Huomioitavat tekijät sisävalaistussuunnittelussa
Sisävalaistuksen historia ja nykytila
Tiedämme, että sähkövalaistuksen alkuvaiheessa kouluhuoneet, toimistot ja muut yleiset työtilat valaistettiin prismaattisilla tai läpinäkyvillä globuleilla. Nämä riippuivat katon alapuolelta ja sisälsi lyhdynkytinti siten, että kyseiset yksiköt tuottivat lumensia sekä suoraan että epäsuorasti työpinnalle. Tämä tapahtui huonepintujen heijastusten kautta. Lasivalmistukset olivat laajalti käytössä korkean luminanssin saamiseksi. Näin tämä valaistusjärjestelmä aiheutti huomattavaa silmän väsyttävää häiriötä.
1930-luvulla ilmestyi kokonaan epäsuora lyhdynkytinvalaistus, joka oli pan muotoisia tai keskellään puolipilveillä varustettuja ympyrämuotoisia valaisimia. Jopa puolipilvestä varustettu kynttilä asennettiin yksikön keskelle olevaan reikään. Tässä järjestelmässä kynttilän lumensit ohjattiin katolle. Näin katolla tuli olemaan valonlähteeksi. Kyseinen epäsuora valaistusjärjestelmä tuotti korkealaatuista vääristymätöntä valaistusta. Mutta tämä valaistusjärjestelmä oli luonteeltaan hyvin tehottomaa. Epäsuorassa valaistusjärjestelmässä ei lumensia kulkenut suoraan työpinnalle. Lisäksi monia kynttilöitä tarvittiin tietyssä tilassa tarpeeksi suuren työpinnan valaistuksen saavuttamiseksi. Näin syntyi paljon lämpöä (infra-puna), mikä usein aiheutti tilan termisesti epämukavaksi.
Loppuunsa 1930-luvulla fluoresenttivalaisimet aloittivat sisävalaistuksen muutoksen. Nämä kynttilät olivat paljon vaimeampia kuin lyhdynkytinit. Siksi ei enää tarvittu lähettää kaikkia kynttilän lumensseja suoraan katolle uudelleenohjaukseen. Sopivalla asennuksella louversien ja lensien avulla suurin osa lumensseista voitiin lähettää suoraan alas. Fluoresenttivalaisin tehostus oli noin viisi kertaa suurempi kuin lyhdynkytimen. Seuraavasti 70 fotokandela fluoresenttivalaistusta pystyttiin tuottamaan tehokkaammin kuin 30 fotokandela lyhdynkytinvalaistusta.
Metallihalidi- ja korkeanpaineisen natriumvalaisimen kehitys aiheutti lisää muutoksia sisävalaistukseen 1960-luvulla. Ne lievittivät energiakriisiä 1970-luvun alussa. Nämä valaisimet ovat kokoontuneita ja korkean luminanssin, kuten lyhdynkytinit. Niiden tehostus oli seitsemän tai useamman kerran suurempi. Täten kokonaan epäsuora valaistus sisätiloissa oli taloudellisesti mahdollista suunnitella näillä valaisimilla. Tämän seurauksena energiankulutuksen vähentäminen oli jonkin verran mahdollista. Tässä epäsuorassa valaistuksessa näillä valaisimilla valaistustasot alenivat. Tämä valaistusjärjestelmä, huolimatta siitä, että se tarjosi kohtuullisen tasaisen valaistuksen koko työpinnan alueella, tarvitsi lisää valaistusta tehtävien paikoissa.
Huomaamme, että lyhdynkytinvalaistusta ei suositella sisätilojen yleiseen valaistukseen, kun taas fluoresenttivalaistus dominoi edelleen lyhdynkytinvalaistuksen järjestelmää. Lisäksi sisävalaistuksessa, erityisesti 4 fotokandela, 40 W pikavalmistuksen lampu on yleisin käytetty fluoresenttivalaisin. Metallihalidivalaisimet ilmestyvät joka vuosi yhä enemmän epäsuoraan valaistukseen, sekä katon alapuolelle ripustettuina valaisimina että toimistoarkkujen sisäänrakennetuina yksiköinä. Suosituin valaisin näille käytöille on 400 W fosforiksitettu metallihalidivalaisin. Korkeanpaineiset natriumvalaisimet huolellisesti suunnitelluissa valaisimissa ovat saaneet hieman hyväksynnän sisävalaistuksessa, mutta niitä yleensä suositellaan vain huoneille, joissa on korkea katto ja joissa hyvä värisävy ei ole tärkeä, kuten urheilusalissa.
Sisävalaistuksen valaisimet
Sisävalaistuksen suunnittelija yleensä valitsee valaisimet seuraavista valaisintyypeistä:
Korkeanpaineinen natriumvalaisin
Jokaisella yllä mainitulla tyypillä on omat vahvuutensa ja heikkouksensa. Suunnittelijan pitäisi ottaa huomioon seuraavat tekijät valaisimen valinnassa:
Valaistuksen tehostuksen huomio. Valaistuksen tehostus on valaisimen lumensivirran suhde sähkövoimaan (wattina) valaisimelle. Valaisimen on tuotettava vaadittu valaistus taloudellisesti.
Suunnittelijan pitäisi huomioida valaisimen elinkaari. Heidän pitäisi miettiä, mitä vaikeuksia voi olla poltettujen valaisimien vaihtamisessa ja onko valaisimien ryhmävaihto taloudellisesti parempi vai ei.
Valaisimen lumensien säilyminen on tärkeä tekijä. Kysymys voi nousta, onko tärkeää, että valaistustaso on aina vähintään tietyssä tasossa.
Toinen tärkeä huomio on väri, ulkonäön tekijä. Vaikka kaikki luetellut valaisimet tuottavat "valkoista" valoa, niiden CCT ja CRI eroavat. Suunnittelijan pitäisi huomioida, kuinka tärkeitä näkemisen tehtävien ja ympäristön värit ovat uskollisesti toistettaviksi.
Kaikki kaasupäästövalaisimet vaativat lisälaitteita, kuten ballastia, kun taas lyhdynkytinvalaisimet eivät. Ballastien käyttö voi vaikuttaa valaisimen tulokseen, elinkaareen, käynnistyksen luotettavuuteen, järjestelmän tehokkuuteen ja asukkaiden mukavuuteen.
Suunnittelijan pitäisi miettiä, onko kyseisessä ympäristössä muita epätyypillisiä tekijöitä, kuten lämpötilaongelma, stroboskooppisten vaikutusten välttäminen, sähkömagneettisten häiriöiden vaikutukset tilan toimintaan, hajuisten aineiden aiheuttamat korroosio- tai räjähtävän ympäristön muodostuminen jne.
Valaistuksen tehostuksen huomio
Yleisimpien neljän valaisintyypin ensimmäisten kolmen tekijän vertailu on esitetty yllä olevassa taulukossa. Keskustelemme ensin valaisimen tehostuksesta. Lyhdynkytinvalaisimien tehostus vaihtelee 12 lm/W 40 W:n standardivalaisimelle 22 lm/W 500 W:n standardivalaisimelle. Kun lyhdynkytinvalaisimien suunnitelma pysyy samana, valaisimen tehostus kasvaa valaisimen wattiarvon kanssa. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että korkeampien wattiarvojen valaisimien paksuammat filamentit voidaan käyttää korkeammilla lämpötiloilla samalla elinkaarella. PAR (Paraabelinen alumiinikuoritettu peili) - ja R (Reflektori) -valaisimet ovat yleensä tehottomampia kuin saman wattiarvon standardivalaisimet. Tämä johtuu siitä, että PAR- ja R-valaisimet on suunniteltu kestäviksi pidempään.
Fluoresenttivalaisimet tuottavat paljon korkeampia tehostuksia kuin lyhdynkytinvalaisimet, vaikka ne myös käyttävät ballastia. Esimerkiksi 40 W:n standardikylmävalkoinen fluoresenttivalaisin tuottaa aluksi 3150 lumensia, ja sen ballastin kulutus on 12 W. Näin tehostukset ovat 3150/40 = 79 lumen / watti aluksi ja ballastin menetykset mukaan lukien kokonaiskulutus on 52 W, joten 3150/52 = 61 lumen / watti yhteensä. Tämä yleinen tehostusarvio on käytössä markkinoilla. Valaistussuunnittelussa fluoresenttivalaisimet käytetään yleensä parina yhden ballastin kanssa parantamaan yleistä tehostusta. Esimerkiksi kummankin fluoresenttivalaisimen kulutus on 40 W, ja niiden yhteinen ballastin kulutus on 12 W, mikä antaa alunperin 68 lumen/W yhteensä. Preheat-fluoresenttivalaisimien tehostukset ovat hyvin alhaisia. Nykyaikaisissa fluoresenttivalaisimen ballastit on suunniteltu niin, että ne ovat energiansäästövalaisimia, jotka tarjoavat korkeimman valaistuksen tehostuksen.
Metallihalidivalaisimet ovat tehokkaampia kuin vesilisävalaisimet. Tämä johtuu metallihalidivalaisimissa käytettävien halidisaarten lisäyksestä. Esimerkiksi 400 W metallihalidivalaisin tuottaa aluksi 34000 lumensia, ja sen ballastin kulutus on 460 W. Tämä antaa alunperin yhteensä 745 lumen/W. Alhaisempien wattiarvojen koot on alhaisempi tehostus.
Jälleen korkeanpaineiset natriumvalaisimet tarjoavat korkean tehostuksen. Mutta matalanpaineiset natriumvalaisimet, jotka ovat vielä tehokkaampia, eivät sovi sisävalaistukseen. Tämä johtuu heidän huonoista värisävyjen toistamisominaisuuksista. Esimerkiksi 400 W:n natriumvalaisin tuottaa aluksi 50000 lumensia, ja sen ballastin kulutus on 75 W. Joten koko järjestelmän kulutus on 475 W. Sen alunperin lumeneffektiivisyys on 105 lumen/W. Komposiotion mukaan 100 W:n natriumvalaisin tuottaa 9500 lumensia, kuluttaa 135 W, ja sen alunperin lumeneffektiivisyys on 70 lumen/W.
Valaisimien elinkaaren huomio
Yllä olevan taulukon toinen sarake näyttää valaisimien elinkaaren tunteina. Oletetaan aina, että valaisimet toimivat niiden suunnitellulla jännitteellä ja normaalilla lämpötilalla. Valaisimien elinkaari riippuu valaisintyypistä. Standardilyhdynkytinvalaisimien elinkaari on 750 tai 1000 tuntia. Jälleen PAR- ja R-valaisimet on arvioitu 2000 tunniksi. Fluoresenttivalaisimien elinkaari perustuu kolmeen palamistuntiin, kun taas preheat-fluoresenttivalaisimien elinkaari on alhaalla, nimittäin 7500 tai 9000 tuntia. Instant start -lampu kestää 12000 tuntia. Taas rapid start -lampu kestää 18000 tai 20000 tuntia.
Mitalihalidivalaisimien elinkaari riippuu palamistunteista käynnistyksen kerralla. Niiden elinkaari on 10 tuntia käynnistyksen kerralla. Esimerkiksi 400 W metallihalidivalaisin on pisimpään elävä, eli 20000 tuntia. 1500 W lamppu on lyhyiten elävä, eli 3000 tuntia. Kaikki korkeanpaineiset natriumvalaisimet ovat 24000 tunnin elinkaarin, kun niitä käytetään erityisesti suunnitelluilla ballasteilla. Korkeanpaineiset natriumvalaisimet käytetään vesilisävalaisimien sijaan pienemmällä wattiarvolla ja pidemmällä elinkaarella. Vesilisävalaisimet ovat 12000 tunnin elinkaarin.
Prosentuaalinen lumensien deprekiaatiohuomio
