فن آوری کنترل روشنایی

فن آوری کنترل روشنایی: کاربرد های فعلی, رویکردهای اصلی و سمت و سوی آینده
نوشته شده توسط: کریگ دی لوی, انجمن کنترل روشنایی امریکا
برگردان: امیر حسین رحیمیان
طبق نتابج تحقیقاتی که اخیربه دستور موسسه وات استوپر(1) توسط موسسه تحقیقاتی دوکر ریسیرچ(2) انجام شد , امروزه بکارگیری سامانه های کنترل خودکارروشنایی نه تنها یک استثنا محسوب نشده بلکه کم کم رنگ و بوی یک پدیده منطقی و الزامی بخود گرفته است. این تحقیق نشان داد که در بسیاری از پروژه های ساختمانی جدید و پروژه های بازسازی در بخش دفاتر اداری و اماکن اموزشی استفاده از سامانه های کنترل خودکارروشنایی با اقبال خوبی مواجه شده است و تقریبا در 65درصد این پروژه ها از این سامانه های هوشمند استفاده شده است.
این تحقیق بخشی از سلسله تحقیقاتی است که کمیته انرژی کالیفرنیا(3) در راستای شناسایی و ارزیابی سامانه های کنترل خودکار روشنایی طی یک دوره دوساله و با تخصیص هزینه ای بالغ بر پنج میلیون و دویست هزار دلار انجام داد. این تحقیق با هدف شناسایی فن اوری های نوین در زمینه روشنایی هوشمند و کنترل روشنایی و تدوین استاندارد های مورد نیاز جهت افزایش بهره وری از انرژی برق و کاهش مصرف انرژی خصوصا در زمان پیک مصرف و همچنین کاهش الودگی ناشی از تولید انرژی الکتریکی انجام شد.
در این تحقیق همچنین مشخص شد که کاربران گرچه نسبت به نتایج استفاده از سامانه کنترل خودکار روشنایی از ان جهت که موجب کاهش مصرف برق میشود و همچنین مطابق با الزامات استاندارد های مصرف انرژی است بسیار علاقمند هستند اما همواره بدنبال راه حل های کم هزینه و ساده میباشند.
در این تحقیق 4 رویکرد اصلی مطرح شده در مبحث کنترل روشنایی –سامانه اتوماسیون ساختمان, پنل های کنترل روشنایی, حسگرهای حضور, و سامانه های بهره وری از روشنایی روز – به عنوان رویکردهای موثر و نسبتا عاری از مشکل شناخته شده است که از این میان رویکرد های حسگر حضور و سامانه روشنایی برنامه ریزی شده اکثریت کاربرد را بخود اختصاص داده اند.
مهمترین فن اوری پیشرفته ای که به عنوان محبوب ترین نیز شناخته شد شامل پروتکل های استاندارد همراه با راهکار های پلاگ اند پلی و بالاست های دایمنگ( کاهنده نور) کم هزینه می باشد.
پروتکل های استاندارد و بالاست الکترونیکی کاهنده کم هزینه به عنوان پبشرفته ترین فن اوری که بیشترین تاثیر را بر کاربرد کنترل روشنایی دارد شناخته شد.
آقای دیوید پترسون , مدیر توسعه استراتژیک بازار در موسسه وات استاپر معتقد است که "هماهنگ سازی پروتوکل های استاندارد به گونه ای که تجهیزات روشنایی را قادرسازد با یکدیگر سخن بگویند و همچنین یکپارچه سازی سامانه های خودکار روشنایی با سامانه های مدیریت ساختمان از دیدگاه کاربران مهمترین عامل شناخته میشود. سامانه حسگر حضور و تنظیم پذیری دستی میزان نور از جمله رویکردهایی است که بطور قابل ملاحضه ای در حال گسترش میباشد."
تحقیق
در برنامه تحقیقاتی کمیسیون انرژی کالیفرنیا که در راستای پروژه 5.4 بررسی و تدوین استاندارد تجهیزات کنترل روشنایی دالی(DALI) انجام شد, اولین هدف بررسی کاربرد فعلی کنترل کننده ها , میزان رضایت از کاربرد آنها , سازگاری با پروتکل استاندارد و مزایای استفاده از قابلیت نتظیم پذیری نور(دایمینگ) می باشد.
هدف پروژه 5.4شتاب بخشیدن به استفاده از لامپ فلورسنت با قابلیت کاهش پذیری نور(دایمینگ) در اماکن اموزشی و اداری و به تبع ان کاهش مصرف و تقاضای انرژی است. در این پروژه همچنین سعی شده است نیازمندی های کاربران به سامانه های خودکار , کنترلر های دستی, نظارت مرکزی و گزارش دهی, LOAD SHEDDING, حسگر حضور , و حد اکثراستفاده از روشنایی روز در اماکن اموزشی و اماکن اداری تجاری شناسایی شود.همچنین پروتکل دالی ( رابط روشنایی دیجیتال قابل برنامه ریزی) که امکان ایجاد شبکه دیجیتال روشنایی که در ان تمام تجهیزات روشنایی امکان ارتباط و تعامل با یکدیگر را دارند که این قابلیت امکان کنترل شدت نور بطورت یکپارچه (FACILITYWIDE DIMMING) را فراهم میسازد مورد مطالعه قرار گرفت.
میزان ظریب نفوذ کنترل های خودکار روشنایی
پاسخ دهنده گان اذعان داشتند که در بیش از نیمی از پروژه های ساخت و ساز و بازسازی که طی دوسال گذشته انجام داده اند از کنترل های خود کار روشنایی استفاده کرده اند.در پروژه های ساخت و ساز بیش از 50درصد از مساحت سطوح زیر پوشش کنترل خودکار روشنایی قرارگرفته است.
پترسون اظهار میدارد " بخش اموزش بیشترین میزان استفاده از کنترل های خودکار را بخود اختصاص داده است بخصوص کالج ها , دانشگاه ها , و دیگر اماکن اموزش عالی.
در پروژه های بازسازی این میزان به مراتب کمتر می باشد. بیشترین میزان تفاوت در پرژه های ساخت و ساز و پروژه های بازسازی در دسته بندی " دیگر" قرار میگیرد یعنی کتابخانه, فروشگاه ها, بیمارستان ها , بخش دولتی , اماکن تفریحی, و بخش صنعتی.طبق اظهار نظر پاسخ دهنده گان در بیش از 80درصد پروژه های ساخت و سازی که طی دو سال گذشته توسط انان انجام شده است از کنترل های خودکار روشنایی استفاده شده است در حالی که در پروژه های بازسازی این میزان به کمتراز 50درصد تنزل مییابد.

پروژه هایی که طی 2 سال گذشته در انها از کنترل خودکار روشنایی استفاده شده است
دیگر    کودکستان تا دبیرستان    اموزش عالی    اماکن اداری
ساختمان های جدید
78.7%    65.0%    71.4%    61.8%    درصد ظریب نفوذ
-     -     -     -     ساختمان های بازسازی شده
42.8%    53.1%    61.9%    57.5%    درصد ظریب نفوذ

*دیگر شامل کتابخانه, فروشگاه, بیمارستان,اماکن دولتی, اماکن تفریحی, و صنعتی است.

سطح زیر پوشش کنترل خودکار روشنایی در پروژه هایی که در آن از روشنایی خودکار استفاده شده است
دیگر    کودکستان تا دبیرستان    اموزش عالی    دفاترا اداری          -
-    -    -    -     ساختمان های جدید
62.5%    59.0%    57.6%    65.4%    درصد سطح زیر پوشش
-    -    -    -     ساختمان های بازسازی
45.8%    50.8%    45.2%    59.2%    درصد سطح زیر پوشش

*دیگر شامل کتابخانه, فروشگاه, بیمارستان,اماکن دولتی, اماکن تفریحی, و صنعتی است.

مشوق ها یی که مصرف کننده را به استفاده از کنترل های خودکار روشنایی تشویق می کنند کدامند؟

پنج عامل مهم ایجاد انگیزش برای استفاده از کنترل های خود کار روشنایی به شرح زیر است :
1.افزایش میزان صرفه جویی انرژی
2.تامین نظر مالکین ساختمان
3.مطابقت با استاندارد های ملی و ایالتی در مورد مصرف انرژی
4.افزایش میزان کنترل شخصی کاربر بر روشنایی
5.استفاده از مشوق های مالی و یارانه های دولتی
همچنین پاسخ دهنده گان به این تحقیق "مشوق های دیگر" را نیز به عنوان عامل بسیار مهمی برشمردند که این نشان میدهد عوامل بسیار دیگری می تواند کاربر را به سوی استفاده از کنترل های خودکار روشنایی هدایت کند.
اقای پترسون معتقد است صرفه جویی در مصرف برق و همچنین داشتن کنترل حد اکثری بر میزان و کیفیت نور مهمترین عواملی است که کاربر را به استفاده از کنترل خودکار روشنایی تشویق می کند.
کدامیک از روش ها محبوبتر است ؟.
در این تحقیق بر 3 روش کنترل خود کار روشنایی تاکید شده است: برنامه ریزی زمانی , اشکار ساز حضور , و سامانه های بهروری از روشنایی روز.
فن اوری های برنامه ریزی زمانی شامل سامانه های مدیریت انرژی ساختمان, تایمرها , و پنل های کنترل خودکار روشنایی است. پاسخ دهندگان به تحقیق اذعان داشتند که در سامانه های مدیریت انرژی ساختمان از برنامه ریزی زمانی ( 39 درصد) بدنبال ان در مقام دوم از تایمر ها (35درصد) و از پنل های کنترل خودکار روشنایی (26درصد) در مقام سوم استفاده میشود.

اصولا از سامانه های خودکار مدیریت ساختمان در سازه هایی بزرگتر از 100 هزار فوت مربع و بیشتر استفاده میشود.در ساختمان های کوچکتر بیشتر تمایل است از پنل های کنترل روشنایی و تایمر استفاده شود.و مهمترین دلیل این مساله هزینه اولیه و همچنین تمایل تکنسین ها به استفاده از تجهیزات از پیش اماده که به راحتی قابل نصب و راه اندازی است و نیازی به برنامه نویسی و کاربرد رایانه ندارد می باشد.
طبق نتایج حاصل در این تحقیق رایجترین راهکار مورد استفاده هم در ساختمان های بزرگ و هم ساختمان های کوچک حسگر حضور می باشد.همچنین از سامانه های برنامه ریزی زمانی نیز تاحدودی استفاده میشود و بدنبال کاربرد سامانه های بهره وری از نورخورشید در جایگاه سوم قرار میگیرد.

میزان استفاده از راهکارهای مختلف روشنایی خودکا

برنامه ریزی زمان    حسگر حضور    سنسور نور روز    -
ساختمان های جدید
48.00%    65.70%    10.50%    کودکستان تا دبیرستان
48.00%    75.40%    12.70%    اموزش عالی
54.30%    61.70%    11.70%    اداری
58.00%    67.00%    20.00%    * دیگر
-    -    -    ساختمان بازسازی
35.20%    65.20%    11.40%    کودکستان تا دبیرستان
39.20%    72.30%    10.40%    اموزش عالی
41.50%    59.70%    7.50%    دفاتر اداری
58.00%    67.00%    20.00%    * دیگر

*دیگر شامل کتابخانه, فروشگاه, بیمارستان,اماکن دولتی, اماکن تفریحی, و صنعتی است.

چگونه می توان این فن اوری ها درجه بندی کرد ؟
از پاسخ دهندگان خواسته شد با درنظر گرفتن میزان تحقق اهداف تعریف شده برای کاهش مصرف انرژی و همچنین میزان کم مشکل بودن تجهیزات مورد استفاده , فن اوری های مختلف را از یک تا پنج درجه بندی کنند . درجه"1" به معنای بیشتر از سطح توقع , "3" به معنای تحقق اهداف تعریف شده و "5" بمعنای عدم تحقق اهداف تعریف شده است.
برنامه ریزی زمانی با عملکردی قابل اعتماد بالاترین درجه را به خود اختصاص داد و سامانه بهره وری از نور خورشید پایین درجه را از لحاظ تحقق اهداف و بی مشکل بودن بخود اختصاص داد. تمام فن اوری ها موثر و تا به نسبت بدون مشکل شناخته شده است.
درجه بی مشکل بودن
درجه تحقق اهداف
فن آوری
2.09    2.22    برنامه ریزی زمانی که در سیستم مدیریت خودکار ساختمان استفاده می شود
2.15    2.25    برنامه ریزی زمانی که از پنل های کنترل روشنایی استفاده می کند.
2.42    2.56    اشکار ساز حضور
2.55    2.95    کنترل های روشنایی روز

از پاسخ دهنده گان در مورد مشکلات استفاده از این فن اوری ها پرسیده شد. در سامانه خودکار مدیریت ساختمان اولین مشکل شامل هزینه اولیه بالا و فقدان تجربه کافی کاربر نهایی شناخته شد. برای پنل های کنترل روشنایی و سامانه بهره وری از روشنایی روز هزینه اولیه بالا و برای حسگر حضور تشخیص نادرست و تاخیر در روشن کردن به عنوان بزرگترین مشکل استفاده یاد شد.
مشوق های استفاده از سامانه های کنترل روشنایی کدام است ؟
در این تحقیق پرسیده شد پنج مشوق استفاده از سامانه های کنترل روشنایی را به ترتیب اهمیت نفوذ از یک تا پنج درجه بندی کنند. درجه یک به عنوان بیشترین تاثیر و شماره پنج به عنوان کمترین تاثیر می باشد. نتایج حاصل به شرح زیر است:
1.پرتکل های استاندارد برای سامانه های خود کار روشنایی 2.36
2.یکپارچه سازی سامانه خودکار روشنایی با سامانه مدیریت ساختمان    2.53
3.افزایش نیاز شخصی به توانایی کنترل روشنایی     3.04
4.تمایل برای انعطاف پذیری در کاربرد فضای ساختمان 3.06
5.روند افزایشی کاربرد طراحی بهره وری از روشنایی روز در معماری ساختمان 3.73
درجه بندی پرتکل های استاندارد به عنوان پر اهمیت ترین مشوق سه دلیل اصلی دارد: سامانه ها با یکدیگر بهتر کار می کنند, مشخصات راحتتر تنظیم می شودو رویه های کاربری ساده تربوده و استفاده ان اسان تر میباشد.کاربرد پرتکل های استاندارد موید این مساله است که اجزای سامانه بخوبی با یکدیگر کار کرده و همچنین مجموعه ای از عملکرد ها و فرامین اصلی فراهم میسازد که قابلیت کارکردن با سامانه های خودکار مدیریت ساختمان(BMS) را دارد.
دومین مشوق , یکپارچه سازی سامانه خودکار روشنایی با سامانه خودکار مدیریت ساختمان(BMS) است. پاسخ دهنده گان اذعان داشتند که چون یکپارچه سازی در سامانه های کنترلی موجب تسهیل استفاده در هر دوسامانه است ,این مشوق یکی از مهمترین دلایل استفاده می باشد. یعنی یک تکنیسین می تواند هر دو سامانه را راهبری کند و بدین ترتیب انرژی بیشتری صرفه جویی میشود.
در مورد بهره وری از روشنایی روز , پاسخ دهنده گان ان را به عنوان عامل مهمی تلقی نکرده و هیچ گاه صرفا به این دلیل انتخاب خود را تغییر نداده اند. انان معتقد هستند روند استفاده از سامانه های بهره وری از روشنایی روز به میزان کاربرد آن توسط معماران بستگی دارد و هنگامی که معماران و طراحان ساختمان از این روش در طراحی های خود بیشتر استفاده کنند , نقش بیشتری در تشویق مردم به بکار گیری این سامانه ایفا می کند.
حسگر حضور به عنوان مهمترین مشوق شناخته شد. از پاسخ دهنده گان همچنین خواسته شد با در نظر گرفته قیمت تجهیزات پیشرفته تر نظر خود را بیان کنند. یک سوال به این شرح مطرح شد: با توجه با این که هزینه نصب یک سامانه سنتی پارابولیک 2 دلار بر فوت مربع است, کدامیک از 3 گزینه زیر را برای تقویت کیفیت روشنایی خود استفاده می کنید؟

40.30%    استفاده از فیکسچر مستقیم/غیر مستقیم به ازای 5/2 دلار بر فوت مربع هزینه نصب    1
31.30%    حسگر حضور یکپارچه به ازای 3 دلار بر فوت مربع هزینه نصب    2
25.40 %    حسگر حضور یکچارچه و تنظیم پذیری نور توسط کار بر به ازای 5/3 دلار بر فوت مربع هزینه نصب    3

گزینه اول بدین دلیل مورد استقبال قرار گرفت که دارای هزینه نصب کمتری می باشد. هرچند گزینه 2 نیز بدلیل هزینه اولیه مناسب و ارزش قابل قبول در این جایگاه قرار گرفت. و گزینه 3 نیز بدین دلیل مورد استقبال قرار گرفت که رضایت خاطر و رفاه بیشتری به کاربر می دهد. با درنظر گرفتن جایگاه گزینه سوم می توان اینگونه نتیجه گیری کرد که بخش قابل توجهی از بازار حاضرند بخاطر داشتن کنترل شخصی بر تنظیم شدت نور نیم دلار بر فوت مربع هزینه بیشتری را بپردازند.
جایگاه فن اوری های نوین چیست؟
فهرستی از فن اوری های نوین در زمینه کنترل روشنایی در اختیار پاسخ دهند گان قرار داده شد و از انان خواسته شد ایا این فن اوری های جدید استفاده از سامانه های کنترل روشنایی را تسهیل می کند. پاسخ به این سوال بسیار مثبت بود که البته بالاست های الکترونیکی ارزان قیمت با قابلیت کاهنده گی نور ( دایمینگ) , پرتکل های استاندارد و راهکار های پلاگ اند پلی به ترتیب جایگاه اول تا سوم را به خود اختصاص دادند.
پرتکل های ارتباطی استاندارد صنعتی    بالاست الکترونیکی دایمینگ ادرس پذیر    بالاست الکترونیکی ارزان قیمت دایمینگ    راهکار های پلاگ اند پلی    راهکارهای یک مرحله ای مانند کنترل های یکپارچه با تجهیزات روشنایی    -
78.60%    62.20%    84.30%    77.80%    69.30%    بله
21.40%    21.40%    15.00%    20.60%    29.90%    خیر
0.00%    0.00%    0.80%    1.60%    0.80%    مطمن نیستم
100%    100%    100%    100%    100%    کل

سپس از انان خواسته شد که این فن اوری ها را رتبه بندی کنند( از یک تا پنج به ترتیب با اهمیت ترین تا کم اهمیت ترین):
1. پرتکل های ارتباطی استاندارد صنعتی                                                 2.14
2. بالاست الکترونیکی ارزان قیمت دایمینگ                                             2.23
3. راهکار های پلاگ اند پلی                                                               2.41
4. راهکارهای یک مرحله ای مانند کنترل های یکپارچه با تجهیزات روشنایی     2.93
5.بالاست الکترونیکی دایمینگ آدرس پذیر                                              3.05
پرتکل های استاندارد به این دلیل در مقام نخست قرار گرفت که پاسخ دهندگان احساس کردند استفاده از ان ساده تر و راحتتر خواهد بود و از سوی دیگر موجب رقابت بین تولید کنندگان ان برای کاستن قیمت می شود. تفسیر این مساله این است که در حال حاضر کارکردن سامانه های مختلف با یکدیگر عاری از مشکل نمی باشد و کاربر هنگام انتخاب نوع سامانه به مساله کم مشکل بودن و سهولت استفاده بسیار اهمیت میدهد. مساله ای که در مورد سامانه حسگر حضور بدلیل سهولت استفاده و کم مشکل بودن صدق میکند.
بالاست الکترونیکی ارزان قیمت دایمینگ به این دلیل در دومین جایگاه قرار گرفت که توجیه پذیر بودن قیمت ان بسیار مهم می باشد و این یعنی در حال حاضر قیمت این محصول بسیار گران قیمت است که با توجه به روند نزولی قیمت تولید این محصول پیش بینی میشود در آینده این محصول جایگاه بسیار مناسبی در بازار داشته باشد.

1-       The Watt Stopper
2-       Ducker Research

3- California Energy Commission's Public Interest Energy Research (PIER) Lighting Research Program

لینک منبع شرکت پیشران کنترل

فن آوری کنترل روشنایی

مطالب مشابه :

دانلود پایان نامه شبکه های حسگر بی سیم

نکاتی مهم و کلیدی برای افزایش توان باطری در گوشیهای موبایل هوشمند

بررسی های تخصصی گوشی HTC One

بررسی های تخصصی گوشی Galaxy S4

عینک هوشمند ماکروسافت

نرم افزار اندازه گیری قند خون از طرف FDA تأیید شد

پرفروش ترین گوشی ها در بازار ایران - نوکیا همچنان در صدر بازار ایران

آشنایی با شبکه های بیسیم

فن آوری کنترل روشنایی

گوشی هوشمند ThL W100چهارهسته‌ای ۱۷۰دلار عرضه شد!