớp thực hiện các bài kiểm tra Toán nhanh hơn 20% và nhanh hơn 26% đối với các bài kiểm tra đọc hiểu trong suốt một năm [8] .

 

Cơ sở 7 Hệ thống trường Mầm non Quốc tế Worldkids – Chứng nhận Công trình xanh LOTUS Bạc – với 82% không gian có người sử dụng thường xuyên được chiếu sáng tự nhiên và 100% không gian có tầm nhìn chất lượng tốt ra bên ngoài (VGBC, 2020)¹¹

Lời kết

Chất lượng ánh sáng tự nhiên đóng vai trò mật thiết trong duy trì cuộc sống lành mạnh. Việc áp dụng hệ thống chiếu sáng tự nhiên cũng như các phương pháp xanh khác nhằm tạo ra môi trường sinh sống và làm việc thân thiện với thiên nhiên là việc đáng cân nhắc. Bằng cách tối đa hóa việc sử dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà một cách hiệu quả, chúng ta giảm thiểu được lượng khí thải carbon, tiết kiệm được năng lượng và mang lại lợi ích sức khỏe cho chính mình và những người xung quanh, bên cạnh đó góp phần bảo vệ môi trường, hướng đến lối sống bền vững và tạo ra tương lai tốt đẹp cho Trái Đất cũng như thế hệ mai sau.

Tham khảo

1.  Wikipedia. 2021. Daylighting. https://en.wikipedia.org/wiki/Daylighting#Clerestory_windows

2. Velux. 2018. Benefits of daylight. https://www.velux.com/what-we-do/research-and-knowledge/deic-basic-book/daylight/benefits-of-daylight

3. Georges Zissis. 2016. Energy Consumption and Environmental and Economic Impact of Lighting: The Current Situation. Book: Handbook of Advanced Lighting Technology.

4. World Green Building Council. 2018. WorldGBC: Healthier Homes, Healthier Planet. http://vgbc.vn/wp-content/uploads/2018/12/WGBC_Homes-Research-Note.pdf

5. Kunwar Rana. 2018. The Benefits of Daylighting in Your Building. https://sigearth.com/the-benefits-of-daylighting-in-your-building/

6. Anca D. Galasiu. 2007. Energy Saving Lighting Control Systems for Open-Plan Offices: A Field Study.

7. Robbins, C. L. 1986. Daylighting Design and Analysis, New York: Van Nostrand Reinhold Company.

8. Mike Molinski. 2009. What You Need To Know About Daylighting. https://iands.design/articles/41510/what-you-need-know-about-daylighting

9. WebMD Health News. 2015. Unraveling the Sun’s Role in Depression. https://www.webmd.com/mental-health/news/20021205/unraveling-suns-role-in-depression

10. CEPO. Giải pháp Solar Lighting Tube – Đèn Mặt Ống Lấy Ánh Sáng Mặt Trời. http://cepo.vn/vi/tin-tuc.nd57/giai-phap-solar-lighting-tube—den-mat-ong-lay-anh-sang-mat-troi.i113.html

11. VGBC. 2020. Cơ sở 7 của Hệ thống trường Mầm non Quốc tế Worldkids đạt Chứng nhận Công trình xanh LOTUS Silver. http://vgbc.vn/co-so-7-he-thong-truong-mam-non-worldkids-dat-chung-nhan-lotus-silver/

12. VGBC. 2020. Trung tâm Lưu ký Chứng khoán Việt Nam – Công trình xanh LOTUS Bạc. https://ashui.com/mag/duan/tu-van-thiet-ke/16058-trung-tam-luu-ky-chung-khoan-viet-nam-cong-trinh-xanh-lotus-bac.html