Применение концепции биодинамического освещения (HCL) в образовательных учреждениях

 

Татьяна Тришина, управляющий партнер компании «Трион»

. Статья опубликована в журнале «Современная Светотехника» №2-2025

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 становится 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 том числе 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.

Исследования показывают, что динамические световые решения, имитирующие естественный дневной свет, значительно улучшают настроение, концентрацию внимания и продуктивность.

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.

Рис. 1. Зона зрительного комфорта человека в зависимости от освещенности и цветовых температур

 

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 рис. 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)

Рис. 2. График зависимости подавления мелатонина в зависимости от освещенности

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, так как 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.

Существует 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.

 

Решения российских производителей по реализации биодинамического освещения

Компания «Трион», российский разработчик и производитель светотехнической продукции, предлагает систему управления освещением «Аструм» для реализации концепции HCL.

Оборудование в системе управления освещением имеет поддержку и соответствует стандартам IEC62386-102 и IEC62386-209.

Основной комплект оборудования для HCL реализован на основе проводной системы на базе протокола DALI.

 

Контроллер STAR Imperium-1

Контроллер STAR Imperium-1 предназначен для настройки, хранения и обработки информации, управления исполняющими устройствами.

Основной функционал:

• изменение уровня освещенности (диммирование) в зависимости от состояния датчиков (движения, присутствия людей, уровня освещенности), а также в ручном режиме;
• запланированное включение/выключение освещения по назначенному графику;
• мониторинг и управление уличным освещением;
• сбор, обработка и хранение информации о контролируемых технологических параметрах, результатов диагностики элементов СУО;
• передача информации в центр управления освещением и/или другие службы с указанием места нахождения неисправности на схеме сети освещения;
• своевременное выявление и предотвращение аварийных ситуаций на всех уровнях системы освещения;
• предоставление, с использованием средств защиты информации, внешним системам доступа к хранимой информации, в том числе через Интернет.

Рис. 3. Контроллер STAR Imperium-1

 

STAR Imperium-1 полностью соответствует требованиям стандартов по ЭМС и безопасности: ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011, ТР ЕАЭС 037/2016, а также международным стандартам по управлению освещением: IEC62386-101, IEC62386-103. Имеет сертификат СТ-1.

 

Прикладное программное обеспечение

Кросс-платформенное ПО STAR M-Configurator – главный пульт, через который можно настроить систему, посмотреть ее состояние, выстроить сценарии и взаимодействие компонентов системы с последующей эксплуатацией штатным пользователем.

Рис. 4. ПО STAR M-Configurator

Программное обеспечение включено в реестр Минцифры РФ. Это позволяет применять СУО «Аструм» от компании «Трион» на любых ответственных объектах, в том числе тех, статус которых не дозволяет использование облачных систем управления от иностранных вендоров по требованиям информационной безопасности.

Реестровая запись № 22233 от 17.04.2024.

 

Элементы управления СУО

Элементы управления СУО применяются для управления ведомыми устройствами по группам, сценам, адресному и широковещательному обращению. Настройка элементов управления производится через ПО STAR M-Configurator:

• Датчик движения/освещенности (мультисенсор) STAR M-Sensor-1 реагирует на изменение уровня яркости или на движение в зоне его действия. Затем отправляет команду в адрес ведомых устройств.
• Сенсорная панель STAR PC-TTW и панель управления роторного типа
  STAR Dimmer-R1 ожидают действий от пользователя для дальнейшей отправки команды в адрес ведомых устройств.
• Панель управления роторного типа STAR Dimmer-R1 применятся для регулировки цифрового сигнала DALI в системах управления освещением. Позволяет менять яркость светильников и групп светильников, оборудованных соответствующими источниками питания DALI.
• Блок питания шины DALI STAR PS-250 применяется в небольших системах управления освещением без использования master-устройств.
• Конвертер STAR Converter-DA-010 применяется для преобразования цифрового сигнала DALI в аналоговый сигнал 0-10В для создания небольших и недорогих систем управления освещением.

В рамках разного профиля и графиков работ может понадобиться локальное изменение цветовой температуры или яркости, которое можно выставить на необходимый уровень при помощи настенных панелей. К примеру, преподавателям в учебном помещении может потребоваться до 1500 лк, а во время перерыва можно сменить уровень яркости для отдыха.

 

Вторичные источники питания

Вторичные источники питания (далее – источники питания) по протоколу DALI – специальная разработка, предназначенная для автоматизированных осветительных систем, управление которых осуществляется посредством DALI-протокола.

Источник питания STAR 2×35-350/700TDA ArtifexTW

Источник питания STAR 2×35-350/700TDA ArtifexTW с поддержкой функции Tunable White является основным рабочим slave-устройством в системе DALI.

Основное отличие обычного драйвера от драйвера DALI с функцией Tunable White – наличие цифрового модуля и его схемы питания.

Рис. .5 Источник питания STAR 2×35-350/700TDA ArtifexTW

 

Двухканальный источник питания STAR 2х35-350/700TDA ArtifexTW предназначен для реализации концепции биодинамического освещения.

Применяется в составе светильников, управляемых по протоколу DALI и DALI 2.

Обеспечивает комфортное освещение на основе регулируемого белого света (Tunable White) за счет изменения уровня яркости и цветовой температуры в ручном, автоматическом или сценарном режиме.

Является управляемым устройством и взаимодействует с элементами управления СУО: контроллером STAR Imperium-1, панелью управления роторного типа STAR Dimmer-R1, панелью управления сенсорного типа STAR PC-TTWx, мультисенсором STAR M-Sensor-1, блоком питания шины DALI STAR PS-250, а также иными элементами управления, относящимися к СУО.

STAR 2х35-350/700TDA ArtifexTW имеет два канала питания светодиодных модулей Tunable White суммарной выходной мощностью 35 Вт. Один из каналов предназначен для теплого, второй – для холодного белого света. Каналы работают синхронно и при увеличении выходной мощности на одном из них, выходная мощность второго пропорционально снижается, сохраняя суммарную выходную мощность равной 35 Вт. Выходной ток для каждого канала – 350 мА (по умолчанию) или 700 мА (предустановка при помощи DIP-переключателя).

Надежность STAR 2х35-350/700TDA ArtifexTW обеспечивается за счет качественного проектирования, применения унифицированных компонентов и наличия ключевых видов защит, таких как: защита от входного перенапряжения, защита от короткого замыкания, защита от обрыва цепи нагрузки, термозащита. Источник питания гальванически развязан.

STAR 2х35-350/700TDA ArtifexTW полностью соответствует требованиям стандартов по ЭМС и безопасности: ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011, ТР ЕАЭС 037/2016, а также международным стандартам по управлению освещением: IEC 62386-101, IEC 62386-102, IEC 62386-209.

ИП STAR 2х35-350/700TDA ArtifexTW имеет сертификат СТ-1.

 

Источник питания STAR 40-350/700TDA Artifex

Источник питания STAR 40-350/700TDA Artifex предназначен для реализации в составе систем управления освещением на основе протокола DALI и DALI 2.

Обеспечивает комфортное освещение и энергосберегающее освещение за счет изменения уровня яркости в ручном, автоматическом или сценарном режиме.

Является управляемым устройством и взаимодействует с элементами управления СУО: контроллером STAR Imperium-1, панелью управления роторного типа STAR Dimmer-R1, панелью управления сенсорного типа STAR PC-TTWx, мультисенсором STAR M-Sensor-1, блоком питания шины DALI STAR PS-250, а также иными элементами управления, относящимися к СУО.

STAR 40-350/700TDA Artifex имеет выходную мощность до 40 Вт. Выходной ток – 350 мА (по умолчанию) или 700 мА (предустановка при помощи DIP-переключателя).

Надежность STAR 40-350/700TDA Artifex обеспечивается за счет качественного проектирования, применения унифицированных компонентов и наличия ключевых видов защит, таких как: защита от входного перенапряжения, защита от короткого замыкания, защита от обрыва цепи нагрузки, термозащита. Источник питания гальванически развязан.

Рис. 6. Источник питания STAR 40-350/700TDA Artifex

STAR 40-350/700TDA Artifex полностью соответствует требованиям стандартов по ЭМС и безопасности: ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011, ТР ЕАЭС 037/2016, а также международным стандартам по управлению освещением: IEC 62386-101, IEC 62386-102, IEC 62386-207.

ИП STAR 40-350/700TDA Artifex имеет сертификат СТ-1.

 

Источник питания STAR 60-300…700TDA Artifex

Источник питания STAR 60-300…700TDA Artifex предназначен для реализации в составе систем управления освещением на основе протокола DALI и DALI 2.

Обеспечивает комфортное освещение и энергосберегающее освещение за счет изменения уровня яркости в ручном, автоматическом или сценарном режиме.

Является управляемым устройством и взаимодействует с элементами управления СУО: контроллером STAR Imperium-1, панелью управления роторного типа STAR Dimmer-R1, панелью управления сенсорного типа STAR PC-TTWx, мультисенсором STAR M-Sensor-1, блоком питания шины DALI STAR PS-250, а также иными элементами управления, относящимися к СУО «Аврора».

STAR 60-300…700TDA Artifex имеет выходную мощность до 60 Вт. Выходной ток – от 300 мА (по умолчанию) до 700 мА (предустановка при помощи DIP-переключателя).

Надежность STAR 60-300…700TDA Artifex обеспечивается за счет качественного проектирования, применения унифицированных компонентов и наличия ключевых видов защит, таких как: защита от входного перенапряжения, защита от короткого замыкания, защита от обрыва цепи нагрузки, термозащита. Источник питания гальванически развязан.

Рис. 7. Источник питания STAR 60-300…700TDA Artifex

STAR 60-300…700TDA Artifex полностью соответствует требованиям стандартов по ЭМС и безопасности: ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011, ТР ЕАЭС 037/2016, а также международным стандартам по управлению освещением: IEC 62386-101, IEC 62386-102, IEC 62386-207.

ИП STAR 60-300…700TDA Artifex имеет сертификат о происхождении товара СТ-1

 

Светодиодный модуль TRN-TW-8W-500X20-2835-0803

Источником света в светильнике выступает светодиодный модуль, именно его дизайном и комплектующими можно задать нужные пользователю характеристики.

Рис. 8.Светодиодный модуль TRN-TW-8W-500X20-2835-0803

Комбинированный модуль TRN-TW-8W-500X20-2835-0803 предназначен для реализации светодиодного освещения с регулируемой цветовой температурой.

Может быть выполнен в различных сочетаниях CCT и CRI.

Для качественного эффекта применяются диоды цветовых температур 2700 и 6500 К с цветопередачей CRI90, обеспечивающей близкий к солнечному спектр.

За счет близкого расположения диодов различных цветовых температур модуль TRN-TW-8W-500X20-2835-0803 обеспечивает качественное смешение световых потоков с разными цветовыми температурами. Это позволяет получить равномерную результирующую цветовую температуру на всей излучающей поверхности светильника.

 

Система управления освещением «Аструм» от компании «Трион» доступна к поставке как комплектом, так и отдельно взятыми компонентами.

 

Для получения более подробной информации по СУО, уточнения условий покупки и доставки, можно обратиться к менеджерам компании по телефону: +7 (495) 560-48-57 или написать запрос по электронной почте: zakaz@trion-led.ru.

Читать в пдф формате

Реклама в журнале: anton.denisov@ecomp.ru