پیمانکار رتبه یک تاسیسات

بررسی اطلاعات مصرف انرژی ساختمان ها
2017-03-06
آیا می خواهید یک مدیر پروژه ساخت و ساز موفق شوید؟
2017-03-08

تجهیزات روشنایی

گردآورنده: محمد حسین جعفری
اسفند ۹۵

تاریخچه‌ای از تجهیزات روشنایی و انجام مقایسه‌ای میان آن‌ها

تجهیزات روشنایی

مقدمه:

در هنگام طراحی و اجرای تاسیسات برقی و مکانیکی یک ساختمان، طراحان و مجریان تاسیسات باید مسئله مصرف انرژی و نوع تجهیزات استفاده شده در تاسیسات را در نظر بگیرند از این رو در مقاله زیر شما با تجهیزات روشنایی مورد استفاده در تاسیسات الکتریکی آشنا خواهید شد.

طبق آمارهای آژانس بین‌المللی انرژی، امروزه نزدیک به بیست درصد انرژی الکتریکی تولیدی در سراسر جهان صرف مصارف روشنایی می‌گردد. البته این نسبت در کشورهای پیشرفته‌ای چون ایالات‌متحده و یا کشورهای حوزه اتحادیه اروپا بیش از این میزان هم برآورد شده است. برای قابل‌لمس‌تر شدن این عدد، برای نمونه در ایالات‌ متحده سالیانه TWH 800 انرژی صرف تأمین روشنایی می‌شود. آژانس بین‌المللی انرژی در برآورد دیگری، تأمین روشنایی را مسئول انتشار سالیانه تقریبا ۱۹۰۰ مگاتن دی‌اکسیدکربن دانسته‌است. این میزان که معادل با ۷۰ درصد آلودگی ناشی از خودروهای سواری سبک است؛ تنها ناشی از سوخت مصرف‌ شده در نیروگاه‌ها برای تولید انرژی نبوده؛ بلکه حدود ۲۰ درصد آن به سبب احتراق مستقیم پارافین و چراغ‌های نفتی توسط ۶/۱ میلیارد نفری در جهان است که هیچ‌گونه دسترسی‌ای به انرژی الکتریکی ندارند. بنابراین در این شرایط با هرچه در دسترس‌تر ساختن انرژی الکتریکی و همچنین بهبود بازده تجهیزات روشنایی به میزان قابل‌توجهی مقدار انتشار گازهای گلخانه‌ای را می‌توان تحت کنترل درآورد.

لامپ‌های التهابی:

تجهیزات روشنایی

هرچند ادیسون اولین کسی نبود که سعی بر استفاده از ایده لامپ‌های التهابی به‌منظور تأمین روشنایی داشت؛ اما درنهایت ساخت نخستین نمونه تجاری از این نوع لامپ‌ها به نام ادیسون در سال ۱۸۷۹ میلادی ثبت گردیده است. در نمونه‌های ابتدایی که از فیلامان‌های کربنی استفاده‌شده بود که عمر محدودی هم داشتند؛ به علت نقطه‌ی ذوب پایین کربن، امکان افزایش کافی دما برای دستیابی به میزان روشنایی مطلوب وجود نداشت. در نمونه‌های بعدی و در سال ۱۹۰۶ شرکت جنرال الکتریک، نخستین لامپ التهابی با فیلامان تنگستنی را روانه بازار کرد و این روند بهبود در سال‌های بعد با واردکردن گازهای خنثی در حباب لامپ و یا استفاده از فیلامان تنگستنی سیم‌لوله‌ای ادامه پیدا کرد.

لامپ‌های فلوئورسنت:

تجهیزات روشنایی

شرکت جنرال الکتریک در سال ۱۹۳۰ میلادی نخستین نمونه از لامپ‌های فلوئورسنت ولتاژ پایین را به بازار عرضه کرد. هرچند هدف‌گذاری اولیه جنرال الکتریک استفاده آن در نورپردازی‌های ظاهری بود؛ اما با نمایان شدن مزیت بارز آن نسبت به لامپ‌های التهابی در تأمین روشنایی بیشتر با میزان مصرف انرژی کمتر، با اقبال فراگیری در تأمین روشنایی عمومی نیز مواجه شد؛ تا آنجا که در آن سال‌ها شرکت‌های تولیدکننده برق را ناچار ساخت تا با جنرال الکتریک وارد مذاکره شده تا برای جلوگیری از کاهش جدی تقاضای انرژی و ضرر و زیان بیشتر روند عرضه لامپ‌های فلوئورسنت را به بازار کند نماید.

لامپ‌های حالت‌جامد:

در سال ۱۹۶۲ فردی به نام هولنیاک از مجموعه جنرال الکتریک، گزارشی از ساخت LED ای مبتنی بر GaAsP که نوری قرمزرنگ از خود ساطع می‌کرد؛ البته با بازده‌ای بسیار پایین ارائه کرد. در سال‌های بعد با تغییر در ماده‌ی سازنده‌ی LEDها هم بازده آن‌ها به نحو چشمگیری افزایش یافت؛ به‌نحوی‌که از لامپ‌های فلوئورسنت نیز پیش افتاد و هم دسترسی به‌ رنگ‌های بیشتر به‌ویژه نور سفید امکان‌پذیر شد.

در شکل زیر مقایسه‌ای میان روندی که هر یک در مسیری که برای بهبود بازده نوری آن‌ها طی کرده‌اند انجام‌گرفته است.

تجهیزات روشنایی
بازده و طول عمر:

برای انجام مقایسه‌ای دقیق از منظر بازده میان دو مفهوم باید فرق نهاد؛ نخست بازده لامپ، که اشاره به میزان شار نوری تولیدی لامپ به ازات هر وات توان مصرفی توسط خود لامپ دارد و دیگری بازده تجهیز، که بیانگر میزان شار نوری دریافتی ناظر به ازای هر وات توان مصرفی توسط کل تجهیز دارد والبته هر دو با واحد یکسان لومن بروات بیان می‌شود.

در شکل زیر این تفاوت به تصویر کشیده شده است.

تجهیزات روشنایی

عدد ستون میانی بیانگر بازده لامپ و عدد انتهایی نیز نشانگر بازده کل تجهیز می‌باشد. واضح است که تفاوت میان این دو ناشی از نیاز به حضور بالاست یا درایور برای بعضی از انواع لامپ‌ها، آن‌چنان‌که در تصویر نشان داده‌شده و همچنین نیاز به پوشش میان تمام انواع لامپ‌ها و محیط خارج به علت آزارندگی نور خام برای کاربران است.

شدت نور اکثر لامپ‌ها به‌مرورزمان کاسته می‌شود که البته میزان این افت به پارامترهای متعددی وابسته است.

 لامپ‌های التهابی در طول میزان عمر معمول تقریبا ۱۰۰۰ ساعته ی خود، ۱۰ تا ۱۵ درصد از شدت نور اولیه‌شان را از دست می‌دهند. این مساله را بایست به خاطر تحلیل رفتن فیلامان تنگستنی آن‌ها و پرشدن فضای داخلی حباب از ذرات تبخیرشده‌ی آن دانست.

 لامپ‌های فلوئورسنت نیز کمتر از ۲۰ درصد افت نور در طی عمر تقریبی ۱۰۰۰۰ ساعته ی خود پیدا می‌کنند که به خاطر تغییراتی است که پوشش فسفری و حباب آن در طی زمان پیدا می‌کنند؛ البته در مورد لامپ‌های فلوئورسنت باکیفیت بالا میزان افت نور کمتر از ۱۰ درصد گزارش‌شده است.

لامپ‌های LED با توجه به طول عمر بالایی که دارند؛ برای دستیابی به ارزیابی‌هایی هر چه دقیق‌تر هنوز تحت مطالعه قراردارند؛ اما در گزارشات موجود خبر از ۴ درصد افت نور طی یک دوره‌ی عملکرد ۵۰۰۰ ساعته آن‌ها داده‌شده است. افت نور در LED ها را بیشتر باید به سبب عدم توفیق در دفع گرمای تولیدی و بالا رفتن دمای کاری آن و کاهش نور ناشی از آن دانست.

بازده لامپ‌های التهابی که از ۴ تا ۱۸ بسته به‌اندازه لامپ تغییر می‌کند را اگر با بیشینه بازده ممکن ازلحاظ نظری که برابر با  ۶۸۳ است مقایسه کنیم؛ بیانگر تنها تبدیل ۰٫۲ تا ۲٫۶ از انرژی الکتریکی مصرف‌شده به نور است. تنها راه پیشنهادشده برای افزایش بازده در لامپ‌های التهابی، بالا بردن دمای کاری فیلامان تنگستنی آن است. تنگستن که دارای بیشترین دمای ذوب در میان فلزات با دمای ذوب k3695 و کمترین میزان تبخیر است و به‌طورمعمول در دمایی در حدود k 2000 تا ۳۳۰۰ کار می‌کند؛ با پر کردن حباب لامپ با گاز هالوژن امکان افزایش دمای کاری به  k3450 وجود دارد. لامپ‌های التهابی عموم با تبخیر فیلامان تنگستنی و یا لرزش‌های مکانیکی که باعث قطعی فیلامان شود به پایان عمر خود می‌رسند.

لامپ‌های فلوئورسنت از نرخ تبدیل بالاتری از انرژی الکتریکی به نور (در حدود ۱۳ درصد) نسبت به لامپ‌های التهابی با در نظر گرفتن همان مقدار بیشینه  ۶۸۳ برخوردارند و در نمونه‌های توان بالای آن بازده به  ۱۰۰ هم می‌رسد. امروزه با تغییراتی که در پوشش فسفری داخل حباب آن‌هم به‌عمل‌آمده، کیفیت نور بهتری را هم تأمین می‌نماید.

لامپ‌های LED که در یک‌روند رو به رشد اکنون به بازده بالایی در حدود ۱۸۸ رسیده‌اند با عمر تقریبی در حدود ۳۰ تا ۵۰ هزار ساعت به گزینه‌ای فوق‌العاده برای جایگزینی با دیگر انواع لامپ‌ها بدل شده‌اند؛ خصوصا با تلاش‌هایی که برای هر چه اقتصادی‌تر کردن آن‌ها انجام پذیرفته است و اکنون نیز در حال انجام است تا استفاده از این نوع لامپ‌ها را با توجه به ویژگی‌های مثبتی که از آن برخوردار است هر چه بیشتر برای کاربران توجیه‌پذیر نماید.

در شکل زیر مقایسه ای از نظر نرخ تبدیل نیز میان انواع لامپ ها صورت گرفته است.

تجهیزات روشنایی

منبع:

ecmag.com

یک دیدگاه