Chương I : Tổng Quan Về Chiếu Sáng : Giới Thiệu Chung Về Chiếu Sáng KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG: • Hệ thống chiếu sáng bao gồm hệ thống chiếu sáng tự nhiên hệ thống chiếu sáng nhân tạo Trong hệ thống chiếu sáng nhân tạo bao gồm bóng đèn ( đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt, đèn compact, đèn led, đèn cao áp…) phục vụ chiếu sáng phòng làm việc , phòng dịch vụ, sinh hoạt chung 1.1 Lý thuyết ánh sáng Ánh sáng phần nhiều loại sóng điện từ bay không gian Những loại sóng có tần suất chiều dài, hai giá trị giúp phân biệt ánh sáng với dạng lượng khác quang phổ điện từ Ánh sáng phát từ vật thể tượng sau: • • • • Nóng sáng Các chất rắn chất lỏng phát xạ nhìn thấy chúng nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1000K Cường độ ánh sáng tăng lên màu sắc bề trở nên sáng nhiệt độ tăng Phóng điện Khi dòng điện chạy qua chất khí, nguyên tử phân tử phát xạ với quang phổ mang đặc tính nguyên tố có mặt Phát quang điện: Ánh sáng tạo dòng điện chạy qua chất rắn định chất bán dẫn photpho Phát sáng quang điện: Thông thường chất rắn hấp thụ xạ bước sóng phát trở lại bước sóng khác Khi xạ phát nhìn thấy được, tượng gọi phát lân quang hay phát huỳnh quang Như quan sát dải quang phổ điện từ Hình 1, ánh sáng nhìn thấy thể dải băng từ tần hẹp nằm ánh sáng tia cực tím (UV) lượng hồng ngoại (nhiệt) Những sóng ánh sáng có khả kích thích võng mạc mắt, giúp tạo nên cảm giác thị giác, gọi khả nhìn Vì vậy, để quan sát cần có mắt hoạt động bình thường ánh sáng nhìn thấy 1.2 Các khái niệm thuật ngữ thường dùng Lumen: Đơn vị quang thông; thông lượng phát phạm vi đơn vị góc chất rắn nguồn điểm với cường độ sáng Candela Một lux lumen mét vuông Lumen (lm) đương lượng trắc quang Oát, tăng lên để phù hợp với phản ứng mắt “người quan sát chuẩn” W = 683 lumen bước sóng 555 nm Hiệu suất tải lắp đặt Đây độ chiếu sáng trì trung bình cung cấp mặt phẳng làm việc ngang Oát công suất với độ chiếu sáng nội thất chung thể lux/W/m² Hệ số hiệu suất tải lắp đặt: Đây tỷ số hiệu suất tải mục tiêu tải lắp đặt Nguồn phát sáng: Bộ đèn đơn vị phát sáng hoàn chỉnh, bao gồm nhiều đèn với phận thiết kế để phân phối ánh sáng, định vị bảo vệ đèn, nối đèn với nguồn điện Lux: Đây đơn vị đo theo hệ mét cho độ chiếu sáng bề mặt Độ chiếu sáng trì trung bình mức lux trung bình đo điểm khác khu vực xác định Một lux lumen mét vuông Độ cao lắp đặt: Độ cao đồ vật hay đèn so với mặt phẳng làm việc Hiệu suất phát sáng danh nghĩa: Tỷ số công suất lumen danh nghĩa đèn tiêu thụ điện danh nghĩa, thể lumen oát Chỉ số phòng : Đây hệ số thiết lập quan hệ kích thước dự kiến phòng độ cao bề mặt làm việc bề mặt đồ đạc Hiệu suất tải mục tiêu: Giá trị hiệu suất tải lắp đặt xem đạt với hiệu suất cao nhất, thể lux/W/m² Hệ số sử dụng (UF): Đây tỷ lệ quang thông đèn phát tới mặt phẳng làm việc Đây đơn vị đo thể tính hiệu phối hợp chiếu sáng Quang thông cường độ sáng: Đơn vị quốc tế cường độ sáng I Candela (cd) Một lumen quang thông chiếu sáng mét vuông (m2) hình cầu có bán kính mét (1m) nguồn ánh sáng đẳng hướng Candela (nguồn phát xạ hướng) có vị trí tâm hình cầu Do diện tích hình cầu có bán kính r 4πr 2, hình cầu có bán kính 1m có diện tích 4πm2 nên tổng quang thông nguồn – cd phát 4π1m Vì quang thông nguồn ánh sáng đẳng hướng có cường độ I tính theo công thức: Quang thông (lm) = 4π × cường độ sáng(cd) Sự khác lux lumen lux phụ thuộc vào diện tích mà quang thông trải 1000 lumen, tập trung diện tích mét vuông, chiếu sáng diện tích với độ chiếu sáng 1000 lux Cũng 1000 lumen chiếu sáng diện tích mười mét vuông tạo độ chiếu sáng mờ hơn, có 100 lux Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương xác định quan hệ cường độ sáng từ điểm nguồn khoảng cách Định luật phát biểu cường độ ánh sáng đơn vị diện tích tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tính từ nguồn (về chất bán kính) E=I/d2 Trong E = độ chiếu sáng, I = cường độ sáng d = khoảng cách Hệ số hiệu suất tải lắp đặt: Đây tỷ số hiệu suất tải mục tiêu tải lắp đặt Nguồn phát sáng: Bộ đèn đơn vị phát sáng hoàn chỉnh, bao gồm nhiều đèn với phận thiết kế để phân phối ánh sáng, định vị bảo vệ đèn, nối đèn với nguồn điện Lux: Đây đơn vị đo theo hệ mét cho độ chiếu sáng bề mặt Độ chiếu sáng trì trung bình mức lux trung bình đo điểm khác khu vực xác định Một lux lumen mét vuông Độ cao lắp đặt: Độ cao đồ vật hay đèn so với mặt phẳng làm việc Hiệu suất phát sáng danh nghĩa: Tỷ số công suất lumen danh nghĩa đèn tiêu thụ điện danh nghĩa, thể lumen oát Chỉ số phòng : Đây hệ số thiết lập quan hệ kích thước dự kiến phòng độ cao bề mặt làm việc bề mặt đồ đạc Hiệu suất tải mục tiêu: Giá trị hiệu suất tải lắp đặt xem đạt với hiệu suất cao nhất, thể lux/W/m² Hệ số sử dụng (UF): Đây tỷ lệ quang thông đèn phát tới mặt phẳng làm việc Đây đơn vị đo thể tính hiệu phối hợp chiếu sáng Quang thông cường độ sáng: Đơn vị quốc tế cường độ sáng I Candela (cd) Một lumen quang thông chiếu sáng mét vuông (m2) hình cầu có bán kính mét (1m) nguồn ánh sáng đẳng hướng Candela (nguồn phát xạ hướng) có vị trí tâm hình cầu Do diện tích hình cầu có bán kính r 4πr 2, hình cầu có bán kính 1m có diện tích 4πm2 nên tổng quang thông nguồn – cd phát 4π1m Vì quang thông nguồn ánh sáng đẳng hướng có cường độ I tính theo công thức: Quang thông (lm) = 4π × cường độ sáng(cd) Sự khác lux lumen lux phụ thuộc vào diện tích mà quang thông trải 1000 lumen, tập trung diện tích mét vuông, chiếu sáng diện tích với độ chiếu sáng 1000 lux Cũng 1000 lumen chiếu sáng diện tích mười mét vuông tạo độ chiếu sáng mờ hơn, có 100 lux Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương xác định quan hệ cường độ sáng từ điểm nguồn khoảng cách Định luật phát biểu cường độ ánh sáng đơn vị diện tích tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tính từ nguồn (về chất bán kính) E=I/d2 Trong E = độ chiếu sáng, I = cường độ sáng d = khoảng cách Một cách viết khác thuận tiện công thức là: E1 d1² = E2 d2² Khoảng cách đo từ điểm kiểm tra đến bề mặt phát sáng – dây tóc bóng đèn trong, vỏ thủy tinh bóng đèn mờ Ví dụ: Nếu đo cường độ sáng bóng đèn khoảng cách 1,0 mét 10,0 lm/m² mật độ thông lượng điểm khoảng cách bao nhiêu? Lời giải: E1m = (d2 / d1)² * E2 = (1.0 / 0.5)² * 10.0 = 40 lm/m² Nhiệt độ màu Nhiệt độ màu, thể theo thang tính Kelvin (K) biểu màu sắc đèn ánh sáng mà phát Tưởng tượng tảng sắt nung rực lên ánh sáng da cam đầu tiên, sau vàng, tiếp tục trở nên “nóng trắng” Tại thời điểm trình nung, đo nhiệt độ kim loại theo độ Kelvin ( độ C Ống ánh sáng Một loại thiết bị sử dụng ống ánh sáng, gọi ống lượng mặt trời, đặt vào mái nhà thừa nhận ánh sáng vào khu vực tập trung nội thất Những phần giống với đồ đạc trần ánh sáng recessed Chúng không cho phép truyền nhiệt nhiều cửa sổ mái nhà họ có diện tích bề mặt Các thiết bị chiếu sáng tự nhiên hình ống (TDD) sử dụng công nghệ truyền tải ánh sáng nhìn thấy qua tường mái đục Các ống thành phần thụ động bao gồm lớp phủ trang trí nội thất đơn giản phản chiếu ánh sáng tiến hành bó sợi quang Nó thường giới hạn, gắn mái nhà suốt "thu ánh sáng, mái vòm chấm dứt với hội khuếch tán thừa nhận ánh sáng ban ngày vào không gian nội thất phân phối lượng ánh sáng đồng (hoặc khác hiệu sử dụng không gian ánh sáng hợp lý cố định, người dùng mong muốn nhiều sáng đốm) CHƯƠNG III: Giải pháp tiết kiệm chiếu sáng Những năm gần đây, Việt Nam, nhiều giải pháp tiết kiệm lượng cho thiết bị chiếu sáng nghiên cứu ứng dụng như: sử dụng công nghệ đèn chiếu sáng hiệu suất cao (đèn huỳnh quang T5, T8; đèn huỳnh quang compact; đèn LED; đèn OLED; đèn natri áp xuất thấp cao; đèn halogen kim loại; đèn không điện cực LVD); nâng cao hiệu suất thiết bị đèn (choá đèn, chấn lưu) Ngoài việc áp dụng công nghệ chiếu sáng hiệu suất cao để tiết kiệm điện năng, vấn đề quan tâm sử dụng hợp lý công suất chiếu sáng cho phù hợp với nhu cầu chiếu sáng Để giải vấn đề nêu số giải pháp áp dụng như: Giải pháp 1: sử dụng chấn lưu hai mức công suất để giảm công suất tiêu thụ đèn vào ban đêm nhu cầu chiếu sáng giảm bớt Giải pháp áp dụng thiết kế dự án đèn đường phải đảm bảo chất lượng điện áp ổn định Ưu điểm cho phép điều khiển từ xa, thiết bị gọn, tổn hao thấp Nhược điểm giá thành thiết bị cao, không điều chỉnh mức tiết kiệm lập trình sẵn, chi phí sửa chữa thay cao Giải pháp 2: sử dụng chấn lưu phụ mắc thêm cho chấn lưu thường để tạo thành tổ hợp chấn lưu hai mức công xuất Giải pháp sử dụng cải tạo tuyến đèn đường hoạt động, phải đảm bảo chất lượng điện áp ổn định Ưu điểm giá thành hạ; Nhược điểm: chi phí sửa chữa thay cao, không điều chỉnh mức tiết kiệm Giải pháp 3: dùng bóng công suất nhỏ cột Đây giải pháp đơn giản hiệu tiết kiệm cao, nhiên chi phí đầu tư cao Giải pháp 4: sử dụng tủ điều khiển, tự động cắt bớt số bóng đèn Đây giải pháp tiết kiệm áp dụng phổ biến cho chiếu sáng đèn đường Việt Nam Ưu điểm: Giá thành thiết bị thấp Nhược điểm: Tạo nên khoảng tối mặt đường không đảm bảo an toàn giao thông giảm mỹ quan đô thị Giải pháp 5: dùng thiết bị nguồn điều chỉnh quang thông tự động theo nhu cầu chiếu sáng Ưu điểm: Không đặt điều kiện lắp đặt, đặc biệt cho vùng có điện áp không ổn định điện áp cao, thấp; Đèn sáng ổn định thông số kỹ thuật nhà sản suất có ổn áp tự động góp phần tăng tuổi thọ đèn; Nhược điểm: Giá thành thiết bị cao so với giải pháp CÁC GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG HIỆU QUẢ 1) Tận dụng ánh sáng tự Giải pháp ánh sáng tự nhiên vừa đem lại hiệu kinh tế vừa mang tính thẩm mỹ công trình công nghiệp, trung tâm thương mại… Ngày nay, nhiều cách mà người ta tận dụng ánh sáng tự nhiên cách tối đa đạt hiệu cao Tùy theo không gian mục đính sử dụng mà có nhiều cách xử lý ánh sáng để giảm độ chói nóng – Sử dụng dải kính chạy suốt bề ngang mái nhà theo khoảng cung cấp chiếu sáng tốt, đồng xưởng công nghiệp nhà kho – Kết hợp cửa sổ trần nhà làm chất liệu FRP với trần giả suốt mờ để làm giảm độ chói nóng từ ánh sáng tự nhiên – Sử dụng cửa với mái vòm FRP để chiếu sáng cầu thang, hàng lang tòa nhà – Tận dụng ánh sáng tự nhiên từ cửa sổ 2) Thay đèn kiểu cũ loại đèn tiết kiệm điện Ưu điểm bóng đèn tiết kiệm điện – Công suất tiêu thụ bóng đèn nhỏ nhiều so với bóng đèn cũ – Nâng cao cường độ chiếu sáng – Sửa chữa, bảo dưỡng dễ dàng – Tăng tuổi thọ thiết bị – Thân thiện với môi trường làm việc – Giảm nhấp nháy, nâng cao chất lượng chiếu sáng Bảng thay thiết bị chiếu sáng cũ đèn tiết kiệm điện Đèn dùng Đèn nung sáng Thay Khả TKNL (%) Đèn compact 38-75 Đèn thuỷ ngân cao áp 45-54 Halogen kim loại 66 Đèn natri cao cấp 66-73 Đèn tuýp tiêu chuẩn Đèn tuýp mỏng 9-11 Đèn tuýp 31-61 Đèn thuỷ ngân cao áp 54-61 Halogen kim loại 48-73 Đèn Natri cao cấp 48-84 Đèn thuỷ ngân cao áp 41 Halogen kim loại 37 Đèn Natri cao áp 34-57 Đèn Natri hạ áp 62 Đèn Natri cao áp 35 Đèn Natri hạ áp 42 Đèn Natri cao áp Đèn Natri hạ áp 42 Đèn halogen volfam Đèn hỗn hợp thuỷ ngân Đèn thuỷ ngân cao áp Halogen kim loại 3)Thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp với tính chất công việc sử dụng Hệ thống chiếu sáng ảnh hưởng nhiều đến suất làm việc sức khỏe người cường độ sáng lớn gây chói mắt gây căng thẳng lúc làm việc hay cường độ sáng thấp làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm đò hỏi độ tinh sảo sản phẩm Do phải thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp với công việc cụ thể: – Sơ đồ bố trí đèn hợp lý đảm bảo độ sáng – Lắp đặt cácthiết bị điều khiển theo nhóm đơn lẻ chiếu sáng để sử dụng lượng hiệu Thiết bị điều khiển quang điện, Thiết bị điều khiển vận hàng từ xa hẹn giờ, Sử dụng công tắc điều khiển theo nhóm Chương IV : Mô Dialux mô hình phòng học Quang thông tổng tính : = 1.35 (hệ số suy giảm) Tính số địa điểm : Tra bảng K= 1.94 Theo tính toán với đèn đèn có bóng ta có bảng : Độ rọi lên trần 230.7lux Độ tiện nghi 0.61 (đạt tiêu chuẩn ) Độ tương phản 36.7( Cd/m.m) đèn –trần Độ chói ngang 11.6 ( đạt yêu cầu ) đèn Như với đèn đảm bảo độ ánh sáng đủ ánh sáng Chi phí vận hành = 0,04(kw).300(ngày).8(h/ngày).16(bóng).155 4(đ/kw) = 2904115(đ)