Коэффициент отражения стен: как цвет добавляет комнате света

Банка краски не излучает ни одного люмена. При этом в декабре на 67-й широте она работает как часть осветительной установки: всё, что не вернулось от стен и потолка обратно в комнату, ушло в тепло и исчезло. Разница между «вернулось 65 %» и «вернулось 25 %» измерима, её печатают в паспорте цвета, и почти никто на неё не смотрит.

Число, которое печатают мелким шрифтом

LRV, light reflectance value, — доля светового потока, возвращённая поверхностью. Как её получают, производители не скрывают. Resene формулирует прямо: «Resene light reflectance values are measured from each colour standard using a spectrophotometer and are the CIE Tristimulus Y value (brightness) of the colour» — LRV это координата цвета Y, снятая спектрофотометром.

ГОСТ Р 56709-2015 описывает ту же величину своими словами: пункт 3.2 определяет «коэффициент интегрального отражения света ρ, %» как «отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку» и считает его интегралом по спектру, куда входят распределение мощности источника и спектральная чувствительность глаза. Деталь важная, к ней вернёмся.

А теперь то, что ломает интуицию. Светлоту глаз строит не по Y, а по кубическому корню из него: международный светотехнический словарь МКО (CIE S 017:2020) задаёт её формулой L* = 116 f(Y/Yn) − 16, где f — кубический корень отношения. Подставим: поверхность с LRV 18,4 % даёт L* ровно 50, идеальную визуальную середину между чёрным и белым.

Смотрите на строки в середине. Пыльно-серый выглядит «серединкой», L* 55, — а возвращает 23 % падающего света, четыре пятых потока сжигает. Спор о цвете стен поэтому нельзя вести на глаз: ощущение живёт в сжатой шкале, счётчик за электричество — в линейной.

Что требует норматив и чего в нём нет

Освещённость жилых помещений задаёт СанПиН 1.2.3685-21, таблица 5.52: жилые комнаты, гостиные и спальни — 150 лк, детские 200, кабинеты и библиотеки 300, причём плоскость нормирования Г-0,0, то есть на полу, а не на столе. КЕО при боковом освещении для жилой комнаты — 0,5 %. Сколько это даёт в полярную ночь, мы считали отдельно: в декабре умножать наружные люксы почти не на что.

Отделка в нормах тоже присутствует, но не там, где её ищут. СП 52.13330.2016 в пункте 5.10 говорит: «Расчетное значение средневзвешенного коэффициента отражения внутренних поверхностей помещения при расчетах естественного освещения следует принимать равным в жилых и общественных помещениях — 0,55, а в производственных помещениях — 0,50». Это не требование к вашим стенам, а условие расчёта: считая КЕО, проектировщик заранее предполагает светлую отделку. Покрасили темнее — расчёт, по которому согласовали окно, стал оптимистичнее реальности.

Прямое требование к отделке в разделе про общественные, жилые и вспомогательные здания одно — пункт 7.3.5: «В помещениях, где необходимо обеспечить цилиндрическую освещенность, средневзвешенный по поверхности коэффициент отражения стен должен быть не менее 40 %, а потолка — не менее 50 %». Цилиндрическая освещённость — это про насыщенность помещения светом, то есть про ощущение, а не про яркость столешницы.

Ориентиры даёт ГОСТ Р 55710-2013: «Коэффициенты отражения окружающих поверхностей должны быть: от 0,7 до 0,9 — для потолков; от 0,5 до 0,8 — для стен; от 0,2 до 0,7 — для рабочих поверхностей; от 0,2 до 0,4 — для пола». Стандарт написан про рабочие места внутри зданий, а не про спальню, — но домашний кабинет в северной квартире это ровно рабочее место.

Считаем в люменах

Рабочая формула метода коэффициента использования: Ф = E · S · Kз · z / η, где Ф — суммарный поток светильников, E — нужная освещённость, S — площадь, Kз — коэффициент запаса, z — коэффициент неравномерности. Отделка сидит внутри η. Берём комнату 4 × 5 м с потолком 2,7 м: расчётная плоскость 0,8 м, высота подвеса над ней h = 1,9 м, индекс помещения i = 20 / (9 × 1,9) = 1,17.

Таблицы η табулированы по этому индексу и по тройке «потолок / стены / пол». В учебной таблице для двухлампового светильника (курс SBS5312, City University of Hong Kong) при потолке 0,7, поле 0,2 и индексе 1,25 стоит: стены 0,5 → η = 0,65; стены 0,3 → 0,62; стены 0,1 → 0,59. В таблице 13 из «Элементарной светотехники» Л. П. Варфоломеева для светильника с полуширокой кривой силы света при индексе 0,6 набор 50/50/10 даёт 34 %, а 50/30/10 — 29 %.

Перевод на человеческий: осветление стен добавляет на рабочей плоскости от 5 до 17 %, и тем больше, чем уже и выше комната, — доля стен в общей площади поверхностей растёт. Никакого удвоения: потолочный светильник светит вниз, и стол получает поток напрямую, минуя обои.

Но комната — это не стол. Возьмём среднюю освещённость всех её поверхностей: с учётом переотражений E = Ф / (A × (1 − ρ̄)), где ρ̄ — средневзвешенный коэффициент отражения, A — суммарная площадь. У нас потолок 20 м², пол 20 м², стены 2 × (4 + 5) × 2,7 = 48,6 м², итого 88,6 м².

Отношение — 1,51. Светлые стены дают ту же среднюю яркость комнаты при потоке в полтора раза меньшем: для комнаты, которой на комфортные зимние 500 лк нужно около 30 000 лм, это разница в 10 000 лм — три-четыре лишних светильника и сотня ватт круглые сутки с ноября по февраль.

Тёмные стены не отбирают свет у стола. Они отбирают свет у ощущения, что в комнате светло, — а в декабре покупается именно оно.

Отсюда следствие для сценариев: чем больше света идёт в потолок и стены, а не сразу вниз, тем сильнее отделка управляет результатом. Торшер, светящий в потолок, при стенах 0,25 работает вполсилы. Это стоит держать в голове, разводя утренние и вечерние группы света, и особенно ставя лампу светотерапии: ей важна освещённость в вертикальной плоскости на уровне глаз, а её формирует в том числе стена напротив.

Матовое и глянцевое: LRV один, поведение разное

ГОСТ Р 56709-2015 разделяет три величины: интегральный коэффициент отражения (пункт 3.2), диффузный (3.3) и «коэффициент направленного (зеркального) отражения света ρ, %: Отражение в соответствии с законами зеркального отражения без диффузии» (3.4). Измеряют их одним прибором — фотометрическим шаром, в котором есть отверстие для выхода зеркально отражённого луча: закрыли заглушкой — получили интегральный коэффициент, открыли — диффузный.

Разница между матовой и глянцевой краской одного цвета живёт именно в этой заглушке. Суммарно возвращается почти столько же света, но матовая рассеивает его по всей полусфере, а глянцевая заметную часть отдаёт зеркально — под тем же углом, под которым свет упал. Отсюда блики и отражённая блескость (ГОСТ Р 55710-2013 прямо требует учитывать коэффициенты отражения отделки потолка и стен, чтобы её снизить) и безжалостно подчёркнутый рельеф штукатурки. Полезная сторона тоже есть: полуглянцевый потолок в комнате с одним высоким окном уводит дневной свет вглубь направленно, а не размазывает его.

Почему белый в Ковдоре выглядит серым

Вернёмся к формуле из ГОСТ Р 56709: коэффициент отражения — интеграл, в который входит спектр источника. Значит, число привязано к тому, чем светят. Пасмурное северное небо со снегом внизу даёт свет, смещённый в синюю область; лампа накаливания — в красную. Нейтрально-белая стена честно возвращает 85 % и того и другого, но возвращает тот спектр, который получила, — и в синеватом дневном свете читается холодной и грязноватой.

Вывод простой: на севере белый берут с тёплым подтоном. В той же таблице RAL жемчужно-белый RAL 1013 отдаёт 70,76 % против 84,82 % у RAL 9010 — четырнадцать процентных пунктов отражения за то, что стена не выглядит ледяной. Для потолка плата великовата, для стен обычно оправдана. И помните, что селективное покрытие на стекле меняет спектр приходящего дневного света: выкраску смотрят в самой комнате у окна, а не в магазине.

Что с этим делать в северной квартире

• Потолок — на максимум. Единственная поверхность, у которой нет причин быть тёмной: 0,8 и выше, матовый, без подтона.
• Стены — 0,5–0,7 с тёплым подтоном. Диапазон совпадает с ГОСТ Р 55710 и заведомо перекрывает минимум 40 % из пункта 7.3.5 СП 52.
• Тёмное — точечно и за спиной. Акцентная стена позади рабочего места не съедает освещённость на столе и не даёт бликов в поле зрения.
• Пол — компромисс. У него есть вторая, более важная зимой характеристика: насколько он холодный на ощупь. Светлый керамогранит выигрывает по отражению и проигрывает по теплоусвоению.
• Прихожая. По таблице 5.52 внутриквартирным коридорам положено 50 лк; при тёмной отделке буферная зона превращается в чёрную дыру.
• Вечером всё меняется. Задёрнутые плотные шторы — это большая поверхность с собственным LRV, обычно темнее стены: после захода ρ̄ комнаты падает.
• Тёмный угол — сигнал. Если тёмная отделка совпала с наружным углом или балконной плитой, сначала разбирайтесь с мостиком холода: плесень на тёмном фоне видна позже.

Померить фактическое ρ дома можно приблизительно: люксметром замерить освещённость, падающую на стену, затем развернуть датчик к стене на 10–15 см и замерить отражённую. Отношение — грубая оценка. ГОСТ Р 56709 описывает корректный вариант этой процедуры, относительный метод: сравнение с эталонным образцом, у которого коэффициент аттестован. Без эталона погрешность легко уходит за десяток процентов, но для решения «перекрашивать или нет» хватает и этого.

Один слой краски дешевле лишнего светильника и не требует штробы. В декабре на 67-й широте это самая выгодная арифметика из доступных.