روشنایی ساختمان
یکی از مهمترین مباحثی که همیشه برای مهندس اروپایی و آمریکایی جالب و بحث برانگیز بوده است، موضوع بهینه سازی روشنایی ساختمان متناسب با نوع ساختمان، ابعاد اتاق ها، جهت جغرافیایی اتاق، جهت جغرافیایی ساختمان، منطقه جغرافیایی ساختمان، فرهنگ جغرافیایی محیط، ارتفاع اتاق ها، نوع کاربری فضا ها، لوازم بکار رفته در محیط، جنس و رنگ سطوح و… بوده است و رشته ایی تحت عنوان مهندسی روشنائی در دانشگاه های این قاره ها شکل گرفته است.
در جوامع امروزی، روشنایی یکی از عوامل فیزیکی مهم در فضاهای مسکونی، اداری و محیط های صنعتی است و از اهمیت خاصی برخوردار است، تجربه و تحقیقات نشان داده است در صورتی که یک سیستم روشنایی به خوبی طراحی و اجرا شود،
میتواند بر زندگی روزمره اثر مفید داشته باشد و کارایی و بهبود کیفیت محصول تولیدی را نیز افزایش دهد.
از طرف دیگر موضوع روشنایی از جنبه های مختلف بهداشتی، اقتصادی، ایمنی و زیبایی نیز دارای اهمیت به سزایی است.
روشنایی با مقداری مناسب و کیفیت مطلوب می تواند از خستگی چشم و عوارض ناشی از آن جلوگیری کند و در ضمن هزینه برق مصرفی را کاهش دهد.
همچنین اگر نحوه چیدمان،آرایش چراغ و انتخاب چراغ بر پایه محاسبات دقیق و بهینه سازی مناسب باشد میتوان صرفه جویی بسیاری در مصرف انرژی نمود و از اتلاف انرژی جلوگیری به عمل آورد.
شاید بتوان به جرات به این موضوع اشاره کرد، یکی از مهمترین مباحث موجود در صنعت مهندسی و صد البته ساختمان سازی موضوع بهینه سازی روشنایی ساختمان و محاسبات دقیق آن می‌باشد.
به همین خاطر در این مقاله قصد داریم به معرفی سیستم روشنایی داخلی و پارامترهای موثر در محاسبات صحیح آن بپردازیم.
آنچه در این مقاله خواهیم آموخت:
بنابراین طبق سرفصل های ارائه شده میتوان نتیجه گرفت عوامل مختلفی بر محاسبات شدت روشنائی موثر می‌باشد که در حین طراحی باید به آن توجه نمود.
تعریف و ماهیت نور
از گذشته این سؤالات که:
نور چیست؟ ماهیت آن کدام است؟ و چگونه به وجود می آید؟ ذهن بسیاری از دانشمندان را به خود مشغول نموده و هریک با تعابیر متفاوتی نظریه های را عرضه داشته اند.
نظریه ذره ای نور توسط نیوتن بیان شده است و طبق آن، انرژی نورانی به صورت ذرات پرتاب می شوند و در جهت یک خط مستقیم به چشم برخورد می کنند، که به تحریک بینایی ما و در نتیجه دیده شدن نور منجر می گردد.
آیزاک نیوتن
نظرية موجی توسط دانشمند هلندی به نام هویگنس مطرح شد و طبق آن، انرژی نورانی به صورت امواج انتشار می یابد (شبیه انداختن یک سنگ روی سطح آب) و این امواج با تحریک اعصاب بینایی ایجاد احساس نور را در ما ایجاد می کند.
کریستین هويگنس
نظریه کوانتومی توسط دانشمند آلمانی به نام پلانک بیان گردید که صورت جدیدی از نظریه ذره ای نور است و طبق آن پخش و جذب انرژی نورانی به وسیله ذراتی به نام فوتون صورت می گیرد که در هر فرکانسی انرژی مشخصی دارد و مضرب صحیحی از عدد ثابتی به نام ثابت پلانک است
ماکس پلانک
نظرية تلفیقی ذره ای موجی نور توسط دانشمندان فرانسوی و آلمانی پیشنهاد گردید. نظریه های پیشین هر کدام پاسخ گوی برخی پدیده ها بودند بنابراین رد آن ها صحيح نبود. بر اساس این نظریه نور در برخی موارد از خود خاصیت ذره ای و در برخی موارد از خود خاصیت موجی دارد. مثلا زمانی که نور و از یک روزنه ریز عبور کند به صورت موج پخش می شود و …
از مقایسه نظریه های ارائه شده می توان دریافت که ماهیت نور بر دواصل فوتونی بودن ذرات نور یا موجی بودن نور استوار است.
طیف انرژی تشعشی و نور مرئی
نظریه موجی به ما این امکان را می دهد تا منحنی انرژی تشعشعی را برحسب طول موج یا فرکانس رسم نماییم. اصطلاحا به طبقه بندی تشعشعات نوری، که بر مبنای طول موج با فرکانس بیان شده باشد، ” طیف ” گفته می شود.
خصوصیات تشعشعات نوری (الکترومغناطیسی)
به طور کلی تشعشعات نوری که در محیط وجود دارد دو گروه اند:
الف ) نور مرئی
ب ) نور نامرئی
نور مرئی به تشعشعی گویند که به وسیله چشم به صورت نور احساس می شود و طبعأ به تشعشعاتی که احساس نشود را «نامرئی» گویند.
اصطلاحا به مجموعة تشعشعات با طول موجی بیشتر از امواج مرئی “تشعشعات مادون قرمز IR“” و به امواج با طول موج کمتر از امواج مرئي “تشعشعات ماورا بنفش UV” گویند.
پدیده جذب، عبور و انعکاس
به طور کلی سطح جسم و رنگ آن در میزان جذب، عبور یا انعکاس تشعشعات نورانی مؤثر است.
اگر جسم شفاف و دارای سطح صیقلی و صاف باشد بخش کمتری از انرژی تابشی را در خود نگه می دارد (جذب می کند) و سهم بیشتری را عبور می دهد یا منعکس می کند.
اگر جسم تیره و دارای سطح غير صیقلی و ناصاف باشد بخش بیشتری از انرژی تابشی را در خود نگه می دارد (جذب می کند)و سهم کمتری را عبور می دهد یا منعکس می کند.
برهمین اساس اگرجسمی در شرایط متوسط از نظر رنگ و سطح قرار داشته باشد در این صورت تقریبا نیمی از انرژی را جذب می کند و نیمی دیگر را از خود عبور می دهد یا منعکس می کند.
توجه:
میزان انعکاس نور در محاسبات از اهمیت به سزایی برخوردار است.
آشنایی با کمیت های روشنایی
جریان نوری (شار نوری): مقدار انرژی امواج قابل رؤیت نور، که در فضا و همه جهت ها از منبع نورانی منتشر می شود، جریان نوری نامیده می شود. جریان نوری با علامت ɸ نشان داده شده و واحد آن لومن [Lm] است.
شار نوری از جمله مشخصات مهم هر لامپ است که توسط شرکت های سازنده لامپ در کاتالوگ محصولات درج می شود. بدیهی است هر چه شار نوری یک لامپ بیشتر باشد لامپ پر نورتر خواهد بود.
شدت روشنایی: مقدار جریان نوری که بر واحد سطح تابیده می شود شدت روشنائی نامیده می شود. واحد آن لوکس Lux است و با علامت E نشان داده می شود.
شدت نور: مقدار شار نوری را، که در قسمتی از فضا و در جهت معینی نه در تمام جهات از منبع نورانی منتشر می شود، «شدت نور» نامند و واحد آن شمع یا کاندلا [cd] است.
با توجه به اینکه لامپ های دارای منعکس کننده (رفلکتور) نور را در جهت خاصی از فضا منتشر می کنند.
لذا میزان نور خارج شده از آن ها با واحد کاندلا معرفی می شود. بنابراین بدیهی است که دو لامپ با مشخصات یکسان و کاملا مشابه که تنها زوایای رفلکتور آن ها با یکدیگر متفاوت است.
آنکه زاویه رفلکتور آن کوچک تر است شدت نور بیشتری دارد چرا که در عمل كل شار نوری از لامپ در زاویه محدودتری متمرکز می شود و لذا شدت نور بیشتر می شود.
بهره نوری: نسبت توان نوری (جريان نوری) را به توان الکتریکی لامپ «بهره نوری» آن لامپ گویند و رابطه آن به صورت زیر است:
بهره نوری، واحد آن لومن بروات Lm/W = بهره نوری
درخشندگی: مقدار شدت نور که از منبع نور بر واحد سطح به چشم ما می رسد «درخشندگی نور» نامیده می شود.
از آنجایی که انتخاب یا محاسبه نادرست میزان درخشندگی فضای مورد نظر (کمتر یا بیشتر از حد نرمال) می تواند بر روی چشم اثر منفی بگذارد به همین جهت از اهمیت به سزایی برخوردار است.
تعیین مقدار این عامل در محیط های تاریک مانند خیابان ها و در فضاهای براق و درخشنده مانند اتاق های آینه کاری شده از ضروریات است.
خیرگی: یکی از عوامل آزار دهنده در روشنایی خیرگی است، که باعث محدود شدن حوزه دید و ایجاد خستگی در چشم و ذهن افراد می شود.
- عوامل ایجاد خیرگی عبارت اند است
- استفاده از چراغ های نامناسب
- قرارگیری چراغ یا پنجره در موقعیت نامناسب
- انعکاس بیش از حد سطوح مختلف
توزیع شدت نور (منحنی پخش نور IDC)
نحوه توزیع شدت نور خارج شده از منعکس کننده (رفلکتور) یک چراغ به شکل منحنی های پخش نور چراغ ها بستگی دارد. به کمک این منحنی ها (IDC می توان شدت نور ناشی از چراغ را در زوایای مختلف، نسبت به پای عمود چراغ، به دست آورد
ضریب کل افت نور (LLF)
در مباحث روشنایی عوامل مختلف و پارامترهایی بر کاهش جریان نوری مؤثرند، هستند که در زیر به آن ها اشاره شده است
- اثر درجه حرارت محیط(TF)
- اثر ولتاژ الکتریکی (VF)
- اثر خاصیت سلفی ( بالاست – چوک) (BF)
- اثر تغییرات سطحی حباب چراغ (LSD)
- اثر کثیفی و گرد و خاک در محل کار (RSDD)
- اثر ضریب درصد لامپ های سوخته و تعویض نشده (LBF)
- اثر کهنگی لامپ در اثر کارکرد زیاد (LLD)
- اثر کثیفی چراغ (نشستن گرد و غبار روی سطح چراغ) (LDD)
مقدار هریک از عوامل فوق از منحنی ها یا از جداول استخراج می شوند و از هر یک به عنوان عاملی که در کاهش ضريب و افت نور مؤثرند نام برده می شود.
برای محاسبه ضريب افت نور کل کافی ست همه عوامل کاهش را در یکدیگر ضرب کنیم تا مقدار نهایی مطابق رابطه مقابل به دست آید. LLF=TF*VE*BF*LSD*RSDD*LBE*LLD*LDD (ضریب افت نور)
تذکر مهم: امروزه در محاسبات نرم افزاری، به دست آوردن تک تک این عوامل ضروری نیست و مقدار LLF به شکل ساده تر تعیین می شود. لذا در اینجا به همین مقدار بسنده شده و به چگونگی محاسبه آن ها نیاز نیست. اکنون به بررسی سایر عوامل می پردازیم.
لینک های مفید:
اصول طراحی و محاسبات بانک خازنی (بررسی و تحلیل جامع پیوست ۵ مبحث ۱۳)
برای پیشرفت یادگیری را از کجا شروع کنم؟یادگیری چه مباحثی کمک به افزایش درآمد می‌کند؟ کدام دوره و پکیج برای من مناسب می‌باشد؟ برای پاسخ به سوالات خود از سرویس مشاوره رایگان ما استفاده کنید
