Đặt vấn đề Từ thời kỳ sơ khai của văn minh đến thời gian gần đây, con ngƣời chủ yếu tạo ra ánh sáng từ lửa mặc dù đây là nguồn nhiệt nhiều hơn ánh sáng. Ở thế kỷ XXI, chúng ta vẫn đang sử dụng nguyên tắc đó để sản sinh ra ánh sáng và nhiệt qua loại đèn nóng sáng. Nhƣng chỉ trong vài thập kỷ gần đây, các sản phẩm chiếu sáng đã trở nên tinh tế hơn, hiện đại và đa dạng hơn nhiều. Theo ƣớc tính,việc tiêu thụ năng lƣợng của chiếu sáng chiếm khoảng 20 - 45% tổng tiêu thụ năng lƣợng của một toà nhà thƣơng mại và khoảng 3 - 10% trong tổng tiêu thụ năng lƣợng của một nhà máy công nghiệp.
Hầu hết những ngƣời sử dụng năng lƣợng trong côngnghiệp và thƣơng mại đều nhận thức đƣợc vấn đề tiết kiệm năng lƣợng trong các hệ thống chiếu sáng. Thông thƣờng có thể tiến hành tiết kiệm năng lƣợng một cách đáng kể chỉ với vốn đầu tƣ ít và một chút kinh nghiệm. Thay thế các loại đèn hơi thủy ngân hoặc đèn nóng sáng bằng đèn halogen kim loại hoặc đèn natri cao áp sẽ giúp giảm chi phí năng lƣợng và tăng độ chiếu sáng. Lắp đặt và duy trì thiết bị điều khiển quang điện, đồng hồ hẹn giờ và các hệ thống quản lý năng lƣợng cũng có thể đem lại hiệu quả tiết kiệm đặc biệt.
Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp, cần phải xem xét việc sửa đổi thiết kế hệ thống chiếu sáng để đạt đƣợc mục tiêu tiết kiệm nhƣ mong đợi. Cần hiểu rằng những loại đèn có hiệu suất cao không phải là yếu tố duy nhất đảm bảo một hệ thống chiếu sáng hiệu quả.2 Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng phần mềm DIAlux trong tính toán chiếu sáng và hợp lý hóa các giải pháp công nghệ và các thiết bị đã có liên quan đến: chiếu sáng bằng đèn LED, hệ thống chiếu sáng có thể hoạt động hiệu quả, tiết kiệm năng lƣợng.3 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu cách tính toán trong nhà - Tìm hiểu về phần mềm Dialux - Ứng dụng đƣợc dialux vào thực tiễn. - So sánh đèn huỳnh quang với đèn led 1.4 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài góp phần đƣa đèn LED đến gần với ngƣời tiêu dùng hơn, từ đó giúp ngƣời sử dụng có thể sử dụng điện năng một cách hiệu quả, thân thiên với môi trƣờng. 1 do an Đồ án tốt nghiệp –Ứng dụng phần mềm DIAlux trong tính toán chiếu sáng 1.5 Giới hạn đề tài Trong phạm vi bài báo cáo này, chúng ta sẽ xem xét lý thuyết cơ bản về thiết kế chiếu sáng và phần mềm thiết kế chiếu sáng DIALUX nhằm tối ƣu hóa hệ thống chiếu sáng.
2 do an Đồ án tốt nghiệp –Ứng dụng phần mềm DIAlux trong tính toán chiếu sáng CHƢƠNG 2.1 Các nguyên tắc chung Tiêu chuẩn hóa hệ thống chiếu sang nhân tạo (CSNT) Gồm có hai phƣơng pháp: - Phƣơng pháp trực tiếp: qui định các đại lƣợng trực tiếp xác định hiệu suất của hệ thống và chiếu sang (ví dụ: hiệu suất lao động, mức nhìn thấy và phân biệt, khả năng nhìn, độ sáng, …). - Phƣơng pháp gián tiếp: qui định các đặc tính quang của hệ thống, sự phân bố theo thời gian và phổ (các đặc tính quang: đổ rọi, huy độ đƣợc chiếu sáng…) xác định hiệu suất của hệ thống chiếu sáng. Hiệu suất của hệ thống chiếu sáng phụ thuộc vào các đặc tính quang đƣợc xác định không chỉ các giá trị số lƣợng, mà còn chất lƣợng chiếu sáng (trƣờng ánh sáng trong không gian đƣợc chiếu, phổ và thời gian). Mục đích tiêu chuẩn hóa - Đảm bảo các đặc tính chất lƣợng và số lƣợng chiếu sáng mà nó xác định hiệu suất hệ thống chiếu sáng - Qui định sự chi phí năng lƣợng, vật liệu và thiết bị … Giải quyết các bài tiêu chuẩn hóa trên cơ sở kinh tế, có thể cho phép đi tới lựa chọn các tiêu chuẩn của CSNT đảm bảo chi phí nhỏ nhất.
Các yêu cầu đối với hệ thống chiếu sáng - Các vật đƣợc chiếu sáng phải có huy độ vừa đủ để phát hiện và phân biệt chúng. - Đảm bảo không có sự khác biệt lớn giữa huy độ bề mặt làm việc và không gian chung quanh. - Độ rọi không đổi trên bề mặt làm việc theo thời gian. - Không có các vết tối rõ trên các bề mặt làm việc và khi chiếu sáng vật nổi cho phép ta phân biệt thể tích và hình dạng chúng.
- Đảm bảo trong tầm nhìn không có những mặt chói lớn.2 Các tiêu chuẩn chiếu sáng Việt Nam và qui chuẩn sử dụng năng lƣợng hiệu quả - TCVN 7114: 2002 “Ecgônômi – Nguyên lý Ecgônômi thị giác chiếu sáng cho HT làm việc trong nhà” + Áp dụng tiêu chuẩn này cung cấp hàng loạt phƣơng án lựa chọn, từ các hƣớng dẫn chung cho tới các thông tin chi tiết liên quan đến những thông số cần thay đổi nhằm đảm bảo một môi trƣờng thị giác chấp nhận đƣợc. 3 do an Đồ án tốt nghiệp –Ứng dụng phần mềm DIAlux trong tính toán chiếu sáng + Cụ thể là đề xuất các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong nhà và các phạm vi giới hạn chói loá để định hƣớng thiết kế chiếu sáng. Các mức độ rọi (lux) Loại khu vực, công việc hoặc hoạt động 20 30 50 Khu vực đi lại và khu vực là việc ngoài nhà 50 100 150 Vùng đi lại, định hƣớng đơn giản hoặc quan sát chung 100 150 200 Phòng không sử dụng để làm việc thƣờng xuyên 200 300 500 Công việc đòi hỏi thị giác đơn giản 300 500 750 Công việc đòi hỏi thị giác trung bình 500 750 1000 Công việc đòi hỏi thị giác cao 750 1000 1500 Công việc đòi hỏi thị giác phức tạp 1000 1500 2000 Công việc đòi hỏi thị giác đặc biệt Hơn 2000 Thực hiện công việc thị giác rất chính xác Bảng 2. TCVN 7114:2002 Ecgônômi trong nhà - Các mức độ rọi đặc trƣng QCXDVN 09 : 2005 “ Các công trình sử dụng năng lƣợng hiệu quả” Quy chuẩn này đƣợc ban hành nhằm giảm thiểu lãng phí năng lƣợng sử dụng trong các công trình xây dựng, nâng cao điều kiện tiện nghi nhiệt, tiện nghi thị giác cũng nhƣ nâng cao năng suất lao động cho những ngƣời sống và làm việc trong những công trình đó, bằng cách quy định: Những yêu cầu kỹ thuật và giải pháp áp dụng trong công tác thiết kế và xây dựng các công trình nhƣ nhà ở cao tầng, các công trình công cộng (đặc biệt công trình thƣơng mại, khách sạn cao tầng, cao ốc văn phòng, các công trình sử dụng nhiều năng lƣợng …).
Những yêu cầu kỹ thuật tối thiểu bắt buộc phải tuân thủ để sử dụng năng lƣợng có hiệu quả khi thiết kế xây dựng mới hoạc cải tạo những công trình thƣơng mại, các cơ quan nghiên cứu, trụ sở hành chính nhà nƣớc, chung cƣ cao tầng và các khách sạn lớn… có sử dụng điều hoà không khí, các thiết bị sử dụng nhiều năng lƣợng 2.3 Các vần đề chung khi thiết kế chiếu sáng Thiết kế một hệ thống chiếu sáng là một bài toán khó và phức tạp, đòi hỏi ngƣời thiết kế không chỉ có những kiến thức kỹ thuật sâu, mà còn phải làm quen với các vấn đề kiến trúc, cộng nghệ sản xuất và thị giác. Phần thiết kế một hệ thống chiếu sáng bao gồm: phần tính toàn chiếu sáng, phần điện và phần kinh tế. Khi thiết kế phải đảm bảo không chỉ các đặc tính số lƣợng và chất lƣợng chiếu sáng tại chỗ làm việc và không gian chung quanh, mà còn sự an toàn hoạt động của hệ thống chiếu sáng, sự thuận tiện vận hành và kinh tế. 4 do an Đồ án tốt nghiệp –Ứng dụng phần mềm DIAlux trong tính toán chiếu sáng Chiếu sáng nhân tạo trong nhà ở nói riêng và trong các công trình công cộng gồm: chiếu sáng làm việc, chiếu sáng sự cố, chiếu sáng an toàn và chiếu sáng bảo vệ.
Chiếu sáng làm việc (work lighting):dùng để đảm bảo sự làm việc, hoạt động bình thƣờng của ngƣời, vật và phƣơng tiện vận chuyển khi không có hoặc thiếu ánh sáng tự nhiên. Chiếu sáng sự cố (emergency lighting): cho phép vẫn tiếp tục làm việc trong một thời gian hoặc an toàn của ngƣời đi ra khỏi nhà khi chiếu sáng làm việc bị hƣ. Chiếu sáng sự cố phải tạo ra ít nhất trên bề mặt làm việc một độ rọi bằng 5% độ rọi chiếu sáng “làm việc” (trong các toà nhà E= 2 30 lux, ngoài trời E=1 5 lux). Chiếu sáng an toàn (safety lighting): để phân tán ngƣời (trong nhà hoặc ngoài trời) cần thiết ở những lối đi, những nơi trong xí nghiệp và công cộng có hơn 50 ngƣời, ở những cầu thang của toà nhà có từ 6 tầng trở lên, những phân xƣởng có hơn 50 ngƣời và những nơi khác hơn 100 ngƣời.
Độ rọi nơi đó ít nhất là 0,5 lux trong nhà; 0,2 lux ngoài trời. Chiếu sáng bảo vệ (security lighting): cần thiết trong đêm tại các công trình xây dựng hoặc những nơi sản xuất. Để chiếu sáng bảo vệ dùng một phần các bộ đèn của chiếu sáng làm việc chiếu xung quanh các công trình xây dựng và nơi sản xuất với độ rọi ngang trên mặt đất hoặc độ rọi đứng trên bề mặt giới hạn tối thiểu 0,5 lux. Mạch điện cung cấp cho chiếu sáng sự cố, chiếu sáng an toàn có thể không cùng nguồn với chiếu sáng làm việc (hoặc tự động chuyển sang hệ thống chiếu sáng sự cố khi chiếu sáng làm việc bị hƣ hỏng).
Các nguồn khác nhau có thể là các biến áp từ hai trạm điện hoặc máy phát điện riêng. Lựa chọn hệ cung cấp điện phụ thuộc vào các yêu cầu của sự an toàn hoạt động hệ chiếu sáng và kinh tế. Có hai phƣơng pháp để chiếu sáng sự cố: - Lấy một phần các đèn chiếu sáng làm việc để làm chiếu sáng sự cố. Sử dụng các đèn khác thêm để chiếu sáng sự cố.
Để chiếu sáng an toàn: sử dụng đèn nung sáng, đèn huỳnh quang (nếu nhiệt độ xung quang txq 10oC và điện thế mạng 90% giá trị danh định) không đƣợc sử dụng đèn TNCA, Metal Halide. Đèn chiếu sáng sự cố và chiếu sáng an toàn cần khác với đèn chiếu sáng làm việc về kích thƣớc, chủng loại hoặc có dấu hiệu riêng trên đèn. Vấn đề phục vụ TBCS khi vận hành chiếu sáng Một trong những yêu cầu khi thiết kế hệ chiếu sáng là dễ dàng với tới đèn để thay đèn, lau chùi đèn và sửa chữa. 5 do an Đồ án tốt nghiệp –Ứng dụng phần mềm DIAlux trong tính toán chiếu sáng Các phƣơng pháp: - Mắc TBCS trên độ cao cho phép 4 m; - Sử dụng các hệ thống hạ xuống; - Sử dụng các hệ thống đặc biệt.