Chiếu sang nhân tạo và giải pháp

Vận hành và bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng

Mô tả giải pháp

Vận hành và bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng (O&M) là hoạt động nhằm giữ hệ thống chiếu sáng hoạt động ở mức độ tối ưu nhất trong suốt vòng đời của công trình. Với vai trò là một nhà thiết kế, lựa chọn của bạn có thể tác động tới việc sẽ dễ dàng hay khó khăn trong việc duy trì hệ thống chiếu sáng.

Thiết kế chiếu sáng chỉ tốt và có hiệu quả khi quá trình sử dụng hợp lý. Vận hành và bảo dưỡng một cách hợp lý là điều cần thiết nhằm đảm bảo hệ thống chiếu sáng hoạt động theo đúng mục đích thiết kế ban đầu trong suốt nhiều năm. Sao nhãng, lựa chọn thiết bị thay thế không hợp lý và hiểu biết không chính xác về hệ thống có thể triệt tiêu toàn bộ tính tiên tiến, hiệu quả của một thiết kế chiếu sáng tốt.

Chất lượng của hoạt động vận hành và bảo dưỡng được đánh giá thông qua sự hoạt động của toàn bộ hệ thống. Hệ thống cần phải phát ra lượng quang thông phù hợp cho từng không gian thích hợp trong khi vẫn sử dụng năng lượng điện ở mức nhất định đã được đề ra trong thiết kế chiếu sáng của công trình. Các đơn vị nghiệm thu thông thường sẽ thực hiện hoạt động đánh giá, kiểm tra này. Cùng với sự phát triển của công nghệ, hiệu quả hoạt động của hệ thống thậm chí còn có thể được tăng hơn so với mức thiết kế ban đầu.

Chỉ dẫn vận hành

Quá trình thiết kế tốt có thể giúp đảm bảo quá trình vận hành và bảo dưỡng được diễn ra thuận lợi. Người thiết kế chiếu sáng nên lập ra cuốn chỉ dẫn cho đội ngũ vận hành nhằm làm rõ mục đích của thiết kế chiếu sáng. Chỉ dẫn vận hành cần có danh sách cho các hoạt động cũng như lịch bảo dưỡng, thay thế định kì và chỉ ra các đại lượng cần được đo lường trong quá trình nghiệm thu cũng như độ thường xuyên cần phải tiến hành các hoạt động đo lường.

Công trình xanh thông thường có hiện tượng không vận hành được như ý thiết kế. Nếu thiếu chỉ dẫn vận hành, nhân sự vận hành sẽ phải khắc phục các sự cố thông qua việc phỏng đoán từng phần. Điều này không bao giờ có thể hiệu quả bằng hướng tiếp cận toàn diện có thể được chỉ ra trong chỉ dẫn vận hành.

                                       

Thời gian biểu

Một phần quan trong của chỉ dẫn vận hành và bảo dưỡng là đưa ra lịch trình/thời gian biểu cho hoạt động lau chùi thiết bị chiếu sáng, thay thế bóng đèn, đo mức năng lượng sử dụng và mức độ sáng của hệ thống.

Việc đo đạc hiệu quả hoạt động nên được tiến hành hàng tháng hoặc ít nhất là hàng quý nhằm mang lại cho người vận hành đầy đủ dữ liệu để xem xét đâu là thời điểm hệ thống bắt đầu giảm khả năng vận hành.

Tính linh động

Khi người sử dụng tòa nhà lắp đặt các thiết bị theo ý riêng của họ, đây có thể là dấu hiệu cho thấy thiết kế chiếu sáng có thể không hoạt động đúng như thiết kế hoặc không được thiết kế để thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng hiện tại.

Việc có tính linh động để làm việc cùng người sử dụng nhằm đáp ứng nhu cầu của họ trong khi vẫn đảm bảo hiệu quả năng lượng.

Điều này có thể đồng nghĩa với việc có những thay đổi trong thiết kế ban đầu hoặc giúp người sử dụng có thể lựa chọn thiết bị hiệu quả cho nhu cầu sử dụng riêng của họ.

Lau chùi

Việc giữ cho đèn và thiết bị chiếu sáng sạch sẽ có thể là yếu tố quan trọng nhất trong việc giữ hiệu quả làm việc cao cho hệ thống. Tuy nhiên, điều này lại thường xuyên bị bỏ quên. Tường, trần và các bề mặt được chiếu sáng cũng cần phải được làm sạch thường xuyên bởi ánh sáng phản chiếu lên các bề mặt này đôi khi có thể quan trọng không kém.

Lau chùi bóng đèn và thiết bị chiếu sáng bằng vải bông ẩm, mềm; bàn chải tĩnh điện mềm hoặc máy hút bụi công suất thấp.

Thay thế

Bóng đèn nên được thay thế không chỉ lúc chúng bị hỏng mà nên theo lịch trình nhất định dựa trên độ giảm chất lượng của bóng theo thời gian. Một vài loại bóng đèn có thể giảm tới 1/3 độ sáng ban đầu của nó chỉ trong vòng vài năm.

                                        

                                                  Độ giảm độ sáng của một số loại bóng đèn theo thời gian

Khi thay thế bóng đèn, việc mua sắm số lượng lớn có thể giảm một cách đáng kể chi phí trong khi vẫn có được sản phẩm cùng chất lượng. Việc thay thế định kì cho phép có thể thực hiện được điều này.

Ngoài ra, cần phải tiêu hủy các bóng cũ đã được thay thế một cách hợp lý bởi nhiều loại đèn huỳnh quang, đèn phát điện có chứa thủy ngân. Các loại bóng này cần được xử lý cẩn thận nhằm tránh làm vỡ trong quá trình vận chuyển và cần được

vận chuyển đến các trung tâm tái chế.

Với sự phát triển của công nghệ, hoạt động thay thế có thể đồng nghĩa với một cơ hội nâng cấp hệ thống. Chỉ dẫn vận hành và bảo dưỡng của hệ thống ban đầu cần phải được xem xét tới nhằm đảm bảo tính nhất quán về mặt mục đích sử dụng trước và sau khi nâng cấp.

Sử dụng các đề xuất dựa trên con số xác thực thông qua các hoạt động như kiểm toán chiếu sáng để nâng cấp hệ thống. Ngoài ra, công nghệ bóng đèn mới thường đi kèm với công nghệ thiết bị chiếu sáng mới, do đó khi thay thế hệ thống chiếu sáng cần phải xem xét chi phí lắp đặt với mức năng lượng tiết kiệm được trong vòng đời sử dụng.

Hoạt động của hệ thống điều khiển chiếu sáng

Hệ thống điều khiển chiếu sáng thông thường hoạt động dựa trên các thiết bị hẹn giờ. Những thiết bị hẹn giờ này cần được đặt để phù hợp với thời gian biểu hoạt động cho từng không gian riêng biệt. Những thời gian biểu này thay đổi theo thời gian do người sử dụng thay đổi và do đó, lịch trình của hệ thống điều khiển cần phải được thay thế cho phù hợp.

Điều khiển chiếu sáng thông qua cảm biến như cảm biến người sử dụng hoặc cảm biến độ sáng cần phải được kiểm tra thường xuyên. Những cảm biến tắt hoặc bật đèn không đúng thời điểm thường được tắt đi bởi chính người sử dụng, do đó chúng không còn có khả năng làm việc nhiệm vụ của mình.

Biểu đồ

Biểu đồ hệ thống chiếu sáng và đi dây cần phải được xây dựng và cập nhật thường xuyên nhằm đảm bảo tính dễ hiểu cho hệ thống điều khiển chiếu sáng. Điều này không chỉ khiến việc tìm ra lỗi dễ dàng hơn mà còn giúp đưa ra kế hoạch, lịch trình thay thế và giúp cho quá trình nâng cấp hệ thống.

Những biểu đồ này nên cần đề cập tới cả thiết bị chiếu sáng, cảm biến, thiết bị điều khiển và cách các thiết bị này kết nối với nhau cũng như chỉ rõ ranh giới giữa các vùng có hệ thống điều khiển riêng biệt.

                                         

Điều chỉnh chiếu sáng và ánh sáng tự nhiên

Mô tả giải pháp

Hệ thống điều chỉnh chiếu sáng nhân tạo và ánh sáng tự nhiên là hệ thống có chức năng điều chỉnh lượng ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo trong phòng dựa trên điều kiện độ sáng, mật độ người sử dụng và trong một số trường hợp là dựa trên cả những yếu tố khác của không gian đó.

Hệ thống điều chỉnh tốt là khía cạnh vô cùng quan trọng cho cả hiệu quả chiếu sáng tự nhiên lẫn nhân tạo. Điều này có thể giúp làm tăng hiệu quả thị giác lẫn mức tiện nghi nhiệt và giảm một cách đáng kể mức năng lượng sử dụng. Ví dụ, chỉ tính riêng hệ thống điều khiển tắt đèn khi không có người sử dụng đã có thể mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng lên mức 38% cho văn phòng riêng, 50% cho phòng hội thảo và tới 58% cho không gian lớp học.

Độ thành công của hệ thống điều chỉnh chiếu sáng được đánh giá dựa trên việc kiểm tra hiệu quả thị giác trong phòng lúc có người sử dụng và qua giá trị đo lường mức năng lượng sử dụng cho chiếu sáng trong ngày hoặc trong tháng với tiêu chí càng sử dụng ít năng lượng để đạt được hiệu quả tiện nghi nhìn càng tốt. Hệ thống điều chỉnh chiếu sáng đồng thời cũng được đánh giá dựa trên độ bền và tiêu chí dễ sử dụng.

Điều chỉnh chiếu sáng

Giải pháp đơn giản nhất nhằm giảm năng lượng sử dụng bởi hệ thống chiếu sáng là tắt hệ thống đèn mỗi khi không cần thiết. Có không ít người thường xuyên quên không tắt đèn mỗi khi rời phòng. Một giải pháp cho vấn đề này là việc sử dụng hệ thống cảm biến người sử dụng – hệ thống có khả năng cảm nhận sự có mặt có người trong phòng hay không thông qua cảm biến hồng ngoại hoặc cảm biến chuyển động bằng sóng siêu âm.

Những công tắc này phù hợp cho các không gian có người ra vào thường xuyên như văn phòng riêng, phòng vệ sinh, khu vực kho và phòng hội thảo.

                                       

                           Cảm biến người sử dụng với công tắc kiểm soát thủ công

Hệ thống điều khiển chiếu sáng còn có thể giảm cường độ chiếu sáng của hệ thống ánh sáng nhân tạo trong trường hợp có nhiều ánh sáng tự nhiên.

Hệ thống dạng này có thể tiết kiệm được từ 20-60% năng lượng dùng cho chiếu sáng. Để đáp ứng một cách thích hợp với điều kiện ánh sáng tự nhiên thay đổi trong ngày, những hệ thống này cần sử dụng tới các cảm biến độ sáng được bố trí một cách hợp lý trong phòng.

Những cảm biến này có thể vận hành độc lập cho từng khu vực chiếu sáng khác nhau.

Cảm biến người sử dụng và cảm biến độ sáng có thể được sử dụng là những công tắc đơn cho từng thiết bị chiếu sáng hoặc cho cả hệ thống lớn hơn.

Những hệ thống điều khiển chiếu sáng tối ưu nhất thường là sự kết hợp giữa nhiều cảm biện và bộ xử lý thích hợp để điều khiển hệ thống đèn.

Những hệ thống này thường có thể tiết kiệm được 40% năng lượng cho chiếu sáng và đôi khi có thể hơn thế.

                                        

                                                    Cảm biến độ sáng của ánh sáng tự nhiên

Điều chỉnh hệ thống che nắng

Ánh sáng tự nhiên có thể là nguồn chiếu sáng mang lại tiện nghi nhìn tốt cho không gian mà không cần sử dụng tới năng lượng, tuy nhiên trong một số trường hợp, ánh sáng tự nhiên lại có thể lại quá sáng.

Người sử dụng có thể mở/đóng hoặc điều chỉnh rèm che, tuy nhiên chúng ta thường không sử dụng hệ thống che nắng theo đúng cách, mang lại hiệu quả tốt nhất, nhất là trong các không gian chung.

Hệ thống màn và rèm che có gắn động cơ có thể được kiểm soát thông qua thiết bị hẹn giờ, cảm biến ánh sáng hoặc thông qua các điều kiện khác. Chúng có thể đóng màn tại tường phía Tây lúc mặt trời lặn nhằm giảm độ chói, hoặc nghiêng màn Venetian mức đóng 60% vào thời điểm sáng nhất trong ngày trong khi vẫn có thể mở hoàn toàn trong thời điểm ánh sáng tự nhiên yếu hơn.

                                        

                                            Một cảm biến độ sáng giúp phát hiện ánh sáng quá mức và hạ màn nhằm tránh hiện tượng chói

Hệ thống kiểm soát đơn giản và ít tốn kém nhất là sử dụng thiết bị hẹn giờ; các thiết bị tinh vi có thể được điều chỉnh hệ thống màn che vào từng thời điểm khác nhau trong ngày trong suốt cả năm, tương ứng với sự thay đổi về đường đi của mặt trời giữa mùa đông và mùa hè.

Hệ thống điều chỉnh dựa trên cảm biến có thể đắt hơn nhưng cũng điều chỉnh hợp lý hơn trong các ngày nhiều mây hoặc dưới tác động của bóng từ các công trình, cây xanh lân cận.

Tương tự như hệ thống điều chỉnh ánh sáng, hệ thống điều chỉnh màn che có thể hoạt động đơn lẻ hoặc là một phần của hệ thống lớn hơn.

Việc sử dụng hệ thống lớn là hiệu quả nhất trong việc tối ưu hóa tiện nghi nhìn trong khi giảm tối thiểu năng lượng sử dụng.

Điều chỉnh chiếu sáng cho tiện nghi nhiệt

Việc tiết kiệm năng lượng cho chiếu sáng cũng đồng nghĩa với giảm năng lượng cho hệ thống làm mát trong điều kiện khí hậu nóng bởi vì mỗi Watt điện năng sử dụng bởi hệ thống chiếu sáng có thể tương ứng với  một Watt nhiệt cần phải làm mát.

Một phần lý do là do tính kém hiệu quả của hệ thống chiếu sáng, phần còn lại là do hiện tượng chuyển ánh sáng thành nhiệt khi nó được hấp thụ bởi các vật liệu.

Chính vì thế việc giảm năng lượng sử dụng cho chiếu sáng sẽ mang lại hiệu quả về mặt tiện nghi nhiệt thụ động.

                                         

Năng lượng chiếu  sáng chuyển hóa thành nhiệt năng do tính kém hiệu quả và do hiện tượng hấp thụ ánh sáng của vật liệu

Trong điều kiện khí hậu nóng, việc giảm mức tăng nhiệt bức xạ mặt trời trong buổi chiều có thể còn quan trọng hơn là việc mang ánh sáng vào bên trong công trình. Ngay cả khi cửa sổ có hệ số hấp thụ nhiệt mặt trời thấp, nó vẫn cho phép nhiệt từ mặt trời đi vào bên trong.

Thiết bị màn che gắn động cơ có thể được sử dụng để giảm mức tăng nhiệt không cần thiết và hệ màn che trong suốt còn có thể cho một lượng ánh sáng vừa đủ vào bên trong.

Trong điều kiện khí hậu lạnh với điều kiện ánh sáng mặt trời tốt, hệ chớp cách nhiệt có thể được mở trong ngày nhằm đưa ánh sáng vào trong công trình qua lớp cửa có hệ số SHGC cao và đóng vào ban đêm để tránh mất nhiệt qua chính cửa sổ đó.

Khi mức tiện nghi nhiệt là mục tiêu hàng đầu cho thiết bị che nắng, thực tế cho thấy thiết bị che nắng đặt bên ngoài sẽ có hiệu quả hơn so với trường hợp đặt ở bên trong. Sở dĩ là do trong trường hợp đặt bên ngoài, các thiết bị này sẽ ngăn hẳn nhiệt không vào bên trong công trình thay vì phản xạ lại chúng ra bên ngoài như trong trường hợp chúng được đặt bên trong.