Dagslyslab

Kunstig himmel ved NTNU i Trondheim var utviklet i perioden 1999 – 2002. Den brukes aktivt i ulike forskningsprosjekter og til undervisningsformål, for eksempel i fagene: Lys og belysning og Lys og rom, begge på masternivå. Her gjennomfører studenter målinger av dagslysfaktor i små arkitektoniske modeller, som så sammenlignes med dagslysberegninger.

En kunstig himmel simulerer tett overskyet himmel, dvs. så tett at solringen ikke er synlig. Tett overskyet himmel er en ekstrem variant av luminansfordelingen på himmelhvelvet som kjennetegnes av gjennomgående lave luminanser og meget jevn lysfordeling med høyeste luminansverdier i senit. Basert på målinger av reel himmel i flere geografiske strøk er det utviklet en standard CIE modell av overskyet himmel som brukes internasjonalt i forskning.  For å forsikre minimum dagslysnivå i bygninger også i dagene med lite dagslys, brukes denne modellen som en dagslyskildemodell i dagslysberegninger.

Målet med utviklingen av kunstig himmel ved NTNU i Trondheim var å etterligne denne teoretiske modellen. I forkant av byggingen gjennomførte vi en lang serie med lysberegninger og simuleringer, som var nødvendig for å finne den mest optimale formen av himmelen samt de mest passende materialer. Kunstig himmel ved fakultetet er den beste som finnes i Norden i dag. Lysfordelingen ligger meget nært den teoretiske modellen.

Jobben med utviklingen av kunstig himmel resulterte også i en vitenskapelig artikkel publisert i Lighting Research & Technology (2005) med tittelen "The limits of the mirror box concept as an overcast sky simulator" forfattet av B. Matusiak og H. Arnesen.

Solen med sin usedvanlig kraftig lysstyrke og vandrende posisjon på himmelen er et fenomen som vi alle har et nært forhold til. Sollyset er et sterkt arkitektonisk element som innvirker på arkitekturkvalitet. For å kunne studere sollystilgangen i arkitekturen, både på tomten og i interiører er en simulator av sola nødvendig. Kunstig sol ved NTNU var utviklet i perioden 2003-2004.

Den er laget av en fresnellinse og en punktformet lyskilde som er plassert i fokuspunktet til linsen. Fresnellinsen forandrer lysretningen av lysstrålene slik at de blir parallelle etter å ha passert linsen. Linsen og lyskilden er festet til en stålramme som kan beveges på utsiden av en 'himmel' laget av en blå tekstil strukket over en halvsfærisk stålkonstruksjon. Ved å bevege sola vertikalt kan solens høydevinkel stilles. Asimutvinkelen kan velges ved å rotere modellen på bordet. På denne måten kan en hver posisjon av sola på himmelen simuleres med stor presisjon.
Kunstig sol bruker vi mest i undervisning, blant annet i Arkitektur 3 faget. Studentene tegner et forrom til et galleri i form av et frittstående volum. Forrommet huser resepsjon, trapp og sitteplasser. De lager først en skissemodell av forrommet, og studerer sollysfordelingen i denne i flere sollysscenarioer. Basert på disse studiene justerer de design av forrommet og lager en presis og forfinet modell som fotograferes under kunstig sol. I faget Lys og rom brukes kunstig sol blant annet til å studere virkningen av avanserte dagslyssystemer og -materialer.

I tillegg bruker vi kunstig sol til solstudier og fotografering av modeller i forskermessig sammenheng. Noen arkitektkontorer, e.g. Svein Skibnes arkitektkontor AS og Pir II arkitektkontor fra Trondheim, har gjennomført solstudier på arkitektmodeller i den kunstige solen flere ganger.

Til spesielle forskningsformål er vi i gang med utvikling av en ny variant av kunstig sol. Denne er sammensatt av smalstrålende lamper (utstrålingsvinkelen er 4º) festet til en stålplate. Lampene sender ut tilnærmet parallell, horisontal stråling, somgjør at denne varianten kan brukes til å måle sollys i en skalamodell. Modellen skal plasseres på et heliodonbord.