ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΕΣ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΑΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: ΚΑΡΑΚΟΥΛΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΑΕΜ: 2459

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΕΣ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΑΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: ΚΑΡΑΚΟΥΛΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΑΕΜ: 2459 ΚΑΒΑΛΑ 2009

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ 1. ΤΑ ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΤΗΣ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΑΣ- ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑΣ a. Φωτεινή ροη Φ (Lumen) Αυτή είναι η ακτινοβολημένη ισχύς, η οποία εκπέμπεται από μια πηγή φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις και αξιολογείται σύμφωνα με τη διεθνώς καθοριζόμενη ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού. Οι τιμές της φωτεινής ροής των πηγών φωτός δίδονται κάθε φορά σε λίστες των εταιριών κατασκευών λαμπτήρων. Παράδειγμα: Λαμπτήρας πυρακτώσεως 60 W Φ = 730 lm Λαμπτήρας φθορισμού 58 W Φ = 5400 lm b. Φωτιστική απόδοση (Lumen/ Watt) Αυτή αποτελεί τεχνικοοικονομικό κριτήριο επιλογής μιας φωτεινής πηγής. Δίνει τα lumen φωτεινής ισχύος που εκπέμπει ένας λαμπτήρας ανά μονάδα ηλεκτρικής ισχύος Watt. Όσο μεγαλύτερος είναι ο λόγος lm/w, τόσο οικονομολογικότερη είναι η πηγή φωτός. Παράδειγμα: Λαμπτήρας πυρακτώσεως 730 lm/ 60 W = 12 lm Λαμπτήρας φθορισμού 5400 lm/ 58 W = 93 lm c. Ένταση φωτός I (Candela) Αυτή είναι η φωτεινή ροή που εκπέμπεται από μια φωτεινή πηγή σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση. Η ένταση φωτός χαρακτηρίζει την ικανότητα της ακτινοβολίας φωτός φωτιστικών σωμάτων και ανακλαστών. Συνδέοντας κανείς τα τελικά σημεία των δεικτών της έντασης

3 φωτός ενός φωτιστικού ενός φωτιστικού σώματος στις διάφορες κατευθύνσεις ακτινοβολίας, παίρνει το διάγραμμα κατανομής της έντασης φωτός (LKV),n το πολικό διάγραμμα του λαμπτήρα όπως λέγεται. Όλοι οι οίκοι κατασκευαστών φωτιστικών σωμάτων εκδίδουν λίστες των προϊόντων τους, συνοδεύοντάς τα με τα αντίστοιχα πολικά διαγράμματα. Παράδειγμα: d. Φωτισμός Ε (Lux) Αυτός δίνει την ποσότητα που προσπίπτει στη μονάδα μιας επιφάνειας. Ο απαιτούμενος φωτισμός για τεχνητό φωτισμό σε Lux (lx) καθορίζεται μέσα από φυλλάδια DIN. Παράδειγμα: 2 Ε σε Lux = Lumen/ m Οικοδομή 20 lx Γ ραφεία 500 lx Στάδιο 1000 lx (ανταποκρίνεται στην έγχρωμη τηλεόραση)

4 2 e. Λαμπρότητα L (Candela/ m ) Αυτή αποτελεί το μέτρο της φωτεινότητας μιας πηγής φωτός ή μιας φωτιζόμενης επιφάνειας και δίδεται σε (Cd/m ). Για τον καθορισμό της φωτεινότητας πηγών φωτός πρέπει η ένταση φωτός I σε Candela της πηγής στη διεύθυνση του βλέμματος του παρατηρητή να κατανεμηθεί στην επιφάνεια σε m του οπτικού πεδίου. Η λαμπρότητα φωτισμένων επιφανειών ορίζεται από το φωτισμό Ε σε Lux της φωτισμένης επιφάνειας, πολλαπλασιαζόμενο με το συντελεστή ανάκλασης ρ της φωτιζόμενης επιφάνειας και το γινόμενο διαιρούμενο δια π. H δυνατότητα αυτή υπολογισμού της λαμπρότητας προϋποθέτει μια επιφάνεια, η οποία αντανακλά το προσπίπτον σε αυτήν φως προς όλες τις κατευθύνσεις ομοιόμορφα (Diffuse Reflection). Ένα τραπέζι βαμμένο άσπρο έχει έναν υψηλό συντελεστή ανάκλασης (ρ=0,8). Αυτό σημαίνει ότι μεγάλο ποσοστό του φωτός που προσπίπτει σε αυτό ανακλάται. Ένα τραπέζι σε χρώμα καφέ έχει ένα μικρό συντελεστή ανάκλασης (ρ=0,3). Για τον ίδιο, λοιπόν, φωτισμό Ε είναι η λαμπρότητα L ενός άσπρου τραπεζιού πολύ μεγαλύτερη από αυτήν ενός τραπεζιού καφέ χρώματος. Έτσι γίνεται αντιληπτό ότι η λαμπρότητα L περιγράφει πολύ καλύτερα την φωτεινότητα ενός χώρου από ότι ο φωτισμός Ε. Παράδειγμα: f. Φωτιστική και χρωματική απόδοση Η οικονομικότητα ενός λαμπτήρα εξαρτάται από τη σχέση της φωτεινής ροής που εκπέμπει προς την ηλεκτρική ισχύ που απορροφά. Ο λόγος αυτός Lumen/ Watt είναι η φωτιστική απόδοση. Η χρωματική απόδοση λαμπτήρων, σύμφωνα με τα DIN 5035 Teil 1, χωρίζεται σε έξι βαθμίδες.

5 Στη βαθμίδα 1Α κατατάσσονται λαμπτήρες με ιδιαίτερα καλό δείκτη χρωματικής απόδοσης, ο οποίος συμβολίζεται με το γράμμα R. Στη βαθμίδα αυτή ανήκουν π.χ. οι λαμπτήρες φθορισμού de Luxe με χρώμα φωτός λευκό, ζεστό λευκό και με φως ημέρας. Στη βαθμίδα 1Β ανήκουν οι λαμπτήρες φθορισμού τριπλής ζώνης. Αυτοί έχουν επίσης καλά αποτελέσματα στην απόδοση λευκού φωτός, ζεστού λευκού φωτός και φωτός ημέρας. Καλή χρωματική απόδοση έχει επίσης ο λαμπτήρας φθορισμού με χρώμα λευκού φωτός 25, ενώ μέτρια χρωματική απόδοση έχουν οι κοινοί λαμπτήρες φθορισμού με χρώμα λευκό (2Β) και ζεστό λευκό (3). Λαμπτήρες φθορισμού στη βαθμίδα 4 δεν υπάρχουν. Οι λαμπτήρες φθορισμού de Luxe χρησιμοποιούνται εκεί όπου υπάρχει απαίτηση αναγνώρισης λεπτών χρωματιστικών αποχρώσεων, όπως π.χ. στον τομέα καταστημάτων νεωτερισμών, δερμάτινων ειδών, στα μουσεία και στις παντός τύπου εκθέσεις. Η φωτιστική τους απόδοση βρίσκεται στα 65 lm/ W. Οι λαμπτήρες τριπλής ζώνης είναι οι οικονομολογικότεροι, διότι έχουν μεγάλη φωτιστική απόδοση. Οι κοινές λάμπες φθορισμού χρησιμοποιούνται εκεί όπου δεν είναι απαραίτητη η ακριβής αναγνώριση χρωμάτων (αποθήκες, γενικοί βιομηχανικοί χώροι και δρόμοι). Βαθμίδα! 4! 3 2Β! 2Α \ 1Β 1 Ι Α 1 R $ 0 ι Φωτιστική 90- τριπλής απόδοση 80- ζώνης ζεστό ουδέτ. 70- λευκό λευκό σε lm/w de Luxe Χρωματική απόδοση 1.1 ΣΥΝΤΟΜΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΠΗΓΩΝ ΦΩΤΕΙΝΗΣ ΡΟΗΣ Οι κυριότερες πηγές φωτεινής ροής είναι:

6 i. Απλοί λαμπτήρες πυρακτώσεως και λαμπτήρες πυρακτώσεως με γέμισμα αλογόνων. Κύριος τομέας εφαρμογής τους οι χώροι διαβίωσης, ειδικά χώροι εμπορικής συναλλαγής και βιτρίνες. ii. Συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού με ενσωματωμένο επαγωγικό ή ηλεκτρονικό τσοκ, εκκινητή και κάλυκα ζεύξης. Οι λαμπτήρες αυτοί έχουν απέναντι στους απλού λαμπτήρες πυράκτωσης το πλεονέκτημα της μεγαλύτερης φωτιστικής απόδοσης και της μεγαλύτερης διάρκειας ζωής. iii. Οι λαμπτήρες φθορισμού αποτελούν σήμερα με το πλήθος των διαφορετικών τους διαστάσεων, μορφών, χρωμάτων και χρωματικών αποδόσεων τη σημαντικότερη πηγή φωτός. iv. Λαμπτήρες ηλεκτρικής εκκένωσης υψηλής πιέσεως. Αυτοί έχουν εφαρμογή κυρίως για φωτισμό εξωτερικών χώρων. Οι λαμπτήρες ατμών νατρίου υψηλής πιέσεως χαρακτηρίζονται από ένα ζεστό λευκό χρώμα φωτός και μεγάλη φωτιστική απόδοση. v. Λαμπτήρες ατμών νατρίου χαμηλής πιέσεως με το μονοχρωματικό τους φως χρησιμοποιούνται για το φωτισμό δρόμων, τούνελ, λιμενικών εγκαταστάσεων και για την προστασία κτιρίων και επιφανειών. 1.2 ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΣΤΟ ΦΩΤΙΣΜΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΩΝ Η αξιολόγηση του τεχνητού φωτισμού ενός εσωτερικού χώρου έχει σήμερα, εκτός από τα φυσιολογικά- οπτικά κριτήρια, κυρίως και κριτήρια με ψυχολογικές παραμέτρους. Πρέπει δηλαδή να αναπτυχθούν στην τεχνική σχεδιασμού της εγκατάστασης, η οποία πρέπει να ικανοποιεί οπωσδήποτε και αισθητικές απαιτήσεις. Για την κατανομή της λαμπρότητας σε έναν εσωτερικό χώρο εκτός των καθαρά οπτικών παραμέτρων πρέπει να ληφθούν υπόψη το είδος φωτός, η χρωματική του απόδοση και το χρώμα του στον χώρο, ως ψυχολογικοί παράμετροι. Ένας σχεδιασμού φωτός εσωτερικών χώρων θα ήταν ατελής εάν στηριζόταν μόνο στις απαιτήσεις μιας υψηλής οπτικής ικανότητας. Είναι αυτονόητο ότι πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη και η υγιεινή πλευρά του φωτός, δηλαδή η αναλογία ποσότητας και ποιότητάς του να είναι τέτοια ώστε να μην θίγεται ο παράγων υγεία. Να σημειωθεί εδώ ότι κάτω από το όριο υγείας σύμφωνα με τον ορισμό της διεθνούς οργάνωσης υγείας δεν είναι μόνο αυτή καθ αυτή η απαλλαγή από ασθένεια, αλλά η απόλυτη ευχάριστη αίσθηση του σώματος και του πνεύματος. Η πνευματική ευχάριστη αίσθηση αποτελεί το ψυχολογικό κριτήριο αξιολόγησης. Στο σχήμα 1.1 φαίνονται με βάση το παραπάνω σκεπτικό τα τρία κριτήρια αξιολόγησης του φωτός:

7 1) Το φυσιολογικό- οπτικό κριτήριο. Αυτό έχει σα βάση τις λειτουργίες του ματιού, των οποίων οι οριακές τιμές προσδιορίζονται πειραματικά. Τη σημασία των λειτουργιών αυτών, την κατάταξη και την ονομασία τους στην τεχνολογία φωτισμού επεξεργάστηκε το 1926 ο L. Schneider Οι οριακές τιμές για τον ορισμό συγκεκριμένων πρακτικών επιπέδων φωτισμού δεν είναι απαραίτητες, εξαιτίας της απαίτησης της ασφαλούς διάκρισης και της μη κούρασης σε διαρκή απασχόληση. Οι οριακές αυτές τιμές πρέπει να αυξηθούν με τη χρήση ενός συντελεστή πράξης για τον καθορισμό του επιπέδου φωτός. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται συσκευές μέτρησης για την αξιολόγηση της ικανότητας διάκρισης των μορφών οπτικών αντικειμένων και σύγκρισής τους με απλά πρότυπα αντικείμενα του εργαστηρίου. 2) Το δεύτερο κριτήριο αξιολόγησης αφορά τις φυσιολογικές συνθήκες, οι οποίες απαιτούνται για διαρκή απόδοση στην πράξη. Σε αυτό το είδος της αξιολόγησης οι ερευνητές από πειράματα στην εργασία στην πράξη σε διαφορετικά επίπεδα φωτισμού σχετίζοντας το αποτέλεσμα με τον φωτισμό. Από πειράματα αυτά μπόρεσαν να δοθούν στοιχεία επιπέδων φωτισμού οικονομολογικά τεκμηριωμένων, για διαρκή απόδοση εργασίας χωρίς φαινόμενα κούρασης στο βιομηχανικό χώρο. 3) Το τρίτο κριτήριο αξιολόγησης που είναι ο ψυχολογικός παράγων έχει ήδη αναφερθεί. Συμπερασματικά λοιπόν, σε μια εγκατάσταση τεχνητού φωτισμού ενός εσωτερικού χώρου απαιτούνται: α) Συγκεκριμένη τιμή έντασης φωτισμού Ε β) Ομοιομορφία φωτισμού γ) Περιορισμός της θάμβωσης δ) Διεύθυνση φωτός και σκίαση ε) Χρώμα φωτός, θερμοκρασία χρώματος και χρωματική απόδοση.

8 Σχ. 1.1: Διάγραμμα κριτηρίων αξιολόγησης φωτισμού εσωτερικών χώρων Κ ρεχηρεο αξ εολογη Φυσ εολογεκο Φυσεολογεκό Φυχολογεκό σης οπχεκο. ργασεας απόδοσης) Βάση Βασεκες λεεχου Αποτέλεσμα Ευδιαθεσία για σχεδεασμού ργεες ορεακες εργασεας σε αποδοση. χυμες σχο πει- πρακχεκα ραμα εργ/ρίου. πε εραμα Παραγων πραζη Δ εαρκής Φωχεενοχηχα (πεεραμα}. απόδοση χωρίς χώρες θαμβωση, φαενομενα ευχαρεσχη κούρασης αχμοσφαερα. Οργανο μεχρησης γεα χην δεακρεση Φωχεαμος είδος καε επ ίπεδο. Δεαμορφωση χοει χώρου, παραγωγεκά μέσα κ.χ.λ. Αποχελεσμα Ποεοχηχα καε ποσόχηχα χης εργασίας: ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ. Όλες οι δραστηριότητες εργασίας δεν είναι απαραίτητα άμεσα εξαρτώμενες από μεγάλη ικανότητα όρασης. Βέβαια και εδώ για ψυχολογικούς λόγους ισχυρότερος οδηγεί μεγαλύτερη απόδοση. Ο ψυχολογικός παράγων στο φωτισμό ενός χώρου παίζει και γενικά ένα σημαντικό ρόλο, όπως π.χ. σε μεγάλους εσωτερικούς χώρους ως συμπλήρωμα έλλειψης φωτός ημέρας στο βάθος του χώρου και για την αποφυγή δημιουργίας σκιών σε αντίθεση προς τα παράθυρα. Ο D.Fischer έχει κάνει πολλές πειραματικές έρευνες σε υποκειμενικά προτιμητέα επίπεδα φωτός και τα αποτελέσματα τα συνέταξε σε ένα διάγραμμα (σχήμα 1.2). Το διάγραμμα δείχνει μια καμπύλη μέσης τιμής με ένα μέγιστο στα 200 lux και μια 50%- τιμή ανάμεσα στα 1000 lux και 4000 lux.

9 Σχ. 1.2: Υποκειμενικά προτιμητέος φωτισμός σύμφωνα με τον D.Fischer

10 ΠΙΝΑΚΑΣ 1.1: Περιοχές προτεινόμενων τιμών φωτισμού σύμφωνα με τον C.I.E. ΠΕΡΙΟΧΗ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ LUX ΕΦΑΡΜΟΓΗ- ΕΡΓΑΣΙΑ Α. Γενικός φωτισμός για χώρους προσωρινής χρήσης ή για πολύ εύκολες οπτικά εργασίες Ανοιχτές επιφάνειες με σκοτεινό φόντο Απλή ικανότητα προσανατολισμού μετά από βραχύχρονη παραμονή Χώροι που δε χρησιμοποιούνται συνεχώς, όπως επιφάνειες αποθηκών, είσοδοι, κτλ. Β. Γενικός φωτισμός σε χώρους εργασίας Εργασίες με μικρό οπτικό βαθμό δυσκολίας, π.χ. χοντρές δουλειές μηχανών Εργασίες με μέσο οπτικό βαθμό δυσκολίας Συνηθισμένες οπτικά εργασίες, π.χ. μεσαίες δουλειές μηχανών, απασχόληση σε γραφείο κτλ Εργασίες με υψηλό οπτικά βαθμό δυσκολίας, π.χ. λεπτές δουλειές συναρμολόγησης Εργασίες με ειδικές απαιτήσεις, π.χ. χαράξεις μετάλλων, έλεγχος υφασμάτων, κτλ. Γ. Πρόσθετος φωτισμός για οπτικά πολύ δύσκολες εργασίες Πολύ λεπτές οπτικά εργασίες μεγάλης σχετικά οπτικής διάρκειας, π.χ. ηλεκτρονικά, οπτική δουλειά ρολογιών Ασυνήθιστα δύσκολες οπτικά εργασίες, π.χ. συναρμολόγηση μικροηλεκτρονικής Πολύ ειδικές οπτικά εργασίες, π.χ. και περισσότερο χειρουργική εγχείριση.

11 Υψηλότερες τιμές φωτισμού είναι και οικονομολογικά ενδιαφέρουσες. Μια παραγωγικότητα ανεβασμένη κατά μερικές ποσοστιαίες μονάδες ξεπερνά το κόστος ενός διπλασιασμού της τιμής του φωτισμού. Συχνά επικρατεί σκεπτικισμός ότι έχουν παρουσιαστεί βλάβες στην υγεία και διαμαρτυρίες εργαζομένων για ακατάλληλο φωτισμό σε χώρους εργασίας. Οι πιο συνηθισμένες πηγές κακού φωτισμού είναι η θάμβωση, το υπέρμετρο κοντράστ της λαμπρότητας και πολύ χαμηλές τιμές φωτισμού. Όπως αναφέρει ο H. Schober, αποκλείονται βλάβες υγείας εξαιτίας κακού φωτισμού, ενώ τα ασθενικά φαινόμενα, όπως τσούξιμο ματιών, πονοκέφαλοι κτλ, εξαφανίζονται όταν προσεχθεί η ποιότητα φωτισμού ενός χώρου εργασίας. Αυτή η ποιότητα αφορά την αποφυγή της θάμβωσης, την αποφυγή μεγάλης θερμικής ακτινοβολίας στο ύψος του κεφαλιού, τη σωστή διεύθυνση της πρόσπτωσης του φωτός, την αποφυγή σκιών, το χρώμα φωτός και την χρωματική απόδοση. Βραχύχρονες διακυμάνσεις της τιμής του φωτισμού με τη συχνότητα του δικτύου παίζουν εκεί ένα σημαντικό ρόλο όπου η εργασία έχει να κάνει αναγνώριση φοράς περιστρεφόμενων τμημάτων μηχανών. Στο εναλλασσόμενο ρεύμα οι λαμπτήρες φθορισμού επειδή έχουν μεγάλη διάρκεια ακτινοβολίας φωτός του χρησιμοποιούμενου αερίου μετά τη μηδενική τιμή της τάσης, αυτό έχει ως συνέπεια την ελαχιστοποίηση της κυμάτωσης της φωτεινής ροής. Η κυμάτωση αυτή είναι μάλιστα στην DUO συνδεσμολογία μικρότερη από ότι στην απλή λάμπα πυράκτωσης των 40 W. Σχ. 1.3: DUO- συνδεσμολογία λαμπτήρων φωτισμού. Παρόλα αυτά παρατηρεί κανείς εδώ ένα στροβοσκοπικό φαινόμενο. Ακόμα περισσότερο αυτό ισχύει για λαμπτήρες υψηλής πίεσης χωρίς φωτεινό αέριο. Θεραπεία του φαινομένου επιτυγχάνεται με τη σύνδεση γειτονικών λαμπτήρων σε διαφορετική φάση του τριφασικού συστήματος, στους λαμπτήρες φθορισμού με την DUOσυνδεσμολογία. Κατά τα άλλα για την αποφυγή του τρεμουλιάσματος του φωτός σε χώρους εργασίας, η τροφοδοσία των κυκλωμάτων φωτισμού γίνεται από δίκτυο το οποίο δεν χαρακτηρίζεται από τις απότομες και συχνές μεταβολές του φορτίου του. Για το γενικό

12 φωτισμό χρησιμοποιείται κυρίως το άσπρο χρώμα φωτός. Αυτό χωρίζεται σε τρεις ομάδες: 1. Ζεστό άσπρο (ww) με μια θερμοκρασία χρώματος μέχρι 3300ο Κ. 2. Ουδέτερο άσπρο (nw) με μια θερμοκρασία χρώματος από 3300ο Κ μέχρι 5300ο Κ. 3. Άσπρο ημέρας (tw) με μια θερμοκρασία χρώματος πάνω από 5300ο Κ Η θερμοκρασία χρώματος μιας πηγής φωτός είναι η θερμοκρασία εκείνη ενός «μαύρου σώματος» το οποίο εκπέμπει στον ίδιο χρωματισμό που εκπέμπει και η πηγή φωτός. «Μαύρο σώμα» είναι εκείνο το σώμα η επιφάνεια του οποίου έχει για όλες τις ακτινοβολίες και όλα τα μήκη κύματος τον ίδιο αλλά και τον μέγιστο βαθμό απορρόφησης αλ = σταθερό = 1. Το «μαύρο σώμα» έχει επίσης για όλα τα μήκη κύματος τον ίδιο μέγιστο δυνατό βαθμό εκπομπής. Η χρωματικά απόδοση μιας φωτεινής πηγής είναι η εντύπωση της ακτινοβολίας της πάνω σε ένα χρωματιστό αντικείμενο το οποίο φωτίζεται από αυτήν, σε σύγκριση με την χρωματική εντύπωση που δίνει το ίδιο το αντικείμενο κάτω από την ακτινοβολία μιας φωτεινής πηγής αναφοράς (πρότυπης). Το φως χρώματος ζεστού άσπρου μπορεί να συγκριθεί με το χρώμα του λαμπτήρα πυρακτώσεως. Αυτό χρησιμοποιείται εκεί όπου είναι επιθυμητή μια ζεστή χρωματική απόδοση με όχι υψηλό επίπεδο φωτισμού, όπως είναι οι χώροι κατοικίας. Το φως χρώματος ουδέτερου άσπρου συνδυάζεται άνετα με το φως ημέρας και χρησιμοποιείται κυρίως για φωτισμό κάθε είδους χώρων. Το φως άσπρου χρώματος ημέρας χρησιμοποιείται ιδιαίτερα σε πολύ υψηλές τιμές φωτισμού εκεί όπου είναι επιθυμητή η επίτευξη συνθηκών φωτός ημέρας. Γενικά δεν υπάρχει κανένας κανόνας σύμφωνα με τον οποίο μπορεί να συνδυαστεί το επίπεδο φωτισμού με ένα θεωρούμενο ευχάριστο χρώμα φωτός, σε κιτρινοκόκκινες αποχρώσεις, οπότε το επίπεδο φωτισμού θα είναι χαμηλό ή σε μπλε- άσπρες αποχρώσεις οπότε το επίπεδο φωτός θα είναι υψηλό. Σύμφωνα λοιπόν, με τις προσωπικές προτιμήσεις μπορούν και ζεστά χρώματα να χαρακτηριστούν σαν ικανοποιητικά σε χώρους εργασίας με υψηλό επίπεδο φωτισμού. Για τις τεχνολογίες φωτισμού στην πράξη έχουν καθιερωθεί διεθνώς βαθμίδες γενικά για την χρωματική απόδοση με το σύμβολο Ra, οι οποίες πρέπει για συγκεκριμένους σκοπούς κάθε φορά να ισχύουν. Με μέγιστη τιμή του συμβόλου της χρωματικής απόδοσης Ra = 100 καθιερώθηκαν οι βαθμίδες του πίνακα 1.2 όπου από την C.I.E. προτείνεται μια νέα βαθμονόμηση σε σχέση με τα DIN 5035 τμήμα 1/οκτ.1979.

13 ΠΙΝΑΚΑΣ 1.2: Βαθμίδες χρωματικής απόδοσης σύμφωνα με C.I.E. και DIN. Χρωματική απόδοση C.I.E. Βαθμίδα Ra Χρωματική απόδοση Βαθμίδα Ra Προτεινόμενο εφαρμογής παράδειγμα 1Α >90 1 >85 Διαχωρισμός χρωμάτων. 1Β 90>Ra> >Ra>40 Κατοικία, ξενοδοχείο, γραφείο, σχολείο. 2 80>Ra>60 Βιομηχανική εργασία. 3 60>Ra> >Ra> >Ra>20 4 <40 Βιομηχανική εργασία με μικρές απαιτήσεις στην χρωματική απόδοση. Η βαθμίδα 1Α εφαρμόζεται εκεί όπου απαιτείται φυσική απόδοση χρωμάτων. Αυτό ισχύει κυρίως στην διαπίστωση χρωμάτων υφασμάτων στην έγχρωμη φωτογραφία και έγχρωμη τηλεόραση. Οι βαθμίδες 1Β και 2 εφαρμόζονται κατά κανόνα στον γενικό φωτισμό. Η βαθμίδα 3 εφαρμόζεται σε χοντρές εργασίες στις οποίες δεν είναι απαραίτητη η πιστότητα των χρωμάτων. Η βαθμίδα 4 είναι επιτρεπτή μόνος σε ειδικές περιπτώσεις όπως π.χ. σε ελασματουργεία και χυτήρια με φωτισμό από λαμπτήρες ατμών νατρίου υψηλής πίεσης με επίπεδο φωτισμού 200 lux εξαιτίας της μεγάλης τους οικονομολογικότητας. Μονοχρωματικό φως χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό σφαλμάτων σε εργασίες ελέγχου. Το χρώμα του φωτός μιας πηγής και οι ιδιότητες της χρωματικής του απόδοσης στο χώρο ορίζουν και το χρωματικό περιβάλλον της εξωτερικής του επιφάνειας, που αποτελεί μια σημαντική συνιστώσα του χρωματικού κλίματος και σε τελευταία ανάλυση της υποκειμενικής αξιολόγησης φωτισμού του χώρου. Μια σημαντική συνιστώσα της ποιότητας φωτισμού αποτελεί η οικονομολογικότητάς του. Κάτω από τον όρο οικονομολογικότητα δεν εννοείται εδώ μόνο η χρησιμοποίηση οικονομολογικών λαμπτήρων με μεγάλη φωτιστική απόδοση και μεγάλο βαθμό απόδοσης του φωτιστικού. Με τον όρο αυτό εννοείται και η γρήγορη και οικονομολογική τοποθέτηση και συντήρηση της εγκατάστασης φωτισμού. Οι όροι συχνά δε λαμβάνονται υπόψη στην πράξη, έχουν όμως μια σημαντική συμμετοχή στο συνολικό κόστος μιας εγκατάστασης φωτισμού. Η παλαίωση των λαμπτήρων οδηγεί στη μείωση της φωτεινής ροής. Παίρνοντας ως μέγεθος αναφοράς μια ελάχιστη τιμή του φωτισμού η οποία δεν πρέπει να ξεπεραστεί, η

14 διάρκεια ζωής μιας λάμπας είναι ο χρόνος κατά τον οποίο η φωτεινή ροή της μειώνεται στο 0,8 της αρχικής του τιμής. Με την έννοια αυτή εννοείται ότι η διάρκεια ζωής μιας κλασικής λάμπας φθορισμού είναι 7500 ώρες και αυτή μιας λάμπας ατμών υδραργύρου υψηλής πιέσεως είναι 6000 ώρες. Η διάρκεια ζωής, όμως, μιας λάμπας φθορισμού μέχρις ότου να αχρηστευθεί (50% μείωση) μπορεί να είναι και διπλάσια. Ο επηρεασμός από την επικάθηση πάνω στις λάμπες, σκόνης και βρωμιάς μαζί με την παλαίωση μειώνουν την τιμή του φωτισμού. Η μείωση αυτή κατά το σχεδιασμό μιας εγκατάστασης φωτισμού παίρνεται υπόψη με έναν συντελεστή V. Αυτός είναι ο λόγος της φωτεινής ροής Φί της λάμπας ύστερα από χρόνο t προς την αρχική φωτεινή ροή Φ0. Με την ίδια σημασία μπορεί να ληφθεί σα συντελεστής μείωσης και ο λόγος των αντίστοιχων τιμών φωτισμού σε ένα συγκεκριμένο σημείο του χώρου π.χ. σε μια θέση εργασίας. Σύμφωνα με τα DIN 5035 στο σχεδιασμό εγκαταστάσεων φωτισμού παίρνει κανείς υπόψη τη μείωση αυτή, με έναν συντελεστή V=0,8, ο οποίος για να καλυφθεί θα πρέπει στο σχεδιασμό να παρθεί μια τιμή φωτισμού κατά 1,25 φορές μεγαλύτερη από την τιμή που έχει προβλεφθεί. Η συντήρηση μιας εγκατάστασης πρέπει να γίνει όταν η μέση τιμή φωτισμού στις θέσεις εργασίας πέσει στο 0,8 της ονομαστικής του τιμής, δηλαδή στο 0,64 της τιμής όταν η εγκατάσταση είναι νέα. Στο σχ. 1.4 φαίνονται διαγράμματα μεταβολής της σχετικής τιμής του φωτισμού για φωτιστικά διαφορετικής κατανομής της έντασης του φωτός και με διαφορετική πυκνότητα επικάθησης σκόνης σαν συνάρτηση του συνολικού χρόνου λειτουργίας. Ακολουθεί διάγραμμα μεταβολής της σχετικής τιμής του φωτισμού (Σχ. 1.4) για φωτιστικά διαφορετικής κατανομής της έντασης του φωτός και με διαφορετική πυκνότητα επικάθησης σκόνης σαν συνάρτηση του συνολικού χρόνου λειτουργίας. Σχ. 1.4: Διαγράμματα μεταβολής της σχετικής τιμής της μεταβολής της έντασης φωτισμού Ε ως συνάρτηση του χρόνου λειτουργίας t.

15 ΠΙΝΑΚΑΣ 1.3: Αξιολόγηση του σχήματος 1.4 Τρόπος κατανομής της Επικάθηση σκόνης έντασης του φωτός Λίγη Πολλή Απευθείας 1 2 Κύρια απευθείας 2 4 Ομοιόμορφη 2 4 Κύρια έμμεση 2 4 Έμμεση 3 5 Σύμφωνα με τα διαγράμματα 1.4 μπορεί κανείς να προσεγγίσει τους χρόνους μετά την παρέλευση των οποίων η εγκατάσταση θα συντηρηθεί. Εάν βέβαια θελήσει κανείς να είναι ακριβής θα πρέπει να υπολογίσει τους τμηματικούς συντελεστές μείωσης των χρησιμοποιούμενων λαμπτήρων καθώς και την επικάθηση σκόνης σε αυτούς. Κατά τον προσδιορισμό του χρόνου συντήρησης πρέπει κανείς να λάβει υπόψη του εάν πρόκειται μόνο για αλλαγή λαμπτήρων που τέθηκαν εκτός ή για αλλαγή ολόκληρων μονάδων από λαμπτήρες. Στους λαμπτήρες με ηλεκτρονικές συσκευές ζεύξης (τσοκ), λάμπες με βλάβη τίθενται αυτόματα εκτός. 1.3 ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΙ ΠΟΥ ΔΙΕΠΟΥΝ ΤΟΝ ΤΕΧΝΗΤΟ ΦΩΤΙΣΜΟ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΧΩΡΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΕΜΠΕΡΙΕΧΟΝΤΑΙ ΜΕ ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΕΣ ΣΤΑ DIN 5035 ΤΜΗΜΑ 2 Α. Το είδος του φωτισμού στους χώρους αυτούς μπορεί να είναι: 1. Γενικός φωτισμός 2. Γενικός φωτισμός προσανατολισμός προς τη θέση εργασίας 3. Φωτισμός θέσης εργασίας Β. Το επίπεδο του φωτισμού: Αυτό καθορίζεται από το μέτρο του φωτισμού σε lux και είναι: 1. Η τιμή σχεδιασμού (125% της ονομαστικής τιμής) 2. Η ονομαστική τιμή φωτισμού του χώρου Εη (τοπική και χρονική μέση τιμή σε lux. Αποτελεί το 100%) 3. Η ελάχιστη μέση τιμή (φτάνει το 80% της ονομαστικής τιμής)

16 4. Η ελάχιστη τιμή φωτισμού στη θέση εργασίας (είναι το 60% της ονομαστικής τιμής) Γ. Ο φωτισμός Ε σε lux δεν αποτελεί κριτήριο μιας αρμονικής και ισορροπημένης κατανομής των λαμπροτήτων στις επιφάνειες του χώρου. Η αρμονική κατανομή λοιπόν της φωτεινότητας εξαρτάται: 1. Από το είδος του φωτισμού 2. Από τους βαθμούς ανάκλασης στο χώρο 3. Από το χρώμα εκτεταμένων επιφανειών Όρος απαράβατος: ο λόγος της λαμπρότητας του οπτικού πεδίου εργασίας Lπ προς τη λαμπρότητα του περίγυρου Luδεν πρέπει να είναι μεγαλύτερος από Ln:Lu = 3:1. Δ. Η θάμβωσης. Στους βιομηχανικούς χώρους εμφανίζεται μόνο η ψυχολογική η οποία παρουσιάζεται όταν ύστερα από μεγάλη διάρκεια παραμονής στο χώρο εργασίας δημιουργείται μια δυσφορία με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης. Στα DIN 5035 αυτή ονομάζεται απευθείας θάμβωση και μπορεί να προσδιοριστεί σε ένα σχεδιασμό φωτισμού με τη μέθοδο των οριακών χαρακτηριστικών καμπυλών της λαμπρότητας. Η απευθείας θάμβωση θεωρείται περιορισμένη όταν η μέση τιμή της λαμπρότητας των φωτιστικών σωμάτων για την κρίσιμη περιοχή ανάμεσα στις γωνίες πρόσπτωσης 45ο μέχρι 85ο δεν ξεπερνά τις τιμές που δίνουν οι οριακές χαρακτηριστικές καμπύλες της λαμπρότητας. Η απευθείας θάμβωση εξαρτάται: 1. Το είδος των φωτιστικών 2. Διάταξη των φωτιστικών 3. Την τιμή του φωτισμού Ε. Θάμβωση αντανάκλασης (μείωση του κοντράστ) Η αναγνώριση ενός αντικειμένου προϋποθέτει την ύπαρξη διαφοράς λαμπρότητας (κοντράστ) η αντανάκλαση φωτός οδηγεί σε μείωση του κοντράστ. Ο βαθμός μείωσης του κοντράστ παίρνεται υπόψη με ένα συντελεστή. Σημαντικό μέτρο για την αποφυγή της θάμβωσης αντανάκλασης (μείωσης κοντράστ) είναι η διάταξη των φωτιστικών και της θέσης εργασίας. Το φως πρέπει να πέφτει από τα πλάγια ή από πίσω και πλάγια στη θέση εργασίας. Ένα περαιτέρω μέτρο αποφυγής της είναι η χρήση θαμπών επιφανειών.

17 Η κλάση ποιότητας φωτισμού ορίζει και το βαθμό απαίτησης της αντιμετώπισης της απευθείας θάμβωσης. Οι κλάσεις ποιότητας φωτισμού είναι: ΣΤ. Βιομηχανικοί χώροι με μέγιστη απαίτηση περιορισμού της θάμβωσης γενικά 1. Βιομηχανικοί χώροι με υψηλή απαίτηση περιορισμού της απευθείας θάμβωσης 2. Βιομηχανικοί χώροι με μέση απαίτηση περιορισμού της απευθείας θάμβωσης 3. Βιομηχανικοί χώροι με μέτρια απαίτηση περιορισμού της απευθείας θάμβωσης Ζ. Κατεύθυνση φωτός και σκίαση. Η σκίαση είναι πολλές φορές επιθυμητή για την αναγνώριση αντικειμένων. Στη βιομηχανία είναι επιθυμητό το κατευθυνόμενο φως με καθαρή και έντονη σκίαση ανάλογα πάντα βέβαια με το είδος εργασίας. Η. Χρώμα και χρωματική απόδοση. Οι χρωματικές ιδιότητες πηγών φωτός χαρακτηρίζονται από δύο κριτήρια: 1. Από τον χρωματικό τόνο 2. Από τη χρωματική απόδοση Από το φως λαμπτήρων με τον ίδιο χρωματικό τόνο μπορεί να έχει μια τελείως διαφορετική φασματική σύνθεση άρα και μια τελείως διαφορετική χρωματική απόδοση. Οι χρωματικοί τόνοι πηγών φωτός είναι: 1. Λευκό φως ημέρας (tw) 2. Ουδέτερο λευκό (nw) 3. Ζεστό λευκό (ww) Η χρωματική απόδοση Ra χωρίζεται σε βαθμίδες με μέγιστη τιμή το 100 και είναι: 1Α Ra > 90 1Β Ra = Α Ra = Β Ra = Ra = Ra =

18 ΠΙΝΑΚΑΣ 1.4: Απαιτήσεις κανονισμών εγκαταστάσεων φωτισμού στη βιομηχανία Χώρος- Εργασία Ονομαστική τιμή του φωτισμού σε lux Βαθμίδα χρωματικής απόδοσης Ra Κλάση ποιότητα και περιορισμός θάμβωσης Τόνος χρώματος Χώροι στροβίλου και λεβήτων Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Χώροι χυτηρίων Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Χώροι συναρμολόγησης (montage) Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Λευκό ημέρας Χώροι βαφής και τριψίματος μετάλλων Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Συνεργεία αυτοκινήτων Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Λευκοσιδηρουργεία Εφαρμοστήρια Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Ηλεκτρικό Ηλεκτρονικό εργαστήριο Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Σχεδιαστήριο Έλεγχος χρωμάτων Ζεστό λευκό Ουδέτερο λευκό Λευκό ημέρας Χρησιμοποιούμενα φωτιστικά σώματα και λαμπτήρες 1. Μονώροφα κτίρια επίπεδης κατασκευής. Βιομηχανικά φωτιστικά σώματα για λαμπτήρες αερίων 2. Κτίρια κεκλιμένης διακοπτόμενης σκεπής (Shed). Βιομηχανικά φωτιστικά σώματα για λαμπτήρες αερίων

19 3. Βιομηχανικοί χώροι μεγάλου ύψους. Βιομηχανικά φωτιστικά σώματα ανακλαστήρα για λάμπες εκκένωσης υψηλής πίεσης

20

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ 2. ΜΕΛΕΤΗ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ (υπολογισμός έντασης φωτισμού Ε σε μια στοιχειώδη επιφάνεια) 2.1 Ο φωτομετρικός νόμος απόστασης Σύμφωνα με το φωτομετρικό νόμο απόστασης η ένταση φωτισμού Ε σε στοιχειώδη επιφάνεια da (βλέπε σχ. 2.1) ισούται: 17 1 E = cos ε 2 ο 0 r όπου: Ι: Η ένταση φωτός στη διεύθυνση της στοιχειώδους επιφάνειας r: Η απόσταση ανάμεσα στην πηγή φωτός και τη στοιχειώδη επιφάνεια ε2: Η γωνία πρόσπτωσης του φωτός είναι η γωνία ανάμεσα στην ευθεία σύνδεσης της πηγής φωτός με τη στοιχειώδη επιφάνεια και την κάθετο n στη στοιχειώδη επιφάνεια ωο: Η μονάδα της στερεάς γωνίας (ω0 = Ι sr) Σχ. 2.1: Φωτομετρικός νόμος απόστασης

22 Ο φωτομετρικός νόμος απόστασης είναι προσεγγιστικός. Ισχύει όταν η πηγή φωτός είναι πολύ μικρή (σημειακή) ή η απόσταση r είναι πολλή μεγάλη. Στην πράξη εφαρμόζεται όταν η φωτομετρική οριακή απόσταση έχει ξεπεραστεί. Η φωτομετρική οριακή απόσταση εξαρτάται από: Τις διαστάσεις της πηγής φωτός Την κατανομή της έντασης φωτός Το μέγιστο επιτρεπτό σφάλμα υπολογισμού Ο φωτομετρικός νόμος απόστασης ισχύει όταν η απόσταση της πηγής φωτός από τη στοιχειώδη επιφάνεια είναι από 3 έως 5 φορές μεγαλύτερη από τη μέγιστη διάσταση της πηγής φωτός. Όταν απαιτείται μεγάλη ακρίβεια του υπολογισμού τότε η οριακή αυτή απόσταση γίνεται 10-πλάσια. Όταν ο φωτομετρικός νόμος της απόστασης δεν μπορεί να ισχύει τότε διαιρεί την πηγή φωτός σε n τμηματικές πηγές ίσες μεταξύ τους οι οποίες εκπέμπουν το 1/n της έντασης φωτός όπως η ολική πηγή. Η απόσταση r και η γωνία πρόσπτωσης πρέπει φυσικά να υπολογιστεί για τμηματική πηγή φωτός χωριστά. Γενικά η ένταση φωτός Ι της πηγής η οποία θα ληφθεί υπόψη στο φωτομετρικό νόμο απόστασης πρέπει να προσδιοριστεί με παρεμβολή. Στο σχήμα 2.2 δίνει το πρώτο βήμα προσδιορισμού της έντασης φωτός Ι (φ,γ) στα C- επίπεδα. Σχ. 2.2: Προσδιορισμός των γωνιών φ και γ (παίρνετε ότι το επίπεδο C0 είναι κάθετο στον κατά μήκος άξονα του φωτιστικού).

23 Οι συντεταγμένες του σημείου P είναι x και y. Το δε φωτιστικό βρίσκεται σε ύψος h από τη φωτισμένη επιφάνεια. Η προβολή του κέντρου του φωτιστικού πάνω στη φωτιζόμενη επιφάνεια έχει τις συντεταγμένες xl και yl. Εκτός αυτού η θετική φορά του χ- άξονα δείχνει τη διεύθυνση του C0- επιπέδου. Οπότε ισχύουν οι σχέσεις: γ = tan i V (x - xl )2 + (y - yl)2 h Η γωνία φ είναι: Για x > xl και y > yl => φ = tan i y - yl X - XL Για x < xl => φ = tan 1 x - x L Για x > xl και y < yl => φ = tan i y - yl X - X L Όταν υπολογιστούν οι σωστές τιμές της γ και της φ τότε υπολογίζεται από τον πίνακα Ι (φ,γ) με τετραγωνική παρεμβολή η τιμή της έντασης του φωτός με τη βοήθεια των γωνιών φ!, φ2, φ3 και γ!, γ2, γ3, του πίνακα οι οποίες είναι γειτονικές γωνίες των φ και γ. σχέσεις: Υπολογίζει κανείς πρώτα τις εντάσεις Ι (φι,γ), Ι (φ2,γ), Ι (φ3,γ) από τις I (φι, γ ) = k i I (φι, γ ι) + k 2 I (φι, γ 2) + k 3 I (φ, γ 3) I (φι, γ ) = k i I (φ 2, γ ι ) + k 2 I (φ 2, γ2 ) + Κ I (φ 2, γ 3 ) I (φ3, γ ) = Κ I (φ3, γ l) + Κ2 I (φ3, γ 2 )+Κ I (φ3, γ3)

24 Όπου: k _ (r-r2) (r -r3) i ( r i -n) ( r i -r ) k 2 (r-ri) (r -r 3) (r2- ri) (r2- r3) k = i - k - k και παίρνει τελικά: ι (φ r ) = ki i (Φι,r )+k2 1 (^ 2,r )+k3 1 (φ, r ) Όπου Ki', κ2', κ3' υπολογίζονται όπως τα Ki, κ2,κ3 με αντικατάσταση των γωνιών γ με τις γωνίες φ. 2.2 Άλλες μέθοδοι υπολογισμού έντασης φωτισμού σε μεμονωμένα σημεία Ρ Εδώ θα επισημανθεί ο μαθηματικός προσδιορισμός της έντασης φωτισμού η οποία προκαλείται από ορθογώνιες πηγές φωτός παράλληλες ή κάθετες στη φωτισμένη επιφάνεια. Οι ορθογώνιες πηγές φωτός οφείλουν: Να έχουν μια ομοιόμορφη κατανομή λαμπρότητας σε όλη την επιφάνειά τους η οποία είναι ανεξάρτητη της γωνίας ακτινοβολίας της (Lambert- ακτινοβολία) Εκτός αυτού θεωρείται εδώ ότι μια γωνία της ορθογώνιας πηγής φωτός βρίσκεται πάνω από το φωτισμένο σημείο (Σχ. 2.3.α) ή μπροστά στο φωτισμένο σημείο (Σχ. 2.3.β).

25 Σχ. 2.3: Σχηματική παράσταση της γεωμετρίας ορθογώνιων φωτεινών πηγών όπου: a: πλευρά του ορθογωνίου (κάθετη πλευρά στο φωτισμένο επίπεδο) b: πλευρά του ορθογωνίου (παράλληλη πλευρά στο φωτισμένο επίπεδο) h: απόσταση του φωτισμένου σημείου Η ένταση φωτισμού Ε στο σημείο Ρ για ορθογώνιο παράλληλο στο φωτισμένο επίπεδο είναι: E = L f(a, b,h) όπου: b,h) = ω0 a b b 1a 2 + h tan V a 2 +h2 b2 + h2 tan a ylb2 + h2 επίπεδο είναι: Η ένταση φωτισμού Ε στο σημείο Ρ για ορθογώνιο κάθετο στο φωτισμένο E = L f2 (a, b, h) όπου: f 2 ( a, b, h) = 1 ω 0 b h, b tan _ tan h a2 + h2 a2 + h2 _ Όταν το φωτισμένο σημείο δεν βρίσκεται κάτω ή μπροστά από την ορθογώνια πηγή φωτός τότε αυτή χωρίζεται σε τμηματικές ορθογώνιες πηγές των οποίων η ένταση φωτισμού σε ένα σημείο αθροίζεται.

26 Στα σχήματα 2.4 φαίνονται περιπτώσεις όπου το σημείο Ρ δεν βρίσκεται πάνω ή μπροστά από την ορθογώνια πηγή φωτός. Σχ. 2.4.α: Το σημείο Ρ βρίσκεται κάπου κάτω από την ορθογώνια πηγή Σχ. 2.4.β: Το σημείο Ρ δε βρίσκεται απευθείας κάτω από την ορθογώνια πηγή Σχ. 2.4.γ: Το σημείο Ρ βρίσκεται κάπου μπροστά στην ορθογώνια πηγή

27 Σχ. 2.4.δ: Το σημείο Ρ δε βρίσκεται κάπου μπροστά στην ορθογώνια πηγή Στην περίπτωση 2.4.α χωρίζεται η πηγή σε τέσσερα τμηματικά ορθογώνια ABCD, BEFC, CFGH, CHJD για τα οποία θα υπολογιστούν οι τμηματικές εντάσεις φωτισμού Ε, και θα προστεθούν. E Σ E i E ABCD + E BEFC + E CFGH + E CHJD Στην περίπτωση 2.4.β είναι: 77 = 17 _ J7 J7, Ζ7 E = e abcd e abge e afhd ^ e afje m Στην περίπτωση 2.4.γ είναι: E E a b c d + E b e f g Στην περίπτωση 2.4.δ ισχύει ό,τι και στην 2.4.β: J7 J7 J7 J7 I Γ E = e abcd e abge e afhd ^ e afje Στη γενική περίπτωση ισχύει: di(φ, ει) = Σ(φ, ει) cos ει dal

28 Σχ.2.5: Τμηματική ένταση φωτός μια στοιχειώδους επιφάνειας φωτεινής πηγής da-i η οποία προσδιορίζεται από τη λαμπρότητα 1(φ,ε,) στη διεύθυνση φ,ε Στην πράξη η L εξαρτάται τόσο από τη φ όσο και από την ε Η συνάρτηση αυτή όμως είναι σπάνια γνωστή. Έτσι θεωρείται σχεδόν πάντα ότι η L είναι σταθερή και ανεξάρτητη από την φ και ε Αυτό επαληθεύεται κυρίως τότε όταν η λαμπρότητα δημιουργείται από ανάκλαση φωτός πάνω στη στοιχειώδη επιφάνεια da (Σχ. 2.5).

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ 3. ΜΕΘΟΔΟΣ ΒΑΘΜΟΥ ΑΠΟΔΟΣΗΣ 3.1 Ένα σημαντικό στοιχείο του σχεδιασμού μια ηλεκτρικής εγκατάστασης φωτισμού ενός εσωτερικού χώρου είναι ο προσδιορισμός του αριθμού των λαμπτήρων και των φωτιστικών σωμάτων αντίστοιχα, για την επίτευξη της απαιτούμενης μέσης τιμής φωτισμού. Σε αντίθεση με το φωτισμό εξωτερικών χώρων, όπου έχει να κάνει κανείς συνεχώς με μικρές σχετικά επιφάνειες φωτεινών πηγών σε σχέση με την απόσταση της επιφάνειας που φωτίζεται, οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο φωτομετρικός νόμος απόστασης ως βάση του υπολογισμού, στον φωτισμό εσωτερικών χώρων πρέπει να πάρει κανείς υπόψη την πολύπλευρη ανάκλαση της φωτεινής ροής ανάμεσα στις επιφάνειες οι οποίες οριοθετούν την επιφάνεια που πρέπει να φωτιστεί. Η τιμή του φωτισμού στο επίπεδο σε ύψος 85 εκατοστών από το πάτωμα που θεωρείται και ως ενεργό επίπεδο, προκύπτει από το άθροισμα των πολλαπλά ανακλώμενων φωτεινών ροών ανά μονάδα επιφάνειας. Ένας ακριβής υπολογισμός είναι τόσο πολύπλοκος και κοπιαστικός που στην πράξη χωρίς τη βοήθεια προγραμμάτων επεξεργασίας πληροφοριών είναι αδύνατος. Έχει λοιπόν μια προσεγγιστική μέθοδο, η οποία μπορεί να πετύχει ικανοποιητική ακρίβεια της τιμής του φωτισμού. Στην πράξη η μέθοδος αυτή οδηγεί γρήγορα στο επιθυμητό αποτέλεσμα, που είναι ο αριθμός των φωτιστικών σωμάτων που πρέπει να τοποθετηθούν σε έναν εσωτερικό χώρο για την επίτευξη ικανοποιητικού φωτισμού. Η μέθοδος ονομάζεται μέθοδος του βαθμού απόδοσης του Ε.Α. Anderson Coefficients of utilation (1920). Σαν βαθμό απόδοσης φωτισμού np ορίζεται ο λόγος της ωφέλιμης φωτεινής ροής ΦΝ προς το άθροισμα των φωτεινών ροών ΣΦ που εκπέμπουν οι λαμπτήρες στα φωτιστικά σώματα. Με Em τη μέση τιμή φωτισμού και ΑΝ την επιφάνεια στο ύψος 85 εκατοστών που πρέπει να φωτιστεί είναι: Φν Ε m Αν e ςφ ςφ

30 Παίρνοντας κανείς υπόψη τον, στα προηγούμενα αναφερόμενο, συντελεστή μείωσης V, βρίσκει την εγκατεστημένη φωτεινή ροή: E A Σ Φ = _m N όπου το V παίρνεται με 0,8. ηβ ν Μπορεί κανείς το βαθμό απόδοσης να τον αναγάγει στη φωτεινή ροή των φωτιστικών σωμάτων Φ _, οπότε τότε μιλάει κανείς για το βαθμό απόδοσης χώρου nr. Η φωτεινή ροή των φωτιστικών σωμάτων Φ _ προκύπτει από το γινόμενο της φωτεινής ροής κάθε λάμπας του φωτιστικού σώματος η οποία ορίζεται από πίνακες του κάθε κατασκευαστή επί το βαθμό απόδοσης λειτουργίας του φωτιστικού σώματος nbl. Έτσι ο βαθμός απόδοσης φωτισμού γίνεται: η = Ν ΦΝ Φ = η ηγ 3 Φ ΣΦ * Με τον τρόπο αυτό δίνεται η δυνατότητα περιγραφής των ιδιοτήτων ανάκλασης ενός χώρου, ανεξάρτητα από το βαθμό απόδοσης των φωτιστικών σωμάτων. Επειδή με δεδομένη την κατανομή της έντασης του φωτός του φωτιστικού σώματος η ωφέλιμη φωτεινή ροή είναι μόνο συνάρτηση του χώρου, ανάγει κανείς τις επόμενες σκέψεις στο βαθμό απόδοσης χώρου nr. Ο βαθμός απόδοσης nrεξαρτάται από το μέγεθος του χώρου. Περιγράφεται δε από το συντελεστή χώρου Κ, τους συντελεστές ανάκλασης ρ ι, ρ2, ρ3 της οροφής, των τοίχων και του πατώματος αντίστοιχα, το πολικό διάγραμμα των φωτιστικών σωμάτων και η διάταξή τους στο χώρο και τέλος από την εγκατάσταση των φωτιστικών πάνω ή μέσα ή κρεμαστά στην οροφή. Ο συντελεστής χώρου δίδεται από τη σχέση: k a b h (a + b) με α το μήκος, b το πλάτος του χώρου και h σαν απόσταση ανάμεσα στο ενεργό επίπεδο 0,85cm πάνω από το πάτωμα και τα φωτιστικά σώματα. Στα κρεμαστά φωτιστικά σώματα το h είναι μέχρι το επίπεδο των φωτιστικών ενώ στα φωτιστικά σώματα που τοποθετούνται στην οροφή το h μετριέται μέχρι την οροφή. Ο βαθμός απόδοσης του χώρου στις πρακτικές εφαρμογές της παραπάνω μεθόδου παίρνεται από πίνακες ως συνάρτηση των προηγούμενα αναφερόμενων παραμέτρων σύμφωνα με την LiTG- Fachausschuss. Όταν έχει οριστεί το φωτιστικό σώμα, τότε μπορεί κανείς να δημιουργήσει πίνακες του βαθμού απόδοσης φωτιστικού με τη βοήθεια του βαθμού απόδοσης λειτουργίας των φωτιστικών όπως αυτοί των Η.- J. Hentschel και A. Emig για το πρόγραμμα της Siemens

31 «φωτιστικά σώματα εσωτερικού χώρου». Ο πίνακας 3.1 δείχνει βαθμούς απόδοσης φωτισμού για σημαντικά φωτιστικά σώματα εσωτερικού χώρου. Με εξαίρεση το τμήμα 9 του πίνακα 3.1, οι βαθμοί απόδοσης φωτισμού αφορούν λάμπες φθορισμού έτσι ώστε, με αλλαγή λαμπτήρων ανά φωτιστικό θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ο επηρεασμός της θερμοκρασίας με ένα συντελεστή f, με τον οποίο πρέπει να πολλαπλασιαστεί ο βαθμός απόδοσης. Οι κατανομές της έντασης του φωτός των φωτιστικών σωμάτων δίνονται στο σχήμα 3.2 και η κατάταξή τους στο σχήμα 3.3. στον πίνακα 3.1 η κατανομή της έντασης του φωτός (πολικό διάγραμμα) του κάθε φωτιστικού είναι αριθμημένη στην τελευταία στήλη. Ο πίνακας 3.1 έχει την στήλη με συντελεστές ανάκλασης 0/0/0, αυτό σημαίνει τον βαθμό απόδοσης φωτιστικού Πβ χωρίς τη συμμετοχή της ανάκλασης του φωτός. Αυτό αντιστοιχεί στο τμήμα της απευθείας προσπίπτουσας στην ενεργό επιφάνεια φωτεινής ροής Φϋ, από το σύνολο των φωτεινών ροών των λαμπτήρων. Το έμμεσο τμήμα της φωτεινής ροής Φ,Πϋγια το συνδυασμό συντελεστών ανάκλασης ρ-ι/ρ2/ρ3 δίδεται από τη σχέση:,nd (Λ / p j A ) = Κ (Λ / Ρ2 / A ) - ηβ (0/0/0)] ΣΦ όπου ρ ι = οροφή, ρ2 = πλευρικοί τοίχοι, ρ3 = πάτωμα. Η παραπάνω σχέση επιτρέπει τον υπολογισμό του έμμεσου τμήματος της συνολικής ωφέλιμης φωτεινής ροής: Φ Ν = Φ d + Φ,ηά

32 ΠΙΝΑΚΑΣ Pi P P Αριθμός πολικού διαγράμ ματος k 0,60 0,38 0,36 0,32 0,32 0,37 0,36 0,31 0,26 0,80 0,48 0,46 0,42 0,41 0,46 0,46 0,41 0,34 1,00 0,59 0,55 0,51 0,50 0,56 0,55 0,50 0,43 1,25 0,64 0,60 0,56 0,54 0,60 0,60 0,54 0,47 1,50 0,69 0,64 0,61 0,58 0,65 0,64 0,59 0,51 2,00 0,79 0,72 0,70 0,67 0,73 0,73 0,68 0,60 2,50 0,82 0,74 0,73 0,69 0,75 0,75 0,71 0,62 3,00 0,85 0,76 0,77 0,72 0,78 0,77 0,73 0,65 4,00 0,86 0,76 0,73 0,73 0,78 0,78 0,75 0,66 5,00 0,87 0,75 0,82 0,74 0,79 0,79 0,76 0,67 0,60 0,34 0,33 0,29 0,28 0,33 0,33 0,28 0,23 0,80 0,44 0,42 0,38 0,37 0,42 0,41 0,37 0,31 1,00 0,53 0,50 0,46 0,45 0,51 0,50 0,45 0,38 1,25 0,58 0,54 0,51 0,49 0,55 0,54 0,49 0,42 1,50 0,63 0,58 0,55 0,53 0,59 0,58 0,53 0,46 2,00 0,72 0,66 0,64 0,61 0,67 0,67 0,62 0,55 2,50 0,75 0,68 0,67 0,64 0,69 0,69 0,65 0,57 3,00 0,78 0,70 0,71 0,66 0,72 0,71 0,68 0,60 4,00 0,79 0,70 0,73 0,67 0,72 0,72 0,69 0,60 5,00 0,80 0,69 0,76 0,68 0,73 0,72 0,70 0,61 0,60 0,37 0,36 0,31 0,30 0,36 0,35 0,30 0,24 0,80 0,47 0,44 0,40 0,39 0,45 0,44 0,39 0,32 1,00 0,56 0,53 0,48 0,47 0,53 0,53 0,47 0,40 1,25 0,61 0,57 0,53 0,51 0,57 0,57 0,51 0,44 1,50 0,65 0,60 0,57 0,55 0,61 0,61 0,56 0,48 2,00 0,75 0,68 0,66 0,63 0,69 0,69 0,64 0,56 2,50 0,77 0,70 0,69 0,66 0,71 0,71 0,67 0,59 3,00 0,80 0,71 0,72 0,68 0,73 0,73 0,69 0,61 4,00 0,81 0,71 0,75 0,68 0,74 0,73 0,70 0,62 5,00 0,81 0,70 0,77 0,69 0,74 0,73 0,71 0,

33 ΠΙΝΑΚΑΣ Pi P P Αριθμός πολικού διαγράμ ματος k 0,60 0,34 0,32 0,28 0,27 0,32 0,32 0,27 0,2 2 0,80 0,43 0,40 0,36 0,35 0,41 0,40 0,35 0,30 1,0 0 0,52 0,49 0,45 0,43 0,49 0,49 0,44 0,37 1,25 0,56 0,52 0,49 0,47 0,53 0,52 0,48 0,41 1,50 0,60 0,56 0,53 0,51 0,57 0,56 0,52 0,45 2,0 0 0,69 0,63 0,61 0,59 0,64 0,64 0,59 0,53 2,50 0,71 0,64 0,64 0,61 0,6 6 0,65 0,62 0,55 3,00 0,73 0,6 6 0,6 6 0,63 0,67 0,67 0,64 0,57 4,00 0,73 0,65 0,6 8 0,36 0,67 0,67 0,64 0,57 5,00 0,74 0,64 0,70 0,36 0,67 0,67 0,65 0,57 0,60 0,33 0,32 0,29 0,28 0,32 0,32 0,28 0,25 0,80 0,41 0,39 0,36 0,35 0,39 0,39 0,35 0,31 1,0 0 0,49 0,46 0,43 0,42 0,46 0,46 0,42 0,38 1,25 0,52 0,49 0,46 0,45 0,49 0,49 0,45 0,41 1,50 0,55 0,51 0,49 0,48 0,52 0,51 0,48 0,43 2,0 0 0,61 0,65 0,55 0,53 0,57 0,57 0,54 0,49 2,50 0,63 0,57 0,57 0,54 0,58 0,58 0,55 0,50 3,00 0,64 0,58 0,58 0,55 0,59 0,59 0,56 0,51 4,00 0,64 0,57 0,59 0,55 0,59 0,58 0,56 0,50 5,00 0,64 0,56 0,61 0,55 0,58 0,58 0,56 0,50 0,60 0,29 0,28 0,23 0,23 0,28 0,28 0,23 0,17 0,80 0,38 0,36 0,31 0,29 0,36 0,35 0,29 0,2 2 1,0 0 0,47 0,43 0,38 0,36 0,44 0,43 0,36 0,27 1,25 0,52 0,47 0,42 0,39 0,48 0,47 0,40 0,29 1,50 0,57 0,50 0,46 0,42 0,52 0,51 0,43 0,31 2,0 0 0,6 6 0,57 0,54 0,49 0,60 0,59 0,50 0,36 2,50 0,70 0,59 0,59 0,51 0,63 0,62 0,53 0,37 3,00 0,74 0,61 0,63 0,53 0,6 6 0,65 0,56 0,38 4,00 0,75 0,60 0,67 0,54 0,6 6 0,65 0,58 0,38 5,00 0,76 0,58 0,70 0,54 0,67 0,6 6 0,60 0,

34 ΠΙΝΑΚΑΣ Pi P P Αριθμός πολικού διαγράμ ματος k 0,60 0,26 0,25 0,2 0 0,19 0,25 0,25 0,19 0, 1 2 0,80 0,36 0,33 0,27 0,26 0,34 0,33 0,26 0,17 1,0 0 0,45 0,41 0,35 0,33 0,42 0,41 0,33 0,2 2 1,25 0,51 0,46 0,40 0,37 0,47 0,46 0,37 0,25 1,50 0,57 0,51 0,45 0,41 0,52 0,51 0,42 0,28 2,0 0 0,69 0,60 0,56 0,50 0,62 0,61 0,51 0,35 2,50 0,73 0,62 0,61 0,52 0,6 6 0,64 0,55 0,36 3,00 0,77 0,64 0,6 6 0,55 0,69 0,6 8 0,59 0,38 4,00 0,80 0,63 0,71 0,57 0,70 0,69 0,62 0,39 5,00 0,82 0,63 0,76 0,58 0,72 0,71 0,65 0,40 0,60 0,31 0,29 0,24 0,23 0,29 0,29 0,23 0,16 0,80 0,42 0,39 0,33 0,31 0,39 0,39 0,31 0,2 2 1,0 0 0,53 0,49 0,42 0,39 0,49 0,48 0,39 0,28 1,25 0,59 0,53 0,47 0,43 0,54 0,53 0,44 0,31 1,50 0,64 0,57 0,52 0,47 0,59 0,58 0,48 0,34 2,0 0 0,76 0,6 6 0,62 0,56 0,69 0,6 8 0,57 0,40 2,50 0,80 0,6 8 0,67 0,58 0,72 0,70 0,61 0,42 3,00 0,83 0,69 0,71 0,60 0,74 0,73 0,64 0,43 4,00 0,85 0,6 8 0,76 0,62 0,75 0,74 0,67 0,43 5,00 0,87 0,67 0,81 0,63 0,77 0,75 0,70 0,44 0,60 0,56 0,53 0,51 0,49 0,54 0,54 0,50 0,46 0,80 0,69 0,64 0,62 0,60 0,6 6 0,6 6 0,61 0,56 1,0 0 0,81 0,76 0,73 0,70 0,77 0,77 0,72 0,6 6 1,25 0,85 0,79 0,77 0,74 0,81 0,81 0,76 0,69 1,50 0,89 0,82 0,81 0,77 0,84 0,84 0,79 0,73 2,0 0 0,97 0,89 0,89 0,84 0,91 0,91 0,8 6 0,79 2,50 0,98 0,89 0,91 0,85 0,92 0,92 0,8 8 0,80 3,00 0,98 0,90 0,93 0,8 6 0,93 0,93 0,89 0,81 4,00 0,99 0,89 0,95 0,87 0,93 0,93 0,90 0,81 5,00 0,99 0,8 8 0,97 0,87 0,93 0,93 0,91 0,

35 ΠΙΝΑΚΑΣ 3.2 Αριθμός πολικού διαγράμματος (π.3.2) Τύπος του πολικού διαγράμματος σύμφωνα με τα DIN 5040 Χαμηλής ακτινοβολίας με δέσμη. Χαμηλής ακτινοβολίας. Χαμηλής- πλατιάς ακτινοβολίας. Χαμηλής- πλατιάς ακτινοβολίας. Χαμηλής- πλατιάς ακτινοβολίας. Ελεύθερης ακτινοβολίας. Ελεύθερης ακτινοβολίας. Συμβολισμός nlb Α 50 0,78 < < Ο h- ο" h- ο" Α 50 0,64 Α 50 0,53 Β 50 0,73 C 43 0,89 8 Πλάγιας ακτινοβολίας B 43 0,89 9 Χαμηλής ακτινοβολίας Α 60 0,85 Φωτιστικών σωμάτων (φωτιστικά σώματα για λάμπες φθορισμού) Φωτιστικό με ανακλαστή καθρέφτη (2 λάμπες φθορισμού). Λευκό φωτιστικό με ράστερ μεγάλου διαμετρήματος. Φωτιστικό οροφής εντοιχισμένο με πρισματικό δίσκο. Φωτιστικό οροφής εντοιχισμένο αλλά και εξωτερικά τοποθετημένο με ράστερ καθρέφτη. Φωτιστικό τοποθετημένο εξωτερικά στην οροφή με ράστερ τύπου «ΒΑΡ». Αιωρούμενο φωτιστικό με ράστερ καθρέφτη τύπου «ΒΑΡ» Αιωρούμενο φωτιστικό με ράστερ καθρέφτη τύπου «Batwing». Φωτιστικό με ασύμμετρη ακτινοβολία αιωρούμενο και ράστερ καθρέφτη. Φωτιστικό καθρέφτη περιστροφικά συμμετρικό για μεγάλες αίθουσες και για ένα λαμπτήρα υψηλής πιέσεως HQI-E 400 W.

36 Σχ. 3.2: Τυπικά πολικά διαγράμματα λαμπτήρων φθορισμού για φωτισμό εσωτερικών χώρων και ενός λαμπτήρα υψηλής πίεσης (περιστροφικά συμμετρικού).

37 3.2 Παραδείγματα υπολογισμού ΠΙΝΑΚΑΣ 3.3: Ενδεικτικές τιμές έντασης φωτισμού Ε σε χώρους εργασίας Φωτισμός Ε (Lux) Χώρος 50 Lx Δρόμοι κυκλοφορίας πεζών. Αποθήκες ομοειδών προϊόντων μεγάλων τεμαχίων 100 Lx Δρόμοι κυκλοφορίας ατόμων και οχημάτων, σκάλες, αποθήκες με υλικά που πρέπει να επιλεχθούν, χώροι υποδοχή, χώροι κοινόχρηστοι, τουαλέτες, χώροι εγκαταστάσεων π.χ. θέρμανση, ηλεκτρικοί πίνακες κλπ. 200 Lx Χώροι συγκέντρωσης ατόμων, καντίνες, χώροι για χοντρές δουλειές όπως: σιδηρουργεία, κορδέλες κλπ. 300 Lx Χώροι γραφείου για θέσεις εργασίας κοντά σε παράθυρα με στόχο το φως ημέρας. Χώροι για μαθήματα, χώροι παρουσίασης και ομιλιών, χώροι για εργασίες μεσαίων απαιτήσεων σε φως όπως: εφαρμοστήρια, κρεοπωλεία, καθαριστήρια κλπ. 500 Lx Χώροι γραφείου, ειδικοί χώροι διδασκαλίας, χώροι χειρονακτικής εργασίας, εργαστήρια, ξυλουργεία, επισκευαστήρια για μικροσυσκευές. 750 Lx Γ ραφεία μεγάλων χώρων, θέσεις εργασίας για δουλειές με μεγάλες απαιτήσεις σε φως όπως: τεχνικό σχέδιο, έλεγχος σφαλμάτων κλπ Lx Χώροι για εργασίες ειδικών απαιτήσεων σε φωτισμό, χρυσοχοεία,, χώροι ελέγχου χρωμάτων κλπ.

38 3.2.1 Υπολογισμός της έντασης φωτισμού Ε Ο μέσος οριζόντιος φωτισμός Εμεσυπολογίζεται απλά σύμφωνα με τη μέθοδο του βαθμού απόδοσης: E μ ε σ n Φ ηβ Ρ Α όπου: n= αριθμός των λαμπτήρων Φ= φωτεινή ροή ηβ= βαθμός απόδοσης φωτισμού ηβ =ηιβ ηκ Ρ= συντελεστής σχεδιασμού, σε κανονικές συνθήκες Ρ=1,25 Α= επιφάνεια για φωτισμό σε m2, γενικά επιφάνεια δαπέδου του χώρου. ΠΙΝΑΚΑΣ 3.4: Φωτεινή ροή Φ λαμπτήρων Α) Λάμπες πυράκτωσης γενικής χρήσης Ισχύς σε W Φωτεινή ροή σε Lm Β) Λάμπες φθορισμού (διάμετρος σωλήνα 26mm) Ισχύς σε W Χρώμα φωτός Φωτεινή ροή σε Lm ουδετ. ζεστό ουδετ. ζεστό ουδετ. ζεστό ουδετ. άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο ζεστό άσπρο Γ) Λάμπες φθορισμού (διάμετρος σωλήνα 38 mm) Ισχύς σε W ουδετ. ζεστό ουδετ. ζεστό ουδετ. ζεστό Χρώμα φωτός άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο άσπρο Φωτεινή ροή σε Lm

39 ΠΙΝΑΚΑΣ 3.5: Βαθμός απόδοσηc φωτιστικών σωμάτων η ^ (μέση τιμή) Είδος φωτιστικού Φωτιστικό κιβωτίου ---με θολό τζάμι ηι_β 0,5 0,45 Φωτιστικό τύπου μπανιέρας --- μέσα στην οροφή (με θολό τζάμι) ---πάνω στην οροφή (με θολό τζάμι) 0,5 (0,45) 0,65 (0,6) Φωτιστικό με ανακλαστήρα με σταυρωτές ραβδώσεις με περσίδες --- ανοιχτό 0,6 8 0,73 0,8 Κρεμαστό φωτιστικό 0,85 Φωτιστικά για λάμπες πυράκτωσης και λάμπες εκκένωσης υψηλής πιέσεως με ανακλαστήρα με πλατιά ακτινοβολία κλειστό με πλατιά ακτινοβολία ανοιχτό --- με βαθιά ακτινοβολία κλειστό με βαθιά ακτινοβολία ανοιχτό 0,6 0,65 0,65 0,7 Φωτιστικά με μία λάμπα έχουν καλύτερο βαθμό απόδοσης από φωτιστικά με περισσότερες λάμπες. ΠΙΝΑΚΑΣ 3.6: Βαθμός απόδοσης χώρου ng (μέση τιμή) Συντελεστής χώρου Κ Είδος φωτισμού απευθείας κυρίως απευθείας ομοιόμορφα κυρίως έμμεσα φωτεινό σκοτεινό φωτεινό σκοτεινό φωτεινό σκοτεινό φωτεινό σκοτεινό 0,6 0,52 0,42 0,43 0,32 0,28 0,19 0,2 1 0, 1 1 0,8 0,63 0,5 0,55 0,4 0,36 0,24 0,28 0,16 1 0,71 0,58 0,63 0,48 0,44 0,3 0,35 0,2 1,25 0,8 0,65 0,71 0,56 0,52 0,35 0,42 0,24 1,5 0,8 6 0,7 0,8 0,62 0,58 0,4 0,48 0,28 2 0,94 0,76 0,8 6 0,69 0,67 0,46 0,57 0,34 2,5 1 0,82 0,92 0,74 0,74 0,51 0,65 0,39 3 1,05 0,85 0,98 0,78 0,8 0,55 0,7 0,43 4 1,1 0,9 1,05 0,83 0,87 0,6 0,78 0,48 5 1,14 0,92 1,08 0,8 6 0,92 0,63 0,84 0,52

40 Ο βαθμός απόδοσης χώρου εξαρτάται από το είδος φωτισμού (απευθείας- έμμεσα), το βαθμό ανάκλασης (φωτεινό, σκοτεινό), τις οριακές επιφάνειες (οροφή, τοίχοι, δάπεδο) και το συντελεστή χώρου Κ όπου: τ. a b K = h (a + b) α= πλάτος χώρου b= μήκος χώρου h= ύψος των φωτιστικών από την, προς φωτισμό, επιφάνεια «φωτεινός» με ρ= (0,8 οροφή, 0,5 τοίχοι, 0,3 δάπεδο) «σκοτεινός» με ρ= (0,5 οροφή, 0,3 τοίχοι, 0,1 δάπεδο) ΠΙΝΑΚΑΣ 3.7: Βαθμοί ανάκλασης ρ διαφόρων υλικών και χρωμάτων (μέσες τιμές) Είδος υλικού ρ Χρώμα ρ Αλουμίνιο θολό 0,58 Εναλλασσόμενο 0,6 Αλουμίνιο γυαλιστερό 0,7 Σκούρο μπλε 0,1 Μπετόν, ανοιχτό 0,4 Σκούρο καφέ 0,15 Μπετόν, σκούρο 0,2 Σκούρο γκρι 0,15 Χρώμιο γυαλιστερό 0,65 Σκούρο πράσινο 0,15 Ξύλο ανοιχτό 0,4 Σκούρο κόκκινο 0,15 Ξύλο σκούρο 0,17 Κίτρινο 0,6 Μάρμαρο άσπρο 0,65 Ανοιχτό μπλε 0,5 Ορείχαλκος θολός 0,5 Ανοιχτό πράσινο 0,55 Ορείχαλκος γυαλιστερός 0,6 Ανοιχτό κόκκινο 0,4 Σοβάς ανοιχτός 0,4 Πορτοκαλί 0,35 Σοβάς σκούρος 0,25 Ροζ 0,5 Πέτρα αμμώδης 0,25 Γρι πέτρας 0,45 Ατσάλι γυαλιστερό 0,6 Μαύρο 0,06 Τούβλο ανοιχτό 0,35 Άσπρο 0,8 Τούβλο σκούρο 0,2 ΠΙΝΑΚΑΣ 3.8: Συντελεστής σχεδιασμού σύμφωνα με το DIN 5035 τμήμα 1. Βαθμός λερώματος των φωτιστικών ρ Κανονικός 1,25 Αυξημένος 1,43 Ισχυρός 1,67

41 3.3 Αριθμητικά παραδείγματα Ένας χώρος γραφείου με διαστάσεις 6 m επί 5m, οφείλει να φωτιστεί με τέσσερα φωτιστικά τύπου μπανιέρας που το καθένα θα φέρει δύο λάμπες φθορισμού των 58W ουδέτερου χρώματος. Τα φωτιστικά θα μονταριστούν στην οροφή. Το ύψος του χώρου είναι 2,65m. Η οροφή του χώρου είναι βαμμένη άσπρη και οι τοίχοι έχουν χρώμα ουδέτερο εναλλασσόμενο. Το δάπεδο αποτελείται από ανοιχτόχρωμο ξύλο. Να διερευνηθεί εάν εξασφαλίζεται η μέση τιμή του απαιτούμενου φωτισμού των 500Lx. Λύση: n = 4 2 = 8 ^ Αριθμός λαμπτήρων Φ= 5400 Lm (από τον πίνακα 2) VP=VlP'Vr ηιβ = 0.65 (από πίνακα 3 για φωτιστικό τύπου μπανιέρας πάνω στην οροφή) ηκ από τον πίνακα 4 για Κ που είναι ίσο με: K a b h (a + b) 6 5 = 1,5 με h= 2,65-0,85= 1,8 1.8 ( 6 + 5) Είδος φωτισμού απευθείας Χώρος «φωτεινός» διότι από τον πίνακα 5 είναι για άσπρη οροφή ρ=0,8, για εναλλασσόμενους τοίχους ρ=0,6 και για ανοιχτό ξύλινο πάτωμα π=0,4 οπότε: 1r = 0,8 Vp =Vlp'Vr = 0, ,8 = 0,5 2 Ρ από πίνακα 6 -> Ρ = 1,25 Α= 5*6= 30m2 E μ ε σ = 599 Lux

42 Είδος φωτισμού απευθείας Διάδρομος ανοιχτόχρωμα (φωτεινός) η = (για Κ= 0,6) = 0,43 η = (για Κ= 0,8) = 0,55 η = (για Κ= 0,7) = 0,49 (μέση τιμή) ηβ= 0,6*0,49 = 0, z = = Ομοιομορφία φωτισμού Για να θεωρηθεί ότι ένας χώρος φωτίζεται ομοιόμορφα πρέπει να ισχύει: E min 1 Εμεσ. 15 Αποστάσεις φωτιστικών κατά μήκος και εγκάρσια για την ομοιομορφία με τη σχέση E min 1 Εμσ 15 ΠΙΝΑΚΑΣ 3.9: Είδος φωτιστικού Ύψος χώρου Εγκάρσια Κατά μήκος Φωτιστικά για λάμπες φθορισμού Τύπου κιβωτίου Τύπου μπανιέρας Με ανακλαστήρα 2,5m 2,7m 1,2 m 3m 3,6m 1,5m 2,5m 3,5m 1,2 m 3m 4,5m 1,5m 2,5m 2,8 m 1,2 m 3m 3,7m 1,5m

43 Όταν δίδεται η ονομαστική τιμή Εη του φωτισμού μπορεί κανείς να υπολογίσει τον απαιτούμενο αριθμό των φωτιστικών σωμάτων που απαιτούνται: ζ = ε ± α α Φ ηβ Εη= ονομαστική τιμή φωτισμού (πίνακας 1) Ρ = συντελεστής σχεδιασμού κανονικά 1,25 (πίνακας 6) 2 Α = φωτισμένη επιφάνεια σε m α = αριθμός των λαμπτήρων ανά φωτιστικό σώμα Φ = φωτεινή ροή μιας λάμπας σε Lumen (πίνακας 2) ηβ = βαθμός απόδοσης φωτισμού ηβ = η β η Παράδειγμα 1: Ένας ανοιχτόχρωμος διάδρομος με τις διαστάσεις 20m μήκος και 1,8m πλάτος οφείλει να φωτιστεί με φωτιστικά σώματα πλατιάς ακτινοβολίας κλειστού τύπου με ανακλαστήρα. Το κάθε φωτιστικό σώμα θα φέρει 2 x 75 W λάμπες πυράκτωσης. Το ύψος τοποθέτησης των φωτιστικών είναι 2,5m. Πόσα φωτιστικά είναι απαραίτητα για την επίτευξη μιας ονομαστικής τιμής φωτισμού Εη= 50 Lux. Λύση: z = E d L A α φ ηβ Εη = 50 Lux P = 1,25 Α = 20*1,8 = 36mm2 α = 2 Φ = 960 Lm (πίνακας 2) ηβ=ηΐβ ηκ

44 ηιβ = 0,6 (πίνακας 3) ηκ = (από πίνακα 4) K a b h (a + b) ( ) 0,7 h = 2,5-0,2= 2,3m Παράδειγμα 2: Στο πρώτο παράδειγμα οφείλει να είναι η κατά μήκος απόσταση των φωτιστικών 1,3m και η εγκάρσια 2m. Επιτυγχάνεται έτσι η απαιτούμενη ομοιομορφία; Φωτιστικά τύπου μπανιέρας με ύψος 2,75m. Οι μέγιστες κατά μήκος αποστάσεις για 2,5m και 3m είναι σύμφωνα με τον πίνακα 7, 1,2 και 1,5m αντίστοιχα. Έτσι για ύψος 2,75m η μέγιστη κατά μήκος απόσταση γίνεται 1,35m (μέση τιμή). Οι μέγιστες εγκάρσιες αποστάσεις για 2,5 και 3m είναι σύμφωνα με τον πίνακα 7, 3,5 και 4,5m αντίστοιχα. Για ύψος 2,75m γίνεται η μέγιστη εγκάρσια απόσταση 4m. Και στις δύο περιπτώσεις είναι επιθυμητή απόσταση των φωτιστικών μικρότερη από την επιτρεπόμενη και επομένως ο όρος της ομοιομορφίας πληρείται. 3.4 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΑΜΒΩΣΗΣ Απευθείας θάμβωση από την πηγή φωτός Μέτρα περιορισμού αποτελούν τα κατάλληλα φωτιστικά σώματα και η σωστή διάταξή τους. Το είδος του χώρου καθώς και το είδος τα απασχόλησης των ατόμων σε αυτόν ορίζουν σύμφωνα με το DIN 5035 τις κλάσεις ποιότητας του περιορισμού της θάμβωσης. Αυτές είναι: Κλάση Α: Εγκαταστάσεις φωτισμού για πολύ υψηλές απαιτήσεις στη γενική θάμβωση. Κλάση ποιότητας 1:Πολύ υψηλές απαιτήσεις για την απευθείας θάμβωση σε χώρους με λεπτές οπτικές εργασίες ΕΠ^500 Lux (γραφεία, χώροι συνεδρίων, αίθουσες διδασκαλίας, χώροι πώλησης, κλπ.). Κλάση ποιότητας 2:Όχι πολύ μεγάλες απαιτήσεις για την απευθείας θάμβωση σε οπτικές εργασίες ΕΠ=300 Lux (συνεργεία αυτοκινήτων, γενικοί βιομηχανικοί χώροι, μαγειρεία, κλιμακοστάσια, κλπ.).