7 N Energia na potrzeby oœwietlenia
Transkrypt
7 N Energia na potrzeby oœwietlenia
Energia na potrzeby oświetlenia Andrzej Jurkiewicz Rola wzroku Podstawy • Źródła światła dzielimy na naturalne i sztuczne. • Światło jest rodzajem energii elektromagnetycznej promienistej, wysyłanej w formie bardzo małych dawek tzw. fotonów (kwantami) z prędkością (w próżni) 300.000 km/s (prędkość światła) • Źródłem światła jest nie tylko Słońce, ale także Ziemia i inne ciała, w tym także te stworzone przez człowieka np. żarówka. Promieniowanie gamma do 0,001 nm Promieniowanie rentgena od 0,001 do 100nm Optyczne nadfioletowe (7%) Od 100 do 380 nm Optyczne widzialne (46%) Od 380 do 780 nm Optyczne podczerwone (47%) Od 780 nm do 1mm Mikrofale Od 1mm do 1m Fale radiowe UKF, FM, AM Od 1m do 3 km Zdolność widzenia zależy od: • • • • • • • • luminacji (miara jaskrawości) przedmiotu i tła kontrastu barwy przedmiotu i tła wielkości przedmiotu czasu obserwacji położenia względem osi widzenia ruchu w polu widzenia nierównomierności luminacji przedmiotu i tła. Podstawowe wielkości oświetlenia strumień świetlny Φ wyrażany w lumenach [lm], światłość I wyrażana w kandelach [cd], natężenie oświetlenia E wyrażane w luksach [lx], luminancja L wyrażana w [cd/m2]. Strumień świetlny Φ - całkowite światło, które zostaje wypromieniowane ze źródła światła. Natężenie światła (światłość) – I światło z jednego źródła światła wysyłane w określonym kierunku I = Φ/ω Kandela = świeca woskowa o średnicy 25 mm. A dokładniej: jest to światłość źródła, które w danym kierunku wysyła promienie monochromatyczne o częstotliwości 540*10^12 Hz i natężeniu 1/683 W/sr (kąt przestrzenny – steradian; 4π) Standardowa żarówka o mocy 100 W i czasie swojego „życia” (1000 godzin) świeci z natężeniem światła ok. 120 cd wzdłuż swojej osi i ok. 110 cd prostopadle do niej. Lampa z reflektorem o mocy 100 W i kącie promieniowania 35 stopni daje dzięki odbiciu prawie całego światła w jednym kierunku natężenie ok. 1000 cd w kierunku osi lampy. Natężenie oświetlenia (jasność) - E Określa gęstość powierzchniową strumienia świetlnego padającego na pewną powierzchnię; jednostką jest Luks (lx), inaczej: natężenie oświetlenia jest stosunkiem całkowitego strumienia świetlnego Φ do powierzchni A, na którą pada światło. E=Φ/A Drugim wzorem opisującym zmianę natężenia w funkcji odległości i kąta padania promieni jest: E = I* cosα/r^2 [cd/m2] I – światłość źródła punktowego (cd) α - kąt między kierunkiem promieni a prostopadłą do powierzchni Luminacja - L • Jest to miara wrażenia wzrokowego, które odbiera oko ze świecącej powierzchni. Luminację określa się jako natężenie światła w odniesieniu do pozornej powierzchni świecącej, prostopadłej do kierunku widzenia; czyli do natężenia światła odbieranego przez oko patrzące na tę „świecącą” powierzchnię. L=I/(F*cosα) Jeden nit to luminacja powierzchni 1m2 o światłości 1 cd przy α = 0 1nt = 1cd/m2 Sprawność źródła światła - η (lm/W) jednostka skuteczności źródła światła = jaka część mocy elektrycznej pobranej przez źródło światła przetwarzana jest na strumień świetlny η=Φ/P Im większa jest ta wartość, tym bardziej sprawne jest źródło światła. W związku z tą zależnością musimy jednak wziąć pod uwagę żywotność źródła światła. Moc Strumień świetlny w lm Spr. Źródła światła lm/W Żywotność w godzinach Żarówka 60 730 12,1 1000 Żarówka 100 1380 13,8 1000 Halogenowa niskonapięciowa 20 W 350 17,5 2000 Świetlówka kompaktowa 11 W 600 54,5 8000 Świetlówka 36 W 3450 95,8 12000 Lampa rtęciowa 80 W 4000 50 15000 Typ Właściwości optyczne materiału określają wspólczynniki: - pochłaniania światła: α = φα/φ0 -odbicia światła: ρ = φρ/φ0 - przepuszczania światła: τ = φτ/φ0 φ0 = φα+ φρ+φτ lub α+ρ+τ=1 zależność ta opisuje tzw. prawo zachowania energii, które obowiązuje dla każdego promieniowania świetlnego (zarówno hetero- jak i monochromatycznego). Obliczanie rocznego zapotrzebowania energii na oświetlenie EL=wel*ELj*Ac wel – wsp. Korekcyjny dla nośnika energii jakim jest energia elektryczna zgodnie z Tab1 zał.1 (wel=2,7) ELj – roczne jednostkowe zapotrzebowanie energii na oświetlenie (kWh/m2*a) Ac – powierzchnia użytkowa (m2) Jednostkowe zapotrzebowanie energii na oświetlenie ELj = {Fc*PN/1000 *[tD*FO*FD)+(tN*FO)]} + m + n*{5/ty *[ty-(tD+tN)]} [kWh/m2a] PN – moc jednostkowa opraw oświetlenia podst. W pomieszczeniu lub budynku tD – czas użytkowania oświetlenia w ciągu dnia (Tabela 1), h/a tN – j.w. lecz w nocy (Tabela 1), h/a tO – suma tN+TD ty – jeden rok w godzinach = 8760 h FD – wykorzystanie światła dziennego wg Tabeli 2 FO – nieobecność użytkowników w miejscu pracy FC – regulowanie oświetlenia do poziomu wymaganego FC = (1+MF)/2 MF – współczynnik utrzymania w danym wnętrzu (???) m = 1, gdy stosowane jest oświetlenie awaryjne, inaczej m=0 n = 1, gdy stosowane jest sterownie opraw i oświetlenie zapasowe, inaczej n=0 Średnia ważona moc i natężenie oświetlenia budynki PN = [Σ(Pj*Ac)]/ΣAc Pj – moc jedn. Opraw oświetlenia w pomieszczeniu lub budynku w W/m2 Ac – powierzchnia użytkowa E =[Σ{Epom*Ac)]/ΣAc Epom – eksploatacyjne natężenie oświetlenia w pomieszczeniu lub budynku w lx (dla nowych budynków przyjąć wg PN-EN 12464-1:2004 a dla istniejących przyjąć wartości rzeczywiste!!!) Budynek referncyjny Zapotrzebowanie energii na oświetlenie w budynku referencyjnym obliczyć wg wzoru 4.1, przyjmując z & 180a (???) przepisów techniczno-budowlanych wartości mocy jedn. Urz. Ośw. Pozostałe wielkości (tD, tN, tO, FO itd… przy czym m=0 n=0 FC=0 Wymagane wartości energii [kWh/(m2+a)] w zależności od średnioważonego natężenia oświetlenia lx śr.waż biuro szkoła szpital usługi handel Dworce + 2kol puste 100 10 8 18 10 20 ? 150 15 12 27 15 30 ? 200 20 16 36 20 40 ? 300 30 24 54 30 60 ? 500 50 40 90 50 100 ? 750 75 60 135 75 150 ? 1000 100 80 180 100 200 ? Wskaźnik oceny zapotrzebowania energii na oświetlenie RL = ΣEL/ELr EL – roczne zapotrzebowanie energii na oświetlenie w ocenianym budynku, kWh/a ELr – j.w. lecz referencyjnym