Światłość I [cd]

1

Studia Podyplomowe

EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

w ramach projektu

Śląsko-Małopolskie Centrum Kompetencji Zarządzania Energią

Nowoczesne rozwi

Nowoczesne rozwią ązania iluminacji budynk zania iluminacji budynkó ó w w Zagadnienia zwi

Zagadnienia zwi ą ą zane z o zane z o ś ś wietleniem drogowym wietleniem drogowym Sterowanie i zarz

Sterowanie i zarzą ądzanie z dzanie zł ło o ż ż onymi systemami onymi systemami o o ś ś wietleniowymi wietleniowymi

Dr inż. Henryk Wachta

2

Nowoczesne rozwiązania iluminacji budynków Zagadnienia związane z oświetleniem drogowym

Sterowanie i zarządzanie złożonymi systemami oświetleniowymi

Nowoczesne rozwi

Nowoczesne rozwi ą ą zania iluminacji budynk zania iluminacji budynk ó ó w w Zagadnienia zwi

Zagadnienia zwi ą ą zane z o zane z o ś ś wietleniem drogowym wietleniem drogowym Sterowanie i zarz

Sterowanie i zarz ą ą dzanie z dzanie z ł ł o o ż ż onymi systemami onymi systemami o o ś ś wietleniowymi wietleniowymi

Dr in

Dr in ż ż . Henryk WACHTA . Henryk WACHTA Politechnika Rzeszowska Politechnika Rzeszowska

__________________________________________________

__________________________________________________

KrakKraków 15ów 15--16 luty 2013 r.16 luty 2013 r.

Efektywne u

Efektywne u żytkowanie energii elektrycznej, ż ytkowanie energii elektrycznej, Efektywno

Efektywność ść energetyczna w ukł energetyczna w uk ł adach oś adach o świetleniowych wietleniowych AGH, Krak

AGH, Krakó ów w

3

Nowoczesne rozwiązania iluminacji budynków

Nowoczesne rozwi

Nowoczesne rozwią ą zania zania iluminacji budynk

iluminacji budynk ó ó w w

4

Rys.1. Iluminacja zespo

Rys.1. Iluminacja zespołłu zamkowego na Wawelu (Polska), realizacja u zamkowego na Wawelu (Polska), realizacja na bazie 520 reflektor

na bazie 520 reflektorów, projekt i wykonanie: Tomasz Matkowskiów, projekt i wykonanie: Tomasz Matkowski-- Technolight

Technolight, Polska, Polska

5

Rys.2. Ci

Rys.2. Cią ąg podstawowych element g podstawowych elementó ó w ś w środowiska iluminacyjnego rodowiska iluminacyjnego w kontek

w kontekś ście efektywnego wykorzystania energii elektrycznej cie efektywnego wykorzystania energii elektrycznej system

zasilająco sterujący

źródło światła

układ optyczny

stopień wykorzystania

światła

pole pracy wzrokowej Nowoczesne rozwi

Nowoczesne rozwią ązania iluminacji budynk zania iluminacji budynkó ów w

6

Iluminacyjne systemy sterowania:

Iluminacyjne systemy sterowania:

1. Tryb dobowy ZA 1. Tryb dobowy ZA Ł.: Ł .:

-czujnik zmierzchowy, - czujnik zmierzchowy, -zegar astronomiczny, - zegar astronomiczny, 2. Tryb dobowy WY 2. Tryb dobowy WYŁ Ł .: .:

-czujnik - czujnik ś świtu witu

-zegar astronomiczny. - zegar astronomiczny.

-3 Tryb tygodniowy, miesi - 3 Tryb tygodniowy, miesi ęczny, sezonowy: ę czny, sezonowy:

- - Iluminacja oszczę Iluminacja oszcz ędna powszednia. dna powszednia.

- - Iluminacja ś Iluminacja świ wi ą ą teczna peł teczna pe łna. na.

7

Rys.3. Rozk

Rys.3. Rozkł ł ad energii w ż ad energii w żar aró ó wce gazowej z jednoskrę wce gazowej z jednoskr ętk tką ą oraz przep

oraz przep ł ł yw energii w yw energii w ż ż ar ar ó ó wce o mocy 100W wce o mocy 100W 5% - promieniowanie świetlne

71% - promieniowanie IR

21% - 21% - straty energii do gazu straty energii do gazu 1.7% - straty energii

przy przewodzeniu przez części metalowe

Moc zasilania 100W Moc zasilania 100W

8W ś 8W świat wiatł ł o o

83W promieniowanie cieplne 83W promieniowanie cieplne

9W promieniowanie IR 9W promieniowanie IR

do otoczenia

do otoczenia

8

Tab.1. Parametry fotometryczne r

Tab.1. Parametry fotometryczne ró óż żnych typ nych typó ów w źr ź ró óde deł ł świat ś wiatł ł a a

50000 50000 ok. 80

ok. 80 ok. 50

ok. 50 -60 - 60 LED LED

15000 15000 1600- 1600 -58800 58800

32- 32 -60 60 Lampa rt

Lampa rt ęciowa ę ciowa wysokopr

wysokopręż ężna na

60000 60000 3500- 3500 -12000 12000

46- 46 -82 82 Indukcyjne

Indukcyjne

24000 24000 1300- 1300 -130000 130000

68- 68 -150 150 Lampa sodowa

Lampa sodowa wysokopr

wysokopręż ężna na

12000 12000 1800- 1800 -3300 3300

100- 100 -203 203 Lampa sodowa

Lampa sodowa niskopr

niskopręż ężna na

6000 6000 2400- 2400 -320000 320000

60- 60 -95 95 Lampa

Lampa

metalohalogenowa metalohalogenowa

1000 1000 90- 90 -18800 18800

8- 8 -21 21 Ź Ź aró ar ówka wka

Trwał Trwa ło ość ść [h] [h]

Strumie

Strumień ń świetlny ś wietlny [lm [ lm] ]

Skuteczno

Skuteczność ść świetlna ś wietlna [lm [ lm/W] /W]

Ź Ź ró r ód dł ło o ś świat wiatł ła/parametr a/parametr

9

Tab.2. Prognoza rozwoju technologii LED

Tab.2. Prognoza rozwoju technologii LED

10

Rys.4. Formowanie Rys.4. Formowanie rozsy

rozsył ł u strumienia ś u strumienia świetlnego wietlnego źr ź ró ód d ła ł a ś świat wiatł ł a przez elementy a przez elementy optyczne

optyczne

11

Rys. 5. Występujące sposoby odbicia promieni świetlnych

od powierzchni o zróżnicowanym

poziomie chropowatości

12

Rys.6. Identyfikacja element

Rys.6. Identyfikacja elementó ów dyskretnych uk w dyskretnych ukł ładu optycznego, adu optycznego, uczestnicz

uczestniczą ących w tworzeniu obrazu cych w tworzeniu obrazu ź źr ró ó dł d ł a ś a świat wiat ła na odb ł a na odbł ł yś y śniku niku

'

) , ( '

) , ( )

,

(_c γ _{L odb c} γ

ρ

s

L S L S

I = ⋅ ⋅ + ⋅

.

∫ ∑ ∑

= =

=

≈

=

odb

k

i

k

i

i i

c i c

i c

c

odb

L dO I L O

I

1 1

) , ( )

, ( )

, ( )

,

( _{γ γ}

cos ψ ∆

cos ψ ∆

13

Rys.7 Rys. 7. Wizualizacja . Wizualizacja przykł przyk ł adowego adowego

odbł odb ł yś y śnika wielokrzywiznowego nika wielokrzywiznowego

14

Rys.8. Krzywa rozsy Rys.8. Krzywa rozsył ł u u świat ś wiatł ł o o ści oprawy ś ci oprawy

z odb

z odbł ł yś y śnikiem nikiem

wielokrzywiznowym wielokrzywiznowym

-165 -180

-150

-135

-120

-105

-90

-75

-60

-45

-30

-15 0 15

30

45

60 75

90 105 120 135

150 165

2400

800 400

Kąt γ

1600 1200 2000

Światłość I γ [cd]

TPS670/228 C7 pł.: C₀C₁₈₀ TPS670/228 C7 pł.: C₉₀C₂₇₀ oprawa nastropowa pł.: C₀C₁₈₀

TL5C/60 W ρ odbł.: 94%

TPS670:

η_opr = 77%

Nastropowa:

η_opr = 90,2%

15

ω ω

ω

d

I d Φ

∆ =

= ∆Φ

→

∆

lim

r

E = I

Fotometryczne prawo odległości –

wielkość oświetlenia dawanego przez źródło punktowe zmienia się odwrotnie proporcjonalnie z kwadratem odległości:

Rys.9. Zale

Rys.9. Zależ żno ność ść „ilo „ iloś ści ci” ” świat ś wiat ła ł a padaj

padają ącego na powierzchni cego na powierzchnię ę od odleg

od odległ ł oś o ści mierzonej od ci mierzonej od ź źr ró ó dł d ł a a do powierzchni

do powierzchni

16

I L U M I N A C J E

Zagadnienia fotometryczne (CIE)

Zagadnienia postrzegania przestrzennego obiektu

Zagadnienia odczuć emocjonalnych

Zasady iluminacji

Rozwiązania sprzętowe

Metody projektowania

Rys.10. Cechy nowoczesnej iluminacji

Rys.10. Cechy nowoczesnej iluminacji

17

Rys.11. Zr

Rys.11. Zr ó ó ż ż nicowanie nicowanie efektu estetycznego efektu estetycznego iluminacji poprzez iluminacji poprzez zastosowanie

zastosowanie

odmiennych metod

odmiennych metod

oś o świetlenia obiektu wietlenia obiektu

18

Rys. 12. Porównanie dwu metod iluminacji Rezydencji Prezydenta RP w Warszawie – zalewowej i punktowej

Rys. 12. Porównanie dwu metod iluminacji Rezydencji Prezydenta RP w

Warszawie – zalewowej i punktowej

19

Rys.13. Budowa komputerowej siatki przestrzennej obiektu

Rys.13. Budowa komputerowej siatki przestrzennej obiektu

20

Rys.14. Kompletny model komputerowy obiektu

Rys.14. Kompletny model komputerowy obiektu

21

Rys. 15. Cyfrowy zapis sposobu rozsyłu strumienia świetlnego

w formacie IES

22

Rys.16. Komputerowa wizualizacja zaproponowanej iluminacji, Rys.16. Komputerowa wizualizacja zaproponowanej iluminacji, ocena

ocena imisji imisji – – kierowania cz kierowania cz ęś ęś ci strumienia ci strumienia ś ś wiat wiat ł ł a poza obrys obiektu a poza obrys obiektu

23

Rys. 17. Ocena warunków oświetleniowych przez porównanie wyników

obliczeń fotometrycznych z obowiązującymi zasadami iluminacji

24

Tab.3.

Tab.3. Wytyczne do uzyskiwania najkorzystniejszego estetycznie Wytyczne do uzyskiwania najkorzystniejszego estetycznie kontrastu luminancji (jaskrawo

kontrastu luminancji (jaskrawoś ści o ci oś świetlanych powierzchni): wietlanych powierzchni):

88 55

2.52.5 11

1.11.1 120120

6060 4040

Jasny Jasny marmur marmur

33 22

1.51.5 1.21.2

1.31.3 200200

100100 6060

Beton Beton

55 33

22 11

1.31.3 300300

150150 100100

Jasny Jasny kamie kamieńń

1010 55

33 0.90.9

11 6060

3030 2020

Czerwona Czerwona cegłcegłaa

b. brudno b. brudno brudno

brudno czysto

czysto sodowe

sodowe rtęrtęcioweciowe

wysoka wysoka średniaśrednia

słsłabaaba

Stan powierzchni Stan powierzchni ŹrŹródódłło o śświatwiatłłaa

Jasno

Jasnośćść otoczeniaotoczenia

WspóWspółłczynniki korekcyjneczynniki korekcyjne Zalecane E [lx]

Zalecane E [lx]

Materia Materiałł

25

Rys.18. Zasada spójności – przykład złej realizacji

Rys.18. Zasada spójności – przykład złej realizacji

26

Rys.19. Przyk

Rys.19. Przyk ład realizacji zasady wzmacniania kr ł ad realizacji zasady wzmacniania krą ąg gł ł oś o ści ci z wykorzystaniem wizualizacji komputerowych

z wykorzystaniem wizualizacji komputerowych

- - Sanktuarium Liche Sanktuarium Liche ńskie, Polska ń skie, Polska

27

Rys.20 Zasada wzmacniania g

Rys.20 Zasada wzmacniania głęłębibi-- Komputerowe odwzorowanie Bazyliki Komputerowe odwzorowanie Bazyliki Santa Maria

Santa Maria MaggioreMaggiore w Rzymiew Rzymie

28

Rys. 21. Zasada podkre

Rys. 21. Zasada podkreśślania lania śścian prostopadłcian prostopadłych ych -- ZespóZespółł budowli Rząbudowli Rządu du Prowincji Alberta w

Prowincji Alberta w EdmontonEdmonton, , Canada, wizualizacja iluminacji Canada, wizualizacja iluminacji

29

Rys.22. Zasada wzmacniania wysoko

Rys.22. Zasada wzmacniania wysokoś ści z wykorzystaniem wizualizacji ci z wykorzystaniem wizualizacji komputerowych

komputerowych - - Sanktuarium Jasnog Sanktuarium Jasnog ó ó rskie, Cz rskie, Cz ę ę stochowa, Polska stochowa, Polska

30

Współczesne rozwiązania technologiczne sprzętu iluminacyjnego:

Współczesne rozwiązania technologiczne sprzętu iluminacyjnego:

1. Naświetlacze soczewkowe dwukierunkowe, 2. Naświetlacze doziemne,

3. Światłowody, 4. „Ledy”,

5. Lampy Indukcyjne, 6. Filtry barwne,

7. Linie świetlne,

8. Iluminacje dynamiczne,

9. Układy tłumiące pole wypalenia.

10. Układy przesłaniające „pola okien”

1. Naświetlacze soczewkowe dwukierunkowe, 2. Naświetlacze doziemne,

3. Światłowody, 4. „Ledy”,

5. Lampy Indukcyjne, 6. Filtry barwne,

7. Linie świetlne,

8. Iluminacje dynamiczne,

9. Układy tłumiące pole wypalenia.

10. Układy przesłaniające „pola okien”

31

Rys.23. Efekt iluminacyjny powsta

Rys.23. Efekt iluminacyjny powsta ły w wyniku zastosowania reflektor ł y w wyniku zastosowania reflektoró ó w doziemnych w doziemnych

32

Rys.24. Elementy sk

Rys.24. Elementy skł ł adowe przykł adowe przyk ładowej oprawy doziemnej adowej oprawy doziemnej

33

Rys.25. Zastosowanie linii

Rys.25. Zastosowanie linii ś świetlnych wietlnych - - render render iluminacji, iluminacji, Capitol, Washington, USA Capitol , Washington, USA

34

Rys.26. Oprawy o

Rys.26. Oprawy oś świetleniowe LED stosowane do iluminacji obiekt wietleniowe LED stosowane do iluminacji obiektó ów w architektonicznych

architektonicznych

35

Rys.27. Iluminacja zrealizowana za po

Rys.27. Iluminacja zrealizowana za po średnictwem reflektor ś rednictwem reflektoró ó w z filtrami barwnymi w z filtrami barwnymi

36

Rys.28. Iluminacja obiektu z wykorzystaniem o

Rys.28. Iluminacja obiektu z wykorzystaniem o świetlenia wn ś wietlenia wnę ętrzowego trzowego

37

Rys.29. Realizacja iluminacji za pomoc

Rys.29. Realizacja iluminacji za pomoc ą ą systemu ś systemu świat wiatł łowodowego owodowego

38

Zagadnienia związane

z oświetleniem drogowym Zagadnienia zwi Zagadnienia zwi ą ą zane zane

z o z o ś ś wietleniem drogowym wietleniem drogowym

39

Łą Łą czne zuż czne zu życie energii na cele o ycie energii na cele oś świetleniowe stanowi prawie wietleniowe stanowi prawie 20 % 20 %

cał ca ł kowitego zuż kowitego zu życia energii w gospodarce narodowej Polski w tym zu ycia energii w gospodarce narodowej Polski w tym zuż życie ycie energii elektrycznej na cele o

energii elektrycznej na cele o ś ś wietlenia drogowego w Polsce od poł wietlenia drogowego w Polsce od po ł owy lat owy lat dziewi

dziewięć ęćdziesi dziesią ątych pozostaje prawie na tym samym poziomie (rok 1999 tych pozostaje prawie na tym samym poziomie (rok 1999 – – 1.8 TWh 1.8 TWh, rok 2005 , rok 2005 – – 1.84 TWh 1.84 TWh ) i stanowi ok. 7% ) i stanowi ok. 7% energii zuż energii zu żytej na wszystkie ytej na wszystkie cele o

cele oś świetleniowe. wietleniowe.

Modernizacja o

Modernizacja oś świetlenia drogowego pozwala osi wietlenia drogowego pozwala osią ągn gnąć ąć oszczę oszcz ędno dno ści na ś ci na poziomie

poziomie 40 40- - 60 % 60 % jej zu jej zu życia w por ż ycia w poró ó wnaniu z okresem przed modernizacj wnaniu z okresem przed modernizacj ą. ą . Proste okresy zwrotu nak

Proste okresy zwrotu nakł ł adó ad ó w inwestycyjnych na tę w inwestycyjnych na t ę modernizację modernizacj ę wynosz

wynosz ą ą od kilku miesię od kilku miesi ęcy do kilku lat ( cy do kilku lat (zwykle 3 zwykle 3- -4 lata 4 lata) ) MODERNIZACJE O

MODERNIZACJE OŚ ŚWIETLENIOWE S WIETLENIOWE SĄ Ą JEDYNYMI INWESTYCJAMI JEDYNYMI INWESTYCJAMI KOMUNALNYMI ZWRACAJ

KOMUNALNYMI ZWRACAJĄ Ą CYMI PONIESIONE NAKŁ CYMI PONIESIONE NAK ŁADY INWESTYCYJNE ADY INWESTYCYJNE

40

UŚ U Ś CI CI Ś Ś LENIE POJĘ LENIE POJ ĘCIA MODERNIZACJI O CIA MODERNIZACJI O ŚWIETLENIA DROGOWEGO: Ś WIETLENIA DROGOWEGO:

Poję Poj ęcie oznacza unowocze cie oznacza unowocześ śnienie, uwsp nienie, uwspó ół ł cześ cze śnienie, polegaj nienie, polegają ące na ce na

zastą zast ąpieniu przestarza pieniu przestarza łych urz ł ych urz ądze ą dzeń ń nowoczesnymi, zapewniają nowoczesnymi, zapewniaj ącymi wy cymi wyż ższ szą ą wydajno

wydajno ść ść . Modernizacja powinna pozwala . Modernizacja powinna pozwala ć ć na osi na osi ą ą gni gni ę ę cie wzrostu cie wzrostu wydajno

wydajnoś ści przy stosunkowo niewielkim nak ci przy stosunkowo niewielkim nakł ł adzie ś adzie środk rodkó ó w. Wzrost w. Wzrost wydajno

wydajnoś ści powinien by ci powinien być ć oceniany przez: oceniany przez:

a) a) Prowadzą Prowadz ącego modernizacj cego modernizację ę – – w przypadku urzą w przypadku urz ądze dzeń ń o o świetleniowych ś wietleniowych wzrost wydajno

wzrost wydajnoś ści oznacza wi ci oznacza wię ęcej cej ś świat wiatł ł a przy tych samych opł a przy tych samych op ł atach atach eksploatacyjnych lub tyle samo

eksploatacyjnych lub tyle samo ś świat wiat ła co przed modernizacj ł a co przed modernizacją ą, ale przy , ale przy mniejszych kosztach eksploatacyjnych,

mniejszych kosztach eksploatacyjnych,

b) b) Uż U żytkownika o ytkownika oś świetlenia, kt wietlenia, któ ó ry wyniki modernizacji powinien odczuć ry wyniki modernizacji powinien odczu ć jako jako popraw

poprawę ę wygody widzenia. wygody widzenia.

41

DYREKTYWA EFEKTYWNO

DYREKTYWA EFEKTYWNOŚ ŚCIOWA UE: CIOWA UE:

Wdroż Wdro ż enie postanowie enie postanowie ń ń dyrektywy 2006/32/WE Parlamentu dyrektywy 2006/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 kwietnia 2006 r. w sprawie Europejskiego i Rady z dnia 5 kwietnia 2006 r. w sprawie efektywno

efektywnoś ści ko ci ko ń ń cowego wykorzystania energii i usł cowego wykorzystania energii i us ług ug energetycznych oraz uchylaj

energetycznych oraz uchylają ącej Dyrektyw cej Dyrektywę ę Rady 93/76/EWG, a Rady 93/76/EWG, a zwł zw łaszcza osi aszcza osi ągni ą gnię ęcie oszcz cie oszczę ędno dno ści zu ś ci zuż życia energii na poziomie ycia energii na poziomie 9% do ko

9% do koń ń ca 2016 r. ca 2016 r .

42

ZASADNICZE FIZJOLOGICZNE POSTULATY WARUNK

ZASADNICZE FIZJOLOGICZNE POSTULATY WARUNKÓ Ó W W OŚ O ŚWIETLENIOWYCH DLA CI WIETLENIOWYCH DLA CIĄ ĄG GÓ ÓW KOMUNIKACYJNYCH: W KOMUNIKACYJNYCH:

1. Ograniczenie olśnienia bezpośredniego poniżej 100cd/m*m,

2. Zapewnienie dużej równomierności oświetlenia w wymiarze wzdłużnym pola pomiarowego,

3. Zastosowanie źródeł światła o barwie zbliżonej do ciepło-białej,

4. Zapewnienie luminancji pola pracy wzrokowej na poziomie 1-2 cd/m*m (ograniczenie wydzielania melatoniny),

5. Zapewnienie szybkiej interpretacji obrazu przez mózg.

43

Rys.30. Ci

Rys.30. Cią ąg podstawowych element g podstawowych elementó ó w ś w środowiska o rodowiska o świetlenia drogowego ś wietlenia drogowego w kontek

w kontek ś ś cie efektywnego wykorzystania energii elektrycznej cie efektywnego wykorzystania energii elektrycznej system

zasilająco sterujący

źródło światła

układ optyczny

stopień wykorzystania

światła

pole pracy wzrokowej Zagadnienia zwi

Zagadnienia zwią ązane z o zane z oś świetleniem drogowym wietleniem drogowym

44

Rys.31. Rozk

Rys.31. Rozk ład widmowy wysokopr ł ad widmowy wysokopręż ężnej lampy sodowej nej lampy sodowej

45

Tab.4. Parametry fotometryczne

Tab.4. Parametry fotometryczne ź źr ró ó deł de ł świat ś wiat ła preferowanych ł a preferowanych do zastosowa

do zastosowań ń drogowych drogowych

10000 10000 250- 250 -1500 1500

50- 50 -65 65 Świetl Ś wietló ówka kompaktowa wka kompaktowa

zintegrowana zintegrowana

15000 15000 1600- 1600 -58800 58800

32- 32 -60 60 Lampa rt

Lampa rt ęciowa ę ciowa wysokopr

wysokopręż ężna na

60000 60000 3500- 3500 -12000 12000

46- 46 -82 82 Indukcyjne

Indukcyjne

24000 24000 1300- 1300 -130000 130000

68- 68 -150 150 Lampa sodowa

Lampa sodowa wysokopr

wysokopręż ężna na

12000 12000 1800- 1800 -3300 3300

100- 100 -203 203 Lampa sodowa

Lampa sodowa niskopr

niskopręż ężna na

6000 6000 2400- 2400 -320000 320000

60- 60 -95 95 Lampa

Lampa

metalohalogenowa metalohalogenowa

1000 1000 90- 90 -18800 18800

8- 8 -21 21 Ź Ź aró ar ówka wka

Trwał Trwa ło ość ść [h] [h]

Strumie

Strumień ń świetlny ś wietlny [lm [ lm] ]

Skuteczno

Skuteczność ść świetlna ś wietlna [lm [ lm/W] /W]

Ź Ź ró r ód dł ło o ś świat wiatł ła/parametr a/parametr

46

Tab.5. Dyrektywa UE

Tab.5. Dyrektywa UE – – o o świetlenie ulic, eliminuj ś wietlenie ulic, eliminują ąca stosowanie ca stosowanie wybranych typ

wybranych typó ów w źr ź ró óde de ł ł świat ś wiatł ł a a

47

Tab.6. Klasy opraw oświetleniowych

0,9Ф

≤ Ф

Ф

≤ 0,1Ф

pośredniego V

0,6Ф

< Ф

< 0,9Ф

0,1Ф

< Ф

< 0,4Ф

przeważnie rozproszonego IV

0,4Ф

< Ф

< 0,6Ф

0,4Ф

< Ф

< 0,6Ф

rozproszonego III

0,1Ф

< Ф

< 0,4Ф

0,6Ф

< Ф

< 0,9Ф

przeważnie bezpośredniego II

0,1Ф

≤ Ф

0,9 Ф

≤ Ф

bezpośredniego I

Ф

Ф

Klasa oprawy oświetleniowej do

oświetlenia Oznaczenie klasy

oprawy

oświetleniowej

48

Rys.32. Przyk

Rys.32. Przykł ł adowe oprawy adowe oprawy wypromieniowuj

wypromieniowują ące strumie ce strumie ń ń

świetlny w dwie p ś wietlny w dwie pó ó łprzestrzenie ł przestrzenie

49

Rys.33. Przyk

Rys.33. Przyk ł ł adowe adowe

oprawy z ograniczonym k

oprawy z ograniczonym ką ątem tem promieniowania

promieniowania ś świat wiatł ła a

50

Rys.34. Systemy umo

Rys.34. Systemy umoż żliwiaj liwiają ące ce

„oddychanie „ oddychanie” ” oprawy bez szkody oprawy bez szkody dla warunk

dla warunkó ó w pracy ukł w pracy uk ł adu optycznego adu optycznego

51

Rys.35. Wykres luminancji granicznej dla niskich Rys.35. Wykres luminancji granicznej dla niskich poziom

poziomó ó w luminancji tł w luminancji t ł a a

52

Rys.36. Rozk

Rys.36. Rozk ład plamy ł ad plamy ś świetlnej w s wietlnej w są ąsiedztwie oprawy o siedztwie oprawy oś świetleniowej wietleniowej

53

Rys.37. Krzywe

Rys.37. Krzywe ś świat wiatł ł oś o ści oprawy realizuj ci oprawy realizują ącej o cej o świetlenie bezpo ś wietlenie bezpoś średnie rednie

- - znaczna ró znaczna r ó wnomierność wnomierno ść o o świetlenia p ś wietlenia pł łaszczyzny pracy wzrokowej aszczyzny pracy wzrokowej

54

0.5 - 1.5 m

3.5 - 6 m

8 - 15 m

Rys.38. Wysoko

Rys.38. Wysokoś ści mocowania opraw w o ci mocowania opraw w oś świetleniu ci wietleniu cią ąg g ów komunikacyjnych ó w komunikacyjnych

55

Rys.39. Uk

Rys.39. Uk ł ł ady konstrukcyjne ady konstrukcyjne niskiego mocowania

niskiego mocowania ź źr ró óde de ł ł

świat ś wiat ł ł a a

56

Rys.40. Analiza stopnia wykorzystania strumienia

Rys.40. Analiza stopnia wykorzystania strumienia świetlnego ś wietlnego

źr ź ró ó d d ła ł a ś świat wiat ł ł a przez odbł a przez odb ł yś y śnik rozpraszaj nik rozpraszają ący cy

57

Rys.41. Uk

Rys.41. Ukł ł ady ś ady świetlno wietlno- - optyczne oś optyczne o świetlenia po wietlenia poś średniego redniego

Rys.42. Elementy sk

Rys.42. Elementy skł ł adowe oprawy bezpoś adowe oprawy bezpo średniego o redniego oś świetlenia ulicznego wietlenia ulicznego

59

Tab.7. Grupy sytuacji Tab.7. Grupy sytuacji

o o ś ś wietleniowych zwią wietleniowych zwi ązanych zanych z bezpiecze

z bezpieczeń ństwem stwem komunikacji

komunikacji

60

Tab.8. Wymagania parametryczne

Tab.8. Wymagania parametryczne ź źr ró óde de ł ł ś ś wiatł wiat ł a w oś a w o świetleniu centr wietleniu centró ó w miast w miast

** **

Trwał Trwa ło o ść ść u u żytkowa ż ytkowa

*** ***

Wskaź Wska źnik oddawania barw nik oddawania barw

*** ***

Temperatura

Temperatura barwowa barwowa

* * Strumie

Strumień ń świetlny ś wietlny

** **

Skuteczno

Skuteczność ść świetlna ś wietlna

Trwał Trwa ło o ść ść u u żytkowa: ż ytkowa: czas czas po kt po kt órym ó rym liczba ś liczba świec wiecą ących cych ź źr ró ó deł de ł świat ś wiat ła ( ł a ( -10%) - 10%) oraz spadek strumienia

oraz spadek strumienia ś ś wietlnego ( wietlnego ( - - 10%) osi 10%) osi ą ą gaj gaj ą ą poziom, poziom, przy kt

przy któ órym najbardziej op rym najbardziej op łaca si ł aca się ę dokonać dokona ć wymiany grupowej. wymiany grupowej.

* - * - wymaganie mał wymaganie ma ł o istotne, **** - o istotne, **** - wymaganie bardzo istotne wymaganie bardzo istotne

61

Tab.9. Wymagania parametryczne

Tab.9. Wymagania parametryczne ź źr ró óde de ł ł ś ś wiatł wiat ł a w oś a w o świetleniu stref mieszkalnych wietleniu stref mieszkalnych

*** ***

Trwał Trwa ło o ść ść u u żytkowa ż ytkowa

** **

Wskaź Wska źnik oddawania barw nik oddawania barw

*** ***

Temperatura

Temperatura barwowa barwowa

* * Strumie

Strumień ń świetlny ś wietlny

*** ***

Skuteczno

Skuteczność ść świetlna ś wietlna

Trwał Trwa ło o ść ść u u żytkowa: ż ytkowa: czas czas po kt po kt órym ó rym liczba ś liczba świec wiecą ących cych ź źr ró ó deł de ł świat ś wiat ła ( ł a ( -10%) - 10%) oraz spadek strumienia

oraz spadek strumienia ś ś wietlnego ( wietlnego ( - - 10%) osi 10%) osi ą ą gaj gaj ą ą poziom, poziom, przy kt

przy któ órym najbardziej op rym najbardziej op łaca si ł aca się ę dokonać dokona ć wymiany grupowej. wymiany grupowej.

* - * - wymaganie mał wymaganie ma ł o istotne, **** - o istotne, **** - wymaganie bardzo istotne wymaganie bardzo istotne

62

Tab.10. Wymagania parametryczne

Tab.10. Wymagania parametryczne ź źr ró ó deł de ł świat ś wiatł ła w o a w oś świetleniu dr wietleniu dró óg g

**** ****

Trwał Trwa ło o ść ść u u żytkowa ż ytkowa

* * Wskaź Wska źnik oddawania barw nik oddawania barw

** **

Temperatura

Temperatura barwowa barwowa

*** ***

Strumie

Strumień ń świetlny ś wietlny

**** ****

Skuteczno

Skuteczność ść świetlna ś wietlna

Trwał Trwa ło o ść ść u u żytkowa: ż ytkowa: czas czas po kt po kt órym ó rym liczba ś liczba świec wiecą ących cych ź źr ró ó deł de ł świat ś wiat ła ( ł a ( -10%) - 10%) oraz spadek strumienia

oraz spadek strumienia ś ś wietlnego ( wietlnego ( - - 10%) osi 10%) osi ą ą gaj gaj ą ą poziom, poziom, przy kt

przy któ órym najbardziej op rym najbardziej op łaca si ł aca się ę dokonać dokona ć wymiany grupowej. wymiany grupowej.

* - * - wymaganie mał wymaganie ma ł o istotne, **** - o istotne, **** - wymaganie bardzo istotne wymaganie bardzo istotne

63

PRZES

PRZESŁ Ł ANKI PRAWIDŁ ANKI PRAWID ŁOWEGO WYBORU OPRAW O OWEGO WYBORU OPRAW OŚ ŚWIETLENIOWYCH DO WIETLENIOWYCH DO CELÓ CEL ÓW O W OŚ ŚWIETLENIA DROGOWEGO: WIETLENIA DROGOWEGO:

-Wyb - Wybó ó r opraw dwukomorowych z IP co najmniej 65, r opraw dwukomorowych z IP co najmniej 65,

- - Wyb Wyb ó ó r opraw o wytrzyma r opraw o wytrzyma ł ł o o ś ś ci udarowej co najmniej IK 10, ci udarowej co najmniej IK 10,

-Wyb - Wybó ó r opraw z korpusami wykonanymi z odlewó r opraw z korpusami wykonanymi z odlew ów aluminiowych, w aluminiowych, -Pokrycie korpusu farba proszkow - Pokrycie korpusu farba proszkową ą, ,

-Jednocz - Jednoczęś ęściowy uk ciowy ukł ł ad odbł ad odb ł y y śnikowy ( ś nikowy (anodyzowane anodyzowane aluminium) aluminium) o wsp

o wspó ół ł . odbicia 85%, . odbicia 85%,

- - Poliw Poliw ę ę glanowy glanowy , odporny na zniszczenie klosz o kszta , odporny na zniszczenie klosz o kszta ł ł cie lekko wypuk cie lekko wypuk ł ł ym, ym, -Uk - Ukł ład regulacji wi ad regulacji wią ązki zki świetlnej, ś wietlnej,

-Pierwsza klasa ochronno - Pierwsza klasa ochronno ś ś ci. ci.

64

Wskazania podane w normie

Wskazania podane w normie PN PN- -EN 13 201 O EN 13 201 Oś świetlenie dr wietlenie dr óg ó g , pozwalają , pozwalaj ące ce na najefektywniejsze wykorzystanie energii elektrycznej:

na najefektywniejsze wykorzystanie energii elektrycznej:

Rozró Rozr óż żnienie, nienie, ż że o e oś świetlenie miasta jest efektem poszczeg wietlenie miasta jest efektem poszczeg ólnych ulic, ó lnych ulic, ich fragment

ich fragment ó ó w, skrzy w, skrzy ż ż owa owa ń ń , chodnik , chodnik ó ó w, dzi w, dzi ę ę ki czemu mo ki czemu mo ż ż liwe jest liwe jest rozpatrywanie ulicy jako element

rozpatrywanie ulicy jako elementó ó w ró w r óż żni nią ących si cych się ę intensywnoś intensywno ści cią ą i sposobami i sposobami oś o świetlenia wietlenia – – pozwala to na zmniejszenie zu pozwala to na zmniejszenie zu życia energii dla tych element ż ycia energii dla tych elementó ów w drogi, dla kt

drogi, dla któ órych mo rych moż żliwe jest o liwe jest oś świetlenie o ni wietlenie o niż ższych parametrach, szych parametrach,

Moż Mo żliwo liwość ść przypisania w ró przypisania w r ó żnych porach nocy i roku wymagania o ż nych porach nocy i roku wymagania oś świetleniowe wietleniowe odpowiadaj

odpowiadają ące r ce ró ó żnym klasom o ż nym klasom oś świetleniowym wietleniowym - - moż mo żliwo liwo ść ść ściemniania o ś ciemniania o świetlenia ś wietlenia przez zastosowanie regulator

przez zastosowanie regulator ó ó w mocy przystosowanych do sterowania oprawami w mocy przystosowanych do sterowania oprawami oś o świetleniowymi, wietleniowymi,

Okreś Okre ślenie dolnych granicznych poziom lenie dolnych granicznych poziom ów o ó w oś świetlenia uwzgl wietlenia uwzgl ę ę dniają dniaj ące ce uzasadnione potrzeby wzrokowe u

uzasadnione potrzeby wzrokowe uż żytkownik ytkownik ów ó w – – nie ma potrzeby przekraczania nie ma potrzeby przekraczania tych poziom

tych poziomó ó w, w, Ustalenie warto

Ustalenie wartoś ści wsp ci wsp ół ó ł czynnika zapasu i systemu konserwacji już czynnika zapasu i systemu konserwacji ju ż na poziomie na poziomie projektowym

projektowym – – zapewni to minimalne koszty eksploatacji przy stanie zapewni to minimalne koszty eksploatacji przy stanie

o o ś ś wietlenia zgodnym z wymogami normy. wietlenia zgodnym z wymogami normy.

65

Rys.43. Oprawy o

Rys.43. Oprawy oś świetlenia ci wietlenia cią ąg g ów komunikacyjnych ó w komunikacyjnych

z p z p ół ó ł przewodnikowymi ź przewodnikowymi źr ró ó d d łami ł ami ś ś wiat wiat ł ł a a

66

Rys.44. Konstrukcja Rys.44. Konstrukcja pierwotnego uk

pierwotnego ukł ł adu adu

optycznego diody LED

optycznego diody LED

67

Rys.45. Krzywa

Rys.45. Krzywa ś ś wiat wiat ł ł o o ś ś ci ci LED- LED -a z pierwotnym uk a z pierwotnym ukł ł adem adem

optycznym

optycznym

68

Rys.46. Wt

Rys.46. Wt ó ó rny - rny - kolimacyjny kolimacyjny

uk uk ład optyczny ł ad optyczny ź źr ró ód d ła LED ł a LED

69

Rys.47. Etap projektowania Rys.47. Etap projektowania

tworz

tworz ącej wt ą cej wtó ó rnego rnego

elementu optycznego

elementu optycznego

(soczewka kolimacyjna)

(soczewka kolimacyjna)

70

Rys.48. Kompletny model soczewki kolimacyjnej

Rys.48. Kompletny model soczewki kolimacyjnej – – widok obiektu siatkowego widok obiektu siatkowego

71

Rys.49. Krzywa światłości po zastosowaniu soczewki kolimacyjnej

Rys.49. Krzywa światłości

po zastosowaniu soczewki

kolimacyjnej

72

Rys.50B. Kszta

Rys.50B. Kształ ł t plamy ś t plamy świetlnej dla soczewki wietlnej dla soczewki o rozsyle po

o rozsyle poł ł ówkowym 16 stopni ó wkowym 16 stopni Rys.50A. Kszta

Rys.50A. Kształ ł t plamy ś t plamy świetlnej dla soczewki wietlnej dla soczewki o rozsyle po

o rozsyle poł ł ówkowym 8 stopni ó wkowym 8 stopni

Rys.50C. Kszta

Rys.50C. Kształ ł t plamy ś t plamy świetlnej dla soczewki wietlnej dla soczewki o rozsyle po

o rozsyle po ł ł ó ó wkowym 8*25 stopni wkowym 8*25 stopni

73

Rys.51. Grupowanie zespo

Rys.51. Grupowanie zespoł łó ó w optycznych wewną w optycznych wewn ątrz oprawy o trz oprawy oś świetleniowej wietleniowej

74

Rys.52. Hybrydowe oprawy LED Rys.52. Hybrydowe oprawy LED pracuj

pracują ące w systemie dynamicznym ce w systemie dynamicznym

75

Sterowanie i zarządzanie

złożonymi systemami oświetleniowymi Sterowanie i zarz

Sterowanie i zarz ą ą dzanie dzanie

z z ł ł o o ż ż onymi systemami o onymi systemami o ś ś wietleniowymi wietleniowymi

76

Rys.53. Ci

Rys.53. Cią ąg podstawowych element g podstawowych elementó ó w ś w środowiska rodowiska ś świetlnego wietlnego w kontek

w kontekś ście efektywnego wykorzystania energii elektrycznej cie efektywnego wykorzystania energii elektrycznej system

zasilająco sterujący

źródło światła

układ optyczny

stopień wykorzystania

światła

pole pracy wzrokowej Sterowanie i zarz

Sterowanie i zarzą ądzanie z dzanie zł ł oż o żonymi systemami o onymi systemami oś świetleniowymi wietleniowymi

77

Tab.11. Podstawowe typy lamp oraz ich u

Tab.11. Podstawowe typy lamp oraz ich uż żyteczno yteczno ść ść w systemach sterowania o

w systemach sterowania oś świetleniem wietleniem

78

Rys.54. Cechy fotometryczne Rys.54. Cechy fotometryczne środowiska (temp. ś rodowiska (temp. barwowa barwowa i nat

i natęż ężenie enie o o św ś w.) w dobowym .) w dobowym przedziale rejestracji

przedziale rejestracji

79

Rys.55. Pory Rys.55. Pory

aktywno

aktywno ś ś ci czł ci cz ł owieka owieka w dobowym okresie w dobowym okresie

obserwacji (melatonina obserwacji (melatonina - - t t ł ł umienie aktywnoś umienie aktywno ści, ci,

oraz

oraz kortizol kortizol

- - pobudzanie aktywnoś pobudzanie aktywno ści) ci)

80

Rys.56. Preferowane cechy o

Rys.56. Preferowane cechy oś świetlenia uwzgl wietlenia uwzglę ędniaj dniają ące ce dobow

dobową ą zmianę zmian ę aktywnoś aktywno ści zawodowej cz ci zawodowej cz łowieka ł owieka

81

Rys.57. Korelacja cech Rys.57. Korelacja cech o o świetlenia z rodzajem ś wietlenia z rodzajem pracy wzrokowej

pracy wzrokowej

82

Obszary zastosowa

Obszary zastosowań ń systemó system ó w sterowania i zarzą w sterowania i zarz ądzania: dzania:

Oś O świetlenie wn wietlenie wnę ętrz typu DA ( trz typu DA ( Dynamic Dynamic Ambience): Ambience ):

- - pojedyncze oprawy, pojedyncze oprawy,

- - grupy opraw w obrę grupy opraw w obr ębie pomieszczenia, bie pomieszczenia,

- - systemy opraw oś systemy opraw o świetleniowych w budynku. wietleniowych w budynku.

Oś O świetlenie dr wietlenie dró óg: g:

- - uk uk ł ł ady kontroli warunk ady kontroli warunk ó ó w pogodowych, w pogodowych, - - ukł uk ł ady kontroli natęż ady kontroli nat ężenia ruchu na drodze, enia ruchu na drodze, - - ukł uk ł ady adaptacyjne zmierzchowe. ady adaptacyjne zmierzchowe.

Oś O świetlenie iluminacyjne: wietlenie iluminacyjne:

- - Ukł Uk ł ady oś ady o świetlenia dynamicznego LED ze sterowaniem wietlenia dynamicznego LED ze sterowaniem WiFi WiFi

Rys.58. Schemat typowego uk

Rys.58. Schemat typowego ukł ł adu sterowania oś adu sterowania o świetleniem wietleniem

84

Rys.59. Charakterystyka sterowania odpowiadaj

Rys.59. Charakterystyka sterowania odpowiadaj ąca zmiennym ą ca zmiennym warunkom o

warunkom oś świetleniowym w pomieszczeniu wietleniowym w pomieszczeniu

85

Rys.60. Skala oszcz

Rys.60. Skala oszczę ędno dno ści odpowiadaj ś ci odpowiadają ąca zastosowanym grupom czujnik ca zastosowanym grupom czujnik ó ó w w

86

Rys.61. Etap konfigurowania po

Rys.61. Etap konfigurowania połą łącze czeń ń pomi pomi ędzy elementami systemu ę dzy elementami systemu

87

Rys.62. Konfigurowanie zegara systemowego

Rys.62. Konfigurowanie zegara systemowego

88

Rys.63. Konfigurowanie czujnik

Rys.63. Konfigurowanie czujnikó ó w oś w o ś wietlenia dziennego wietlenia dziennego

89

Rys.64. Etap konfigurowania po

Rys.64. Etap konfigurowania połą łącze czeń ń pomię pomi ędzy elementami systemu dzy elementami systemu

Rys.65. Pe

Rys.65. Peł łny schemat systemu zarz ny schemat systemu zarzą ądzania dzania oprawami wewn

oprawami wewną ątrz wielokondygnacyjnego budynku trz wielokondygnacyjnego budynku

91

UKŁ UK ŁADY i METODY POZWALAJ ADY i METODY POZWALAJĄ Ą CE ZMNIEJSZYĆ CE ZMNIEJSZY Ć POB POB ÓR MOCY Ó R MOCY PRZEZ

PRZEZ SYSTEMY O SYSTEMY OŚ ŚWIETLENIA DROGOWEGO WIETLENIA DROGOWEGO: :

1. 1. Elektroniczne u Elektroniczne uk kł ł ady stabilizacyjno zapł ady stabilizacyjno zap ł onowe (analogowe- onowe (analogowe - jednokierunkowe jednokierunkowe i cyfrowe

i cyfrowe – – dwukierunkowe), pozwalają dwukierunkowe), pozwalaj ące obni ce obniż żenie koszt enie kosztó ó w w konserwacji dzi

konserwacji dzię ęki wyd ki wydł łu u żeniu czasu pracy lampy ( ż eniu czasu pracy lampy ( zmniejszenie mocy o ok. 30 zmniejszenie mocy o ok. 30%), %), 2. 2. Reduktory mocy (zmniejszenie mocy ś Reduktory mocy (zmniejszenie mocy średnio o ok. 15%) rednio o ok. 15%)

pozwalaj

pozwalają ące na ce na ściemnianie grupy opraw zgodnie z zaprogramowanym ś ciemnianie grupy opraw zgodnie z zaprogramowanym scenariuszem czasowym,

scenariuszem czasowym,

3. 3. Ukł Uk ł ady ady pozwalają pozwalaj ące ce obniż obni ży yć ć napię napi ęcie cie sieci sieci zasilają zasilaj ącej cej (blokowe ukł (blokowe uk łady ady ś ściemniania), ciemniania), 4. 4. Metoda wy Metoda wy łą łą czania o czania o ś ś wietlenia w porze nocnej, wietlenia w porze nocnej,

5. 5. Metoda wyłą Metoda wy łączania 50% opraw o czania 50% opraw oś świetleniowych, wietleniowych,

6. 6. Stosowanie ukł Stosowanie uk ład adó ów dwulampowych. w dwulampowych.

92

Rys.66. Uproszczony schemat systemu Rys.66. Uproszczony schemat systemu sterowania o

sterowania oś świetleniem drogowym wietleniem drogowym funkcjonuj

funkcjonują ącym na bazie sieci cym na bazie sieci internet internet