بهینه سازی مصرف انرژی در سیستم های روشنایی

در کلیه فعالیت ها، تامین روشنایی کافی و مناسب در فضای کار برای جلوگیری از بروز خستگی و آسیب دیدگی چشم کارکنان از ضروریات اولیه می باشد. وجود روشنایی کافی بخصوص در مراکز صنعتی، کارگاه ها از حساسیت بالایی برخوردار است. در محل های مذکور احتمال بروز خطرات ناشی از عدم دید کافی و صحیح افزایش یافته و از این رو تامین روشنایی با شدت نور کافی در این مناطق اجتناب ناپذیر است.

مكان	شدت روشنایی
تابلو سیستم های كنترلی و ابزار دقیق در اتاق كنترل و...	3000-1500
محل نقشه كشی و طراحی	1500-750
اتاق كنترل	750-300
اتاق برق و تاسیسات تهویه مطبوع	300-150
راهروها ، راه پله ، سرویس های بهداشتی ، انبارها با كاربرد عملیات اجرایی	150-75
راه پله های اضطراری داخلی ، انبارهاو تاسیسات بیرونی	75-30
محوطه ها	30-10

 که در این معادله، t زمان روشنایی لامپ ها و  راندمان لامپ می باشد. از آنجایی که توان واقعی سیستم روشنایی از مجموع مقادیر حاصل از معادله بالا با تلفات خطوط توزیع حاصل می آید رعایت موارد زیر صرفه جوئی انرژی قابل ملاحظه ای در سیستم روشنایی به دنبال خواهد داشت:

• کاهش مدت زمان روشن بودن لامپ ها
• کاهش تلفات در خطوط توزیع
• انتخاب و تامین شدت روشنایی مناسب
• به کار گیری لامپ های با راندمان بالا
• بهبود ضریب بهره
• بهبود ضریب نگهداری (اثر پاکیزگی محل نصب چراغها و ...)

مكان		استاندارد ایران		انجمن مهندسین روشنایی آمریكا
		حداقل(LUX)	پیشنهادی(LUX)	(LUX)
كوره	روشنایی عمومی	100	300	320
اختلاط مواد	روشنایی عمومی	100	150	320
	دستگاه های توزین	200	300
پرس ها و ماشین های شكل دهی	روشنایی عمومی	100	150	320
	روشنایی محل كار	200	300
برش		150	200	540
صیقل دادن		150	200	1100
نقره كاری (آینه سازی)		200	300	-
تراش دقیق		300	500	2200
تزیین ، جلا دادن و حكاكی		300	500	2200
بازرسی	روشنایی عمومی	200	300	-
	روشنایی محل كار	700	1000	2200

 

کاهش زمان روشن بودن لامپ ها

کاهش مصرف انرژی از طریق کاهش زمان روشن بودن لامپ ها با اجرای موارد زیر امکان پذیر است:

• خاموش کردن لامپ ها در مواقع غیر ضروری
• خاموش نمودن لامپ های نزدیک به پنجره هایی که به بیرون ساختمان باز می شوندخاموش نمودن لامپ ها در مکان های خالی و غیر ضروری
• نصب کلیدهای اتوماتیک و یا تایمر برای روشنایی فضای بیرونی و ...

با توجه به اینکه در مراکز صنعتی ، اپراتورها و بهره بردارها کمتر مبادرت به خاموش نمودن چراغهای اضافی می نمایند، بهترین راه برای خاموش کردن لامپ های اضافی استفاده از کلیدهای اتوماتیک می باشد. به این منظور مثلاً می توان از حسگرهای نوری و یا از تایمرهای ساعتی استفاده نمود. تایمرها را می توان طوری تنظیم کرد که در ساعات خاصی از شبانه روز چراغها را روشن یا خاموش کند.
حس گرهای نوری وسایلی حساس به نور هستند که بنا به شدت نور طبیعی موجود چراغها را روشن و خاموش می کنند. با توزیع صحیح چراغها بر روی انشعابات و با استفاده از این کنترل کننده ها، می توان چراغها را بگونه ای تنظیم نمود که مثلاً در هنگام روز چراغهای اطراف و نزدیک به پنجره های خارجی (پنجره هایی که به بیرون باز می شوند) و تعدادی از خطوط روشنائی داخلی خاموش شده و هنگام شب روشن گردند. استفاده از تجهیزات الکترونیکی فوق، به نحو موثری خاموش شدن چراغهای اضافی را در طول روز تضمین می نماید.

کاهش ارتفاع نصب چراغ ها

هرچه ارتفاع نصب چراغ در یک اتاق بیشتر شود، زاویه فضایی که در محل چراغ تشکیل می گردد کوچکتر می شود و با توجه به منحنی پخش نور چراغ، نور کمتری به طور مستقیم به سطح کار می رسد. لذا ارتفاع نصب چراغ با ضریب بهره نسبت معکوس دارد. بنابراین با کاهش ارتفاع چراغها می توان تعداد لامپ ها را کاهش داد. از سوی دیگر کم کردن ارتفاع نصب چراغ ها به منظور افزایش ضریب بهره، سبب غیر یکنواخت تر شدن نور بر روی سطح کار شده و لذا ارتفاع چراغ ها باید تا حدی کاهش یابد که نور بر روی سطح کار غیر یکنواخت نگردد.

استفاده از روشنایی غیر یکنواخت

محیط های خاصی وجود دارند که نیاز به یک سطح روشنایی یکنواخت در سرتاسر سالن و یا اتاق دارند، مانند برخی دفاتر که در آنها از سطح گسترده ای بطور همزمان استفاده می گردد. اما در بسیاری موارد دیگر ، تامین روشنایی غیر یکنواخت نیز مناسب است. در اینگونه موارد چراغهای سقف باید طوری قرار بگیرند که روشنایی زیادی را روی میزها و سطوح کاری ایجاد کنند و بطور محسوس ، نور کمتری را برای محل های عبور و قسمت های بایگانی و غیره تامین نمایند. در موارد زیادی می توان این عمل را با جابجایی تنها تعداد کمی از چراغها از محل های مشخصی از اتاق انجام داد.

بهینه نمودن سطح شدت روشنایی

کاهش شدت روشنایی مکان هایی که شدت روشنایی در آنها بیش از مقادیر لازم تعیین شده می باشد، سبب کاهش مصرف انرژی در سیستم روشنایی می گردد.

تعویض چراغها با چراغ های مناسبتر

راه حل دیگری که می توان در برخی موارد بکار گرفت، تعویض نوع چراغ ، نورافکن و منعکس کننده ها به شکلی است که بتوان کنترل دقیق تری بر روی روشنایی داشت و پرتوهای نور را تنها در جاهایی که لازم است متمرکز نمود. بدین ترتیب ، با افزایش راندمان عملکرد، می توان تعداد چراغ ها با توان مصرفی لامپ ها را بطور قابل ملاحظه ای کاهش داد. این مسئله به همین اندازه برای روشنایی محیط های بیرون نیز صادق است. برای مثال ، می توان از چراغی استفاده کرد که پرتوهای نور را در امتداد سطح به گونه ای بتاباند که فقط آن ناحیه روشن شود.

استفاده موثر از روشنایی روز

در گذشته ساختمان ها به نحوی طراحی می شدند که بتوانند از روشنایی طبیعی استفاده کنند. سهولت استفاده از نور مصنوعی و امکان کنترل شدت روشنایی آن ، روند توسعه و تکمیل این شیوه را کند کرد، ولی امروزه در طرح های معماری ، بازگشتی به سمت استفاده از روشنایی طبیعی مشاهده می گردد. در ساختمان ها به راحتی می توان از روشنایی روز در بخش های پیرامونی ساختمان که در مجاورت فضای بیرون قرار دارند، استفاده کرد. در نواحی مرکزی ساختمان، استفاده از روشنایی روز ، مستلزم طراحی دقیق تر و پیچیده تر معماری ساختمان است، با این وجود امروزه تجارب بسیاری در طراحی و اجرای این گونه ساختمان ها به منظور بهره مندی از روشنایی روز در فضاهای داخلی و مرکزی آنها کسب شده است. بدیهی است در ساختمان های یک طبقه با سهولت بیشتری می توان از روشنایی روز استفاده کرد. به همین ترتیب استفاده از روشنایی طبیعی در بسیاری از محیطهای صنعتی نیز عملی است. از سوی دیگر می توان عملکرد چراغها را توسط سلول های نوری (فتوسل) که در خارج از ساختمان نصب می شود کنترل کرد. به این ترتیب ملاحظه می شود که با صرف هزینه ای بسیار ناچیز می توان صرفه جویی قابل ملاحظه ای را تنها با خاموش کردن لامپ های اضافی انجام داد. این عمل علاوه برکاهش هزینه انرژی ، باعث افزایش طول عمر لامپ نیز می گردد که از این طریق نیز صرفه جویی مالی قابل ملاحظه ای حاصل می شود.
بالاست ها
بالاست های مغناطیسی ، انرژی را مشابه مکانیزم اتلاف انرژی در ترانسفورماتورها تلف می کنند. وقتی که لامپ خاموش می شود، بالاست انرژی مصرف نمی کند، ولی غالباً اتفاق می افتد که در برنامه کاهش لامپها به منظور صرفه جویی انرژی ، برخی لامپ ها از مدار خارج شده و بقیه در مدار باقی می مانند. از سوی دیگر بالاست لامپ های سوخته و یا نیم سوز نیز معمولاً در مدار باقی می ماند. در این وضعیت، وقتی مدار تغذیه می شود، اگرچه لامپ ها خارج شده اند، ولی بالاست ها همچنان انرژی را تلف می کنند. با جدا کردن بالاست ها می توان تلفـات انرژی ناشی از در مدار بودن آنها را کاهش داد. در این راستـا، استفاده از بالاست های الکترونیکی به جای بالاست های مغناطیسی، کاهش قابل ملاحظه ای مصرف انرژی را بدنبال خواهد داشت. در جدول (3) مقایسه ای بین میزان مصرف انرژی انواع لامپ های فلورسنت با بالاست های متفاوت انجام شده است. در این جدول مصرف انرژی لامپ فلورسنت استاندارد با بالاست استاندارد به عنوان مبنا (100) در نظر گرفته شده و مصرف انرژی حالت های دیگر بر حسب درصدی از حالت مبنا ارائه گردیده است. 

مصرف انرژی نسبت به حالت مبنا	بالاست	لامپ
(حالت مبنا) 100%	مغناطیسی استاندارد	استاندارد
87%	مغناطیسی راندمان بالا	استاندارد
75%	الكترونیكی	استاندارد
90%	مغناطیسی استاندارد	راندمان بالا
80%	مغناطیسی راندمان بالا	راندمان بالا
68%	الكترونیكی	راندمان بالا
56%	الكترونیكی یكپارچه	T8

 

 

نوع	خواص	محدوده توان مصرفی(W )	ویژگی های عملكردی استاندارد			كاربرد
			بهره نوری	رنگ دهی	طول عمر (hr )
رشته ای	پایداری رنگ نور، امكان قطع و وصل سریع	از چند وات تا چند كیلووات	W100			مكانهای اداری و ...
			15	100	1000
هالوژنی	ابعاد كوچك، راندمان و طول عمر بالا	از 10 وات تا چند كیلووات	W500 (مصارف عمومی)			چراغهای خیابانی، خودروها و ...
			21	100	2000
فلورسنت	راندمان و طول عمر بالا	W220~40	W40 (سفید)			مكانهای اداری و ...
			69	96	10000
جیوه ای	راندمان، طول عمر و شار نوری بالا	KW 2~ W400	W400			چراغهای خیابانی
			51	23	12000
فلورسنت جیوه ای	راندمان، طول عمر و شار نوری بالا	KW 1~ W400	W400			جاده ها، خیابانهاو ...
			60	44	12000
جیوه ای بدون چوك	--	KW 500~ 250 و 160	W500			انبارها و ...
			27	42	6000
متال هلاید	راندمان و طول عمر بالا	KW 1~ W250	W400			كارخانجات، خیابانها و ...
			80	65	9000
متال هلاید با رنگ دهی بالا	رنگ دهی بالا	W400~250	W400			لابی ها و ...
			50	92	6000
سدیم كم فشار	راندمان بسیار بالا	W180~35	W180			تونل ها، بزرگراه ها و ...
			175	44	9000
سدیم پر فشار	راندمان بسیار بالا	W1000~150	W360			كارخانجات، جاده ها، فضاهای باز و ...
			120	29	12000
فلورسنت  راندمان بالا	راندمان بسیار بالا	W52 و W32	100	88	12000	مكانهای اداری و ...

ویژگی های عملکردی لامپ های مختلف در جدول (4) ارائه شده است. در جدول (5) نیز نحوه انتخاب لامپها برای کاربردهای مختلف نشان داده شده است. با استفاده از جداول مذکور، مناسب ترین لامپ از دیدگاه بهره نوری برای هر کاربرد خاص انتخاب می گردد که این امر نهایتاً به صرفه جویی انرژی در سیستم روشنایی منجر میشود، بدون آنکه کیفیت روشنایی و یا شدت روشنایی مورد نیاز تنزل یابد. همچنین انتخاب انعکاس دهنده های نوری (Reflector) و حباب های با راندمان بالاتر سبب کاهش مصرف انرژی در سیستم روشنایی می گردد.

تمیز کردن چراغ ها، لامپ ها و سطوح دیوارها

تمیز کردن سطح چراغها، لامپ ها و سطوح دیوارها سبب افزایش شدت روشنایی گردیده و افزایش ضریب نگهداری را بدنبال دارد. حتی در محیط های خیلی تمیز هم پس از سه سال استفاده از چراغ ها، به دلیل کثیفی سطح لامپ ها و انعکاس دهنده ها، تا 15 درصد از روشنایی خروجی کاسته می شود. این امر در محیط های کارگاهی تاثیر شدیدتری در کاهش روشنایی خروجی خواهد داشت. به این منظور حباب لامپ ها و سطوح انعکاس دهنده نور، هر چند ماه یک بار باید کاملاً تمیز گردند. فاصله زمانی تمیز کردن لامپها بستگی به شرایط محیطی محل قرار گرفتن لامپ ها دارد.

توجه به رنگ محیط اطراف و باز تابش آن

از آنجایی که رنگهای تیره جاذب نور هستند، سطح روشنایی واقعی یک اتاق تحت تاثیر رنگ و خصوصیات بازتابش سطح دیوارها، سقف و کف قرار می گیرد. در کارگاه های صنعتی اغلب با تمیز کردن دیوارها یا رنگ کردن آنها با رنگهای روشن تر میتوان شدت روشنایی را بهبود بخشید. در واقع استفاده از رنگ های روشن سبب افزایش ضریب بهره روشنایی می گردد که نتیجه آن افزایش شدت روشنایی میباشد. 2-2F