اصطلاحات مربوط به محاسبات روشنایی

اصطلاحات مربوط به محاسبات روشنایی

برای اینکه بتوانیم محاسبات روشنایی جهت یک مکان را، انجام دهیم، در ابتدا لازم است که با تعدادی تعاریف اولیه در این زمینه آشنا گردیم که درادامه به آنها می پردازیم.

شار یا جریان و یا توان نوری

کل نور خارج شده از یک منبع نور، در واحد زمان را، شار نوری گویند و آن را با ø ( فی) نمایش میدهند. واحد آن لومن [lm] میباشد و جزء مشخصات هر منبع نور است که توسط کارخانه سازنده ارائه میگردد.

شدت روشنایی

نسبت مقدار شار نوری به واحد سطح را شدت روشنایی گویند. آن را با E نمایش میدهند و واحد آن [lum/m^2] که آنرا به اختصار لوکس [lux] می نامند،می باشد. واحد دیگر آن که کمتر کاربرد دارد فوت بر کندل [f/c] میباشد و رابطه آنها بدین گونه است: [f/c]=10/76[lux] . در واقع نور از منبع خود مسیری را طی میکند تا به سطح برسد. در این مسیر قسمتی از آن جذب سطوح جانبی و قسمتی هم به مسیرهای غیر نیاز باز تابش میشود. بنابراین تمام نور منبع به سطحی که ما قصد روشن کردن آن را داریم، نمی رسد. در هر حال رابطه در پی میآید جهت محاسبه شدت روشنایی می باشد. E= که در آن K ضریب کاهش شار نوری بر اثر انعکاس و جذب و A مساحت سطحی است که روشنایی را جهت آنجا احتیاج داریم و شار نوری کل منابع نوری آن مکان میباشد.

ضریب انعکاس سطوح

نسبت شار نوری باز تابیده شده از یک سطح، به کل شار تابیده شده به آن سطح را، ضریب انعکاس گویند و آن را با ρ ( رو ) نمایش میدهند.

دمای رنگ (CT)

این عدد نشانگر آن است که نور ساطع شده از از منبع نوری، مناسب چه نوع محیطی میباشد. برای محیطهایی که فعالیت در آنها نماد بیشتری دارد، از نورهای سرد و برای محیطهایی که بیشتر جنبه استراحت دارند، از نورهای گرم استفاده میشود. نور سرد نزدیک به نور سفید و نور گرم نزدیک به نور قرمز میباشد. شرکتهای سازنده برای بیان دمای رنگ، لامپهای ساخت خود، از اصطلاحات زیر استفاده میکنند.

• Day light 5400-6500 K
• Cool whith 4000 K
• White 3500 K
• White warm 3000 K
• Internal 2700 K

نمود یا درصد بازتاب رنگ (CRI)

این شاخص نشان میدهد که تور تولید شده توسط لامپ از چه تعداد رنگ تشکیل یافته است. هر چه قدر این عدد بزرگتر باشد، تعداد رنگهایی که از جسم به واسطه لامپ به چشم ما میرسد، بیشتر خواهد بود و میتوان جسم را با تعداد رنگهای بیشتری مشاهده کرد.

محاسبات روشنایی اماکن داخلی

این محاسبات جهت تعیین نوع، تعداد و چیدمان چراغهای لازم جهت ایجاد روشنایی مطلوب در مکانهای سربسته میباشد. اگر چه روشنایی بیرونی بر روشنایی داخلی تاثیر گذار است اما چون محاسبات بر اساس تاریکترین حالت ممکن صورت میگیرد، از تاثیر عوامل بیرونی صرف نظر می گردد.
این محاسبات به دو روش لومن و روش تقسیم ناحیه ای انجام میگیرد. روش لومن نسبت به روش تقسیم ناحیه ای دارای دقت کم تری میباشد. روشی که در این مبحث به آن میپردازیم روش تقسیم ناحیه ای میباشد.

محاسبات روشنایی اماکن به روش تقسیم ناحیه ای

در این مرحله، محاسبات را به صورت گام به گام توضیح میدهیم اما در انجام محاسبات اجباری به ترتیب گامها نیست و در مواردی میتوان گامها را جابجا کرد.

تعیین سیستم روشنایی

چراغ ها را از این لحاظ میتوان به 5 دسته تقسیم کرد که در هر دسته درصد نور منتشر شده در نیمکره پایینی بدین ترتیب زیر است: مستقیم 100-90 درصد و نیمه مستقیم 90-60 در صد و یکنواخت 60-40 و نیمه غیر مستقیم 40-10 و غیر مستقیم 10-0 درصد الویت انتخاب با سیستم روشنایی مستقیم خواهد بود هر چه قدربه سمت سیستم غیر مستقیم برویم، مجبور خواهیم شد برای ایجا نور کافی از تعداد چراغ و لامپ بیشتر و یا از لامپهای پر نورتر استفاده کنیم.

تعیین نوع چراغ ولامپ

که مستلزم توجه به نکات زیر میباشد:

• لامپ های التهابی حتی با توان الکتریکی بالا، به دلیل ضریب بهره کم، جهت فضاهای بزرگ وارتفاع زیاد مناسب نمیباشند.
• لامپ های فلورسنت جهت ارتفاع پایین 6 متر استفاده میشوند.
• لامپ های گازی جیوه ای فشار بالا را بهتر است بدین صورت استفاده کرد : 160 وات تا ارتفاع 7 متر و 250 وات تا ارتفاع 9 متر و 400 وات تا ارتفاع 12 متر و 1000 وات تا ارتفاع 24 متر
• لامپ های بخار سدیم گرچه دارای ضریب بهره نوری مناسب می باشند اما به دلیل ضریب نمود رنگ پایین، جهت مکانهایی که این ویژگی دارای اهمیت بالایی می باشد، مناسب نیستند.
• گاهی جهت بعضی مکانها باید حفاظت در مقابل عواملی مانند برق گرفتگی، رطوبت، انفجار، گرما و... را برای چراغها در نظر گرفت.
• برای انتخاب می توان از جداول استاندارد ویا کاتالوگ شرکت های سازنده کمک گرفت. به هر حال پس از انتخاب، جهت انجام مراحل بعدی محاسبات، نیاز به جدول مشخصات استاندارد آن چراغ داریم. نمونه ای از این نوع جدول ها در ادامه داریم، که توسط جامعه مهندسین روشنایی ایران جهت تعدادی از چراغ ها منتشر گردیده است.
• ضریب انعکاس موثر ناحیه سقف را با ccρ نشان میدهند و برای بدست آوردن آن در جدول فقط از cρ وw ρ و CCR استفاده می کنیم.
• ضریب انعکاس موثر ناحیه کف را با fcρ نشان میدهند و برای بدست آوردن آن در جدول فقط از fρ وw ρ و FCR استفاده می کنیم.

تعیین ضریب بهره اتاق CU

این ضریب نشانگر آن است که ناحیه اتاق چه بهرهای از نور تولید شده، میبرد. این ضریب نیز بوسیله جدول استانداردی مانند جدول شماره 2 تعیین میگردد.

محاسبه ضریب نگهداری MF

این ضریب نیز به توسط تعدادی نمودار و جدول تعیین میگردد. که تحلیل آنها از حوصله این بحث خارج است. فقط همین کافی است که بگوییم این ضریب بستگی به عواملی همچون بازه زمانی تمیز، تعمیر و تعویض کردن چراغها، لامپها و سطوح مکان و میزان آلودگی محیط و میزان افت شار نوری چراغها در گذر زمان و میزان افت ضریب انعکاس سطوح در گذر زمان و سیستم روشنایی لامپها و خطای ولتاژ تغذیه و دما و حتی درصد از دست رفتن کارایی مناسب قطعات داخلی لامپها، دارد. به طور تقریب در بدترین حالت و بهترین حالت این ضریب بین 98/0-4/0 خواهد بود. میتوان بسته به شرایط وبه طور تقریب، عددی را از این رنج انتخاب کرد. بعضی اوقات در حل مسئله، این عدد را به صورت ضرایبی از عومل مختلف، به ما میدهند که در آن صورت میتوان ضریب نگهداری را به این صورت محاسبه کرد:
MF= BF*LBO*LDD*LLD*LLF*LSD*LSDF1*LSDF2*VF*RSDDF*RSD*TF
محاسبه شار کل نوری مورد نیاز øt : که مطابق رابطه زیر قابل محاسبه است.
= →

تعیین تعداد چراغ ها n

در این مرحله با توجه به چراغ و لامپ انتخابی، شار نوری هر لامپ و تعداد لامپهای هر چراغ را مشخص می کنیم. سپس با استفاده از رابطه تعداد چراغهای لازم را بدست می آوریم. در این رابطه m تعداد لامپهای یک چراغ و 1Φ شار نوری یک لامپ به لومن [Lm] میباشد. حاصل را باید گرد کرد و به صورت یک عدد صحیح بیان نمود.

تعیین تعداد طولی nL و عرضی nW چراغ ها

در این مرحله سعی می کنیم چراغ ها را طوری در طول و عرض بچینیم که اولا تعداد چراغهای چیده شده برابر یا نزدیک به تعداد چراغهای محاسبه شده، در مرحله قبل باشد و دوما نسبت تعداد طولی چراغ ها به تعداد عرضی چراغ ها تقریبا برابر با نسبت طول اتاق به عرض اتاق باشد. این دو خواسته را به صورت روابطی که در ادامه می آید، بیان می کنیم.
n≈nW*nL , nW≈ , nL≈
در روابط بالا nL تعداد چراغها در طول و nW تعداد چراغها در عرض میباشد.

تعیین چیدمان چراغ ها

در این مرحله جهت ایجاد روشنایی یکنواخت، فاصله چراغهای کناری از دیوار را، نصف فاصله دیگر چراغ ها از هم در نظر میگیریم و آنها را مطابق روابط زیر بدست می آوریم.
اگر فاصله چراغ ها از هم خیلی کم بود میتوان به مرحله 12 برگشت و با انتخاب چراغ و لامپی که شار نوری بیشتری دارد و یا تعداد لامپ بیشتری را در خود جای میدهد، این مشکل را حل کرد و به تبع آن محاسبات گام های بعدی را نیز تغییر داد.

دقت در عدم غیر مجاز بودن فاصله چراغ ها از هم s

با توجه به چراغی که انتخاب نمودهایم و با مراجعه به جدول استاندارد یا کاتالوگ آن چراغ می توان نسبت را یافت. که در آن مقدار d را دادهاند و s حداکثر فاصله مجاز بین دو چراغ می باشد و MH نیز همان hr است. بنابراین حداکثر فاصله مجاز بین دو چراغ را میتوان بدین ترتیب به دست آورد. s=d*hr
اگر s<x,y باید به مرحله 12 برگشت و با انتخاب چراغ و لامپی که شار نوری بیشتری دارد و یا تعداد لامپ بیشتری را در خود جای میدهد، این مشکل را حل کرد و به تبع آن محاسبات گام های بعدی را نیز تغییر داد. در غیر اینصورت محاسبات مشکلی ندارد و همان را ملاک انجام کار قرار می دهیم.
در آخر لازم به ذکر است که برای انجام محاسبات روشنایی به خصوص محاسبات روشنایی مکان هایی، با ابعاد هندسی پیچیده، بهتر است از نرم افزارهای محاسباتی استفاده کرد. در این نرم افزارها ویژگی های محاسباتی انواع محصولات روشنایی شرکت های سازنده وجود دارد و می توان آن ها را به روز کرد. بنابراین کار کردن با این نرم افزارها بسیار ساده می باشد و در عین حال فرآیند محاسباتی آن نیز بسیار دقیق است.