Comparação abrangente entre luz natural e fontes de luz elétrica | Leitura obrigatória para profissionais de iluminação

Knoop, M., Stefani, O., Bueno, B., et al. (2020). Daylight: What makes the difference? Lighting Research & Technology, 52(3), 423-442.

A luz natural é a combinação holística das características luminosas da luz solar proveniente da radiação solar direta e da luz do céu proveniente da radiação solar difusa (Figura 1). Ao contrário da iluminação elétrica, a luz natural é altamente dinâmica, mudando dentro e entre dias, ao longo do ano e com as condições meteorológicas em intensidade, cor, difusividade e direção. Iluminação natural refere-se à iluminação de espaços interiores por luz natural fornecida através de aberturas na envoltória do edifício.

Este artigo surgiu de discussões entre os autores em um seminário realizado em Berlim em junho de 2018 e não tem a intenção de ser um artigo de revisão abrangente. O objetivo do seminário foi refletir uma discussão interdisciplinar sobre os vários aspectos científicos, técnicos e criativos das diferenças entre a luz natural e a luz elétrica. Como primeiro passo, esta visão geral deve fornecer uma base para discussões e pesquisas mais específicas.

Numerosos estudos baseados em pesquisas mostraram que a luz natural é preferida à iluminação elétrica na maioria dos ambientes[1-5]. Boyce et al [6] afirmam que ‘Não há dúvida de que as pessoas preferem a luz natural à iluminação elétrica como sua fonte principal de iluminação’ e fornecem uma visão geral da literatura que mostra que altas porcentagens dos respondentes da pesquisa preferem trabalhar com luz natural. A maioria dos estudos foi realizada em latitudes em torno de 50°N [2,3,7]; um estudo nos trópicos indica que a maioria dos ocupantes também prefere trabalhar sob luz natural [8].

Muitas revisões documentam a importância da luz do dia para a saúde, o bem-estar e a sustentabilidade, bem como as consequências para a arquitetura [5-13]. Veitch e Galasiu [11] resumem: 'As revisões [5,14] concluíram que a maioria dos funcionários deseja janelas e iluminação natural e que elas contribuem para a saúde e o bem-estar’. Aqui mostramos que as características específicas e os benefícios relacionados da luz do dia, conforme resumido na Tabela 1, que produzem essa reação humana vão além das preferências subjetivas pela luz natural, como discutido por Haans [15].

Muitos artigos de revisão documentam a importância da luz do dia para a saúde, o bem-estar e a sustentabilidade, e seu impacto na arquitetura. Veitch e Galasiu resumem: “A maioria dos funcionários em espaços de escritório deseja janelas e iluminação natural, que contribuem positivamente para a saúde e o bem-estar”. Este artigo aponta ainda que as características específicas da luz do dia e seus benefícios (resumidos na Tabela 1) vão além das preferências subjetivas das pessoas pela luz natural, como discutido por Haans.

Tabela 1 Características da luz do dia e da iluminação elétrica

Subjacentes à preferência humana pela luz do dia estão experiências que transcendem estímulos físicos imediatos, muitas vezes orquestradas por sua natureza para se entrelaçarem com conhecimentos relacionados ao contexto. O sol tem sido adorado em muitas culturas, sendo geralmente sentido que a luz solar e as qualidades das sombras e da escuridão são uma fonte de experiência espiritual e estética, bem como de saúde e bem-estar.

A razão subjacente à preferência das pessoas pela luz do dia são experiências que transcendem estímulos físicos imediatos, que frequentemente estão entrelaçadas com conhecimentos relacionados ao contexto. O sol é adorado em muitas culturas, e a luz solar e as qualidades das sombras e da escuridão são geralmente consideradas fontes de experiência espiritual e estética, bem como de saúde e bem-estar.

Ao contrário da luz natural, a iluminação elétrica é uma fonte de luz artificial controlável associada aos avanços na ciência e tecnologia que é mais fácil tanto de estudar quanto de projetar para alcançar resultados específicos. Em contraste, a luz natural como fonte natural é mais difícil de controlar e as dinâmicas diárias, sazonais e anuais da luz natural produzem resultados diferentes em diferentes locais, adicionalmente modificados pelas condições climáticas. Devido a essas diferenças geográficas, o aproveitamento de luz natural adequado pode variar desde a exposição ao sol e à luz do céu até a exclusão completa da luz solar dos edifícios.

Ao contrário da luz natural, Fonte de luz elétrica é uma fonte de luz artificial controlável, um produto da ciência e tecnologia, mais fácil de ser estudada, projetada e aplicada para alcançar resultados específicos. Em contraste, Aproveitamento de luz natural como um produto natural é mais difícil de controlar, e suas mudanças dinâmicas diárias, sazonais e anuais produzem resultados diferentes em diferentes locais, afetados adicionalmente pelas condições climáticas. Devido a essas diferenças geográficas, o Aproveitamento de luz natural apropriado varia muito: desde a exposição à luz solar e do céu, até bloquear completamente a luz solar direta.

Além disso, o uso de aberturas de luz natural na envoltória do edifício depende da função do espaço interno, bem como dos requisitos dos ocupantes quanto à privacidade, vista, proteção contra ofuscamento e gestão do ganho de calor solar. Os indivíduos também respondem de maneira diferente à luz natural, como revisado, por exemplo, por Pierson et al [16]. Uma construção complexa de preferências e características individuais, fisiológicas, culturais, geográficas e sazonais subjaz ao desejo por luz natural, e a subsequente resposta humana, bem como os benefícios ambientais e monetários.

Além disso, o uso de aberturas de luz natural na envoltória do edifício depende da função do espaço interno, bem como dos requisitos dos ocupantes quanto à privacidade, vista, proteção contra Ofuscamento e gestão do ganho de calor solar. As respostas individuais ao Aproveitamento de luz natural também variam, conforme revisado por Pierson et al. As razões por trás do desejo e da resposta das pessoas ao Aproveitamento de luz natural são complexas: integram preferências e características individuais, fisiológicas, culturais, geográficas e sazonais, bem como benefícios ambientais e econômicos.

2. Desempenho visual

A visão é o sentido mais desenvolvido nos seres humanos e, portanto, nossa espécie depende significativamente do fornecimento de luz de qualidade adequada. O desempenho visual, definido como a velocidade e a precisão do processamento de informações visuais, é influenciado pelas condições de iluminação [17]. A luz do dia é uma fonte de luz muito boa para apoiar o desempenho visual. É uma fonte de luz sem cintilação com uma distribuição de potência espectral contínua que cobre toda a faixa visível (Figura 2).

A visão é o sentido mais desenvolvido nos seres humanos, portanto, dependemos significativamente de luz de qualidade adequada. O desempenho visual é definido como a velocidade e a precisão do processamento de informações visuais, e é influenciado pelas condições de iluminação. A luz natural é uma excelente fonte de luz que apoia o desempenho visual; é uma fonte de luz sem cintilação com uma distribuição de potência de espectro contínuo que cobre toda a faixa do espectro visível (Figura 2).

As altas iluminâncias (Figura 3) permitem a discriminação de detalhes finos, apoiando a acuidade visual. O ofuscamento deve ser controlado tanto na luz natural quanto na elétrica. A distribuição de potência espectral da luz natural oferece reprodução de cor ótima e permite melhor discriminação de cores do que a maioria das iluminações elétricas, enquanto a direcionalidade tanto da luz natural quanto da elétrica pode produzir sombras que realçam os detalhes para tarefas tridimensionais.

A alta iluminância (Figura 3) apoia a acuidade visual ao permitir a discriminação de detalhes. O ofuscamento tanto da luz natural quanto das fontes de luz elétrica deve ser controlado. A distribuição de potência espectral da luz natural fornece reprodução de cor ótima e oferece melhor discriminação de cores do que a maioria das fontes de luz elétrica; a direcionalidade tanto das fontes de luz natural quanto elétrica pode produzir sombras que realçam os detalhes, auxiliando nas tarefas visuais tridimensionais.

3. Boa visão

A falta de exposição à luz do dia parece estar ligada ao desenvolvimento de miopia ou vista curta. A miopia é o distúrbio visual mais comum que afeta os jovens; atingiu níveis epidêmicos no Leste Asiático e está aumentando em outros lugares. A miopia é normalmente diagnosticada pela primeira vez em crianças em idade escolar. Estudos recentes revitalizaram a ideia de que é o ambiente em que as crianças aprendem que determina se elas se tornam ou não míopes [18]. Parece que as crianças que praticam atividades ao ar livre têm níveis mais baixos de miopia [19]. Assim, a exposição à luz do dia em níveis significativamente mais altos do que os normalmente encontrados em ambientes internos (Figura 3) pode ser importante na prevenção da miopia.

A falta de exposição à luz natural parece estar relacionada ao desenvolvimento da miopia. A miopia é o distúrbio visual mais comum que afeta os jovens; atingiu níveis epidêmicos no Leste Asiático e está aumentando em outros lugares. A miopia é geralmente diagnosticada pela primeira vez em crianças em idade escolar. Estudos recentes revitalizaram a visão de que é o ambiente físico de aprendizagem que determina se eles se tornam míopes (Nota do iLLab: Por muito tempo, a academia acreditou que a miopia era causada pelo uso excessivo dos olhos, com pouca relação com o ambiente.). Crianças com atividades ao ar livre suficientes também têm níveis mais baixos de miopia. Portanto, a exposição à luz natural em níveis de iluminância significativamente mais altos do que os níveis típicos de ambientes internos (Figura 3) pode desempenhar um papel importante na prevenção da miopia.

Os mecanismos biológicos precisos pelos quais estar ao ar livre pode proteger a visão das crianças ainda não são totalmente compreendidos. As hipóteses são que (i) a luz brilhante estimula a liberação do neurotransmissor retiniano dopamina, que inibe o crescimento axial do olho que causa a miopia; (ii) como os ritmos circadianos no olho afetam o crescimento ocular, a perturbação desses ritmos por baixos níveis de luz também foi proposta como um fator de desenvolvimento [20] e (iii) há um componente geográfico e sazonal, pois tanto o alongamento do olho quanto a progressão da miopia aumentam à medida que a duração do dia diminui [21]. O complexo efeito protetor da luz do dia pode depender de muitos aspectos interligados, incluindo duração e timing da exposição à luz do dia, comprimento de onda e intensidade.

Os mecanismos biológicos precisos do efeito protetor da luz natural na visão das crianças ainda não estão claros, mas existem três hipóteses relacionadas: (i) A luz brilhante pode estimular a liberação do neurotransmissor retiniano dopamina, inibindo assim o crescimento axial do olho que leva à miopia; (ii) Como os ritmos circadianos no olho afetam o crescimento do globo ocular, baixos níveis de luz que perturbam esses ritmos também são considerados um fator de desenvolvimento; (iii) Existem fatores geográficos e sazonais, pois tanto o alongamento axial quanto a progressão da miopia aumentam à medida que as horas de luz do dia diminuem. O complexo efeito protetor da luz natural pode depender de muitos aspectos inter-relacionados, incluindo a duração e o timing da exposição à luz natural, bem como seu comprimento de onda e intensidade.

O trabalho excessivo de perto também pode prejudicar a visão das crianças; embora as evidências para isso sejam inconsistentes, uma revisão recente sobre a prevenção da miopia por Lagrèze e Schaeffel [22] relatou que ‘Uma pessoa com pouca exposição à luz natural tem um risco cinco vezes maior de desenvolver miopia, que pode chegar a 16 vezes se essa pessoa também realizar trabalhos de perto’.

O trabalho excessivo de perto (Nota do iLLab: tarefas visuais) também pode prejudicar a visão das crianças; embora as evidências relevantes sejam inconsistentes, uma revisão recente sobre a prevenção da miopia por Lagrèze e Schaeffel relatou: “Pessoas com pouca exposição à luz natural têm um risco de miopia cinco vezes maior que a média, e se também realizarem tarefas visuais de perto, o risco pode ser até 16 vezes maior.”

O componente espectral da exposição à luz do dia (Figura 2) pode afetar o desempenho visual das cores. Reimchen [23] mostrou que as deficiências de cor são mais comuns nas latitudes do norte, onde o crepúsculo ocupa uma parte mais significativa do dia do que no equador, onde as deficiências de cor são muito raras. Um estudo sobre a percepção visual em indivíduos nascidos abaixo e acima do Círculo Polar Ártico, em diferentes estações, indicou que uma redução da luz diurna e um aumento da exposição ao crepúsculo e à iluminação elétrica durante a infância alteraram a sensibilidade às cores; os participantes nascidos no outono acima do Círculo Polar Ártico apresentaram o menor desempenho geral de cor [24].

O componente espectral da luz natural (Figura 2) pode afetar a eficácia visual em termos de cor. A pesquisa de Reimchen indica que os defeitos da visão das cores são mais comuns nas latitudes do norte e raros nas regiões equatoriais. Em comparação com as regiões equatoriais, o crepúsculo ocupa uma porção mais longa do dia nas latitudes do norte. Um estudo sobre a percepção visual em indivíduos nascidos perto do Círculo Polar Ártico em diferentes estações mostrou que a redução da exposição à luz natural e o aumento da exposição ao crepúsculo e às fontes de luz elétrica durante a infância alteram a sensibilidade da visão das cores; bebês nascidos no outono e que vivem fora do Círculo Polar Ártico tiveram a menor eficácia da visão das cores.

4. Arrastamento circadiano

A iluminação bem sincronizada pode ajustar o sistema de ritmo circadiano, o que é importante para afetar positivamente a qualidade do sono, a saúde, o humor e as capacidades cognitivas de um indivíduo [25]. A luz natural, devido às suas variações temporais na distribuição espectral de potência e intensidade (Figura 4), é a pista temporal natural (‘zeitgeber’) para a sincronização do sistema de ritmo circadiano e do ciclo sono-vigília. O amanhecer e o crepúsculo são pistas importantes para o ajuste, sendo essenciais níveis elevados de luz durante o dia seguidos de escuridão à noite para um sono ideal.

A entrada de luz no sistema de ritmo circadiano ocorre através de células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGC), particularmente sensíveis ao componente de luz ‘azul’ de comprimento de onda curto. Descobertas em 2002 [26,27], essas células estão conectadas ao relógio circadiano e outras partes do cérebro, afetando principalmente funções não visuais [28]. Para apoiar a funcionalidade circadiana, é importante a exposição à luz brilhante e de comprimento de onda curto durante o dia, juntamente com a evitar a luz durante a noite. Um estudo na região antártica mostrou melhor qualidade do sono do pessoal da base durante o período do ano com luz natural, com seus níveis de luz geralmente mais altos, em comparação com a qualidade do sono durante o inverno polar com apenas iluminação elétrica. Ao comparar as condições de iluminação elétrica, a luz enriquecida com azul (17.000 K) foi mais eficiente do que a luz branca brilhante (5000 K) para apoiar bons ciclos de sono-vigília [29]. Em interiores, a redução da exposição à luz solar durante o dia, juntamente com a exposição à luz elétrica após o pôr do sol, pode atrasar o tempo do relógio circadiano, levando a dificuldades para adormecer à noite e problemas para acordar na hora certa pela manhã.

O efeito da luz no sistema do ritmo circadiano é alcançado principalmente através das células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGCs), que são particularmente sensíveis aos componentes de "luz azul" de comprimento de onda curto. Essas células foram descobertas em 2002; elas se conectam ao relógio biológico e outras regiões do cérebro, influenciando principalmente funções não visuais. Para manter o ritmo circadiano, é necessária luz brilhante rica em comprimentos de onda curtos durante o dia, enquanto a exposição à luz deve ser evitada à noite. Um estudo realizado na Antártica mostrou que o pessoal da base tinha melhor qualidade de sono durante os períodos com luz natural (níveis de luz mais altos) e pior qualidade de sono durante a noite polar (apenas fontes de luz elétrica). Ao comparar as condições de fontes de luz elétrica, a luz rica em luz azul (17.000 K) apoiava um bom ciclo sono-vigília de forma mais eficaz do que a luz branca brilhante (5000 K). Em ambientes internos, a redução da exposição à luz solar durante o dia, combinada com o uso de fontes de luz elétrica após o pôr do sol, pode atrasar a fase do ritmo circadiano, levando a dificuldades para adormecer à noite e acordar pela manhã.

A exposição exclusiva à luz do dia sincroniza o sistema do ritmo circadiano com a hora solar [30,31]. Roenneberg e Merrow [32] propuseram tratar e prevenir o desalinhamento circadiano ‘fortalecendo os ambientes luminosos (mais luz durante o dia e menos luz durante a noite). Isso requer aproveitar as mudanças dinâmicas na composição espectral e aplicar soluções arquitetônicas para trazer mais luz do dia para os edifícios’. Fornecer artificialmente a dinâmica temporal de alta amplitude da luz do dia por meio de iluminação elétrica requer um uso significativo de energia. Assume-se que a luz do dia é a fonte de luz melhor e mais adequada para o arrastamento circadiano, embora faltem evidências de pesquisa conclusivas para isso.

A exposição à luz natural pura pode sincronizar o sistema do ritmo circadiano com a hora solar. Roenneberg e Merrow propuseram tratar e prevenir distúrbios do ritmo circadiano “fortalecendo o ambiente luminoso” (mais luz durante o dia, menos luz à noite). Isso requer utilizar mudanças dinâmicas na composição do espectro e adotar soluções de design arquitetônico para introduzir mais luz natural nos edifícios. Fornecer dinâmica de alta amplitude semelhante à luz natural por meio de iluminação artificial requer alto consumo de energia. A premissa padrão aqui é que a luz natural (iLLab: significando toda a luz natural, incluindo períodos diurnos e noturnos, incluindo Zhuge Liang e Zhuge An) é a fonte de luz perfeita para a regulação do ritmo circadiano, mas há falta de evidências claras de pesquisa.

Os sinais do amanhecer e do crepúsculo são os sincronizadores mais poderosos, não exigindo luz de alta intensidade, mas um padrão de mudança diurna com o nascer e o pôr do sol. Eles dependem do dia do ano e da latitude. Estudos de simulação mostraram um avanço de fase rápido com um único pulso de amanhecer [33], e a exposição ao amanhecer e ao crepúsculo naturais reposiciona imediatamente o sono para dentro da noite [31]. Em comparação com a iluminação estática, a iluminação dinâmica que simula um nascer do sol natural através de uma mudança de temperatura de cor (de 1090 K a 2750 K) e de iluminância no olho (0–250 lx) resultou em melhor humor subjetivo e bem-estar [34], melhor desempenho cognitivo [35] e pode ser um protetor potencial para a vulnerabilidade cardíaca nas horas críticas da manhã [36]. A iluminação dinâmica que incluía condições de iluminação e temperaturas de cor mais baixas pela manhã e à noite resultou em produção significativamente maior de melatonina 1 hora antes de dormir em comparação com a luz estática [37].

Os sinais do amanhecer e do crepúsculo são os sincronizadores mais poderosos, não exigindo luz de alta intensidade, mas um padrão de mudança durante o ciclo diurno com o nascer e o pôr do sol. Esses sinais dependem do dia do ano e da localização geográfica. Estudos de simulação indicam que um único pulso de amanhecer pode avançar rapidamente a fase do ritmo circadiano; a exposição ao amanhecer e ao crepúsculo naturais pode redefinir imediatamente o ciclo de sono para a noite. Em comparação com a iluminação estática, a iluminação dinâmica que simula um nascer do sol natural (através de mudanças na temperatura de cor de 1090-2750 K e na iluminância ao nível dos olhos de 0-250 lx) pode melhorar o humor subjetivo e o bem-estar, aprimorar o desempenho cognitivo e pode proteger contra a vulnerabilidade cardíaca durante as horas críticas da manhã. A iluminação dinâmica que fornece baixa iluminância e baixa temperatura de cor pela manhã e à noite pode aumentar significativamente os níveis de secreção de melatonina uma hora antes de dormir em comparação com a iluminação estática.

A luz natural ao ar livre fornece intrinsicamente dinâmicas temporais. Assim, a solução mais simples para obter estímulo circadiano suficiente é sair para o exterior. No entanto, as pessoas na sociedade moderna e industrializada passam até 90% do seu tempo em ambientes internos [38–41]. Nos edifícios, a forma e a fachada, bem como a escolha do material de vidraça nas janelas e do sistema de sombreamento, modificam a intensidade, a cor e a distribuição da luz natural no interior. As condições de iluminação natural disponíveis para o ocupante de uma sala também dependem da sua distância da janela, da geometria da sala e das refletâncias das superfícies. Dependendo do projeto de iluminação natural, a luz diurna interna pode frequentemente fornecer estímulo e apoio adequados ao sistema circadiano, permanecendo assim como a fonte de luz usual para suporte circadiano. Trabalhadores de escritório com acesso a janelas relataram melhor qualidade de sono do que aqueles sem janelas [42]. A qualidade do sono aumenta com maior disponibilidade de luz natural no verão [43], sendo a duração acima de um limiar de 1000 lx ou 2500 lx ao nível dos olhos um indicador de melhor qualidade de sono [44].

A luz natural externa pode fornecer mudanças dinâmicas temporais intrínsecas. Portanto, a solução mais simples para obter estímulo luminoso circadiano é "sair para o exterior". No entanto, nas sociedades industrializadas modernas, as pessoas passam até 90% do seu tempo em ambientes internos. O tipo de edifício, a fachada, os materiais de vidraça das janelas e os sistemas de sombreamento modificam a intensidade, a cor e a distribuição da luz natural que entra no interior. As condições de luz natural disponíveis para os ocupantes da sala também dependem da sua distância da janela, da geometria da sala e da refletância das superfícies. Dependendo do projeto de iluminação natural, a luz natural interior é frequentemente suficiente para impulsionar e regular o ritmo circadiano, por isso a iluminação interior tem servido sempre como fonte de luz comum para manter o ritmo circadiano (nota do iLLab: significando que não é realmente necessária iluminação adicional chamada "iluminação circadiana") . Os trabalhadores em espaços de escritório com janelas relataram melhor qualidade de sono do que aqueles sem janelas. Se a exposição à luz com duração superior a um certo limiar de 1000 ou 2500 lx (iluminância ao nível dos olhos) for usada como um indicador relacionado à qualidade do sono, então a qualidade do sono melhora com o aumento das horas diurnas no verão (nota do iLLab: este é também o princípio por trás da terapia de intervenção com luz artificial para o transtorno afetivo sazonal em regiões de alta latitude do Norte da Europa durante o outono e o inverno) .

Ao comparar a luz do dia com as condições de iluminação elétrica, Turner et al. [45] afirmam: ‘A iluminância residencial típica [em média 100 lux ou menos, devido à iluminação elétrica] é muito baixa para as necessidades do ritmo circadiano, mesmo em adultos jovens. A exposição adequadamente programada à luz solar ou a outras fontes de luz brilhante é vital para o bem-estar mental e físico em todas as faixas etárias. […] Em geral, várias horas de pelo menos 2500 lux de exposição à luz ponderada em azul (idealmente luz solar) começando cedo pela manhã beneficiam a maioria das pessoas. A luz brilhante melhora imediata e diretamente a cognição, o estado de alerta, o desempenho e o humor, portanto, ambientes brilhantes ao longo do dia proporcionam benefícios adicionais, especialmente para adultos de meia-idade ou mais velhos.’

Sobre a comparação entre luz natural e fontes de luz elétrica, Turner et al. afirmam: “Os níveis típicos de iluminância residencial (média de 100 lux ou menos, de fontes de luz elétrica) são muito baixos para as necessidades do ritmo circadiano, mesmo para os jovens (nota do iLLab: adultos mais velhos requerem doses mais altas de luz). A exposição adequadamente programada à luz solar ou a outras fontes de luz brilhante é crucial para a saúde mental e física de pessoas de todas as idades. […] Geralmente, várias horas de exposição à luz ponderada em azul acima de 2500 lux (preferencialmente luz solar) começando no início da manhã são benéficas para a maioria das pessoas. A luz brilhante pode melhorar imediata e diretamente a cognição, o despertar, o desempenho e o humor; portanto, permanecer em um ambiente brilhante ao longo do dia pode proporcionar benefícios adicionais, especialmente para pessoas de meia-idade e idosos.”

5. Efeitos agudos não formadores de imagem

As respostas do ritmo circadiano, como a regulação do horário de sono, estão relacionadas às respostas mediadas pela retina à luz, mediadas pelas ipRGCs. Além disso, alguns efeitos agudos, como supressão de melatonina, aumento da frequência cardíaca ou do estado de alerta, também podem ser realizados pela luz através das ipRGCs ou de uma combinação de fotorreceptores [46]. Tanto a intensidade quanto a composição espectral da luz desempenham um papel na indução ou evitação desses efeitos. A luz natural pode fornecer altos níveis de iluminação. No entanto, a distribuição de potência espectral da luz de regiões específicas do céu pode variar amplamente [47]; em ambientes internos, como a luz natural recebida depende da orientação de uma sala, a temperatura de cor da luz pode ser consideravelmente mais fria do que o branco frio de 6500 K frequentemente assumido. A distribuição de potência espectral relacionada e o componente de comprimento de onda curto indicam que a luz natural tem alto potencial para apoiar efeitos agudos não formadores de imagem (Figura 5).

As respostas do ritmo circadiano (como a regulação do horário de sono) estão relacionadas às respostas à luz mediadas pela retina, que são realizadas principalmente através das ipRGCs (células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis). Além disso, alguns efeitos imediatos (como supressão de melatonina, aumento da frequência cardíaca ou maior estado de alerta) também podem ser alcançados pela luz atuando através das ipRGCs ou de uma combinação de múltiplos fotorreceptores. A intensidade da luz e o espectro desempenham um papel importante na indução ou evitação desses efeitos. A luz natural pode fornecer a intensidade luminosa necessária, mas a distribuição de potência espectral de regiões específicas do céu pode variar muito; portanto, devido às diferentes orientações dos cômodos, a temperatura de cor da iluminação natural interna pode ser mais fria do que o branco frio de 6500 K comumente assumido. A distribuição de potência espectral relevante e os componentes de comprimento de onda curto indicam que a luz natural tem grande potencial para apoiar efeitos imediatos não formadores de imagem (Figura 5).

As investigações sobre esses efeitos agudos não formadores de imagem da luz foram realizadas principalmente com iluminação elétrica. Foi demonstrado, por exemplo, que o desempenho diurno autorrelatado, o estado de alerta e a capacidade de concentração, bem como a redução da sonolência diurna, melhoram sob iluminação estática com alta temperatura de cor correlacionada[48,49]. Smolders et al. [50] encontraram aumento do estado de alerta subjetivo e da vitalidade, bem como do desempenho objetivo e da excitação fisiológica, ao oferecer 1000 lx em vez de 200 lx na altura dos olhos pela manhã. Embora os estudos relevantes com luz natural tenham sido limitados, espera-se que a luz natural produza muito eficazmente efeitos agudos não formadores de imagem durante o dia devido à disponibilidade de altos níveis de luz juntamente com o pronunciado componente de comprimento de onda curto em seu espectro. Embora lâmpadas tenham sido desenvolvidas especificamente para apoiar o ritmo circadiano e os efeitos agudos não formadores de imagem, a luz natural é a fonte de luz natural para apoiar esses efeitos enquanto incorre em pouco ou nenhum consumo de energia.

Em relação a esses efeitos agudos não formadores de imagem, a maioria dos estudos baseia-se em fontes de luz elétrica. Por exemplo, dois estudos baseados em iluminação artificial estática indicaram que uma alta temperatura de cor pode melhorar o desempenho laboral diurno autorrelatado, o estado de alerta, a sonolência e os níveis de concentração. Smolders et al. descobriram que quando a iluminância na altura dos olhos foi aumentada de 200 lx para 1000 lx pela manhã, o estado de alerta subjetivo e a vitalidade dos sujeitos aumentaram, enquanto o desempenho objetivo e a excitação fisiológica também melhoraram. Embora haja poucos estudos sobre efeitos agudos não formadores de imagem baseados em luz natural, espera-se que a luz natural desempenhe um papel importante nesse aspecto devido à sua capacidade de fornecer altos níveis de iluminância e componentes espectrais de comprimento de onda curto durante o dia. Embora atualmente existam produtos de fontes de luz elétrica desenvolvidos especificamente para o ritmo circadiano e efeitos agudos não formadores de imagem, a luz natural continua sendo a fonte de luz natural que pode apoiar esses efeitos com consumo de energia zero ou quase zero.

6. Aparência do ambiente, dos objetos e das pessoas

As múltiplas características da luz natural (tanto a luz solar quanto a luz do céu) afetam a aparência do ambiente, dos objetos e das pessoas, proporcionando uma atmosfera percebida específica que pode influenciar o estado emocional dos ocupantes. Não há pesquisa conclusiva sobre o impacto das mudanças dinâmicas de direcionalidade e difusividade devido às variações da luz solar e da luz do céu que entram nos ambientes construídos. No entanto, os usuários de um espaço são sensíveis à intensidade, direção e difusividade da luz em um espaço [51].

As múltiplas características da luz natural (incluindo luz solar e luz do céu) afetam a aparência de salas, objetos e do corpo humano, criando uma atmosfera percebida específica que influencia o estado emocional dos ocupantes. Atualmente, não há pesquisas conclusivas sobre os efeitos causados pelas mudanças dinâmicas na direcionalidade e difusividade da luz solar e da luz do céu no ambiente construído. No entanto, as pessoas são altamente sensíveis à intensidade, direcionalidade e difusividade da luz no espaço.

Os sistemas de iluminação elétrica geralmente fornecem luz a partir de vários pontos distribuídos em um espaço, gerando raios de luz de diversas intensidades e direções que criam sombras sobrepostas que podem ser percebidas como ruído visual. Por outro lado, a luz natural é fornecida através de uma janela ou claraboia, que tem uma direção principal para o interior da sala a partir da abertura na envoltória do edifício. Isso cria clareza visual que pode proporcionar uma impressão de serenidade do espaço. A distribuição espacial da luz também afeta a aparência da sala, bem como a representação percebida de objetos e rostos humanos. Demonstrou-se que a aparência dos rostos das pessoas sentadas perto da janela, iluminadas lateralmente pela luz natural, é associada a atributos positivos, e altos contrastes de luminância não são percebidos como perturbadores [52].

Os sistemas de fontes de luz elétrica geralmente fornecem luz através de múltiplos pontos distribuídos no espaço, com intensidades e direções variáveis, formando sombras sobrepostas que podem ser percebidas como ruído visual. Em contraste, a luz natural entra na sala através de janelas ou claraboias, projetando luz com uma direção principal das aberturas na envoltória do edifício para o interior. Essa luz cria clareza visual, conferindo assim uma sensação de tranquilidade ao espaço. A distribuição espacial da luz também afeta a aparência da sala, bem como a apresentação visual de objetos e rostos humanos. Estudos mostraram que os rostos das pessoas perto das janelas, iluminados lateralmente pela luz natural, são atribuídos com qualidades positivas, e este alto contraste de luminância não causa incômodo (Nota do iLLab: o termo do dialeto Sichuan-Chongqing "naohuo" é mais preciso).

Devido ao tamanho de uma janela, as sombras são tipicamente ‘suaves’, o que é considerado apropriado para uma boa modelagem [53]. Além disso, a luz lateral, ou um ‘fluxo’ lateral de luz, parece ser preferido na percepção de rostos humanos e objetos; a luz natural através das janelas é eficaz para realizar tais distribuições espaciais de luz (Figura 6)[54–56].

Devido ao maior tamanho das janelas, as sombras resultantes são geralmente ‘suaves’, o que é considerado adequado para uma boa modelagem. Além disso, a luz lateral ou o ‘fluxo’ de luz parece ser mais favorecido ao perceber rostos humanos e objetos, e a luz natural através das janelas pode alcançar efetivamente esse tipo de distribuição espacial de luz (Figura 6).

Pesquisas sob condições de iluminação elétrica mostraram que o brilho das superfícies do ambiente, preferencialmente superior a 30–40 cd/m² numa faixa horizontal de 20° acima e abaixo da linha de visão, conferem leveza visual e atratividade aos escritórios [57–60]. Também é importante para a percepção de amplitude a quantidade de luz [61,62], sendo a iluminação orientada para as paredes, isoladamente ou combinada com um nível baixo de iluminação no teto, aparentemente benéfica para a sensação de amplitude [61,63]. Um estudo em escala real (Figura 7) de uma série de atributos de qualidade do ambiente mostrou que altos níveis de luz natural provenientes de grandes janelas são cruciais para alcançar um espaço mais agradável, estimulante, complexo, legível, coerente e aberto [64].

Estudos conduzidos sob condições de fonte de luz elétrica indicam que a luminância das superfícies do ambiente (preferencialmente superior a 30–40 cd/m² dentro de uma faixa horizontal de 20° acima e abaixo da linha de visão) pode conferir uma sensação de leveza visual e atratividade aos escritórios. A quantidade de iluminância também é importante para a percepção do espaço; a iluminação orientada para as paredes sozinha, ou combinada com iluminação de teto de baixo nível, parece benéfica para a sensação de amplitude (nota iLLab: sensação de amplitude). Um estudo em escala real sobre atributos de qualidade espacial (Figura 7) indica que a alta iluminância da luz natural através de grandes janelas é crucial para criar um espaço mais agradável, estimulante, complexo, coerente e claramente legível.

A luz solar direta afeta a aparência do ambiente com uma mancha de luz, bem como sombras claramente definidas produzidas por feixes paralelos de luz solar. Embora a mancha de luz seja vista como um estímulo visual, a pesquisa sugere que uma penetração adequada da luz solar pode induzir relaxamento [65]. Verificou-se que a penetração da luz solar tem um efeito positivo na satisfação no trabalho e no bem-estar geral [66]. Uma pesquisa social em quatro tipos diferentes de edifícios por Ne’eman et al. [67] mostrou que a luz do sol tem ‘uma propriedade única não física que induz o bem-estar psicológico’.

Um estudo utilizou um céu artificial para imitar a luz do dia de um céu limpo com sombras definidas (de tom azulado), uma mancha de luz solar (produzindo uma relação de luminância entre as áreas ensolaradas e sombreadas, como encontrado ao ar livre), bem como uma fonte de luz brilhante vista através da janela (com o tamanho percebido apropriado do sol) [68,69]. Os resultados indicaram que essas características de iluminação tiveram um efeito positivo na percepção da aparência da sala e no humor, nos níveis de estresse e ansiedade dos participantes. A luz solar incidindo diretamente sobre o ocupante ou refletida por uma superfície pode causar desconforto visual e/ou térmico. Esse desconforto está ligado ao uso de persianas [70], que bloquearão (parte da) luz solar direta e a luz do céu de entrar no edifício.

Embora a maioria das pesquisas sobre a aparência do espaço e dos objetos tenha sido conduzida usando iluminação elétrica controlada, os resultados são aplicáveis às condições de luz do dia. A pesquisa incluída nesta seção foi realizada principalmente em climas temperados e indica que a iluminação espacial realizada pela luz do dia apoia uma boa percepção da aparência da sala e dos objetos. A luz solar direta parece melhorar a atmosfera percebida da sala e o estado emocional do usuário, quando o conforto visual e térmico é mantido. As considerações de design de fachada para manter o conforto em regiões tropicais afetarão as condições de luz do dia internas. Tanto a aparência resultante da sala e dos objetos, quanto a prevalência de condições ensolaradas podem resultar em diferentes respostas subsequentes dos ocupantes.

Embora a maioria dos estudos sobre a aparência de espaços e objetos seja baseada em fontes de luz elétrica, esses resultados também se aplicam às condições de luz natural. A maioria dos estudos incluídos nesta seção foi conduzida em regiões temperadas, portanto, os resultados indicam que a distribuição espacial da luz alcançada pela luz natural é favorável para formar uma boa percepção da aparência da sala e dos objetos. Quando o conforto visual e o conforto térmico não são comprometidos, a luz solar direta parece reforçar a percepção da atmosfera espacial e o estado emocional dos usuários. Para as regiões tropicais, a principal consideração no design de fachadas é garantir o conforto, o que afetará as condições de luz natural interna. A aparência resultante da sala e dos objetos, bem como a probabilidade de dias ensolarados, pode levar a diferentes reações dos usuários (nota do iLLab: em comparação com as regiões temperadas) .

A distribuição específica de potência espectral e a luminosidade da luz natural também podem afetar o conforto físico humano. O conforto físico é a sensação de bem-estar, quando as condições térmicas e de iluminação de um ambiente são percebidas como agradáveis e associadas à satisfação. A luminosidade e o forte componente infravermelho da luz natural (Figura 2) podem ser atraentes, mas podem causar desconforto visual e térmico. No entanto, entrevistas em estudos de campo mostraram que os ocupantes podem estar satisfeitos com a luz natural, mesmo que às vezes experimentem desconforto visual [71].

A penetração da luz solar aquece uma sala. Além disso, as janelas são uma fonte de transferência de calor de e para o exterior. As diferenças entre as zonas temperadas e os extremos das regiões polares ou equatoriais são tipicamente refletidas nas soluções arquitetônicas, pois a abordagem de design deve ser diferente para proporcionar condições ambientais internas confortáveis [72].

O desconforto térmico devido a temperaturas altas ou baixas ativa, respectivamente, o resfriamento biológico (por exemplo, suor) ou o aquecimento (por exemplo, tremores). O desconforto também pode surgir da assimetria térmica entre as temperaturas das superfícies internas frias das janelas e as das paredes mais quentes [73]. Um estudo de campo realizado por Chinazzo et al. [74] indica que a satisfação com a temperatura do ambiente é afetada pelas condições de iluminação, com menor satisfação sob níveis de iluminação mais baixos. Isso poderia sugerir uma maior tolerância ao desconforto térmico em situações com luz natural, como proposto anteriormente por Veitch e Galasiu [11].

O desconforto visual, referindo-se ao ‘desconforto ou dor nos ou ao redor dos olhos’ (de acordo com Boyce e Wilkins [75]), pode ter várias causas, incluindo ofuscamento e cintilação da fonte de luz. O ofuscamento pode impactar o desempenho visual, mas mesmo o ofuscamento que não necessariamente prejudica a visão de objetos pode levar à fadiga. Pesquisas sobre o ofuscamento desconfortável devido a altas luminâncias ou contraste de luminância provenientes da luz natural ou da iluminação elétrica indicam uma maior tolerância quando o ofuscamento desconfortável leve provém da luz natural [76,77] e/ou uma diversidade de requisitos individuais para o conforto visual com luz natural [78] em comparação com fontes de luz elétrica com a mesma luminância. Sugere-se que a cultura e o clima influenciam o ofuscamento percebido da luz natural [79]. A cintilação pode causar dores de cabeça, cansaço visual ou convulsões, e reduzir o desempenho visual [80]. A iluminação elétrica pode ser uma fonte de cintilação, enquanto a luz natural é livre de cintilação.

Existem muitos gatilhos para o desconforto visual (definido por Boyce e Wilkins como "desconforto ou dor nos olhos ou ao redor deles"), incluindo ofuscamento e cintilação de fontes de luz. O ofuscamento pode afetar o desempenho visual; algum ofuscamento, mesmo que não dificulte a visibilidade dos objetos, pode causar fadiga visual. Estudos mostram que, para o ofuscamento desconfortável causado por alta luminância ou alto contraste de luminância proveniente tanto da luz natural quanto de fontes de luz elétrica, as pessoas têm maior tolerância quando provém da luz natural. Além disso, as necessidades individuais de conforto visual da luz natural variam mais do que as das fontes de luz elétrica com a mesma luminância. Condições culturais e climáticas também afetam a percepção do ofuscamento da luz natural. A cintilação pode desencadear dores de cabeça, fadiga ocular ou convulsões e reduzir o desempenho visual. Fontes de luz elétrica podem ser fonte de cintilação, mas a luz natural é livre de cintilação (nota do iLLab: a luz natural tem vantagens em termos de ofuscamento, e a vantagem é ainda mais pronunciada em termos de cintilação).

Uma janela oferece luz do dia, troca de ar, uma vista e informações sobre o clima e as atividades externas. As propriedades dos materiais da janela, o design e o uso oferecem controle sobre as influências externas, como cheiro, som e calor. Além disso, as janelas podem fornecer uma rota de fuga. Todos esses aspectos desempenham um papel na sensação de controle e segurança em ambientes internos. Enclausuramento, privacidade, segurança e conhecimento (subconsciente) das rotas de fuga estão relacionados à funcionalidade de um espaço. Stamps [81] afirma que a claridade de uma cena está relacionada à segurança julgada («capacidade de se mover e capacidade de perceber»). A falta de informações sobre o clima e a ausência de vista foram as razões pelas quais as trabalhadoras de escritório não gostam de escritórios sem janelas, tendo sentimentos de isolamento, depressão e tensão (Ruys, relatado em Collins [1]).

A vista de uma janela pode afetar vários aspectos do bem-estar físico e mental. Pode, por exemplo, apoiar processos restauradores, aliviar o estresse ou aumentar a satisfação no trabalho. Pesquisas que investigam os efeitos do conteúdo da vista sugerem que áreas urbanas movimentadas e densas com obstruções que proporcionam um curto alcance visual exigem processos constantes de acomodação e adaptação pelos músculos dos olhos, para manter uma imagem fixa na fóvea. Por outro lado, vistas para um espaço profundo podem aliviar o olho e o tônus muscular, e liberar o córtex cerebral do processamento de informações, levando ao relaxamento cognitivo. Olhar para uma vista acelera a recuperação fisiológica de uma experiência estressante [82,83].

A paisagem fora da janela pode afetar múltiplos aspectos da saúde física e psicológica. Por exemplo, pode apoiar processos restauradores, aliviar o estresse ou aumentar a satisfação no trabalho. Pesquisas sobre o conteúdo da paisagem indicam que áreas urbanas movimentadas e densas, se obstruídas resultando em um curto alcance visual, exigem que os músculos dos olhos se ajustem e adaptem constantemente para manter a imagem fixa na fóvea central da retina. Em contraste, olhar para a distância pode relaxar os olhos e a tensão muscular, e liberar o córtex cerebral do processamento de informações, alcançando assim o relaxamento cognitivo. Observar a paisagem pode acelerar o processo fisiológico de recuperação do estresse.

Há menos informações disponíveis comparando o benefício restaurador relativo de salas com vistas de janela, janelas artificiais e paredes sem janelas. Os ocupantes de escritórios têm preferência por janelas reais ou uma janela artificial com uma vista dinâmica da natureza [84], mas o efeito restaurador de janelas artificiais com 'vistas' dinâmicas parece ser menor [85]. Em espaços sem janelas, os ocupantes parecem compensar a falta de janelas com elementos naturais, na forma de plantas ou imagens de paisagens naturais. Heerwagen e Orians [86] descobriram que pequenos escritórios sem janelas são decorados com o dobro de materiais visuais do que salas com janelas e vistas. O material visual (em escritórios sem janelas) não representava vistas 'substitutas', mas incluía temas naturais.

As janelas também oferecem pistas contextuais sobre a hora do dia e as condições climáticas, que nos situam no tempo e no espaço, tanto conscientemente quanto inconscientemente. Pacientes em uma unidade de terapia intensiva com uma janela translúcida tinham memória e orientação mais precisas e menos alucinações e delírios do que aqueles em uma unidade sem janelas [87]. Um questionário para entender a preferência por janelas mostrou que a vista externa que fornecia informações temporais estava entre os fatores favoráveis mais citados para espaços residenciais e vários espaços não residenciais [88]. De acordo com Veitch e Galasiu [11] ‘Este fornecimento de informação é uma função reconhecida de uma janela’.

Tanto o conteúdo quanto a qualidade percebida de uma vista podem afetar as respostas humanas à luz do dia. O número de camadas da vista, a largura e a distância da vista, a qualidade percebida dos elementos da paisagem e a composição da vista são parâmetros influentes importantes, conforme mostrado na Figura 8 [89]. A tolerância ao desconforto do brilho da luz do dia através de uma janela é parcialmente determinada pelo quão interessante é a cena externa [90,91], seu atrativo [92] e seu conteúdo [93]. Uma vista externa aumenta a percepção desejável da luz do dia, especialmente para vistas naturais, atraentes e interessantes, mas os mecanismos para isso ainda não são totalmente compreendidos. Embora as pistas contextuais associadas à luz do dia possam ser emuladas, a pesquisa indica que alguns benefícios podem não ser reproduzidos pela iluminação elétrica.

窗景的内容和感知质量都会影响人类对天然光的反应。景观的层次、视野的宽度和距离、景观元素的感知质量及其构图，都是重要的影响参数（Figure 8）。对天然光眩光的容忍程度，部分取决于窗外景观的有趣程度、吸引力及其内容。尽管窗景可以提高人们对天然光感知的预期，尤其是对自然、吸引人且有趣的景观，但其背后的机制尚不明确。天然光所提供的部分信息是可以通过电光源模拟得到，但仍有研究表明有些天然光的好处是电光源复制不来的。

A provisão de luz natural oferece iluminação interna gratuita com uma distribuição espectral de potência contínua de 320 nm a 2600 nm, o que tem implicações para a demanda energética de aquecimento, resfriamento e iluminação de um edifício [94]. A iluminação natural pode reduzir diretamente a energia elétrica necessária para iluminar uma sala. A extensão na qual a luz natural pode deslocar os tempos de uso da eletricidade é obviamente específica ao projeto, localização, finalidade e uso de um espaço dentro de um edifício. Deve-se dar atenção à localização mais adequada das atividades; por exemplo, tarefas altamente visuais devem ser realizadas perto do perímetro do edifício com iluminação natural. Um projeto de iluminação natural deve ser combinado com controles de iluminação elétrica que desliguem ou reduzam, mantendo a qualidade da, iluminação elétrica para reduzir o consumo de eletricidade. As economias de energia de iluminação obtidas através da instalação de controles de iluminação sensíveis à luz natural variam de 20 % a 70 % [95–99]. Uma metanálise de Williams et al. [100] mostrou economias médias de aproximadamente 30 % em várias aplicações. Tsangrassoulis et al. [101] indicam que uma redução de 40 % no consumo de energia de iluminação pode reduzir o consumo total de energia primária em 17 %.

Apenas quando todo o potencial dessas abordagens integradas ao projeto tiver sido esgotado, deve-se considerar a introdução de sistemas tecnológicos para levar a luz natural mais profundamente aos espaços interiores, seja por deflexão nas janelas ou pela transmissão, muitas vezes cara de instalar, da luz natural do telhado através dos pavimentos intermediários por meio de tubos espelhados ou cabos de fibra ótica [102–104]. (Nota do iLLab: Que frase longa!)

As aberturas de luz natural afetam as condições térmicas de um edifício. As perdas de calor no inverno podem aumentar quando a resistência térmica das janelas é menor que a das paredes. O ganho de calor provém da radiação solar através das janelas e depende do clima; isso pode ser benéfico no inverno, mas pode exigir refrigeração adicional no verão. Assim, a energia economizada, bem como a relação custo-benefício da iluminação natural, são menores se for necessária energia para refrigeração. Os sistemas de vidraças modernos são capazes de filtrar uma fração significativa do componente infravermelho.

Os ganhos de calor solar podem ser modulados com dispositivos de sombreamento ou sistemas de vidros comutáveis, que, idealmente, também devem equilibrar o fornecimento de luz natural e a vista para o exterior, bem como a proteção contra o ofuscamento [105]. Existem grandes diferenças na composição e disponibilidade da luz natural entre as regiões temperadas e equatoriais, para as quais as soluções arquitetónicas são geralmente adequadamente definidas. A demanda energética total depende do tipo, forma e construção do edifício, das atividades e padrões dos ocupantes, juntamente com a localização geográfica, clima, orientação e grau de obstrução [106–108].

A iluminação elétrica requer energia. Também pode libertar calor para o edifício, dependendo da fonte de luz, o que pode aumentar a carga de arrefecimento, mas também diminuir a demanda de energia para aquecimento. Um edifício sem janelas é frequentemente menos eficiente em termos energéticos do que um com uma seleção e controlo adequados de janelas bem localizadas.

As fontes de luz elétrica consomem energia, dependendo do tipo de fonte de luz utilizada. Ao mesmo tempo, as fontes de luz elétrica também libertam calor no edifício, aumentando assim a carga de arrefecimento ou reduzindo a carga de aquecimento (nota do iLLab: especificamente dependendo da estação) . A eficiência energética dos edifícios sem janelas é geralmente pior do que a dos edifícios com janelas.

O projeto de iluminação natural pode trazer benefícios financeiros ao reduzir o custo energético da iluminação elétrica e melhorar a produtividade dos ocupantes do edifício. A luz natural pode aumentar esta última por meio de uma combinação de visão mais nítida devido à melhor reprodução de cor ou níveis de luz mais elevados, melhor modelagem visual de objetos e rostos, redução do cintilamento e/ou fornecimento de pistas contextuais [109]. Demonstrou-se que a produtividade aumenta entre 5 % e 15 % em empresas que se mudaram para edifícios com mais luz natural [110,111]. No entanto, o papel exato da luz natural na produtividade neste tipo de estudos ainda está sujeito a pesquisas futuras, dado os muitos outros fatores que mudam simultaneamente com essa mudança. O impacto da luz natural na produtividade e aspectos relacionados, como o absenteísmo, só pode ser investigado em estudos de campo e estudos epidemiológicos [112,113], nos quais o controle experimental é difícil e a interpretação dos resultados é exigente [5]. Por enquanto, não há resultados suficientes para tirar conclusões quanto ao impacto da disponibilidade de luz natural na produtividade; são necessárias mais pesquisas.

Uma análise dos dados anuais de receitas e despesas de edifícios comerciais por Kim e Wineman [114] indicou que as vistas têm um valor econômico. Em seu estudo, edifícios mais altos, provavelmente com vistas do horizonte e da paisagem urbana, tinham valores imobiliários mais elevados. Nas entrevistas, a maioria das empresas afirmou que a vista era um fator considerado na definição dos aluguéis. Um estudo de Heschong [115] indicou que os trabalhadores de call centers com a melhor vista possível processavam chamadas mais rapidamente e obtinham melhores pontuações em testes de função mental em comparação com aqueles trabalhadores sem vista. Uma análise das vendas em lojas com e sem claraboias por Heschong et al. [109] indicou que as lojas com claraboias tiveram um aumento em seu índice de vendas. As entrevistas indicaram que a claraboia levava inconscientemente a perceber o ambiente visual como mais limpo e espaçoso.

Conforme indicado acima, os mecanismos detalhados por trás desses e de outros benefícios monetários secundários são amplamente desconhecidos. Além disso, um aumento na produtividade só pode ser alcançado quando os efeitos indesejados da iluminação natural, como ofuscamento, sombras, reflexos velantes e superaquecimento, são evitados.

Como mencionado acima, nossa compreensão dos mecanismos por trás da luz natural e seus benefícios econômicos diretos, bem como seus benefícios secundários, ainda é superficial. Além disso, o pré-requisito para alcançar maior eficiência produtiva é evitar os efeitos negativos trazidos pela luz natural, como ofuscamento, sombras, reflexos e superaquecimento.

A intensidade, a distribuição espectral de potência e a direção espacial e a difusividade da luz natural são características que favorecem a aparência dos ambientes e dos objetos, bem como os efeitos não formadores de imagem. A dinâmica das mudanças na intensidade e na cor da luz natural favorece naturalmente a sincronização do ritmo circadiano, o humor e o estado de alerta. Algumas respostas humanas, como os efeitos não formadores de imagem, parecem estar bem definidas. Além disso, o papel da luz solar na pele para favorecer a produção de vitamina D está bem estabelecido. No entanto, muitos benefícios da luz natural e das janelas ainda não podem ser explicados de forma tão direta. O maior limiar de aparecimento do ofuscamento desconfortável em condições de luz natural, bem como o efeito positivo das pistas contextuais proporcionadas por uma vista externa, são induzidos por mecanismos que não são bem compreendidos. Algumas respostas à luz parecem ser mediadas por vias visuais e não formadoras de imagem, o que requer mais pesquisas [116–118].

Embora muitas características da luz natural possam ser imitadas pela iluminação elétrica, não foi demonstrado que todos os diversos resultados positivos holísticos associados à luz natural possam ser reproduzidos artificialmente. De fato, as características da complexa interação entre a dinâmica da luz natural e as respostas individuais humanas não têm sido facilmente quantificáveis até o momento. Elas continuam sendo áreas-chave que exigem extensa pesquisa adicional.

Sugerimos que estudos futuros abordem o impacto da luz natural nos seguintes aspectos do desempenho humano, saúde e bem-estar que podem levar a comportamentos que se traduzam em benefícios monetários:

1. Impacto diferencial das variações na distribuição espectral de potência e na intensidade da luz ao longo do dia e das estações em diferentes localizações geográficas, por exemplo, através de estudos epidemiológicos que explorem mais profundamente o efeito do fornecimento de luz natural na boa visão e no alinhamento circadiano, sono restaurador e melhor saúde;

2. Diferenças no impacto da fonte de luz na aparência do ambiente e dos objetos, comparando a iluminação elétrica e a luz natural através de janelas, claraboias ou tubos de luz, o que inclui as diferenças entre iluminação estática e dinâmica;

3. Estimativas estatísticas da variância no impacto da luz do dia com exposição concomitante à luz elétrica, para elaborar suas interações, incluindo avaliações dos efeitos do histórico de luz, e obter uma melhor compreensão do potencial agudo e não formador de imagens da luz do dia;

3. Avaliação estatística da variação no impacto quando a luz natural e as fontes de luz elétrica são expostas simultaneamente, para esclarecer suas interações (incluindo avaliação dos efeitos do histórico de luz) e compreender mais claramente o potencial da luz natural em termos de aspectos imediatos e não formadores de imagens.

(Nota do iLLab: O iLLab está conduzindo simultaneamente pesquisas relacionadas aos três pontos acima: Iluminação centrada no ser humano (HCL), simulação de luz do dia e integração de iluminação natural e artificial.)

1. Avaliações qualitativas da percepção de um ambiente (por exemplo, de trabalho) para estudar o papel do contexto e do conteúdo sob diferentes regimes de iluminação, incluindo a ausência de luz, e se os sintomas dessa ausência podem ser quantificados/operacionalizados;

2. Quantificação da vista e das pistas contextuais das janelas. Métricas precisam ser desenvolvidas para a quantidade e qualidade da vista para o exterior e uma medida para avaliar a importância das pistas contextuais, equilibrando diferentes funções das janelas, como proteção contra ofuscamento, gestão do ganho de calor solar e fornecimento de luz natural;

3. A prevalência das condições climáticas e dos arquétipos arquitetônicos pode influenciar as expectativas e respostas dos ocupantes; portanto, o impacto do clima e da cultura na preferência pela fonte de luz, na aparência do ambiente e dos objetos, bem como nos aspectos de conforto, deve ser alvo de investigações futuras.

E, finalmente, talvez o mais urgentemente necessário e mais difícil de elaborar seja um (conjunto de) métrica(s) para medir a ‘naturalidade’ da luz.

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