تمثل أنظمة الإضاءة أمصدر رئيسي للحرارة الداخليةفي المباني التجارية، مما يؤثر بشكل كبير على أحمال التبريد واستهلاك الطاقة. يعد التقدير الدقيق لاكتساب حرارة الإضاءة أمرًا بالغ الأهمية لتحديد حجم النظام المناسب والتصميم الموفر للطاقة والتكامل الأمثل لنظام الإضاءة.
- معايير اكتساب الحرارة الأساسية للإضاءة
- مراجع تحميل الإضاءة الأساسية
- المفاهيم الأساسية لكسب الحرارة في الإضاءة
- مكونات توليد الحرارة
- تصنيفات تكنولوجيا الإضاءة
- بيانات الكسب الحراري للإضاءة من ASHRAE
- تطبيقات الجدولين 2 و3
- اعتبارات خاصة بالتركيبات
- أنظمة الإضاءة المتقدمة
- تقنيات عالية الكفاءة
- تكامل نظام التحكم
- CIBSE المعايير الأوروبية
- ممارسات الإضاءة الأوروبية
- منهجيات الحساب
- تطبيقات حساب حمولة الناقل
- التنفيذ العملي
- اعتبارات نوع البناء
- اعتبارات حساب التحميل
- العوامل المعتمدة على الوقت
- مشع مقابل الانقسام الحراري
- اعتبارات التصميم الحديث
- الامتثال لقانون الطاقة
- تكامل البناء الذكي
- طرق ضمان الجودة
- التحقق من التصميم
- متطلبات التنسيق
- الاتجاهات والتقنيات المستقبلية
- التقنيات الناشئة
- تكامل الاستدامة
معايير اكتساب الحرارة الأساسية للإضاءة
يستخدم مهندسو التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) المحترفون قواعد بيانات شاملة لاكتساب حرارة الإضاءة لضمان حسابات الحمل الدقيقة والتنسيق الفعال بين أنظمة الإضاءة والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).
مراجع تحميل الإضاءة الأساسية
| معيار | الجزء | صفحات | تركيز التغطية |
|---|---|---|---|
| 2017 الأساسيات ASHRAE | القسم 18.2.2، الجداول 2، 3 | 474، 475 | معدلات اكتساب حرارة الإضاءة الشاملة وطرق حسابها |
| 2006 دليل CIBSE للتصميم البيئي | القسم 6.4، الجداول 6.2، 6.4، 6.5 | 269، 270 | معايير الإضاءة الأوروبية وتطبيقات اكتساب الحرارة |
| حمل الناقل 1 تقدير تحميل | الفصل 07، الجدول 49 | 101 | بيانات عملية عن اكتساب حرارة الإضاءة لحسابات الحمل |
المفاهيم الأساسية لكسب الحرارة في الإضاءة
مكونات توليد الحرارة
اكتساب حرارة الإضاءةيتكون من مكونات متعددة تؤثر على تصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بشكل مختلف:
الكسر الحراري المشع:
- الإشعاع المباشر: انتقال الحرارة إلى الأسطح والركاب
- الامتصاص السطحي: تأخير إطلاق الحرارة من كتلة المبنى
- آثار التأخر الزمني: تحول الحمل الذروة بسبب التخزين الحراري
الكسر الحراري الحملي:
- تسخين الهواء الفوري: نقل الحرارة المباشر إلى هواء الغرفة
- تحميل لحظي: تأثير فوري على متطلبات التبريد
- تأثيرات درجة حرارة الهواء: التأثير المباشر على تكييف الفضاء
تصنيفات تكنولوجيا الإضاءة
يختلف توليد الحرارة بشكل كبيربواسطة تكنولوجيا الإضاءة والكفاءة:
| نوع الإضاءة | Efficacy (lm/W) | عامل الكسب الحراري | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|
| ساطع | 10-20 | 3.41 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/وات | سكني، تخصصي |
| الهالوجين | 15-25 | 3.41 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/وات | لهجة، عرض الإضاءة |
| الفلورسنت T12 | 50-80 | 3.41 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/وات | تجارية تراثية |
| الفلورسنت T8 | 80-100 | 3.41 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/وات | تجاري قياسي |
| الفلورسنت المدمجة | 50-70 | 3.41 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/وات | سكنية، تجارية صغيرة |
| الصمام | 80-150+ | 3.41 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/وات | تجاري وسكني حديث |
بيانات الكسب الحراري للإضاءة من ASHRAE
تطبيقات الجدولين 2 و3
ASHRAE الجدولان 2 و3توفير معاملات اكتساب حرارة الإضاءة التفصيلية وإجراءات الحساب:
طريقة الحساب القياسية:
- إجمالي اكتساب الحرارة: Q = W × 3.41 Btu/hr/W (for electrical input)
- جزء مشع: يختلف حسب نوع التركيب والتركيب
- جزء الحمل الحراري: مكون حمل التبريد الفوري
- عوامل التأخر الزمني: لحسابات الحمل الذروة
اعتبارات خاصة بالتركيبات
توزيع اكتساب الحرارةيعتمد على خصائص المباراة:
تركيبات راحة:
- حرارة المكتملة: جزء من الحرارة المنبعثة فوق السقف
- حرارة الفضاء: تنتقل الحرارة مباشرة إلى الفضاء المكيف
- عودة التأثيرات الجوية: التأثير على أحمال نظام معالجة الهواء
التركيبات المثبتة على السطح:
- نسبة مساحة أعلى: مزيد من الحرارة مباشرة إلى الفضاء المكيف
- انخفاض الحرارة المكتملة: تأثير أقل على درجة حرارة الهواء العائد
- عوامل إمكانية الوصول: اعتبارات الصيانة وتوزيع الحرارة
أنظمة الإضاءة المتقدمة
تقنيات عالية الكفاءة
أنظمة الإضاءة LEDتتطلب حسابات محدثة لكسب الحرارة:
خصائص الصمام:
- فعالية متغيرة: مجموعة واسعة من مستويات الكفاءة
- حرارة السائق: توليد الحرارة من الصابورة الإلكترونية
- الإدارة الحرارية: المشتت الحراري وتأثيرات وضع السائق
- تأثيرات خافتة: توليد حرارة متغيرة مع إخراج الضوء
تكامل نظام التحكم
ضوابط الإضاءةتؤثر بشكل كبير على أنماط اكتساب الحرارة:
استراتيجيات التحكم:
- أجهزة استشعار الإشغال: تقليل ساعات التشغيل وزيادة الحرارة
- حصاد النهار: أحمال الإضاءة الاصطناعية المتغيرة
- جدولة الوقت: أنماط التحميل المتوقعة
- الضوابط الشخصية: أنظمة إضاءة محطات العمل الفردية
CIBSE المعايير الأوروبية
ممارسات الإضاءة الأوروبية
جداول CIBSE 6.2 و6.4 و6.5معالجة اعتبارات التصميم الأوروبي:
العوامل الإقليمية:
- التكامل في ضوء النهار: الاعتماد بشكل أكبر على الإضاءة الطبيعية
- معايير الكفاءة: متطلبات أداء الطاقة أكثر صرامة
- أنواع التركيبات: تصميمات وتركيبات الإنارة المختلفة
- جداول التشغيل: أنماط وممارسات العمل الإقليمي
منهجيات الحساب
النهج الأوروبييؤكد:
كثافة طاقة الإضاءة:
- حسابات W/m²: تقدير الحمل على أساس المنطقة
- الإضاءة الخاصة بالمهمة: استراتيجيات الإضاءة المركزة
- كفاءة الطاقة: الامتثال لتوجيهات الاتحاد الأوروبي
- عوامل ضوء النهار: متطلبات تكامل الضوء الطبيعي
تطبيقات حساب حمولة الناقل
التنفيذ العملي
مواصفات الجدول 49توفير بيانات الإضاءة الموجهة للتطبيقات:
منهجية حساب الحمل:
- مخزون الإضاءة: أنواع التركيبات الفعلية وكمياتها
- جداول التشغيل: الأنماط اليومية والموسمية
- تأثيرات نظام التحكم: تأثيرات التعتيم والتبديل
- عوامل التنوع: افتراضات العملية المتزامنة
اعتبارات نوع البناء
تختلف مكاسب حرارة الإضاءة بشكل كبيرعن طريق بناء التطبيق:
| نوع المبنى | Typical LPD (W/ft²) | ذروة كسب الحرارة | اعتبارات خاصة |
|---|---|---|---|
| مباني المكاتب | 0.8-1.2 | 2.7-4.1 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم² | إضاءة المهام، وتكامل الكمبيوتر |
| مساحات البيع بالتجزئة | 1.5-3.0 | 5.1-10.2 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم² | إضاءة العرض، أنظمة اللكنة |
| التعليمية | 1.0-1.5 | 3.4-5.1 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم² | متطلبات الفصول الدراسية والمرافق الرياضية |
| الرعاية الصحية | 1.2-2.0 | 4.1-6.8 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم² | الإضاءة الطبية المتخصصة |
| الصناعية | 0.8-1.5 | 2.7-5.1 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم² | إضاءة عالية الجودة ومخصصة للمهام |
اعتبارات حساب التحميل
العوامل المعتمدة على الوقت
أنماط اكتساب الحرارة في الإضاءةتتطلب تحليلًا زمنيًا دقيقًا:
جداول التشغيل:
- ساعات العمل: فترات التشغيل الأولية
- الإضاءة بعد ساعات العمل: متطلبات الأمن والتنظيف
- عمليات عطلة نهاية الأسبوع: تخفيض الأحمال ولكن الحالية
- الاختلافات الموسمية: تأثيرات التكامل في ضوء النهار
مشع مقابل الانقسام الحراري
يؤثر توزيع الحرارة على تصميم النظام:
الانقسامات النموذجية حسب نوع التركيب:
- راحة الفلورسنت: 60% مشع / 40% حمل حراري
- LED مثبت على السطح: 70% مشع / 30% حمل حراري
- الإضاءة غير المباشرة: 80% مشع / 20% حمل حراري
- إضاءة المسار: 50% مشع / 50% حملي
اعتبارات التصميم الحديث
الامتثال لقانون الطاقة
معايير الإضاءة المعاصرةدفع مكاسب حرارة أقل:
متطلبات الكود:
- ASHRAE 90.1.0 تحديث: الحدود القصوى لكثافة طاقة الإضاءة
- كاليفورنيا العنوان 24: متطلبات صارمة للكفاءة والتحكم
- IECC: معايير كفاءة الإضاءة السكنية
- التعديلات المحلية: التعديلات والتحسينات الإقليمية
تكامل البناء الذكي
أنظمة الإضاءة المتقدمةتمكين إدارة التحميل الديناميكي:
فرص التكامل:
- اتصال BMS: الإضاءة المركزية والتحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).
- استجابة الطلب: سفك الأحمال خلال فترات الذروة
- الضوابط التنبؤية: توقع الإضاءة والأحمال الحرارية
- تحليلات الطاقة: مراقبة الأداء في الوقت الحقيقي
طرق ضمان الجودة
التحقق من التصميم
تقدير حمل الإضاءة بدقةيتطلب التحقق المنهجي:
إجراءات التحقق:
- مراجعة خطط الإضاءة: التأكد من أنواع التركيبات وكمياتها
- تحليل نظام التحكم: فهم الأنماط التشغيلية
- نمذجة الطاقة: تكامل حمل المبنى بالكامل
- تقييم ما بعد الشاذ: الأداء الفعلي مقابل الأداء المتوقع
متطلبات التنسيق
تكامل الإضاءة والتكييفيتطلب التنسيق الوثيق:
تنسيق التصميم:
- وضع لاعبا اساسيا: التأثير على أنماط توزيع الهواء
- اعتبارات الجلسة المكتملة: اكتساب الحرارة وتأثيرات الهواء الراجعة
- التكامل السيطرة: الإضاءة المتزامنة وتشغيل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).
- الوصول إلى الصيانة: متطلبات الخدمة لكلا النظامين
الاتجاهات والتقنيات المستقبلية
التقنيات الناشئة
أنظمة الإضاءة المتقدمةالاستمرار في التطور:
التطورات التكنولوجية:
- الإضاءة التي تتمحور حول الإنسان: اعتبارات إيقاع الساعة البيولوجية
- التكامل لاي فاي: نقل البيانات من خلال الإضاءة
- المصابيح العضوية: أسطح إضاءة مرنة وفعالة
- النقاط الكمومية: تحسين عرض الألوان والكفاءة
تكامل الاستدامة
ممارسات البناء الخضراءالتأكيد على كفاءة الإضاءة:
الاستراتيجيات المستدامة:
- صافي الطاقة صفر: أنظمة إضاءة فائقة الكفاءة
- التكامل المتجدد: أنظمة الإضاءة التي تعمل بالطاقة الشمسية
- اختيار المواد: تصنيع التجهيزات المستدامة
- تخطيط نهاية الحياة: مكونات قابلة لإعادة التدوير وصالحة للخدمة
تقدير دقيق للكسب الحراري للإضاءةيظل ضروريًا لتصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الفعال، مما يؤثر بشكل مباشر على سعة النظام واستهلاك الطاقة وراحة الركاب مع تمكين التكامل الأمثل بين أنظمة الإضاءة والأنظمة الميكانيكية.
