Сбор урожая при дневном свете
Автоматически регулируемое электрическое освещение

Системы сбора дневного света используют дневной свет для компенсации количества электрического освещения , необходимого для надлежащего освещения пространства, чтобы снизить потребление энергии . Это достигается с помощью систем управления освещением , которые способны затемнять или переключать электрическое освещение в ответ на изменение доступности дневного света. Термин «Сбор дневного света» стал стандартом в областях освещения , устойчивой архитектуры и индустрии активного дневного освещения .

Конструкция системы и компоненты

Системы сбора дневного света обычно проектируются для поддержания минимального рекомендуемого уровня освещенности . [1] Этот уровень освещенности будет варьироваться в зависимости от потребностей и использования пространства; например, обычно рекомендуемый уровень освещенности для офисов составляет 500 люкс (или около 50 фут-свечей ) на рабочем столе. [2]

Фотодатчики

Все системы сбора дневного света используют датчик уровня освещенности, фотодатчик , для определения преобладающего уровня освещенности, яркости или яркости в системах с открытым или закрытым контуром. Фотодатчики используются для регулировки электрического освещения на основе имеющегося дневного света в помещении. [3] [4] В системе с открытым контуром фотодатчик определяет только количество имеющегося дневного света и может быть расположен на внешней стене или крыше здания или внутри здания напротив окна или светового люка. В системе с закрытым контуром фотодатчик определяет общее фотометрическое количество света, как от дневного света, так и от электрических источников в помещении. [5] [6] Например, в офисе фотодатчик с закрытым контуром может быть расположен на потолке напротив рабочих столов, чтобы определить количество света на рабочей поверхности, поскольку размещение датчика на самом рабочем столе было бы непрактичным. Когда датчики были размещены на рабочих столах в офисном здании, возник штраф в размере 24% от экономии энергии. [7] В обеих конфигурациях — открытой и закрытой — сигнал от фотодатчика должен быть тщательно откалиброван, чтобы точно отражать влияние изменений внешнего дневного света на уровень освещенности в «важных функциональных» зонах пространства. [8]

Модули управления и диммирования

Сигнал от фотодатчика интерпретируется модулем системы управления освещением , автоматизированным устройством переключения света , в системе электрического освещения, которое может уменьшать электрическое освещение, отключая или затемняя светильники по мере необходимости. [9] [10] Если электрическое освещение диммируемое, то искусственное освещение может непрерывно регулироваться пропорционально количеству доступного дневного света. Если электрическое освещение только вкл.-выкл., то электрический осветительный прибор или лампа должны оставаться включенными на полную мощность до тех пор, пока дневной свет не будет соответствовать всему рекомендуемому уровню освещенности для помещения. Варианты без затемнения включают наличие нескольких несмежных светильников, таких как альтернативные блоки в потолочной «сетке» или смежные светильники источника дневного света около окон или световых люков, соединенных для включения-выключения модуля . Другой вариант включения-выключения — это ступенчатое переключение (иногда называемое «двухуровневым переключением»), при котором несколько ламп в одном светильнике могут включаться и выключаться независимо друг от друга. Это обычно позволяет сделать один или два шага между полной мощностью и нулем. [11] [12]

Системы затемнения, как правило, более дороги, чем системы включения-выключения. Они обладают потенциалом экономить больше энергии, поскольку они могут уменьшить выход электрического света, когда дневной свет может лишь частично удовлетворить потребности пространства. Однако системы затемнения также могут потребовать немного больше энергии для своей базовой работы. [13] Если система затемнения хорошо откалибрована, то обитатели пространства не заметят изменений в электрическом освещении из-за сбора дневного света, тогда как они, скорее всего, заметят изменения из-за включения-выключения или ступенчатого переключения.

Экономия энергии

Несколько исследований зафиксировали экономию энергии за счет сбора дневного света. Экономия энергии для электрического освещения в диапазоне 20-60% является обычным явлением. [14] Экономия очень зависит от типа пространства, в котором развернута система управления сбором света, и ее использования. [4] Очевидно, что экономия может накапливаться только в пространствах со значительным дневным светом, где в противном случае использовалось бы электрическое освещение. Поэтому сбор дневного света лучше всего работает в пространствах с доступом к обычным или верхним окнам , световым люкам , группам световых трубок , стенам из стеклянных блоков и другим пассивным источникам дневного освещения от солнечного света ; и где электрическое освещение в противном случае оставалось бы включенным в течение длительного времени. К таким пространствам относятся офисы , атриумы , внутренние общественные многоэтажные площади и торговые центры, а также школы .

Слишком упрощенно пытаться увеличить экономию энергии за счет увеличения размера окон. Избыточное дневное освещение может вызвать блики для жильцов, заставляя их закрывать жалюзи или другие устройства для затенения окон, и ставить под угрозу систему сбора дневного света. Даже частично развернутые жалюзи могут сократить экономию энергии вдвое. [15]

Впечатляющие оценки экономии энергии могут не быть реализованы на практике из-за плохого проектирования, калибровки или ввода в эксплуатацию системы . Системы, которые затемняют или переключают электрическое освещение отвлекающим образом или которые создают общий уровень освещенности, который воспринимается как слишком низкий, могут быть саботированы жильцами. [16] (Например, простая заклейка датчика лентой создаст постоянное электрическое освещение с максимальной мощностью.)

Внедрение технологий сбора дневного света сдерживалось высокими затратами и несовершенной производительностью технологий. Однако исследования показали, что при использовании технологий сбора дневного света владельцы могут увидеть среднюю годовую экономию энергии в размере 24%. [17]

Одним из методов прогнозирования экономии энергии является использование коммерчески доступных программ, таких как TRACE 700 или (бесплатное программное обеспечение) DOE-2, которые учитывают тепловые нагрузки. [18]

Окупаемость и стимулы для внедрения

Системы сбора дневного света имеют дополнительную стоимость. Разделив эту стоимость на ежегодную экономию энергии, получим «простую окупаемость», количество лет, в течение которых система окупает себя. [19] Чем короче расчетный период окупаемости , тем больше вероятность того, что владелец здания инвестирует в систему. Стоимость варьируется в зависимости от целого ряда местных факторов, но, как правило, если стоимость энергии растет или стоимость оборудования управления и установки падает, период окупаемости сокращается.

Устойчивость

Движение за экологичное строительство — устойчивое строительство поощряет проектирование и практику строительства устойчивой архитектуры . Различные знаки сертификации экологичного строительства существуют по всему миру, такие как LEED , BOMA Best, BREEAM , HKBeam и Green Star . Все эти программы предлагают баллы за различные особенности проектирования зданий, которые способствуют устойчивости , а сертификация на разных уровнях присуждается за достижение определенного количества баллов. Один из основных способов получить баллы — это меры по экономии энергии . [20] Поэтому сбор дневного света является общей чертой экологичных зданий. [21] Таким образом, методы экологичного строительства увеличивают производство компонентов, собирающих дневной свет, что приводит к снижению цен.
Многие электроэнергетические компании предоставляют своим клиентам финансовые стимулы для экономии энергии. Одним из таких стимулов являются скидки на системы сбора дневного света, [22] что также сокращает сроки окупаемости.

Кроме того, энергетические кодексы и стандарты начинают учитывать сбор дневного света. Например, Калифорнийский энергетический кодекс, раздел 24-2008, признает первичные и вторичные зоны дневного света. По крайней мере, 50% общего освещения в первичных зонах должно контролироваться отдельно от другого освещения, при этом для более крупных зон требуется автоматическое управление. Кодекс поощряет автоматический сбор дневного света во вторичных зонах, присуждая кредиты коэффициента корректировки мощности, которые могут применяться к проектированию освещения. [23] Международный кодекс энергосбережения 2009 года (IECC) признает зоны дневного света вокруг вертикальных окон и световых люков и требует, чтобы освещение в этих зонах контролировалось отдельно от общего освещения в помещении. [ требуется ссылка ] Энергетический стандарт ASHRAE 90.1 2010 года , который, как ожидается, [ требуется обновление ] будет опубликован осенью 2010 года, также, как ожидается, будет учитывать сбор дневного света. Между тем, ASHRAE 189.1, первый из поколения экологически чистых строительных кодексов, определяет зоны дневного света и требует контроля сбора дневного света. [ необходима ссылка ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Yoo, Seunghwan; Kim, Jonghun; Jang, Cheol-Yong; Jeong, Hakgeun (2014). "Система регулировки яркости светодиодов без датчиков на основе сбора дневного света с помощью систем BIPV". Optics Express . 22 Suppl 1 (S1): A132-43. Bibcode : 2014OExpr..22A.132Y. doi : 10.1364/OE.22.00A132 . PMID  24921990. Получено 1 сентября 2014 г.
  2. ^ ANSI-IESNA; Ньюшем, GR (2004). «Американская национальная стандартная практика офисного освещения, RP-1». ANSI-IESNA.
  3. ^ "Фотосенсорное затемнение | Рекомендуемые решения | LRC". Архивировано из оригинала 20 августа 2010 г. Получено 5 августа 2010 г.
  4. ^ ab http://www.lrc.rpi.edu/programs/NLPIP/PDF/VIEW/SR_Photosensors.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  5. ^ "National Lightning Product Information Program". Центр исследований освещения. Архивировано из оригинала 3 сентября 2014 года . Получено 1 сентября 2014 года .
  6. ^ Дилуи, Крейг (23 декабря 2009 г.). "Фотосенсоры: технология и основные тенденции" . Получено 1 сентября 2014 г.
  7. ^ Кент, МГ; Кхао Хюинь; Скьявон; Селковиц (2022). «Использование машины опорных векторов для обнаружения блокировки датчика освещенности стола для замкнутого цикла сбора дневного света». Энергия и здания . 274 : 112443. Bibcode : 2022EneBu.27412443K. doi : 10.1016/j.enbuild.2022.112443 . S2CID  252103056.
  8. ^ Рубинштейн, Ф.; Уорд, Г.; Вердербер, Р. (1989). «Улучшение производительности систем освещения с фотоэлектрическим управлением» (PDF) . Журнал общества инженеров-светотехников, 18(1). стр.  70–94 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 апреля 2016 г. . Получено 6 сентября 2009 г. .
  9. ^ http://www.lrc.rpi.edu/programs/daylighting/pdf/14005DayswitchReport.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  10. ^ http://www.lrc.rpi.edu/programs/daylighting/pdf/DaySwitchDemoRpt.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  11. ^ О'Коннор, Дж.; Ли, Э.; Рубинштейн, Ф.; Селковиц, С. (1997). «Советы по дневному освещению с помощью окон» (PDF) . Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, LBNL-39945. стр. Глава 8. Архивировано из оригинала (PDF) 16 ноября 2013 г. . Получено 3 сентября 2009 г. .
  12. ^ Бирман, А. (2007). "Фотодатчики: системы затемнения и переключения для сбора дневного света" (PDF) . Центр исследований освещения, NLPIP, 11(1). Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2011 г. . Получено 3 сентября 2009 г. .
  13. ^ "Понимание проблем совместимости, производительности и регулировки яркости в светодиодном освещении (ЖУРНАЛ)". 11 июня 2013 г. Получено 1 сентября 2014 г.
  14. ^ Galasiu, AD; Newsham, GR; Suvagau, C.; Sander, DM (2007). «Энергосберегающие системы управления освещением для офисов с открытой планировкой: полевое исследование» (PDF) . Leukos, 4(1). стр.  7–29 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 июня 2010 г. . Получено 15 августа 2009 г. .
  15. ^ Galasiu, AD; Atif, MR; MacDonald, RA (2004). «Влияние оконных жалюзи на дневное затемнение и автоматическое включение/выключение управления освещением» (PDF) . Solar Energy, 76(5). стр.  523–544 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 июня 2010 г. . Получено 4 декабря 2013 г. .
  16. ^ Heschong Mahone Group, Inc. (2006). "Sidelighting Photocontrols Field Study" (PDF) . Northwest Energy Efficiency Alliance. Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2009 года . Получено 3 сентября 2009 года .
  17. ^ Лесли, РП, Р. Рагхаван, О. Хоулетт и К. Итон. 2005 Потенциал упрощенных концепций для сбора дневного света. Исследования и технологии освещения 37 (1): 21-40. Онлайн по адресу: http://www.lrc.rpi.edu/programs/daylighting/rp_simplifiedconcepts.asp
  18. ^ "Главная". doe2.com .
  19. ^ "ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ДНЕВНОГО ОСВЕЩЕНИЯ". Архивировано из оригинала 26 февраля 2016 года . Получено 1 сентября 2014 года .
  20. ^ Бирт, Б.; Ньюшам, ГР (2009). «Оценка качества энергии и внутренней среды в зеленых зданиях после их заселения: обзор» (PDF) . 3-я Международная конференция по разумным и устойчивым средам, Делфт, Нидерланды, 15–19 июня. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июня 2011 г. . Получено 3 сентября 2009 г. .
  21. ^ Бейлон, Д.; Сторм, П. (2008). «Сравнение коммерческих зданий LEED и зданий без LEED в коммерческом строительном фонде Тихоокеанского северо-запада 2002–2004 гг.». Труды летнего исследования ACEEE по энергоэффективности в зданиях (Пасифик-Гроув, Калифорния). стр  . 4.1–4.12 .
  22. ^ National Grid (2009). "Руководство по стимулированию освещения и требованиям к соответствию требованиям National Grid для клиентов из Массачусетса, Род-Айленда и Нантакета, программа Design 2000plus" (PDF) . National Grid . Получено 3 сентября 2009 г.
  23. ^ «Стандарты энергоэффективности Калифорнии для жилых и нежилых зданий». 2008. Архивировано из оригинала 9 июня 2015 года . Получено 6 апреля 2010 года .
  • Экономически эффективные упрощенные средства управления для сбора дневного света [ постоянная нерабочая ссылка ‍ ] Калифорнийский центр светотехнических технологий, Калифорнийский университет в Дэвисе
  • Упрощение процесса сбора дневного света Архивировано 25 февраля 2012 г. в Wayback Machine Калифорнийская энергетическая комиссия
  • Руководство по проектированию дневного освещения всего здания
  • Реализация сбора урожая при дневном свете компанией Rainbow Grocery Co-op
  • Национальный исследовательский совет Института исследований в области строительства (NRC-IRC) Исследования в области освещения
  • Собирайте урожай и пожинайте плоды от Daintree Networks
  • Технология Dayswitch
  • Daylight Dividends, исследовательская организация
  • Реновация главного офиса компании Welch Allyn: проект реконструкции с использованием технологии использования дневного света
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Daylight_harvesting&oldid=1253792414"