iluminacja obiektów sakralnych – tradycyjne lampy wyładowcze vs

iluminacja obiektów sakralnych – tradycyjne lampy wyładowcze vs

P O Z N A N UN I VE RS I T Y O F T E C HN O L O G Y ACA D E MI C J O URN A L S
No 73
Electrical Engineering
2013
Tomasz STANKOWIAK*
Konrad DOMKE*
ILUMINACJA OBIEKTÓW SAKRALNYCH – TRADYCYJNE
LAMPY WYŁADOWCZE VS LAMPY LEDOWE
Współczesny rynek oświetleniowy koncentruje się na produkcji opraw LED.
Wykorzystuje się je do oświetlania hal produkcyjnych, sklepów, mieszkań, biur, placów,
ulic parkingów czy obiektów architektonicznych. Niezaprzeczalnym atutem tego typu
opraw jest niskie zużycie energii, jednak czy innowacyjna technologia i niskie koszty
eksploatacyjne są w stanie poradzić sobie z estetycznym i wizualnym wymaganiom
obserwatora? Czy wymiana lamp wyładowczych na LEDowe będzie wystarczająca aby
uzyskać ten sam efekt świetlny i estetyczny? W artykule przedstawione zostaną porównania
lamp wyładowczych i ich odpowiedników LEDowych zarówno pod względem rozkładu
widmowego źródeł światła jak i zużycia energii.
1. WSTĘP
Potrzeba iluminowania budowli architektonicznych wynika z faktu dążenia do
zaspokojenia potrzeb estetycznych. Po zapadnięciu zmroku, projektant ma pełną
władzę nad światłem, jest to idealna pora do kreowania nowego wizerunku budowli,
który powinien zadziwiać i wzbudzać w obserwatorze pozytywne emocje. Jeszcze
kilkanaście lat temu miasta traktowały iluminację jako źródło niepotrzebnych kosztów.
Aktualnie sytuacja zaczyna się zmieniać. Władze zaczynają dostrzegać pozytywne
aspekty iluminacji. Dla wielu miast głównym źródłem dochodu mieszkańców jest
turystyka. Światło może być wykorzystane do stworzenia niepowtarzalnej atmosfery
oraz zwiększeniu walorów turystycznych. Podświetlany pomnik, nastrojowo
iluminowany plac, czy tajemniczo oświetlony park sprawiają, że mieszkańcy i turyści
czują się dobrze, bezpiecznie, a ponadto zachęcają do spacerów i aktywniego
wieczorami. Dodatkowo iluminacja wysokich obiektów ułatwia orientację w
przestrzeni miejskiej.
2. OPIS OBIEKTU
Do iluminacji został wybrany przycmentarny kościół pod wezwaniem św. Wita
w Śmiglu, w powiecie Kościańskim. Kościół znajduje się w niewielkiej odległości
od rynku. Jest bardzo ważnym i cenionym obiektem w gminie ze względu na
__________________________________________
* Politechnika Poznańska.
162
Tomasz Stankowiak, Konrad Domke
historię. W porze nocnej ginie on w otoczeniu, dlatego warto rozświetlić ten
obiekt, by pokreślić jego rangę oraz piękno. Taki zabieg zwiększa bezpieczeństwo
wokół kościoła, co dla tego typów obiektów jest bardzo ważne. W bezpośrednim
otoczeniu kościoła nie znajdują się żadne źródła światła. Budynek umiejscowiony
jest przy drodze, na której znajdują się oprawy drogowe, które rozświetlają także
okolice cmentarza. Po zmroku kościół zasadniczo ginie w ciemnościach, czasami
delikatnie rozświetlają go znicze. Najważniejszą częścią budynku mogącą stanowić
istotny element iluminacji jest wieża z gontowym hełmem widocznym z każdego
kierunku obserwacji. Z większej odległości bryła budowli jest zasłonięta
drzewami. Niezasłonięte elewacje ukazują się dopiero z bliska.
3. KONCEPCJA ILUMINACJI Z UŻYCIEM LAMP WYŁADOWCZYCH
Do rozświetlenia elewacji kościoła zastosowano siedem asymetrycznych
naświetlaczy o mocy 70 W (1). Wieżę oświetlono dwiema oprawami
symetrycznymi, doziemnymi o rozsyle 5° i mocy 70W (2), dwiema
symetrycznymi, doziemnymi reflektorami o rozsyle 20° i mocy 70W (3)
oświetlającymi krawędzie wieży oraz jednym reflektorem o rozsyle 6° i mocy 35
W (4, 5) umieszczonym na słupie na wysokości 4 m, skierowanym na frontową
część wieży.
Rys. 1. Plan rozmieszczenia opraw
Gontowy hełm oświetlono dwoma reflektorami o rozsyle 6° i mocy 70 W
umieszczonymi na słupie (9 m) naprzeciwlegle względem środka wieży. Galeria
rozświetlona jest od wewnątrz symetryczną, mleczną oprawą o mocy 70 W (6).
Zwieńczenie hełmu oświetlono dwoma reflektorami o rozsyle 6° i mocy 35 W
umieszczonymi na słupie (9 m) naprzeciw siebie względem środka wieży. Dach
oświetlono szerokokątnymi reflektorami o mocy 150 W (7). Oprawy o numerach 1,
2, 3 są z lampami sodowymi, pozostałe z metahalogenkowymi.
Iluminacja obiektów sakralnych – tradycyjne lampy wyładowcze …
163
4. KONCEPCJA ILUMINACJI Z UŻYCIEM LAMP LEDOWYCH
Oprawy wyładowcze zamieniono oprawami LED o podobnych jak poprzednio
rozsyłach światła oraz kategorii katalogowej. Celem doboru było sprawdzenie czy
oferowane przez producentów zamienniki LEDowe sprawdzą się tak samo dobrze jak
wyładowcze poprzedniki[2,3]. Trudno znaleźć oprawy z diodami o parametrach
identycznych do pierwotnych, ponieważ większość opraw ze źródłami LEDowymi
wykazuje niższy strumień świetlny. Lampy LED umieszczono dokładnie w tym
samym miejscu co oprawy wyładowcze, co oznacza że jest ich taka sama ilość.
Wyjątek stanowi oświetlenie elewacji. W tym przypadku nie znaleziono
asymetrycznych odpowiedników, oprawy doziemne pochylono o kąt 38 w stosunku
do płaszczyzny ziemi, w celu uzyskania zbliżonego efektu do wersji pierwotnej.
5. PORÓWNANIE OBU PROJEKTÓW ILUMINACJI
W tabeli 1 znajduje się zestawienie wszystkich użytych opraw. W przypadku lamp
wyładowczych całkowita zainstalowana moc opraw wynosi 1 765 W, a całkowity
koszt to około 63 tysięcy zł. Średnie natężenie oświetlenia na dachu wynosi 58 lx,
elewacji 66 lx, a wnętrze galerii wieży 102 lx. W drugiej koncepcji (lampy LED) cena
wszystkich urządzeń jest wyższa o 75%. Moc zainstalowanych opraw wynosiłaby w
tym przypadku 584 W. Średnie natężenia oświetlenia na wybranych powierzchniach
wynosi: dach – 9 lx, elewacja – 19, galeria – 50 lx.
Tabela 1. Zestawienie cen, oraz parametrów zastosowanych urządzeń
Oprawy wyładowcze
Cena
Koszty
Moc
Nr oprawy
Ilość
[zł]
[zł]
[W]
Oprawa 6
1
2677
2 677
70
Oprawa 1
7
4190
29 330
70
Oprawa 3
2
2594
5 187
70
Oprawa 2
2
2594
5 187
70
Oprawa 4
2
2883
5 765
70
Oprawa 5
3
2585
7 756
35
Oprawa 7
4
1702
6 808
170
cena zestawu
62 711 zł
różnica kosztów
46 607 zł
źródła
[lm]
6 816
7 673
7 400
7 400
6 600
3 280
14 000
Oprawy LED
Cena Koszty Moc źródła
Nr oprawy
Ilość
[zł]
[zł]
[W]
[lm]
Zamiennik 6
1
5774
5 774
24
2 880
Zamiennik 1
7
5774 40 417 24
2 880
Zamiennik 3
2
5774 11 548 24
2 880
Zamiennik 2
2
3147
6 293 17,5 1 715
Zamiennik 4
2
8556 17 112 80
7 840
Zamiennik 5
3
6046 18 139 17,5 5 145
Zamiennik 7
4
2509 10 036 24
1 000
cena zestawu
109 318 zł
całkowita różnica mocy
1 182 W
Warianty iluminacji różnią się pod względem rozkładu widmowego. Do oświetlenia
żółtawej elewacji wykorzystano lampy sodowe, gdyż w rozkładzie widmowym jest
wiele odcieni żółci. Aby podświetlić dach i wieżę posłużono się lampami
metahalogenkowymi, w których dominują barwy niebieskie – podkreślające patynowy
dach i drewnianą wieżę. Postrzeganie barw jest kwestią bardzo subiektywną. Nie mniej
jednak widmo z lamp wyładowczych jest bardziej zrównoważone od LED i bardziej
nadaje się do oświetlania elewacji.
164
Tomasz Stankowiak, Konrad Domke
6. WNIOSKI
Niewiele firm oferuje diodowe oprawy doziemne asymetryczne. Ponadto we
wspomnianych katalogach nie znaleziono opraw LED o rozsyle większym niż 25.
Tego typu urządzenia idealnie nadają się do punktowego akcentowania świetlnego.
Zakładając, że pierwotny projekt iluminacji ze źródłami wyładowczymi jest
poprawny pod względem estetycznym i wizualnym możemy porównać go z
wariantem LEDowym. Przy istniejącym i nie zmienianym układzie zasilania
bezpośrednia wymiana lamp wyładowczych, na lampy LEDowe jest o 74%
droższa od tradycyjnych, ale zużywa o 2/3 mniej energii. Czy niskie zużycie
energii i wysoka cena za oprawę jest na tyle opłacalna, aby inwestować w zamianę
źródeł światła? Zakładając, że cena 1kWh średnio wynosi 0,6 zł, a średni czas
świecenia oprawy to 12 godzin, to czas zwrotu inwestycji będzie trwał 35 lat.
Ponadto, przy wymianie lamp wyładowczych na LEDowe źródła światła
uzyskujemy dużo niższe wartości natężeń oświetlenia na powierzchniach, tym
samym efekt iluminacji jest gorszy. Niekorzystnym argumentem dla doziemnych
opraw LEDowych jest też ich zwiększona awaryjność.
LITERATURA
[1] Żagan W. Iluminacja obiektów. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej, 2003.
[2] http://www.simes.it
[3] http://www.thornlighting.pl/
ILLUMINATION OF SACRAL OBJECTS. TRADITIONAL DISCHARGE LAMPS
VERSUS LED LAMPS
Modern lighting industry is mainly focused on LED luminaries. Those luminaries are
used for all kinds of ilumination like; production halls, shops, housing and architectural.
The undeniable advantage LED luminaries has, is very low power consumption. However,
do the innovative technology and low operating costs are able to meet the demands of
aesthetic and visual observer? Is the replacement of the high pressure discharge lamps for
LED will be sufficient enough to achieve the same light and aesthetic effects? All those
question are rised and answered in this article. In addition, the comparisons of high pressure
discharge lamps and LED counterparts both in terms of the spectral distribution of light
sources and energy efficiency, will be presented.