This report contains my daylight in elementary schools research. The results and recommodations are combined in the Daylight-design strategy for elementary schools or is shown at graduation presentation panel..

1. D
D
v
aglicht in onderwijsruimten onderbelicht
verbetering van de visuele kwaliteit in onderwijsruimten door het optimaal benutten van daglichtin
Datum : januari 2010
Auteur: Y.H. Schuuring
Studienummer: 1330756
Hoofdmentor: dr. G.J. de Bruin - Hordijk
Ontwerpmentor: ir. E.J.G.C. van Dooren
Gecommiteerde: ir. A.T.M. Westgeest
Afdeling: Building Technology
Studio: Climate Design
Aantal pagina’s: 206

2. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
pagina 1

3. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
januari 2010
Y. H. Schuuring
pagina 2

4. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
Voorwoord
Voor u ligt de scriptie voor mijn afstudeerproject:
daglicht in onderwijsgebouwen onderbelicht.
De titel geeft u misschien al een idee over de
relevantie, de inhoud en het onderzoek.
Er wordt met deze scriptie naar gestreefd om de
mate van daglicht in onderwijsruimten kwalitatief
te verbeteren. Dit kan op vele manieren.
In dit onderzoek is ervoor gekozen om met de
basisparameters als de geometrie van het
lokaal, de grootte en de positie van daglicht-
openingen, te komen tot een goede visuele
kwaliteit in onderwijsruimten.
Uiteindelijk worden op basis van variatie in de
parameters ontwerpvarianten gemaakt en
beoordeeld aan de gestelde eisen.
Dit lijkt vrij eenvoudig en niet heel erg
vernieuwend. Toch blijkt uit de praktijk dat de
visuele kwaliteit in onderwijsruimten vaak onder
de maat is.
Met de aanbevelingen wordt er op een relatief
eenvoudig manier de architecten en ontwerpers
aan te zetten tot het verbeteren van de visuele
kwaliteit in onderwijsruimten.
Dit afstudeeronderzoek was niet mogelijk
geweest zonder de begeleiding van de
onderstaande personen:
- Truus de Bruin-Hordijk, hoofdmentor
- Elise van Dooren, ontwerpmentor
Ook wil ik de personen bedanken die mij
toestemming hebben gegeven om hun scholen te
onderzoeken. In bijzonder bedank ik
dhr. P. Elemans voor het helpen van de
veldmetingen bij basischool de Bolderik.
Als laatste wil ik mijn ouders en mijn vriendin
bedanken die mij in deze afstudeertijd bijzonder
hebben ondersteund en geadviseerd.
Ydo Schuuring
pagina 3

5. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
Samenvatting
Dit onderzoek richt zich op daglicht in meer ontworpen op gezondheid.
onderwijsruimten. De bijbehorende Deze vernieuwde manier van verlichting had de
onderzoeksvraag is: komende 100 jaar veel invloed op de vorming van
Hoe kan daglicht in onderwijsruimten worden onderwijsruimten, namelijk het kunstlicht was
verbeterd ten behoeve van het visueel comfort? superieur aan daglicht.
Hierdoor onstond in de jaren 80 het Sick Building
Om deze onderzoeksvraag te beantwoorden, Syndrome. Hierbij zijn er in het gebouw veel
worden er verschillende onderzoeken gedaan. gezondheidsklachten, die negatieve invloed
In grote lijnen bestaat deze uit: hebben op de gezondheid, de concentratie en de
- Onderzoek naar de visuele kwaliteit werkprestaties.
in hedendaagse onderwijsruimten;
- onderzoek naar de grootte en Omstreeks 1990 werd er meer aandacht
positionering van daglichtopeningen; geschonken aan leefbaarheid, gezondheid en
- onderzoek naar de geometrie van duurzaam bouwen. Hierdoor werd daglicht weer
onderwijsruimten. gebruikt als ontwerpparameter.
Om een goede structuur te waarborgen in dit
onderzoek, wordt de volgende onderverdeling Daglicht in onderwijsruimten
gemaakt: Daglicht is essentieel voor de mens. Het heeft een
grote invloed op de dagelijkse processen van de
- I Verkenning mens. Bovendien beïnvloedt het de fysiologische,
- II Onderzoek psychologische - en biologische aspecten, zoals
- III Ontwerp de slaap– en waakcyclus, hormoonfuncties en de
- IV Evaluatie cognitieve functies als concentratie en alertheid.
Ook in het onderwijs speelt daglicht een cruciale
Verkenning rol.
Tijdens de verkenning is een literatuurstudie Een goede visuele kwaliteit kan de groei, de
gemaakt. Er is onderzoek gedaan naar relevante prestaties en verdere ontwikkeling van het kind
onderzoeksstudies en naar de huidige regels en positief beïnvloeden.
wetgeving inzake daglicht voor onderwijs- Helaas zijn er tegenwoordig veel onderwijs-
gebouwen. Hieruit blijkt, dat de criteria voor het gebouwen, die een slechte visuele kwaliteit
beoordelen van de visuele kwaliteit, veel verder hebben. Vaak wordt dit bepaald door te grote en
gaat dan de Nederlandse normen voorschrijven. slecht gepositioneerde daglichtvoorzieningen. Dit
leidt tevens tot temperatuuroverschrijding in de
Onderwijsruimten door de jaren heen zomer, voor- en najaar. Vaak is de oorzaak dat er
In dit deel wordt er een beeld geschetst over de tijdens het ontwerp geen goede
ontwikkeling van het schoolhuis naar het daglichtstrategieën zijn gebruikt.
schoolgebouw van de afgelopen 200 jaar. Om goed gebruik te maken van daglicht in
onderwijsruimten is enige basiskennis over de
Het schoolgebouw is in de afgelopen twee eeuwen visuele kwaliteit nodig.
erg veranderd. In de 18e werd de verandering van
het schoolhuis naar het schoolvertrek Theorie
voornamelijk bepaald door de invoering van het In het hoofdstuk theorie wordt de complexiteit
klassikale onderwijs. van beter daglicht zichtbaar.
De geometrie en de positie van de daglicht- Want voor de beoordeling van daglicht is er
openingen werden bepaald door de visie op grofweg een tweedeling te maken in het aspect
hygiëne en gezondheid. visuele kwaliteit.
Aan het einde van de 18e eeuw ontwikkelde het De visuele kwaliteit maakt onderscheidt tussen de
schoolvertrek, door vernieuwde pedagogische visuele prestatie en het visueel comfort.
inzichten, zich naar een schoolgebouw. Tabel 1 toont de criteria voor het bepalen van de
Door de uitvinding van het kunstlicht in de visuele prestatie en het visueel comfort.
industriële revolutie, werden veel gebouwen niet
pagina 4

6. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
visuele kwaliteit Onderzoek
visuele prestatie visueel comfort
Tabel 3 tot 5 geven de randvoorwaarden voor de
beoordeling van de meetbare aspecten.
verlichtingssterkte voorkomen van verblinding
uniformiteit van de uitzicht
verlichtingssterkte verlichtingssterkte op het horizontale vlak
luminantie het geven van oriëntatie opletten min. 300 lux.
luminantieverhouding schrijven, lezen etc. min. 300 lux.
beeldschermgebruik min. 300 lux.
daglichtfactor
reflectiecoëfficiënt tabel 3: de beoordelingsaspecten voor de verlichtingssterkte
op het horizontale vlak [11]
tabel 1: de beoordelingsaspecten voor de visuele kwaliteit
verlichtingssterkte op het verticale vlak
Het aspect voorkomen van verblinding, wordt
bepaald aan de hand van het overschrijden van algemeen min. 1000 lux.
de luminantieverhoudingen. op het bord min. 500 lux.
tabel 4: de beoordelingsaspecten voor de verlichtingssterkte
De visuele kwaliteit is een fysiologisch -en op het verticale vlak
objectief aspect, dat wordt bepaald aan de hand
van veldmetingen. uniformiteit van de verlichtingssterkte
Het visueel comfort is een (gedeeltelijk) ratio algemeen Emin / Emax>0,5
psychologisch en subjectief aspect en wordt
getoetst aan de hand een gebruikersonderzoek. tabel 5: de beoordelingsaspecten voor de uniformiteit van de
verlichtingssterkte [18]
Om een ruimte te kunnen beoordelen of te
luminantie aanbevolen (cd/m2)
komen tot een goed verlichtingsplan, is het nodig
minimale luminantie 40
kennis te hebben van de taken die plaatsvinden
in het lokaal. Want elke taak vereist een eigen maximale luminantie <1000
lichtbehoefte. luminanties op de wanden 40-157
Als randvoorwaarden voor de visuele kwaliteit lezen schrijven en praten 40-60
wordt tabel 2 gebruikt. gebieden voor taken 45-105
beeldscherm gebruik 40-65
tabel 6: de beoordelingsaspecten luminanties [18]
luminantie aanbevolen (cd/m2)
taak voor de voor de standaard
docent leerling (verlichtingssterkte)
papier:werkplek 3:1/1:3
voor de klas algemeen maximale luminantie 1:10/10:1
1 schrijven op het lezen en overnemen 500 lux 200 lux luminanties op de wanden 1:40/40:1
schoolbord wat op het bord (verticaal)
geschreven wordt tabel 7: de beoordelingsaspecten luminantiesverhoudingen [30]
2 spreken voor de opletten wat de 300 lux 300 lux
klas docent vertelt
daglichtfactor
3 tonen van een kijken naar 300/10 lux 10 lux
presentatie projectie of te onderzoeken scholen 3-5 %
tvscherm
simulaties 4-6%
4 opletten wanneer schrijven, lezen, 300 lux 300 lux
de klas een taak tekenen, etc.
uitvoert
tabel 8: de beoordelingsaspecten daglichtfactor [21]
5 beeldschermwerk kijken naar een 50 lux 300 lux
Om de daglichtkwaliteit in scholen te kunnen
begeleiden beeldscherm en op bovende pc’s
papier beoordelen, zijn er diverse scholen bekeken en
6 voorbereiden of niet aanwezig 300 lux 50 lux onderzocht (figuur 01 tot en met 04).
uitwerken van
lessen Deze projecten zijn gekozen, omdat er tijdens het
ontwerp daglichtstudies zijn verricht, het gebouw
tabel 2: de beoordelingsaspecten voor de visuele kwaliteit [11] een scholenprijs heeft ontvangen of het gebouw
pagina 5

7. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
ting
ting Y-rich
Y-rich 79
7900
79 00
X-r
X-r
ic 7900 00
ic hti
hti ng
ng
Noord Noord
Bovendien zijn veel lokalen voorzien van grote
planten voor de ramen en tekeningen op de
ramen.
X-r
X-r
ting ting ichting
Y-rich
Y-rich
ting Y-rich
ic
ic
Y-rich Y-r
hti
hti
Ter controle, is data van Satel-light [31] gebruikt.
Y-rich 79 79 79
ng
ng
7900
79 00 7900 7900 00 00
ting
ting
X-r
X-r
ic 7900 00 X-r
ic
X-r
ic
ic hti hti hti
hti ng ng ng
ng
Satel-light geeft namelijk de gemiddelde
70
50
Noord Noord
Noord
Noord ing
ht
Y-ric
figuur 01: Openluchtschool lokaal 2.04 en 2.03 X-richting 8000
hoeveelheid verlichtingssterkte in het vrije veld
buiten, voor een bepaalde jaar -en dagperiode
7900
7900
over de jaren 1995 tot 2000.
X-r
Y-rich
ich
tin
g
ting
79
79
00
00
70
Grafiek 1 en 2 tonen de verlichtingssterkte op het
50 70
50
ing
ht ting ing
Y-ric Y-rich ht
79 Y-ric
X-r 7900 00
horizontale vlak voor de onderzochte lokalen in de
ichti ting ichting
X-richting n Y-rich Y-r
g 8000 79 79
7900 7900 00 800000
X-richting
X-r X-r
ichti ichti
figuur 02: de Bolderik lokaal 1.04 en 1.05
ng ng
Noord
Noord
Noord
winter en de zomer. Alle lokalen voldoen in winter
7900
aan de gestelde criteria, met uitzondering van de
Bolderik (lokaal 1.05) en de Vensterschool
79
00
Noord
70
(lokaal 1.03). In de zomer voldoen alle lokalen.
die 50
pte
ing
Noord
ht
g
Y-richtin
Y-ric
De uniformiteit van de verlichtingssterkte varieert
X-richting 8000
X-richting breedte
figuur 03: de Vensterschool lokaal 1.03
Y-rich
ting
7900
79
00
sterk. Dit hangt primair af van de hoeveel
oriëntaties, die het lokaal verlichten en de
X-r
ichti
ng
verhoudingen van de daglichtopeningen.
Noord
71 71
50 50
Noord
ting
Y-rich ing
ing ht 79
7900 00
ht
Y-ric Y-ric
X-r
ichti
n
De lokalen van de Bolderik (1.04 + 1.05),
g
X-richting X-richting 7150
7150
Noord
figuur 04: de Claercamp lokaal 1.11 en 1.07
de Vensterschool (1.03) en de Claercamp (1.11)
een historische schooltype is. tonen onvoldoende uniformiteit in horizontale
verlichtingssterkte.
De theoretische criteria zijn vertaald naar
practische meetmethoden. Zo is de horizontale Grafiek 3 toont de daglichtfactoren voor de
verlichtingssterkte aan de hand van een 16 punts Y-rich
X-r
ic
ting
7900
79
00 onderzochte scholen. De bolderik (lokaal 1.05) en
de Vensterschool (1.03) tonen een te lage
hti
raster gemeten, op een hoogte van 600mm.
ng
Noord
Dit raster geeft een realistisch beeld van de daglichtfactor.
verlichtingssterkte op het werkvlak. Dit, omdat de
leerlingen vrijwel nooit een permanente werkplek
hebben. Integrale bespreking
openluchtschool voor het gezonde kind bolderik claercamp
O
Openluchtschool, 2.04
l ht h l 2 04 O
Openluchtschool, 2.03
l ht h l 2 03 Alle onderzochte lokalen hebben verschillende
B ld ik 1 04 B ld ik 1 05
Bolderik, 1.04 Bolderik, 1.05 V t Cl
Claercamp, 1.11
Vensterschool, 1.03
h l 1 03 1 11 Cl
Claercamp, 1.07.
1 07
rij 1
rij 2
rij 2 Integrale resultaten 10,3 10,7
15,3 15,8 9,9
6 geometrieën, zijn gelegen aan verschillende
2,3
1
1,8
1
12,9
5,8
18,5
5,7
rij 3
rij 4 Het is lastig de scholen onderling en integraal te
3,2
3,2
6
6
7,2
5,2
oriëntaties en hebben voor de daglichtopeningen
4
1,8
0,8
0,8
2,8
2,8
3,3
2,8
beoordelen. Dit heeft te maken met de andere grootten en posities.
verschillende meettijdstippen. Hierdoor is Voor deze scholen zijn overeenkomstige uitgangs-
helderheid van de hemelkoepel niet gelijk. punten, die voor een goede daglichtkwaliteit in
Daglichtfactor voor de onderzochte lokalen
D li htf t d d ht l k l
20
18
16
15,3
14
12 Openluchtschool, 2.04
10 7
10,7
Openluchtschool, 2.03
10
DF
Bolderik, 1.04
B ld ik 1 04
10,3
9,9 Bolderik, 1.05
8 7,2
Vensterschool, 1.03
6 Claercamp, 1.11
6
5,2 Claercamp, 1.07.
Cl 10
4
4 3,2
2,3 3,2
2 1 1,8
0
1 2 3 4
meetpunten
grafiek 1: meetresultaten voor de daglichtfactor voor de onderzochte scholen
pagina 6

8. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
lokaal: positie luminantie luminantie
verhouding
onderwijslokalen zorgen, deze zijn:
Openlucht 2.04 glasvlak 1170 cd/m2 1:30 de daglichtopeningen, daglicht vanuit meerdere
school voor
het Gezonde vloer 38 cd/m2 oriëntaties en de geometrie.
kind De grootte en positie van de daglichtopeningen
2.03 glasvlak 611 cd/m2 1:38
bepalen in principe de hoeveelheid daglicht in het
vloer 16 cd/m2 lokaal.
de Bolderik 1.04 vloer 3 cd/m2 1:10 Grote en brede daglichtopeningen, vanuit één
oriëntatie, zorgen voor veel verlichtingssterkte in
glasvlak 29 cd/m2 het lokaal, maar geven daarentegen een minder
1.05 vloer 1 cd/m2 1:12 goede uniformiteit.
glasvlak 12 cd/m2 De Bolderik (1.03) toont een hoog geplaatste,
gevelbrede daglichtopening. Hiermee komt het
Venster- 1.03 vloer 3 cd/m2 1:42
school daglicht diep en breed in het lokaal.
glasvlak 126 cd/m2 De Vensterschool toont relatief smalle verdiepings
Claercamp 1.11 plafond 74 cd/m2
openluchtschool voor het gezonde kind 1:21 bolderik hoge daglichtopeningen, welke het lokaal slechts claercamp
O
Openluchtschool, 2.04
l ht h l 2 04
glasvlak
O
Openluchtschool, 2.03
l ht h l 2 03
plaatselijk van daglicht voorzien. Dit resulteert in
B ld ik 1 04 B ld ik 1 05
Bolderik, 1.04 Bolderik, 1.05 V t
Vensterschool, 1.03
h l 1 03 Cl
Claercamp, 1.11
1 11 Cl
Claercamp, 1.07.
1 07
1554 cd/m2
rij 1 390 1027 640 76 242 1830 2002
rij 2
rij 2
rij 3
623
480
677
630
290
275
slechte uniformiteit.
30
46
63
35
676
441
738
473
rij 4 1.07 vloer 722 cd/m
22 2 1:55
606 183 92 16 338 440
glasvlak 1220 cd/m2 Daglicht vanuit meerdere oriëntaties zorgt dat het
tabel 9: meetresultaten voor de luminanties en de maximale lokaal als helder wordt ervaren.
luminantieV li hti t kt h t gekeken vanuit de leerkracht l Hierbij is de uniformiteit van de verlichtings-
verhoudingen, positie h i
Verlichtingssterkte op het horizontale vlak voor de onderzochte lokalen
t l l k d d ht k l
2500 sterkte is goed, zoals bij de Openluchtschool voor
het Gezonde kind.
Bij lokalen, waarbij de daglichtopeningen aan
2000
elkaar grenzen, wordt een minder goede
uniformiteit verkregen.
1500 Openluchtschool, 2.04
Openluchtschool, 2.03
DF
Bolderik, 1.04
B ld ik 1 04
Bolderik, 1.05
1000
Vensterschool, 1.03
Claercamp, 1.11
677
openluchtschool voor het gezonde kind bolderik 722 claercamp
Claercamp, 1.07.
Cl 10
Openluchtschool, 2.04
O l ht h l 2 04 O
Openluchtschool, 2.03
l ht h l 2 03 B ld ik 1 04 B ld ik 1 05
Bolderik, 1.04 Bolderik, 1.05
480 V t
Vensterschool, 1.03
h l 1 03 Cl
Claercamp, 1.11
1 11 Cl
Claercamp, 1.07.
1 07
rij 1 500 640 623 3445 9082 6908 1270 2644 7416 8205
rij 2
rij 2 290 5481 5950 275 3098 508 696 2735 3945
rij 3 390 4228 5533 2946 762 371 1841 1893
rij 4 76 6368 5324 46
1981 1574 185 183 1376 1788
30 92
0
1 2 3 4
meetpunten
grafiek 2: meetresultaten voor de verlichtingssterkte op d
Verlichtingssterkte op het horizontale vlak voor de onderzochte lokalen vlak voor de onderzochte scholen in de winter (meting)
V li hti t kt h th i t l l k d het horizontale
ht l k l
10000
9000
8000
7000
6908 5950 6368
6000 Openluchtschool, 2.04
Openluchtschool, 2.03
5000 5481
DF
4228 Bolderik, 1.04
B ld ik 1 04
Bolderik, 1.05
4000
Vensterschool, 1.03
3098
2946 Claercamp, 1.11
3000 3445
Claercamp, 1.07.
Cl 10
2000 1981
1270 1574
762
1000 508
0
1 2 3 4
meetpunten
grafiek 3: meetresultaten voor de verlichtingssterkte op het horizontale vlak voor de onderzochte scholen in de zomer,
aan de hand van data (Satel-light )
pagina 06

9. Daglicht in onderwijsruimten onderbelicht
Het heeft de voorkeur de daglichtopeningen in Ontwerp
tegengestelde richting te plaatsen. De conclusies van de veldstudies en het
Daglichtopeningen die daglicht indirect in het literatuuronderzoek vormen de basis voor de
lokaal brengen, zorgen vrijwel niet voor verhoging daglichtstrategie.
van de verlichtingssterkte. Deze is opgedeeld in vijf thema’s:
- gebruikersfactoren
De geometrie van lokalen kan het daglicht in de - oriëntatie
ruimte vergroten. Het lokaal 1.04 van de Bolderik - positie
heeft een schuin oplopend plafond, dit zorgt voor - ruimtelijke geometrie
een prettiger ervaring. Dit niet alleen. Het
- materialen.
verbeterd de daglichtreflectie in het lokaal. Per thema worden er vuistregels gegeven.
Dit komt omdat het reflecterend oppervlakte Deze vuistregels dienen als leidraad tijdens het
wordt vergroot. ontwerpen.
Integrale conclusie Gebruikersfactoren
- Stem de hoeveelheid daglicht op de
- De hoogte van de daglichtopeningen gebruikerstaken af
bepaalt de reikdiepte van het daglicht in
lokalen; - Let op het onderscheid tussen
daglichtopeningen en ramen
- daglicht vanuit meerdere oriëntaties doen
Oriëntatie
het lokaal als helder ervaren;
- Zorg voor een uniforme daglichtverdeling
(figuur 05)
- daglicht vanuit twee tegenover gestelde
richtingen (twee zijden) geeft een betere - daglichtopeningen, geplaatst op
uniformiteit, dan lokalen waarbij daglicht tegenovergestelde oriëntaties geven de beste
komt uit aansluitende oriëntaties; uniformiteit in verlichtingssterkte (figuur 06).
- daglicht indirect verkregen in het lokaal,
door bijvoorbeeld een transparante gang,
geeft vrijwel geen verhoging
van de horizontale verlichtingssterkte
- het heeft de voorkeur geen overbodig
grote daglichtopeningen te gebruiken;
- door onderscheid te maken in openingen
voor daglicht en openingen voor
uitzicht wordt er bewust en figuur 05: Daglicht vanuit twee oriëntaties.
strategisch omgegaan met daglicht; Het lokaal wordt als helder ervaren.
Dit geeft een goede uniformiteit in verlichtingssterkte.
- raamstroken zorgen voor een
betere verdeling van daglicht in het lokaal;
- raamblokken zorgen voor
plaatselijk daglicht in het lokaal;
- lokalen met een schuin aflopend plafond
richting de daglichtopeningen geven
minder mogelijkheid tot reflectie
van daglicht in het lokaal; x
figuur 06: Daglicht vanuit twee oriëntaties, waarvan één
- lokalen met een schuin oplopend plafond indirect. Het lokaal wordt als redelijk helder ervaren. Dit
richting de daglichtopeningen voorzien het geeft een redelijke uniformiteit in verlichtingssterkte.
lokaal beter en dieper van daglicht.
pagina 07