تأسیسات روشنایی

 

سیستم های روشنایی از جمله پرکاربردترین فناوری های مورد استفاده در صنعت برق هستند. این سیستم ها دومین مصرف کننده عمده انرژی الکتریکی در ساختمان ها به شمار می روند. تقریباً تمامی تکنسین هایی که در صنایع مشغول به کارند در حرفه خود به نوعی با سیستم های روشنایی سر و کار دارند. 

 

  • اصطلاحات مربوط به شدت نور

متداول ترین معیاری که برای اندازه گیری و سنجش ظرفیت خروجی وسایل روشنایی مورد استفاده قرار می گیرد لومن یا شار تشعشعی است.

بر روی تمامی وسایل روشنایی از جمله انواع لامپ ها ظرفیت خروجی لامپ برحسب لومن مشخص می شود. برای مثال، ظرفیت خروجی یک لامپ فلورسنت T12 40W به طور معمول ۳۰۵۰ لومن است.

ظرفیت خروجی مجموعه ای از وسایل روشنایی نیز برحسب لومن سنجیده می شود. به طور کلی با گذشت زمان و کاهش عمر وسایل روشنایی، ظرفیت خروجی نور و قابلیت نوردهی آنها به تدریج کاهش می یابد که به این پدیده افت قابلیت نوردهی یا استهلاک لومن گفته می شود.

توجه داشته باشید که ظرفیت خروجی نور وسایل روشنایی اغلب بر مبنای قابلیت نوردهی اولیه آنها اعلام می شود.

 

 

  • شدت نور

به شدت نور، ایلومینانس یا شدت روشنایی گفته می شود که برای اندازه گیری آن از واحدی به نام فوت کاندل استفاده می شود که با اختصار آن را با fc نشان می دهند.

فوت کاندل در واقع مقدار لومن ها در هر فوت مربع از سطح انتشار نور را مشخص می کند. برای اندازه گیری شدت نور از وسایل اندازه گیری مخصوصی که بدین منظور طراحی و ساخته شده اند استفاده می شود. در هنگام اندازه گیری شدت نور توجه داشته باشید که به منظور دستیابی به نتایج دقیق و قابل اطمینان، وسیله اندازه گیری باید در مجاورت سطح مورد آزمایش و دور از سایر منابع تشعشعی مانند بدن انسان قرار گیرد.

به منظور ارزیابی شدت نور مورد نیاز در هر محل و انتخاب سیستم روشنایی مناسب برای آن بهتر است تحلیل شدت نور بر مبنای اطلاعات ارزیابی شده که توسط شرکت های سازنده وسایل اندازه گیری شدت نور ارایه می شود انجام گیرد.

تبدیل انرژی الکتریکی به روشنایی در حال حاضر انواع مختلفی از وسایل روشنایی در بازار موجود هستند که هر یک از آن ها بسته به نوع و کاربرد، کارایی مختلفی دارند. کارایی یک لامپ بر مبنای مقدار نور مرئی خروجی از آن در مقابل انرژی الکتریکی ورودی به آن تعریف می شود.


به عبارت دیگر، کارایی منابع روشنایی به صورت تعداد لومن های خروجی از منبع روشنایی در مقایسه با مقدار توان الکتریکی مصرفی بر حسب وات بیان می شود.


 

واحدی که برای سنجش میزان کارایی لامپ ها مورد استفاده قرار می گیرد لومن بر وات است، برای مثال، لامپ های HID در مقایسه با لامپ های رشته ای کارایی بالاتری دارند و مقدار لومن بر وات آنها بیشتر است.

 

  • دمای رنگ نور

رنگ نور خروجی از لامپ های مختلف در درجه اول به میزان گرم یا سرد بودن لامپ بستگی دارد. به عبارت دیگر اساسی ترین عاملی که بر رنگ نور خروجی از لامپ تأثیرگذار است دمای داخل لامپ در حین کارکرد است که این دما به طور معمول برحسب کلوین اندازه گیری می شود.

برای مثال در المنت های اجاق های برقیبا افزایش دمای المنت رنگ آن نیز دچار تغییر می شود. بدین صورت که در ابتدا که المنت برقی در پایین دمای خود قرار دارد رنگ آن قرمز است و به تدریج با افزایش دما به رنگ نارنجی، زرد و در نهایت سفید مایل به آبی در می آید. به طور کلی رنگ نور خروجی از وسایل روشنایی و منابع تولید نور «گرم» بیشتر به رنگ زرد یا نارنجی تمایل دارد و هر چه دمای منبع تولید نور کمتر شود شدت رنگ زرد و نارنجی آن نیز بیشتر می شود.

در مقابل، رنگ نور خروجی از وسایل روشنایی و منابع تولید نور «سرد» بیشتر به رنگ آبی تمایل دارد که با افزایش دمای منبع تولید نور شدت آن افزایش می یابد. برای مثال، نور خروجی از یک لامپ فلورسنت با نور سفید در دمای تقریبی ۴۱۰۰K به آبی متمایل می شود، در حالی که رنگ نور خروجی از چنین لامپی در دمای تقریبی ۳۰۰۰K به زرد متمایل می شود.

 

 

  • شاخص رنگ دهی

شاخص رنگ دهی یا شاخص رنگ منابع تولید نور که به اختصار آن را به CRI نشان می دهند معیاری نسبی بین ۰ تا ۱۰۰ است که نشان می دهد رنگ نور منعکس شده از اشیای موجود در یک محیط تا چه اندازه به رنگ واقعی آنها نزدیک است.

رنگ هر یک از اجسام موجود در محیط در واقع انعکاسی از نوری است که توسط وسایل روشنایی موجود در آن محل منتشر شده است. شاخص رنگ دهی معیاری است که مشخص می کند رنگ هر یک از اجسام در معرض یک منبع تولید نور خاص در مقایسه با رنگ همین اجسام هنگامی که در معرض یک منبع تولید نور استاندارد قرار می گیرند چگونه است.

هرچه شاخص رنگ دهی منابع تولید نور عدد بالاتری باشد بدین معنی است که رنگ اجسام در معرض نور تولید شده از این منبع مغایرت کمتری با رنگ واقعی آنها خواهد داشت.

توجه داشته باشید که با استفاده از شاخص CRI به هیچ وجه نمی توان تعیین کرد که چه رنگی به چه مقدار در مقایسه با رنگ واقعی خود دچار تغییر میشود. بلکه این شاخص معیاری کلی از متوسط تغییرات هشت رنگ استاندارد به شمار می رود.

بنابراین امکان آن وجود دارد که شاخص CRI در دو منبع تولید نور متفاوت با یکدیگر برابر باشد ولی رنگ یک شی یکسان در معرض هر یک از آنها با دیگری کاملا متفاوت باشد.

در هر صورت شاخص CRI معیاری مناسبی برای دستیابی به یک ارزیابی کلی از منبع تولید نور است ولی نمی توان از آن به عنوان یک معیار قطعی و کامل استفاده کرد.

 

به طور معمول شاخص CRI بین ۷۵ تا ۱۰۰ برای منابع تولید نور عالی به شمار می رود در حالی که شاخص های بین ۶۵ تا ۷۵ در گروه منابع تولید نور با کیفیت خوب جای می گیرد.

به همین ترتیب منابع تولید نوری که شاخص CRI در آنها بین ۵۵ تا ۶۵ است در گروه متوسط و بین ۰ تا ۵۵ در گروه ضعیف جای می گیرند.

به طور کلی هرچه شاخص CRI در منابع تولید نور بالاتر باشد، سطوح رنگی که در معرض نور منتشر شده از آنها قرار می گیرند روشن تر به نظر می رسند و میزان درخشش و شدت روشنایی آنها بیشتر است.


بیشتر بخوانید:

آشنایی با ماهیت نور


 

 تعیین شدت نور مورد نیاز

شدت نور مورد نیاز در هر محل در استانداردها و کدهای منتشر شده از سوی انجمن مهندسان روشنایی آمریکای شمالی (IES) ارایه شده است. ملاحظاتی که در استانداردهای این انجمن برای تعیین شدت نور باید در نظر گرفته شود عبارتند از:

  • کاربری محلی که قرار است به وسایل روشنایی تجهیز شود.
  • سن افرادی که در آن محل حضور دارند.
  • اهمیت سرعت و دقت در کارهای انجام شده توسط افراد حاضر در محل

به محض مشخص شدن شدت نور مورد نیاز برای هر محل، نوبت به انتخاب نوع لامپ ها و وسایل روشنایی مورد نیاز برای تامین شدت نور تعیین شده خواهد رسید. در هنگام انتخاب لامپ ها و سیستمهای روشنایی باید به نکات زیر توجه شود:

  • بازده تجهیزات مورد نظر
  • خروجی نور لامپ های مورد نظر بر حسب لومن و میزان بازتاب نور از سطوح مختلف در معرض نور تولید شده
  • میزان کاهش قابلیت نوردهی لامپ به واسطه عواملی از جمله کثیف شدن سطح خارجی آن یا افت قابلیت نوردهی آن به مرور زمان

ابعاد اتاق، ساختار و شکل کلی اتاق، میزان نورگیر بودن آن و قابلیت استفاده از نور طبیعی

نکته ای که همواره باید در هنگام طراحی سیستم های روشنایی اماکن مختلف مورد توجه قرار گیرد آن است که شدت نور منتشر شده در محیط نباید از مقدار موردنیاز بیشتر باشد چرا که روشن کردن محیط بیش از مقداری که مورد نیاز است جز اتلاف انرژی سود دیگری را در پی ندارد.

در سالیان گذشته به دلیل عدم رعایت ملاحظات و نبود محدودیت های انرژی، اهمیت چندانی به سیستم روشنایی ساختمان و شدت نور منتشر شده در داخل آن داده نمی شد. بدین ترتیب بود که گاهی شدت نور سیستم روشنایی مورد استفاده در یک ساختمان اداری که ۵۰fc نیز برای آن کافی بود بر مبنای ۱۰۰fc طراحی و ساخته می شد.

برای مثال در ساختمان های اداری که افراد اغلب با کامپیوتر کار می کنند می توان شدت نور مورد نیاز را با استفاده از سیستم های روشنایی سقفی و بر مبنای ۳۰fc تامین کرد. در چنین مواقعی برای تامین ۲۰fc شدت نور اضافی مورد نیاز افراد در هنگام مطالعه یا نوشتن می توان از چراغ مطالعه استفاده کرد. چراغ های مطالعه نیز در انواع مختلفی موجود هستند که نور منتشر شده از آنها را میتوان در جهتی دلخواه تنظیم کرد.

 


بیشتر بخوانید:

چه لامپی برای چه مصرفی انتخاب شود


 

  • کیفیت روشنایی

 علاوه بر شاخص رنگ منابع تولید نور معیارهایی دیگری نیز برای ارزیابی کیفیت نور منابع روشنایی وجود دارد.

یکی دیگر از معیارهایی که برای بررسی میزان کیفیت نور خروجی از لامپ ها مورد استفاده قرار می گیرد در صد تامین آسایش بصری است که به اختصار آن را با VCP نشان می دهند. این شاخص بیانگر آن است که چند درصد از افراد حاضر در محل هنگامی که در معرض نور منتشر شده از لامپ ها قرار می گیرند احساس ناراحتی می کنند.

معیار فاصله که به اختصار آن را با SC نمایش می دهند نیز یکی دیگر از شاخص هایی است که برای ارزیابی کیفیت روشنایی لامپ ها مورد استفاده قرار می گیرد. این شاخص به حداکثر فاصله توصیه شده بین سیستم های روشنایی اشاره دارد که بدون ایجاد گسستگی و یا ایجاد نور خیره کننده تمام فضای در نظر گرفته شده را تحت پوشش قرار دهد.

 

  • منابع تولید نور

انتخاب مناسب سیستم های روشنایی و منابع تولید نور در هر محل به عوامل متعددی از جمله ضوابط نصب سیستم های روشنایی، هزینه های کارکرد سیستم، کیفیت رنگ مورد نیاز، قابلیت کاهش و افزایش شدت نور محیط و سایر مشخصه های مربوطه بستگی خواهد داشت. به طور کلی در هنگام انتخاب منابع تولید نور الکتریکی سه عامل زیر باید در نظر گرفته شود:

 

  • کارایی
  • رنگ نور تولید شده
  • شاخص رنگ دهی

 

  • معیارهای کیفیت روشنایی

درصد تأمین آسایش بصری (VPC)

معیاری است از درصد افرادی که در معرض نور منتشر شده از سیستم های روشنایی احساس راحتی می کنند.

معیار فاصله بین وسایل روشنایی (SP)

به حداکثر فاصله توصیه شده بین سیستم های روشنایی اشاره دارد که بدون ایجاد گسستگی و یا ایجاد نور خیره کننده تمام فضای در نظر گرفته شده را تحت پوشش قرار دهد.

شاخص رنگ دهی وسایل روشنایی (CRI)

معیاری است که برای مقایسه رنگ یک شی ثابت در معرض نور منتشر شده از یک لامپ در مقابل یک منبع تولید نور مرجع مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

  • معیارهای بررسی مقدار روشنایی

شار روشنایی

همان خروجی نور سیستم روشنایی است که بر حسب لومن اندازه گیری می شود.

ایلومینانس یا شدت روشنایی

در واقع شدت نور ساطع شده از منبع تولید نور را مشخص می کند که بر حسب فوت کاندل (fc) اندازه گیری می شود.

الومینانس یا درخشندگی

معیاری است که برای سنجش مقدار روشنایی و درخشش مورد استفاده قرار می گیرد و بر حسب فوت لامبرت (۰) یا کاندلا بر متر مربع ( cd / m2) اندازه گیری می شود.

 

 

  • مزایا و معایب انواع مختلف لامپ ها

نوع لامپ: لامپ های رشته ای و لامپ های تنگستن – هالوژن

 مزایا:

هزینه اولیه پایین

  • ساخت آسان و عدم نیاز به ترانس
  • قابل تهیه در شکل ها و اندازه های مختلف
  • عدم نیاز به گرم کردن یا زمان راه اندازی مجدد
  • قابلیت افزودن دیمر بدون صرف هزینه بالا • تعمیر و نگهداری آسان

معایب:

  • بازده الکتریکی پایین
  • دمای کارکرد بالا
  • طول عمر کوتاه
  • تولید نور خیره کننده در اتاق های کوچک
  • عدم قابلیت انتشار نور در فضای گسترده

 

 

نوع لامپ: لامپ های فلورسنت

 مزایا:

  • قابل تهیه در شکل ها و اندازه های مختلف و قیمت اولیه متوسط
  • بازده الکتریکی خوب
  • عمر طولانی
  • سایه اندازی جزئی
  • دمای کارکرد پایین
  • تأخیر کوتاه برای روشن کردن

معایب:

  • برای تامین روشنایی مکان های کوچک با شدت نور بالا مناسب نیستند.
  • استفاده از ترانس به همراه این نوع لامپ ها ضروری است.
  • هزینه اولیه بالاتر در مقایسه با لامپ های رشته ای
  • میزان و رنگ نور خروجی آنها به دمای محیط بستگی خواهد داشت.
  • قابلیت افزودن دیمر به این نوع لامپ ها با صرف هزینه بالایی امکان پذیر است.

 

 

نوع لامپ: لامپ های فشار پایین سدیم، بخار جیوه، متال هالید و لامپ های فشار بالا

 مزایا:

  • بازده الکتریکی خوب
  • عمر طولانی و خروجی نور بالا
  • دمای محیط تاثیر ناچیزی بر عملکرد آنها دارد.

 معایب:

  • امکان تغییر رنگ نور خروجی آنها بالاست
  • زمان راه اندازی و راه اندازی مجدد طولانی
  • هزینه اولیه بالا
  • هزینه تعویض بالا
  • استفاده از ترانس به همراه این نوع لامپ ها ضروری است.
  • افزودن دیمر به این نوع لامپ ها بالاست و در برخی موارد نیز این کار امکان پذیر نیست
  • در دمای پایین به سختی روشن می شوند.
  • استفاده از سوکت های فشار قوی به همراه آنها الزامی است.

 

 

بدون برچسب

مقالات مرتبط