طراحی روشنایی ساختمان

در این قسمت، مراحل طراحی روشنایی ساختمان مطلوب برای فضاهای داخلی با استفاده از روش‌های لومن منطقه‌ای (نوع اول و نوع دوم) ارائه شده است. روش لومن منطقه‌ای (نوع اول) دقیقتر است. روش طراحی لومن منطقه‌ای (نوع دوم) سریعتر بوده و به ندرت مورد استفاده طراحان قرار می‌گیرد. طراح سیستم روشنایی باید ابتدا با توجه به ارزیابی‌هایی که در مورد فضا انجام می‌دهد، اطلاعات اصلی در مورد کاربری، ابعاد دقیق فضا، ارتفاع سطح کار، میزان انعکاس نور از سطوح داخلی فضا را بدست آورد. در ادامه با توجه به اطلاعات بدست آمده و شرایط محیط، کاربری و نیازهای فضا، طراح نسبت به انتخاب نوع چراغ اقدام و طراحی سیستم روشنایی با استفاده از مشخصات و جداول فنی چراغ اقدام خواهد بود.

لامپ‌ها

بطور کلی با توجه به ساختار تولید شار نوری با استفاده از انرژی الکتریکی، لامپ‌ها به دو دسته  لامپ‌های رشته‌ای (التهابی) و لامپ‌های گازی (تخلیه در گاز) تقسیم می‌شوند. البته لامپ‌هایی با فناوری ترکیب این دو دسته مانند لامپ‌های آمیخته نیز وجود دارند. لامپ‌های رشته‌ای بر اساس عبور جریان الکتریکی از فلزی با مقاومت بالا مانند تنگستن که بصورت  مارپیچ درون حبابی که از گاز خنثی پر شده تشکیل شده است. در این لامپ با افزایش گرما، طیف تشعشع شدت توسط لامپ به شمت حدود طول موج کوتاهتر یعنی رنگ سفید حرکت می‌کند. البته بیشترین تشعشع در این درجه حرارت در گستره مادون قرمز قرار می‌گیرد که باعث تلف شدن انرژی به صورت گرما می‌شود.

لامپ کم مصرف (پر بازده)

بر اساس تعریف مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان، لامپ با بازده نوری بیش از ۵۵ لومن بر وات را لامپ کم مصرف می‌نامند.

برچسب انرژی

برچسب انرژی، شاخصی است به منظور مشخص کردن کیفیت تجهیزات مصرف‌کننده انرژی از نظر بهره‌وری در مصرف انرژی. برچسب انرژی توسط مقامات ذیصلاح به منظور نصب بر روی کلیه تولیدات صنعتی نصب می‌شود.

لامپ رشته‌ای

لامپ رشته‌ای از فلزی با مقاومت بالا مانند تنگستن که بصورت مارپیج درون حبابی که از گاز خنثی پر شده است تشکیل شده است.

محاسن لامپ‌های رشته‌ای شامل موارد زیر است.

• ‌رن‌گدهی مطلوب
• ‌کوچکی اندازه
• ‌قیمت کم و عدم نیاز به راه‌اندازی
• ‌قابلیت دیمر شدن بدون تیاز به وسایل جانبی

معایب لامپ‌های رشته‌ای شامل موارد زیر است.

• ‌بازده روشنایی پایین به علت ایجاد گرما توسط نور مادون قرمز و هدر رفتن این گرما
• عمر کوتاه این لامپ‌ها در مقابل اضافه ولتاژ
• ‌ته نشین شدن بخارات تنگستن روی حباب

لامپ تخلیه

عملکرد لامپ‌های تخلیه بر اساس تحریک اتم‌های گاز توسط عبور الکترون‌های پرانرژی از داخل گاز است که در اثر برخورد با اتم‌های خنثای گاز سبب تحریک آنها می‌شود.

لامپ‌های تخلیه به وسیله برانگیخته کردن بخارات فلز یا گاز درون حباب روشنایی ایجاد می‌کنند این کار با ایجاد ولتاژ بین دو الکترود واقع در انتهای حباب لوله‌ای شکل این لامپ‌ها و تاثیر بر روی گاز خنثی یا بخار فلز درون فلز ایجاد می‌شود. در مسیر لوله حباب، الکترون‌های جدا شده از الکترود با ذرات گاز خنثی یا بخارات فلز برخورد کرده و با باردار کردن آنها باعث برانگیخته شدن و تشعشع انرژی به صورت نور می‌شود. با توجه به این که هر گاز، طول موج خاص خود را منتشر می‌کند، در لامپ‌های تخلیه بر خلاف لامپ‌های التهابی، طیف پیوسته‌ای از نور ایجاد نمی‌شود. در ادامه ساختار فنی و مشخصات کلی هر نوع لامپ آمده است.

لامپ هالوژن

‌لامپ هالوژن با هدف رفع مشکل ته نشین شدن بخارات تنگستن روی حباب و سیاه شدن حباب عرضه شد. اساس کار لامپ هالوژن به این گونه است که فیلامان تنگستن تا حدود نقطه ذوب گرم می‌شود و بخارات ناشی از تبخیر سطحی تنگستن با هیدروژن درون لامپ تولید تنگستن هالید می‌کند. تنگستن هالید مشکل ته‌نشین شدن بخارات تنگستن روی حباب و سیاه شدن حباب را بر طرف کرده و پس از برخورد به جداره لامپ و به علت کاهش دما، دوباره به هیدروژن و تنگستن تبدیل شده و تنگستن دوباره به فیلامان برگشته و این روند همچنان ادامه دارد.

لامپ‌های فشرده فلورسنت‌

لامپ‌های فلورسنت فشرده دارای ساختاری مشابه ساختار لامپ‌های فلورسنت معمولی هستند با این تفاوت که حباب آنها به صورت منحنی پیچیده می‌شود و از این رو اندازه کوچکتری داشته و از راه‌انداز الکترونیکی بهره می‌برند.

لامپ‌های فلورسنت‌

لامپ فلورسنت یک لامپ تخلیه کم فشار است که از بخار جیوه به عنوان گاز درون لوله استفاده شده است. در این لامپ، حباب به شکل یک لوله با دو الکترود در دو طرف آن ساخته می‌شود. بعد از تحریک گاز و تبخیر جیوه، تشعشعات ماوراء بنفش توسط بخار جیوه ایجاد می‌شود. سطح داخلی لوله تخلیه با ماده فلورسنت پوشیده شده تا تشعشعات ماوراء بنفش را به اشعه قابل دید تبدیل کند. در دو انتهای لوله نیز دو الکترود از جنس تنگستن قرار می‌گیرند.

لامپ متال هالید‌

لامپ‌های متال هالید نسل پیشرفته لامپ‌های جیوه‌ای هستند. ساختار و کارکرد لامپ‌های متال‌ هالید شبیه لامپ‌های جیوه‌ای بوده با این تفاوت که به جای جیوه دارای ترکیبی از متال هالیدها هستند. متال هالید در دمای پایینتری نسبت به فلز خالص ذوب می‌شود. این تفاوت به لامپ‌های متال هالید این خاصیت را می‌دهد که خود فلز در هنگام کارکرد قطعاً به بخار تبدیل نمی‌شود. بازده نوری بسیار خوب، کیفیت رنگ و طول عمر بالا از مزایای لامپ‌های متال هالید به شمار می‌آید.

بالاست‌ها

به منظور راه‌اندازی لامپ‌های فلورسنت، از تجهیزاتی به نام بالاست استفاده می‌شود. بالاست از دو نوع مغناطیسی (مرسوم) و الکترونیکی تشکیل شده‌اند. بالاست مغناطیسی از دو جزء چک (سلف مغناطیسی) و استارتر تشکیل شده‌اند. تولید ولتاژ بالای راه‌اندازی، محدود کردن جریان، فیلترینگ جریان تغذیه از پالس‌های سوزنی از وظایف بالاست مغناطیسی است. در مقابل بالاست الکترونیکی فاقد چک و استارتر بوده و اساس کار آن یکسوسازها و مبدل‌های فرکانس بالا است. بالاست الکترونیکی با استفاده از تغییر فرکانس، ولتاژ را کم کم افزایش داده و لامپ را با کمترین ولتاژ روشن می‌کند. سرعت بالای روشن شدن، کاهش مصرف انرژی بالاست، افزایش شار نوری، بهبود ضریب توان و افزایش طول عمر مفید لامپ از محاسن بالاست الکترونیکی بشمار م‌آیند.

طراح سیستم روشنایی با توجه به نوع لامپی که برای سیستم روشنایی در نظر م‌یگیرد بر حسب ضرورت، نسبت به انتخاب بالاست و انجام طراحی‌های لازم در مورد آن اقدام می‌نماید.

چراغ‌های روشنایی

‌منابع روشنایی با توجه به شکل هندسی لامپ‌ها و بالاست‌ها، به منظور نگه داشتن لامپ و  همچنین هدایت نور در جهت‌های دلخواه، نیاز به یک نگهدارنده و قاب منعکس کننده دارند. چراغ‌های بصورت توکار، روکار و یا آویزان از سطح نصب می‌شوند. منحنی توزیع شار نوری به مشخصات قاب منعکس کننده چراغ، شکل و مواد بکار رفته در آن بستگی دارد. چراغ‌ها اگر چه با جذب مقداری از انرژی نورانی منابع انرژی بازده‌ی نوری را کاهش می‌دهند، اما باعث هدایت نور در جهت مناسب بصورت مستقیم یا غیرمستقیم و همچنین جلوگیری از خیرگی و مزاحمت نور می‌شوند.

تجهیزات فرمان و کنترل روشنایی

سیستم فرمان و کنترل زمان عملکرد منابع روشنایی از مهمترین عناصر سیستم روشنایی بحساب  می‌آید. سیستم فرمان مطلوب با عملکردی پایا و مطمئن، با کنترل صحیح و به موقع روشن/ خاموش منابع روشنایی به دنبال تامین اهداف سیستم روشنایی با حداقل مصرف انرژی است. همچنین یک سیستم فرمان مطلوب، ضمن تامین نیازهای روشنایی باید بتواند از مشکلات احتمالی بهره‌برداری بکاهد و امکان کاهش سطح روشنایی فضا بطور یکنواخت، روشن/ خاموش نگاه داشتن چراغ‌های محیط‌های مستقل را فراهم نماید. دارا بودن کلید کنترل به تعداد لازم و در محل مناسب، قابلیت امکان کاهش یکنواخت سطح روشنایی در فضا و تناسب نوع و مشخصات فنی کلیدها با جریان اسمی مدار تغذیه روشنایی از جمله مهمترین مواردی هستند که باید در مراحل طراحی روشنایی ساختمان و کنترل روشنایی مد نظر قرار گیرند.