Οι πόλεις που ζούμε φωτίζονται με τεχνητό φωτισμό και σε πολλές περιπτώσεις φωτισμού πόλεων το θέαμα είναι μαγευτικό και εντυπωσιακό. Τα ψηλά κτίρια που χτίζονται πλέον ανά τον κόσμο, αποτελώντας καλλιτεχνική και αρχιτεκτονική έκφραση των δημιουργών τους, φωτίζονται με τρόπο τέτοιο, ώστε να παρουσιάζουν ένα θέαμα στους επισκέπτες τους. Ωστόσο, αυτό το εντυπωσιακό θέαμα, πέραν του θαυμασμού και της εντύπωσης που δημιουργεί, φέρει συχνά έναν αρνητικό αντίκτυπο, το οποίο είναι το φαινόμενο της φωτορύπανσης.

Φωτορύπανση καλείται η υπερβολική και ακατάλληλη χρήση τεχνητού φωτισμού στους εξωτερικούς χώρους, είτε αυτοί οι χώροι είναι προσόψεις κτιρίων, είτε δρόμοι ή οτιδήποτε μπορούμε να φωτίσουμε τεχνητά σε εξωτερικό χώρο  (Sciezor, 2019). Η φωτορύπανση για αρκετά χρόνια αποτελούσε ένα ζήτημα στο οποίο δεν αποδιδόταν η απαραίτητη σημασία, αλλά από την στιγμή που άρχισε η μελέτη του φαινομένου διαπιστώθηκε ότι δεν είναι ένα ακίνδυνο φαινόμενο ή ένα ήπιο υποπροϊόν που προκύπτει από τον εξωτερικό τεχνικό φωτισμό αλλά έχει σοβαρό αντίκτυπο στον άνθρωπο και στον περιβάλλον. (Sciezor, 2019)

Κατά κανόνα, τα μεγαλύτερα ποσοστά φωτορύπανσης απαντώνται στα μεγάλα αστικά κέντρα, όπου υπάρχει ευρεία χρήση εξωτερικού φωτισμού σε κάθε είδους υποδομές. Ο υπερβολικός ή ο ακατάλληλος φωτισμός σε δρόμους, κτίρια, οι οθόνες διαφημίσεων αλλά κυρίως ο λάθος φωτισμός στις επιφάνειες όψεων των ψηλών κτιρίων (π.χ. ουρανοξύστες) και μνημείων αυξάνουν τα επίπεδα φωτορύπανσης. Η αστρονομία είναι ένα από τα επιστημονικά πεδία ενδιαφέροντος όπου η φωτορύπανση δημιουργεί πρόβλημα (Rajkhowa, 2012) . Αλλα πολύ σημαντικά πεδία είναι το περιβάλλον (χλωρίδα και πανίδα) και ο κιρκάδιος ρυθμός (Travis Longcore, 2004).

Ο βασικός λόγος που δημιουργείται φωτορύπανση από τα κτίρια είναι ο τρόπος και οι τεχνικές φωτισμού ανάδειξης όψεων τους, δηλαδή από τον προβληματικό σχεδιασμό του αρχιτεκτονικού φωτισμού τους. Στην συγκεκριμένη διπλωματική θα επικεντρωθούμε σε εφαρμογές του τεχνητού φωτισμού που προκαλούν φωτορύπανση είτε με την άστοχη τοποθέτηση των φωτιστικών είτε με την υπερβολική ένταση τους. Για το λόγο αυτό θα αναλύσουμε τις τεχνικές ανάδειξης όψεων με τεχνητό φωτισμό και την λειτουργία τους με αυτόματα συστήματα ελέγχου με στόχο την μείωση της φωτορύπανσης.

Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στο πώς ο φωτισμός ανάδειξης όψεων ψηλών  κτιρίων μετατρέπεται από εντυπωσιακό θέαμα σε σοβαρή πηγή φωτορύπανσης και προτείνει ένα ολιστικό πλαίσιο μείωσης του προβλήματος μέσω νέων τεχνολογιών και αυτοματισμών απατώντας στο ερώτημα Πως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις νέες τεχνολογίες για να πετύχουμε μείωση την φωτορύπανσης; Αυτό θα αποτελέσει και το ερευνητικό ερώτημα της συγκεκριμένης διπλωματικής.
Οι ερευνητικοί άξονες οργανώνονται σε πέντε πεδία:     

1. Τεχνικές φωτισμού όψεων – accent lighting, uplighting, downlighting, projection lighting and mapping, wall-washing, grazing, silhouetting και media-façades, αναλύονται ως προς τον τρόπο χρήση τους και το δυναμικό τους στην δημιουργία φωτορύπανσης.
2. Αυτοματισμοί & πρωτόκολλα – DALI, KNX, DMX512, IoT λύσεις κ.ά. χαρτογραφούνται ως μέσα λεπτομερούς ελέγχου έντασης, θερμοκρασίας χρώματος και χρονοπρογραμματισμού, επιτρέποντας στο σύστημα φωτισμού να προσαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο και να βοηθήσουν στην μείωση της φωτορύπανσης.
3. Μορφές φωτορύπανσης – θάμβωση, λάμψη νυχτερινού ουρανού (sky-glow), παραβατικός φωτισμός και φωτισμός σύγχυσης παρουσιάζονται με τα κύρια αίτια και τις επιπτώσεις τους σε οικοσυστήματα, αστρονομία και ανθρώπινη υγεία.
4. Κανονιστικό πλαίσιο – μελέτη και παρουσίαση διεθνών πρότυπων (EN 12464-2, CIE), αλλά και βιώσιμα συστήματα αξιολόγησης (LEED, IDA) τα οποία βοηθούν ως εργαλεία περιορισμού της φωτορύπανσης στον αρχιτεκτονικό φωτισμό .
5. Μελέτη περίπτωσης και παρουσίαση νέο σχεδιασμού – Μελέτη της φωτορύπανσης από ενα εμβληματικό κτίριο του Πύργου της Σανγκάης και πρόταση νέας σχεδίασης για μείωση της φωτορύπανσης που προέρχεται από αυτό.

Σκοπός

Η παρούσα διπλωματική εργασία επιδιώκει να διερευνήσει το πόσο είναι πιθανό και με ποιο τρόπο η χρήση νέων τεχνολογιών και αυτοματισμών να μειώσει το φαινόμενο της φωτορύπανσης που δημιουργείται κατά το σχεδιασμό φωτισμού κτιρίων, αποδίδοντας το παράδειγμα εντυπωσιακών κτιρίων, όπως είναι ο πύργος της Σανγκάης.

Μεθοδολογία

Πραγματοποιήθηκε εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση σε ιστοσελίδες και βάσεις δεδομένων σχετικά με το φαινόμενο της φωτορύπανσης και το σχεδιασμό φωτισμού κτιρίων. Σε δεύτερο στάδιο, επιλέχθηκε το παράδειγμα του πύργου της Σανγκάης, ως μοντέλο ακριβούς σχεδιασμού φωτισμού, το οποίο όμως φέρει περιθώρια βελτίωσης σε ό,τι αφορά το φαινόμενο της φωτορύπανσης. Η πρόταση βελτίωσης με προσομοίωση στην οποία αποτυπώνεται με χρήση ψευδοχρώματων το νέο επίπεδο φωτισμού της όψης που έχει το κτίριο μετά την νέα σχεδίαση φωτισμού.

Συμπεράσματα

• Ο φωτισμός προσόψεων αποτελεί κρίσιμη πηγή φωτορύπανσης. Στην κλίμακα μεγάλων μητροπόλεων, τα επίπεδα sky-glow μπορούν να ξεπεράσουν το επιτρεπτό όριο και αυξήσουν την φωτορύπανση σε επιβλαβή επίπεδα.

• Οι πέντε αρχές «φωτισμού Dark-Sky» (χρηστικότητα, ορθή στόχευση, χαμηλή ένταση, διασύνδεση με αυτοματισμούς, θερμό φάσμα) εμφανίζονται ως μια απλή αλλά αποτελεσματική συνταγή που μπορεί να ενταχθεί στα συμβατικά σχέδια φωτισμού χωρίς υπερβολικό κόστος και να αποφέρει μεγάλη μείωση στην φωτορύπανση.
• Αυτοματοποιημένος έλεγχος (αισθητήρες παρουσίας/φωτεινότητας, χρονοδιακόπτες, προφίλ circadian) επιτρέπει δυναμική εξοικονόμηση ενέργειας  και ταυτόχρονη μείωση της θάμβωσης, ειδικά όταν συνδυάζεται με DMX512 ή DALI‐2 που παρέχουν αμφίδρομη ανάδραση.
• Ρύθμιση φωτεινότητας LED-οθονών μείωση της μέγιστης έντασης φωτισμού  θα  μειώσει δραστικά την αισθητή θάμβωση και τον φωτισμό σύγχυσης σε πυκνοκατοικημένες περιοχές .

• Η υιοθέτηση/ενίσχυση προτύπων όπως το EN 12464-2 για εξωτερικούς χώρους και η υποχρεωτική συμμόρφωση με πιστοποιήσεις τύπου LEED μπορεί να λειτουργήσει ως κανονιστικός μοχλός για τον περιορισμό της άναρχης τοποθέτησης φωτιστικών.
• Συστημική συνεργασία φορέων – δήμων, φορέων ενέργειας, σχεδιαστών φωτισμού – κρίνεται απαραίτητη· η φωτορύπανση δεν λύνεται μόνο με τεχνολογία, αλλά με συνδυασμό πολιτικής, εκπαίδευσης και επιτήρησης και ελέγχους.

Καταληκτικά, η εργασία αποδεικνύει ότι η εφαρμογή στοχευμένων τεχνολογικών μέτρων και ορθών σχεδιαστικών πρακτικών μπορεί να διατηρήσει το αισθητικό αποτέλεσμα των φωτισμένων όψεων, ενώ μειώνει ουσιαστικά τον περιβαλλοντικό τους αντίκτυπο. Το προτεινόμενο πλαίσιο λειτουργεί ως οδηγός τόσο για τους επαγγελματίες φωτισμού όσο και για τα ρυθμιστικά σώματα που επιδιώκουν βιώσιμες πόλεις του 21ου αιώνα.

The cities we live in are illuminated with artificial lighting, and in many cases, urban lighting creates a magical and impressive spectacle. The tall buildings now being constructed around the world, serving as artistic and architectural expressions, are lit in ways that present a visual attraction for visitors. However, beyond admiration and aesthetic appeal, this impressive display often has a negative side effect—light pollution.

Light pollution refers to the excessive and inappropriate use of artificial lighting in outdoor spaces, whether it involves building facades, streets, or any other artificially lit exterior area. For many years, light pollution was an issue that did not receive due attention. However, once the phenomenon began to be studied, it became clear that it is neither harmless nor a mild byproduct of outdoor lighting—it has significant impacts on humans and the environment. (Sciezor, 2019)

Typically, the highest levels of light pollution are found in large urban centers, where extensive use of exterior lighting occurs across all types of infrastructure. Excessive or poorly designed lighting on streets, buildings, advertising screens, and especially the incorrect illumination of tall building facades (e.g., skyscrapers) and monuments, significantly increases light pollution levels. Astronomy constitutes one of the scientific disciplines in which light pollution poses a significant challenge (Rajkhowa, 2012). Furthermore, another critically important domain influenced by light pollution is the natural environment and the regulation of the circadian rhythm (Travis Longcore, 2004).

The primary source of light pollution from buildings stems from the methods and techniques used in facade lighting, particularly when the architectural lighting design is flawed. This thesis focuses on artificial lighting applications that contribute to light pollution, either due to poor fixture placement or excessive light intensity. To address this, we analyze facade lighting techniques and their integration with automated control systems. The thesis explores how building facade lighting can evolve from an aesthetic spectacle to a major source of pollution and proposes a holistic framework for mitigating the issue through new technologies and automation. It answers the core research question: How can we use new technologies to reduce light pollution?

The research is structured around five key areas:

1. Facade lighting techniques – Accent lighting, uplighting, downlighting, projection lighting and mapping, wall-washing, grazing, silhouetting, and media facades are analyzed in terms of their usage and potential to generate light pollution.
2. Automation & protocols – DALI, KNX, DMX512, IoT solutions, etc., are mapped as tools for precise control of intensity, color temperature, and scheduling, enabling real-time lighting system adaptation to reduce light pollution.
3. Types of light pollution – Glare, sky glow, light trespass, and confusing lighting are presented with their main causes and effects on ecosystems, astronomy, and human health.
4. Regulatory framework – International standards (EN 12464-2, CIE) and sustainability assessment systems (LEED, IDA) are examined as tools for reducing light pollution through architectural lighting.
5. Case study and redesign proposal – A case study of the Shanghai Tower is conducted, analyzing its light pollution and proposing a new lighting design aimed at reducing its environmental impact.

Purpose

This thesis aims to explore how and to what extent the use of new technologies and automation can reduce the phenomenon of light pollution generated through building lighting design, using impressive structures like the Shanghai Tower as a reference.

Methods

An extensive literature review was conducted using websites and databases related to light pollution and building lighting design. As a result of the literature review, the Shanghai Tower was selected as a model of detailed lighting design, which, however, leaves room for improvement regarding light pollution. A redesign proposal was developed, accompanied by a simulation using false-color imaging to visualize the new lighting levels of the building facade after the revised lighting strategy.

Conclusions

• Facade lighting is a critical source of light pollution. In major metropolitan areas, sky-glow levels can exceed acceptable limits and rise to harmful levels.
• The five principles of Dark Sky Lighting (usefulness, proper aiming, low intensity, automation integration, and warm spectrum) provide a simple yet effective recipe that can be incorporated into conventional lighting plans without excessive cost and with substantial reduction in light pollution.
• Automated controls (presence/brightness sensors, timers, circadian profiles) enable dynamic energy savings and glare reduction, especially when combined with DMX512 or DALI‐2 systems that allow bidirectional feedback.
• Regulating LED screen brightness and limiting maximum lighting intensity can drastically reduce glare and confusing lighting in densely populated areas.
• Adoption and reinforcement of standards such as EN 12464-2 for outdoor areas, and mandatory compliance with certifications like LEED, can serve as regulatory levers to curb uncontrolled fixture placement.
• Systemic collaboration between stakeholders—municipalities, energy providers, and lighting designers—is essential; light pollution cannot be solved solely with technology, but through a combination of policy, education, monitoring, and enforcement.

In conclusion, this thesis demonstrates that the implementation of targeted technological measures and sound design practices can preserve the aesthetic impact of illuminated facades while significantly reducing their environmental footprint. The proposed framework serves as a guide for lighting professionals and regulatory bodies alike, supporting the creation of sustainable cities in the 21st century.