بهينه سازي انرژي در منابع نوري
از آنجا كه كاربرد روزافزون نور مصنوعي در محيط‌هاي مختلف، ميزان استفاده از انرژي الكتريكي را به شدت افزايش داده است. لذا لازم است براي بهره برداري بهينه از انرژي الكتريكي، اين سرمايه عظيم كشور هر چه بيشتر تلاش نمود.
اشاره: امروزه نياز به منابع انرژي الكتريكي به سبب گسترش فعاليت‌هاي اجتماعي افزايش يافته است. يكي از كاربردهاي انرژي الكتريكي تبديل آن به نور است از آنجا كه كاربرد روزافزون نور مصنوعي در محيط‌هاي مختلف، ميزان استفاده از انرژي الكتريكي را به شدت افزايش داده است. لذا لازم است براي بهره برداري بهينه از انرژي الكتريكي، اين سرمايه عظيم كشور هر چه بيشتر تلاش نمود و به همين منظور ضروري است در طراحي و ساخت لامپ‌ها و منابع تبديل انرژي الكتريكي به نور تلاش جدي صورت گيرد، زيرا لامپ‌ها و منابع نور سنتي مورد استفاده داراي راندمان بسيار كوچكي در حد صفر مي باشد و تقريبا 98 درصد انرژي به آنها تبديل به گرما و حرارت شده و در نتيجه به هدر مي رود. با توجه به اين مساله علاوه بر نياز به ساخت لامپ‌هاي جديد با بهره نوري بالا و ايجاد فرهنگ استفاده از آنه، لازم است در طراحي سيستم‌هاي روشنايي نيز با رعايت استانداردهاي مربوطه از نور موضعي براساس كاربرد در محيط‌هاي مختلف حداكثر استفاده بشود. همچنين در تركيب با نور مصنوعي از نور طبيعي كه در طبيعت به وفور يافت مي شود هر چه بيشتر استفاده كرد. در ضمن براي كنترل انرژي لازم است از لوازم كنترل و تنظيم نور در طراحي سيستم‌هاي روشنايي استفاده بشود تا انرژي به جا و مناسب استفاده گردد. در ادامه مقاله به روش‌هاي بهينه سازي مصرف انرژي با توجه به نكات و عوامل فوق پرداخته مي‌شود.
1- منابع نور
درصد بسيار كمي از انرژي به نور تبديل مي‌شود، در منابع التهابي كه از طريق ايجاد گرما انرژي الكتريكي را به نور تبديل مي كنند بهره نوري بسيار كم و در حدود 10 لومن بر وات مي‌باشد و راندمان آنها به كمتر از 2 درصد مي رسد. اگر چه اين لامپ‌ها ارزان قيمت بوده و نور سفيد توليد مي‌كنند و رنگ‌دهي آنها بسيار عالي است، ولي عمرشان حتي بدون كليد زني و قطع و وصل، بسيار كم بوده و در حدود 1000 ساعت است و با توجه به راندمان كم و بهره نوري كوچك و تلفات حرارتي بسيار زياد، هزينه‌هاي بهره برداري بسيار گزافي دارند.
با توجه به نياز روز افزون بشر به انرژي و محدوديت آن در طبيعت، لزوم بهينه سازي مصرف و نيز مشكلات لامپ‌هاي التهابي، سالياني است كه محققان منابع نوري جايگزين را معرفي نموده و همچنان در پي منابع نور برتر مي‌باشند. مهمترين منابع نور جايگزين، لامپ‌هاي تخليه گازي كم فشار و پر فشار هستند. اگر چه امواج حاصل از تخليه الكتريكي درون محفظه اين نوع لامپ‌ها، داراي طول موج‌هاي كمتر از امواج مرئي هستند، ولي با استفاده از پودرهاي فسفرسانس و فلوئورسانس كه در سطح داخلي محفظه لامپ مي‌نشانند، اين امواج را به نور مرئي تبديل مي كنند. لامپ‌هاي تخليه گازي كم فشار كه فلورسنت ناميده مي‌شوند، داراي بالاست مغناطيسي و كليد راه انداز بوده كه كنترل جريان تخليه الكتريكي و راه‌اندازي لامپ را بعهده دارند. اين لامپ‌ها از بهره نوريي در حدود 40 لومن بر وات برخوردارند كه نسبت به لامپ‌هاي التهابي بسيار بهتر است، اما باز هم به دليل وجود بالاست مغناطيسي و امواج ماوراء بنفش، راندمان اين نوع لامپ‌ها نيز كوچك و كمتر از 10 درصد مي باشد. البته لامپ‌هاي تخليه گازي پرفشار بخار جيوه و بخار سديم نيز داراي بهره نوري بسيار خوب و در حد لامپ كم مصرف است، ولي طيف نوري آنها محدود بوده و نور سفيد توليد نمي كنند. لامپ بخار جيوه نور متمايل به بنفش و لامپ بخار سديم نور متمايل به زرد توليد مي كنند و براي روشنايي داخلي مناسب نمي‌باشند.
امروزه لامپ‌هاي كم مصرف با عمر بيش از 10000 ساعت و در اشكال مختلف گرد و مارپيچ، فلورسنت معمولي، فلورسنت فشرده، حباب دار ساده و مات و شمعي در بازار موجود مي باشد. همه اين لامپ‌ها داراي بالاست الكتروني سر خود و يا مستقل بوده و تنها لامپ نمونه حبابي ساده داراي محدود كننده داخلي مي‌باشد.
با توجه به ضريب برتر لامپ‌هاي كم مصرف و عمر بسيار زياد آنها و عدم نياز به سرويس و نگهداري، استفاده از اين لامپ‌ها باعث بهره‌وري بسيار خوب و كاهش مصرف انرژي مي‌گردد.
استفاده از لامپ كم مصرف داراي توان مصرفي اي معادل 65 درصد لامپ معمولي است و به همين دليل در مدت زمان يك سال هزينه برق مصرفي حاصل از كاربرد آنها كاهش چشم گيري يافته و سبب كاهش هزينه برق مصرفي معادل مبلغي در حدود 6000 دلار شده است كه بسيار قابل توجه مي‌باشد.
2- استفاده از نور طبيعي
استفاده از منبع نور طبيعي در نهايت موجب ذخيره سازي قابل توجه انرژي الكتريكي مي‌گردد.
استفاده از نور طبيعي بايد با مهارت صورت گيرد تا علاوه بر آنكه موجب آسايش مصرف كنندگان گردد از اشكالات احتمالي آن همچون خيرگي چشم و ايجاد سايه‌هاي مزاحم و نيز توليد سرما و گرماي نامطلوب جلوگيري شود. كه در صورت بروز چنين مشكلي نياز به استفاده از انرژي اضافي افزايش خواهد يافت.
همچنين براي استفاده از نور طبيعي بايد امكان تنظيم و كنترل نور و كنتراست محيط وجود داشته باشد تا كارايي افراد را افزايش دهد.
براي تنظيم نور از پنجره‌هايي با ابعاد مناسب كه در طراحي ساختمان‌ها مورد توجه قرار مي‌گيرد و شيشه‌هاي رفلكتوري مطلوب و پرده‌هاي مناسب استفاده مي شود كه البته استفاده از نور طبيعي براي مراكز تجاري و مسكوني قابليت بهره برداري بهتر و بهره وري بيشتري را به همراه دارد.
استفاده از نور طبيعي داراي مزاياي بسياري از جمله كاهش هزينه‌هاي طراحي و نصب سيستم روشنايي بين 5/0 تا 2 دلار براي هر مترمربع، كاهش هزينه‌هاي دوره اي متناسب با كاهش تعداد چراغ‌ها بين 35 تا 50 درصد است. همچنين باعث بالا بردن نشاط و كارايي و عدم خستگي زودرس افراد در محيط‌هاي اداري، تجاري و صنعتي مي‌شود. نصب پنجره‌هاي مناسب نيز امكان تامين سرمايش و گرمايش مناسب و گردش هوا را بوجود مي‌آورد مطالعات نشان مي‌دهد كه اين كار هزينه تهويه هوا در محيط‌هاي داخلي را بين 10 تا 20 درصد كاهش مي‌دهد.
بهينه سازي مصرف انرژي نيازمند كنترل ميزان شدت روشنايي و قطع و وصل منابع از راه دور و از محل است
البته استفاده از نور طبيعي هزينه‌هايي هم به همراه دارد كه طراح بايد با طرح كردن پنجره‌هاي مناسب و سيستم‌هاي كنترل و حسگرهاي مناسب، نور را كنترل و از چشم زدگي و ايجاد سايه روشن و هدر رفتن و اتلاف انرژي حرارتي جلوگيري نمايد.
به طور خلاصه توصيه‌هاي لازم براي طراحي و بهره برداري از نور طبيعي را مي توان چنين برشمرد:
1- افزايش تعداد و ابعاد پنجره‌ها و گسترش فضاها براي استفاده بيشتر از نور طبيعي
2- كنترل ميزان نور و جلوگيري از چشم زدگي با تنظيم پرده‌ها و منعكس كننده‌ها
3- پله پله كردن مسيرهاي ورود نور به ساختمان
4- جلوگيري از تابش نور مستقيم در نقاط بحراني
5- استفاده از فيلترها و پخش كننده‌هاي نور در مجاورت پنجره‌ها
6- استفاده از نور پردازي‌هاي مختلف و مناسب براي محيط‌هاي گوناگون
علاوه بر اين امكان همزمان استفاده از نور طبيعي و مصنوعي در محيط وجود داشته باشد و با استفاده از روش‌هاي گوناگون نظير استفاده از نورگير در وسط ساختمان و پله پله كردن سقف و به كارگيري ديوارهاي جانبي و نصب پنجره‌هاي مناسب، نور را به داخل ساختمان انتقال داد.
3- كنترل و تنظيم نور
يكي از روش‌هاي قطع و وصل منابع نور استفاده از كليدهاي اتوماتيك قطع و وصل مي باشد كه علاوه بر قطع و وصل بارهاي روشنايي، وظيفه حفاظت آنها در برابر اتصال كوتاه و اضافه بار را نيز به عهده دارند.
گرچه كليدهاي اتوماتيك از اجزا اصلي حفاظت مدارهاي روشنايي هستند ولي بهينه‌سازي مصرف انرژي نيازمند كنترل ميزان شدت روشنايي و قطع و وصل منابع از راه دور و از محل است.
لذا با استفاده از حس گرهاي مناسب مي توان در موارد عدم نياز به نور، به طور خودكار منابع نور را خاموش و يا ميزان نور آنها را در حد مورد نياز كاهش داد و از مصرف بيهوده انرژي جلوگيري نمود.
ديمر اتوماتيك تنظيم نور
از حس گرهاي نوري مناسب و اتوماتيك ولتاژ لامپ را تغيير داده و شار نوري لامپ را به گونه‌اي تنظيم مي كنند كه در صورت عدم نياز خاموش شده و از مصرف انرژي جلوگيري كنند.
ديمر تنظيم نور و حس‌گر نوري
سيستم‌هاي كنترل نور براي استفاده در امر بهينه كردن مصرف انرژي و تامين نور مناسب در سيستم‌هاي روشنايي داخلي ساختمان‌ها و با استفاده از منابع نور مصنوعي و تركيب آنها با نور طبيعي به كار مي‌روند.
استفاده از كنترل و تنظيم نور علاوه بر ذخيره‌سازي انرژي، باعث كاهش تعداد دفعات كليدزني در لامپ‌ها شده و در نتيجه عمر آنها را نيز افزايش مي‌دهد.
همچنين در پيك مصرف برق نيز مي توان با استفاده از تنظيم نور توسط ديمرها و يا قطع نور توسط كليدها در مصرف انرژي صرفه‌جويي كرد و با كاهش ساعات مصرف در طي سال از هزينه‌هاي اضافي جلوگيري نمود. ضمناً با قطع منابع نور نيز از توليد گرماي اضافي توسط آنها جلوگيري مي‌گردد.
كليدها و لوازم مناسب كنترل نور مي‌توانند براي استفاده موضعي از نور در محيط‌هاي مختلف بكار روند.
در پايان لازم است به اين نكته اشاره شود گرچه بهينه‌سازي به مفهوم كم مصرف كردن انرژي نيست، ولي بايد فرهنگ استفاده درست از انواع انرژي‌ها و به كار بردن منابع نور و لامپ‌هاي كم مصرف و لوازم كنترل نور و طرح ساخت ساختمان‌هاي جديد آموزش داده شود تا در اين راه موفقيت هر چه بيشتر حاصل شود.
منبع: هفته نامه پيام ساختمان و تاسيسات