Nicolas Dorval-Bory . Raphaël Bétillon . photos: © BETILLON / DORVAL-BORY
Spectral apartment is a renovation project of a small Parisian studio, in which the lack of natural light led the client to ask us to intervene particularly on the issue of artificial light.
To do this, we chose to adopt a radical and binary approach by studying the spectral qualities of two different sources of artificial light.
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Although often overlooked, since hardly noticeable in everyday use, the color rendering index, abbreviated CRI is one of the fundamental criteria for evaluating light. It depends more precisely on the spectral power distribution of light (SPD) and was identified in 1948 by the Scientific JP Bouma, then qualified by the International Commission on Illumination (CIE). The CRI of a light describes its ability to reflect accurate color of a surface. Bouma noticed that daylight was much better to estimate the colors and the work of the CIE established its value to 100 to determine the scale of CRI. Thus, a light with high CRI, close to 100, can render the colors properly (homogeneity in the spectral power distribution), while a low CRI is synonymous with loss of color range, so a disappearance of colors.
So in the manner of architect Philippe Rahm, the idea is to explore from an objective and scientific point of view the spectral qualities of these various light sources, and then to create an architecture that considers and even uses their special qualities.
The case of low-pressure sodium lamps (LPS) is in this particular. This system is extremely popular because of its particularly high efficiency (amount of light compared to consumed electricity) and it is used for the illumination of cities along the streets, roads and highways. Its characteristic color temperature gives this particular orangey shade to our nocturnal urban environment. However, these lamps have the lowest CRI, close to 0. This means that the light is monochromatic, in a wavelength of 589.3 nm, and cannot render any other color.
At night, along a road, we believe we can discern red from blue, but it is physically impossible with LPS light. A photo taken with such a light is monochromatic and necessarily, so to say, in black and white. Furthermore, for humans this wavelength is particularly suited to night vision, since the wavelengths around the blue (totally absent from LPS) induces a contraction of the pupil, limiting the amount of light perceived by the eye. After a few seconds of retina adaptation, the human brain rebalances the perceived color to produce a virtual spectrum, giving an impression of the scene as close as possible to objective reality. Now with LPS lighting, the brain has no other color to produce the virtual spectrum, so it literally produces a grayscale image.
So what does a space illuminated only in black and white become? What is the most appropriate architecture, the one that operates at best this particular artificial light. It is known that LPS lighting makes police work more difficult on the road at night, as distinguishing the color of a car is impossible. But one could imagine very intensely lit places where it would not be useful to perceive colors, and where this feature of artificial lighting would be known and controlled. Similarly, certain types of fluorescent lighting tubes with high CRI should be used for places that have been developed taking into account the abundance of some spectral peaks.
In our project, the first phase consisted of a division of program elements according on their spectral needs: which uses need a good color rendering, which spaces can be content with a very low color rendering? This first classification generates a hierarchy of space: on one side the kitchen, the living room, where distinguishing colors is required, on the other hand the bed and the shower where monochromatic light suffices.
This bipolarity between high and low CRI becomes the crucial element of space composition. Holding two separate light sources, a simple 2m high wall divides the studio and generates this composition. On one side an over 90 CRI lighting (940 fluorescent tubes) with a neutral color temperature (4000K), on the other side a warm light from low-pressure sodium lamps with zero CRI. Each of the two light sources produces about 16,000 lumens. The accurate analysis of the distribution of light in space then indicates the positioning of uses. Since there is no other source of artificial light in the studio those spaces are arranged in a form of free plan. As both sources can be switched independently, different lightning patterns appear, giving rise to unforeseen uses in particular areas of the apartment.
The apartment is designed in a simple and neutral expression, without color or particular detail, annihilating any architectural expressiveness or narrative to leave only the logic of composition generated by light.
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Name of the project :APPARTEMENT SPECTRAL
Type : Small apartment renovation
Architects : BETILLON / DORVAL-BORY
Team : Nicolas Dorval-Bory, , Raphaël Bétillon (principals)
Federica Sedda, José Rocha Gonçalves (interns)
Location : Levallois (Paris suburbs)
Size : 20 m²
Project : july 2012
Completion : april 2013
Budget : 33 000 € VAT excluded
Client : anonymous – movie producer
Appartement Spectral est un projet de réhabilitation d’un petit studio parisien, dont le manque de lumière naturelle a conduit le client à nous demander d’intervenir particulièrement sur la question de la lumière artificielle. Pour ce faire, nous avons choisi d’adopter une approche radicale et binaire, en étudiant les qualités spectrales de deux sources de lumière artificielle différentes. Bien souvent négligé, puisque difficilement perceptible dans un usage courant, l’indice de rendu des couleurs, abrégé IRC, est un des critères fondamentaux pour apprécier la lumière. Il dépend plus précisément de la distribution de puissance spectrale d’une lumière (SPD) et fut identifié à partir de 1948 par le scientifique J.P Bouma puis qualifié par la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE). L’IRC d’une lumière qualifie sa capacité à renvoyer avec exactitude les couleurs d’une surface. Bouma remarqua que la lumière naturelle était bien meilleure pour apprécier les couleurs, et les travaux de la CIE établirent sa valeur à 100 pour déterminer l’échelle des IRC. Ainsi, une lumière à l’IRC élevé, proche de 100, permet de rendre correctement les couleurs (homogénéité dans la distribution de puissance spectrale), tandis qu’un IRC faible est synonyme d’appauvrissement de la gamme chromatique, donc d’une disparition des couleurs. Ainsi, à la manière de l’architecte Philippe Rahm, le propos est d’étudier d’un point de vue objectif et scientifique les qualités spectrales de ces diverses sources lumineuses et de créer ainsi une architecture qui tient compte et même qui exploite ces qualités particulières. Le cas des lampes à sodium basse pression (LPS) est en cela particulier. Ce système est extrêmement répandu du fait de son rendement particulièrement élevé (quantité de lumière par rapport à électricité dépensée): il est ainsi utilisé pour l’illumination des villes, le long des rues, routes et autoroutes. Sa température de couleur caractéristique donne cette teinte orangée particulière à notre environnement urbain nocturne. Pourtant, ces lampes ont l’IRC le plus faible qui soit, proche de 0. Ceci signifie que cette lumière est monochromatique, dans une longueur d’onde 589.3 nm, et ne peut renvoyer aucune autre couleur. La nuit, le long d’une route, on croira pouvoir distinguer un rouge d’un bleu, mais c’est impossible sous un éclairage LPS. Une photo prise avec une telle lumière est forcément monochromatique et donc, pour ainsi dire, en noir et blanc. Par ailleurs, pour les humains cette longueur d’onde est particulièrement adaptée à la vision nocturne, puisque les longueurs d’onde autour du bleu (absentes totalement des LPS) induisent une contraction de la pupille, limitant la quantité de lumière perceptible par l’œil. Après quelques secondes d’accoutumance rétinienne, le cerveau humain rééquilibre la palette de couleurs perçues pour produire un spectre virtuel, offrant une impression de la scène la plus proche possible d’une réalité objective. Or avec un éclairage LPS, le cerveau n’a aucune autre couleur pour produire ce spectre virtuel, il produit donc littéralement une image en niveaux de gris. Ainsi, que devient un espace illuminé uniquement en noir et blanc? Quelle architecture est la plus appropriée, exploite au mieux cette lumière artificielle particulière. On sait que l’éclairage LPS rend le travail des policiers sur route plus difficile de nuit, puisque distinguer la couleur d’une voiture s’avère impossible. Mais on pourrait imaginer des pièces, des lieux très intensément éclairés dans lesquels il ne serait pas utile de percevoir les couleurs, et où cette particularité de l’illumination artificielle serait alors connue et maîtrisée. De la même façon, l’éclairage de certains tubes fluorescents à IRC élevé devrait être utilisé pour des lieux ayant été élaborés en tenant compte de de la surabondance de certains pics spectraux. Dans notre projet, une première phase a donc consisté en une répartition des éléments de programme selon leur nécessité spectrale : quelles fonctions ont besoin d’un bon rendu des couleurs, quels espaces peuvent se contenter d’un rendu des couleurs très faible? Cette première classification génère une hiérarchisation de l’espace : d’un côté la cuisine, le salon, où distinguer les couleurs s’avère nécessaire, d’un autre côté le lit et la douche pour lesquels une lumière monochromatique suffirait. Dans notre projet, la création, un simple mur central, constitue la première structuration de l’espace. Ce mur délimite deux volumes, et devient le support de deux systèmes d’éclairage différents : des lampes au sodium basse pression, et des tubes fluorescents à l’IRC élevé. Cette bipolarité, entre IRC élevé et IRC nul, devient l’élément primordial de composition de l’espace. Support de deux sources lumineuses distinctes, un simple mur de 2m de haut divise le studio et génère cette composition. D’un côté un éclairage à l’IRC supérieur à 90 (des tubes fluorescents 940) à la température de couleur neutre (4000K), de l’autre la chaude lumière de lampes à sodium basse pression, à l’IRC nul. Chacune des deux sources produit une lumière d’environ 16000 lumens. L’analyse précise de la répartition de la lumière dans l’espace indique alors le positionnement des fonctions. Puisqu’il n’y a pas d’autre source de lumière dans le studio ces espaces sont disposés dans une forme de plan libre. Les deux sources pouvant être allumées indépendamment, des schémas d’éclairement différents apparaissent, laissant aussi naître d’autres usages imprévus dans telle ou telle zone de l’appartement. L’appartement est conçu dans un langage simple et neutre, sans couleur et détail particulier, annihilant toute expressivité ou narration architecturale pour ne laisser place qu’à la logique de composition générée par la lumière.
