Waarom is natuurlijk daglicht zo belangrijk bij het ontwerpen van scholen?

Het verkwikkende effect van natuurlijk licht en warmte kun je ook op kleinere schaal en in allerlei omgevingen ervaren, van huizen tot kantoren en van openbare gebouwen tot scholen en universiteiten. Toen er onderzoek¹ werd gedaan naar de invloed van het fysieke ontwerp van scholen op de leerresultaten van scholieren, was het weinig verrassende resultaat dat licht een van de belangrijkste individuele parameters bleek te zijn.

Waarom daglicht?

Uit verschillende onderzoeken is gebleken dat daglicht niet alleen goed is voor de gezondheid en het welzijn van kinderen, maar dat daglicht ook de leerprestaties aanzienlijk kan verbeteren.

Een van deze onderzoeken¹ werd uitgevoerd door de Universiteit van Sorbonne, die het SINPHONIE-onderzoek bekeek waar 2.387 kinderen uit 13 Europese landen aan meededen. De conclusie luidde dat de schoolprestaties met 15% kunnen toenemen als leerlingen zich in klaslokalen met grotere ramen bevinden, zowel door het extra daglicht als door een beter uitzicht naar buiten.

Het Clever Classrooms-onderzoek², dat werd uitgevoerd door de Universiteit van Salford (Verenigd Koninkrijk), concludeerde dat goed daglicht bijdraagt aan fysiek en mentaal welzijn. De voordelen gaan veel verder dan alleen beter kunnen zien.

Oasis Academy school - Leraar in klaslokaal onder Longlight modulaire lichtstraten.

Ontwerpen met daglicht

Daglicht moet soms worden aangevuld met voldoende, kwalitatief hoogwaardig kunstlicht als er te weinig licht binnenvalt. We moeten er echter naar streven dat daglicht de belangrijkste lichtbron is in scholen. Als zonlicht goed wordt gereguleerd, wordt dat over het algemeen ervaren als een prettige bron van verlichting in gebouwen door heel Europa.

Als ramen of lichtstraten op het noorden worden geplaatst, valt er over het algemeen zachter en diffuser licht naar binnen. Licht dat gedurende de dag subtiel verandert van hoeveelheid en kleursamenstelling. Als de ramen op een andere richting worden georiënteerd, versterkt zonlicht de algehele helderheid van de binnenruimtes, met specifieke gebieden van geconcentreerd licht.

Het is vooral uitdagend om daglicht goed te gebruiken in diepe klaslokalen, als er veel afstand is tussen de ramen en de achterzijde van het lokaal. Er is dan vaak sprake van een verschil in lichtniveau: vlakbij het raam is het licht en achterin is het donkerder.

Als adequate lichtniveaus in de gehele ruimte niet mogelijk zijn door de vorm of grootte van klaslokalen en/of als de mogelijkheid om ramen te plaatsten beperkt is, kunnen lichtstraten uitkomst bieden. Als er geen directe toegang is tot de lucht omdat er vloeren boven het lokaal zitten, kunnen lichttunnels een effectief alternatief zijn.

Een van de bijkomende voordelen van het creëren van openingen voor daglicht is dat we ook verbinding krijgen met de buitenwereld. Hierdoor zien we veranderingen in het weer, het tijdstip van de dag en de seizoenen.

Er zijn verschillende factoren die invloed hebben op de hoeveelheid daglicht die binnenvalt via ramen of lichtstraten. Denk bijvoorbeeld aan daglichttoetreding, dikte van de muren, externe blokkades, overhangende uitbouwen aan de bovenkant (zoals balkons) en zijkanten (zoals een uitbouw van het gebouw zelf), diepte van de kamer, enz. Als er rekening wordt gehouden met al deze factoren, laat een lichtstraat meestal twee keer meer daglicht binnen dan een even groot gevelraam.

Zelfdragende modulaire lichtkoepels geïntegreerd in historische hellende daken - Muziekacademie, Hammelburg

Schittering reguleren

Schittering ontstaat in ruimtes die te licht zijn en zich binnen het gezichtsveld bevinden, of daar waar sprake is van een hoge contrastratio. Schittering die wordt veroorzaakt door daglicht is anders dan schittering door kunstverlichting. Het verschilt in omvang, complexe luminantiedistributie en acceptatie van de gebruiker (mensen zijn sneller geneigd om schittering te accepteren in een daglichtomgeving)⁴.

Veel daglicht dat een klaslokaal binnenvalt via grote ramen en lichtstraten is misschien optimaal, maar moet ook worden gereguleerd om schittering als gevolg van direct zonlicht te voorkomen. Tegenwoordig is dit zelfs van groot belang, aangezien er in klaslokalen veel gebruik wordt gemaakt van interactieve whiteboards en beamers.

Bij het reguleren van schittering en contrast is het belangrijk om goed rekening te houden met de oriëntatie van de ramen. Grotere ramen worden idealiter op het noorden geplaatst, zodat er gedurende de hele dag en het hele jaar zo veel mogelijk diffuus daglicht binnenvalt.

Het plaatsen van eenvoudig bedienbare, ondoorzichtige rolgordijnen is ook een effectieve manier om daglicht te reguleren. Een alternatief voor rolgordijnen is permanente buitenzonwering. Echter, dan is er misschien alsnog behoefte aan aanvullende vormen van zonwering, afhankelijk van individuele omstandigheden en wensen.

Andere soorten zonwering zijn bijvoorbeeld gordijnen of rolgordijnen die gemaakt zijn van textiel of van andere dunne of geperforeerde ondoorzichtige materialen. Hoe veel de schittering zal afnemen, hangt af van de optische eigenschappen van het materiaal, de oriëntatie van het raam, de geografische ligging, het jaarlijks aantal zonuren, het glasoppervlak, de transmissie en de afstand tussen gebruiker en lichtbron.

De materiaaleigenschappen en de mate van bescherming tegen schittering voor dit soort zonwering worden gedefinieerd in de Europese Norm EN 14501 Zonneschermen en luiken en in het voorstel de Europese norm EN 17037 Daglicht in gebouwen.

Contrast net zo belangrijk. Bij zowel schittering als contrast is het verschil tussen absolute helderheid en relatieve helderheid van cruciaal belang. Felle koplampen hebben ‘s nachts een verblindend effect, maar zijn overdag nauwelijks zichtbaar. Op dezelfde manier zal een sterke lichtbron veel minder schittering en contrast veroorzaken in een lichte kamer, dan in een donkere kamer met één groot raam waar direct zonlicht door naar binnenvalt.

De vuistregel is dat de 'luminantieverhouding' tussen de visuele taak en de directe omgeving (bijv. aangrenzende of omringende muren) niet hoger mag zijn dan 1:10 binnen het gezichtsveld. Tegenwoordig, ook met het oog op kantoortuinen en vooral ook door ramen die binnen het gezichtsveld vallen, kan de verhouding 20:1 of hoger zijn tussen een raam en aangrenzende oppervlakken. De luminantieverhouding geeft de verhouding weer tussen de luminantie van objecten binnen het gezichtsveld en de luminantie van de nabije omgeving³.

Gevelkozijnen versus lichtstraten

Een goede daglichtverdeling in een ruimte wordt doorgaans het eenvoudigst bereikt door verschillende bronnen van daglicht te gebruiken, zoals een combinatie van lichtstraten en gevelkozijnen. Dit zorgt ook voor minder schittering en contrast. Laten we echter niet vergeten hoe belangrijk uitzicht is: ‘Als we naast een gevelkozijn zitten, accepteren we liever een grote hoeveelheid daglicht waardoor we naar buiten kunnen kijken, dan dat we de rolgordijnen sluiten en kunstverlichting aandoen.⁴

Als een ruimte zo groot is dat zelfs grote gevelkozijnen niet voor voldoende daglicht zorgen, of als het simpelweg niet mogelijk is om gevelkozijnen te plaatsen (bijvoorbeeld in zeer grote klaslokalen, auditoria of gezamenlijke ruimtes middenin een gebouw), kunnen lichtstraten een goede oplossing zijn. Lichtstraten, met op afstand bedienbare ramen, die strategisch in het algehele ontwerp worden opgenomen, laten in de donkere wintermaanden voldoende daglicht binnen. Daarnaast zorgen ze gedurende het hele jaar voor frisse lucht, waardoor de luchtkwaliteit verbetert en de temperatuur beter op peil blijft.

Dr. Knippenberg College - Een toekomstgerichte school vol daglicht en frisse lucht in Helmond, Nederland

Bouwnormen en lichtniveaus

De daglichtprestaties in een binnenruimte hangen in hoge mate af van de beschikbaarheid en eigenschappen van het daglicht op de gebouwlocatie (bijv. de klimaatomstandigheden). Sinds de Europese norm voor daglicht in gebouwen (EN 17037) er is, wordt daglicht op een andere manier geëvalueerd. De norm specificeert een evaluatiemethode voor daglichtinval, die ervoor zorgt dat er het hele jaar voldoende daglichtinval binnenvalt. Om aan EN 17037 te voldoen, moet worden aangetoond dat gedurende minimaal de helft van het jaarlijkse aantal daglichturen op 50% van een bepaald oppervlak het vereiste verlichtingsniveau wordt bereikt. Indien er sprake is van verticale of hellende daglichtopeningen, dient er een minimaal verlichtingsniveau te worden behaald op 95% van het referentieoppervlak. De norm noemt twee methodes om de daglichtinval te beoordelen:

• Methode 1: Een berekeningsmethode op basis van de daglichtfactor en de jaarlijkse beschikbaarheid van diffuus daglicht via het dak. 
• Methode 2: Een berekeningsmethode waarbij per uur wordt voorspeld hoeveel diffuus daglicht via het dak en direct zonlicht er zal zijn. 

Het vereiste daglichtniveau wordt gebaseerd op een verlichting in gebouwen van minimaal 300 lux, wat overeenkomt met de vereisten voor verlichting van werkplekken (zie hieronder). Het minimale vereiste daglichtniveau is 100 lux. In een ruimte met alleen lichtstraten in een zo goed als horizontale dakconstructie dient het vereiste daglichtniveau te worden bereikt op 95% van het vloeroppervlak. De overeenkomende daglichtfactoren per Europese hoofdstad zijn opgenomen in de norm, maar de waardes zijn hoger voor landen in Noord-Europa dan voor landen in Zuid-Europa, omdat de beschikbare hoeveelheid daglicht daar lager is.

De absolute lichtniveaus die benodigd zijn voor een specifieke visuele taak hangen af van het soort taak en de visuele omgeving waarin deze wordt uitgevoerd. De Europese norm EN 12464-1: licht en verlichting, verlichting van werkplekken, deel 1: werkplekken binnenbiedt informatie over het benodigde verlichtingsniveau voor scholen.

In het algemeen worden de volgende daglichtniveaus aangeraden voor scholen:

• 100 lux voor interieurs waar visuele taken slechts bestaan uit beweging en er gemiddeld zicht nodig is, bijvoorbeeld looproutes, gangen, enz.
• 500 lux voor interieurs waar schoolkinderen visuele taken moeten uitvoeren en hun welzijn van belang is, bijv. auditoria, klaslokalen, praktijklokalen en laboratoria, bibliotheken (leeshoeken), enz. In klaslokalen dient er ook 500 lux op het school-/whiteboard te vallen. In klaslokalen die gebruikt worden door jonge kinderen, mag het licht volgens de norm worden gedimd tot 300 lux. 
• 750-1000 lux voor interieurs waar complexe visuele taken worden uitgevoerd waarbij kleine details moeten worden waargenomen, of indien de omstandigheden anders zijn dan normale visuele omstandigheden.

Europese normen

EN 12464-1 Licht en verlichting, verlichting van werkplekken, deel 1: werkplekken binnen

EN 14501 Raamdecoratie en zonwering, thermisch en visueel comfort, prestatiekenmerken en classificatie

EN 17037 Daglicht in gebouwen

Bronnen

1. Impact of Lighting on School Performance in European Classrooms (2016) C. Maesano and I. Annesi-Maesano, CLIMA 2016, 12th REHVA World Congress 2016, Aalborg
2. Clever Classrooms (2015), Summary report of the HEAD project, University of Salford, Manchester
3. CLEAR Luminance Ratios
4. "Design Innovations for Contemporary Interiors and Civic Art", Luciano Crespi, 2016