کاهش مصرف انرژی و ایجاد خانه های سبز با لوله های نوری

سیستم روشنایی لوله نوری از متداول ترین سیستم های روشنایی با منبع نوری مجزا هستند ، که هم برای انتقال نور طبیعی و هم برای انتقال نور مصنوعی کاملا مناسب می‌باشند و با توجه به این مشخصات و بدلیل امتیازات فراوانی که دارند امروزه در کشور ژاپن و امریکا و کشورهای پیشرفته اشاعه فراوانی پیدا کرده اند و بدلیل قابلیت های زیاد این سیستم ها, از آنها بعنوان روشنایی آینده نام برده میشود . با استفاده از این سیستم ، میتوان در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و تلفات انرژی در سیستم روشنایی را کاهش داده و به ایجاد خانه های سبز کمک نمود .

خصوصیات روشنایی ایجاد شده توسط لوله نوری :

-عمده ترین خصیصه روشنایی لوله نوری که آن را از سایر تکنولوژی ها و روش های طراحی روشنائی متمایز می سازد ، جداسازی نور از سایر مولفه های الکترومغناطیسی آن می باشد. به عبارت دیگر تمام اشعه های نوری که تاکنون بطور متداول بکار رفته اند ، علاوه بر نور مرئی شامل مولفه های دیگری چون حرارت ، تشعشعات ماوراء بنفش uv، تشعشعات مادون قرمز IR (در مورد نورهای طبیعی)هستند و روشنایی الکتریکی علاوه بر این مولفه ها ، امواج الکترومغناطیسی و الکتریسیته را نیز شامل می شود.

اما نور لوله نوری فاقد تمام این گونه تشعشعات است و خالص ترین نور جهت مصارف روشنایی و سایر موارد استفاده اختصاصی می باشد.

– دومین خصیصه این سیستم روشنایی ، عایق بودن، محکم بودن، بی اثر بودن و پایدار بودن قطعات تشکیل دهنده این سیستم می باشد. در آن سیم بکار نرفته است و لامپ های شکستنی در این سیستم وجود ندارد.

-سومین خصیصه این سیستم روشنایی ، سبک و کم حجم بودن قطعات آن می باشد.

-چهارمین خصیصه آن انطباق با نیازهای روحی و روانی انسان و محیط زیست می باشد ، بطوریکه در هماهنگی کامل با طبیعت و احساسات زیباشناختی انسان هست.

– پنجمین خصیصه این سیستم روشنائی امکان تقسیم نور یک منبع نور به نقاط مختلف می‌باشد ، به طوریکه گاه تا صدها نقطه مجزا ، بر اساس مقدار روشنایی و نور مورد نیاز توسط یک منبع نوری روشن می‌شوند.و این از مشخصات منحصر به فرد تکنولوژی روشنایی لوله نوری می‌باشد.

-بطوریکه در سیستم روشنایی متداول الکتریکی هر لامپ یا مولد نور قادر به روشنایی یک منطقه و یا نورپردازی یک شی می باشد و نور آن را نمی‎توان به قسمت های مختلف تقسیم و به نقاط مختلف منتقل کرد. همین نقیصه سیستم های روشنایی متداول ، معمولاً باعث به هدر رفتن مقدار زیادی از انرژی نوارنی میشود. برای مثال در یک لامپ رشته ای معمولی فقط یک هشتم انرژی مصرفی لامپ به نور مرئی تبدیل میشود ، بقیه آن به گرما و تشعشعات غیرمرئی و اکثراً مضر تبدیل میشود.

-از این مقدار انرژی هم که به نور تبدیل شده است ، فقط یک سوم آن به عنوان روشنائی مفید موثر مورد استفاده قرار می گیرد و دو سوم آن در اشکال نور غیرموثر (برای روشن کردن فضاهائی که نیازی به روشنایی آنها نمی باشد) به هدر می رود.

– ملاحظه میشود که حداکثر فقط 4% انرژی یک لامپ رشته ای به نور مفید تبدیل میشود و در بهترین حالت با لامپهای کم مصرف مقدار بهره وری به سه برابر یعنی حدوداً 12% رسیده است و با توجه به این واقعیت که حدود 30% کل مصرف الکتریکی در جهان صرف روشنائی داخلی و خارجی میشود متوجه حجم عظیم تلفات میشویم.

– لذا مسئله روشنائی و تلفات انرژی قابل توجه در آن, امروزه به یک چالش جدی تبدیل شده است و حکومت ها و سازمانهای بین المللی توجه زیادی به حل این مشکل دارند.

تامین روشنایی در نقاط مختلف طبقات پایین تر با استفاده از لوله های نوری

راهکارهای کلی که برای این مشکل تعریف شده است عبارتند از:

1- افزایش بهره وری لامپها و منابع نوری

2- استفاده از نور روز و نور خورشید

3- استفاده از نور وظیفه ای ( یعنی هدایت نور به منطقه مورد نیاز جهت روشنایی و جلوگیری از روشن کردن قسمتهائی که نیازی به آن نمیباشد).

4- کاهش دفع حرارت ناشی از روشنائی در محل مصرف نور که موجب تلفات مضاعف انرژی شده و باعث می شود مجدداً با صرف انرژی الکتریکی دیگری توسط سیستمهای تبرید, گرمای ایجاد شده دفع شود.

سیستم های روشنائی لوله نوری با مشخصاتی که دارند قادرند در هر 4 مقوله صرفه جوئی و بهبود الگوهای مصرف انرژی روشنائی موثر واقع شوند و همین مشخصات منحصر بفرد این تکنولوژی است که آن را ممتاز کرده است. بطوریکه با وجود نوپا بودن این تکنولوژی امید فراوانی به آینده و همه گیر شدن این سیستم نوری وجود دارد و امروزه بیشترین تحقیقات و سرمایه گذاری ها در زمینه روشنائی در تکنولوژی روشنائی لوله های نوری و نیز تولید لامپ ها (منابع نوری) با کارآئی بالاتر انجام می پذیرد.

نقش سیستمهای روشنایی با منبع نوری مجزا و تکنولوژی لوله نوری در راهکارهای چهار گانه صرفه جوئی در مصرف انرژی در روشنایی:

الف : نقش این تکنولوژی در افزایش بهره وری لامپ ها و منابع نوری :

-در زمینه تولید لامپ ها با بهره وری و کارآئی بالاتر بطور کلی عمده تحقیقات در ساخت لامپهای پر قدرت. ال‌ ئی‌ دی با امکان تولید نور سفید توسط آنها و دیگر در ساخت لامپ های پلاسمای سلفوری که( SLS)SULFUR LIGHT SYSTEM و ( PLS )PLASMA LIGHT SYSTEM نامگذاری شده اند، متمرکز شده است.

-در هر دوی این تحقیقات نتایج موفقیت آمیز و امیدوار کننده ای بدست آمده است. امروزه لامپ های پرقدرت ال‌ ئی‌ دی با نور سفید (در شکل ال‌ئی‌دی‌های GRB و ال‌ئی‌دی‌های فلور سنتی از ترکیب ال‌ئی‌دی‌های با نور آبی و ال‌ئی‌دی‌های با تابش ماورائ بنفش با استفاده از یک لایه فلورسنت ) بصورت تجارتی وارد بازار شده اند .لامپ های پرقدرت ال‌ئی‌دی تا توان 75 وات معادل لامپ های رشته ای و با توان موثر 10 وات ساخته شده اند.

-ولی در تولید لامپ های پر وات ال‌ئی‌دی بدلیل مسئله دفع حرارت لایه های داخلی آن و نیز در ساخت لامپ‌های ال‌ئی‌دی با نور کاملا سفید و مطلوب مشکلاتی وجود دارد و باید اذعان کرد تا رفع کامل این مشکلات و فرا گیر شدن آنها و جایگزینی با لامپ های موجود راه درازی در پیش است.

-در صورت تولید لامپ های پر قدرت ال‌ئی‌دی بدلیل عدم تولید تشعشعات حرارتی و عمر بسیار زیاد می‌توان از آنها به عنوان منبع نوری سیستم های روشنایی لوله نوری استفاده کرد . البته هم اکنون نیز در مواردیکه در یک طرح روشنایی لوله نوری به نور کم نیاز باشد این لامپ ها به کار می‌روند.

-لامپهای سلفوری از گدازش (Fusion) سلفور در میدان میکروویو با فرکانس حدود 5/2 گیگاهرتز تولید میشود . به این ترتیب که حدود چند میلیگرم سلفور به همراه گاز بی اثر آرگون در یک حباب کروی با قطر حدود سه سانتیمتر از جنس کوارتز در معرض میدان چرخان میکرویو قرار می گیرد.

-در نتیجه تولید گرمای فوق العاده, سلفور به شکل پلاسما در می‌آید و تولید نور میکند. این روش, مشابه نور تولید شده در خورشید می باشد و دارای خواص نوری همانند نور خورشید می‌باشد و گرمای نور آن حدود 6000 درجه کلوین (شبیه نور خورشید) می باشد.

-نور تولید شده توسط این لامپها حرارت ایجاد نمی کند و شامل تشعشعات uv نمی باشد و بالاترین بهره وری در بین لامپ هایی را دارد که تا کنون ساخته شده است ، بطوری که بازده نوری آن حدود Luman/watt180 می‌باشد. ولی این لامپها تولید خیرگی بسیار زیادی می‎کنند ، بطوریکه مستقیماً برای استفاده در مقاصد روشنایی مناسب نمی‌باشند.

– و دارای توان نوری بسیار زیاد هستند (برای مثال لامپهای SLS با توان نوری معادل kw36 یعنی با قدرت تولید روشنائی معادل 360 لامپ صد وات رشته ای ساخته شده اند) این لامپها مناسب برای استفاده در سیستم های روشنائی با منبع نوری مجزا یعنی Remote Source Lighting (RSL) سیستم لوله نوری می باشند.

-فلذا درصورت توسعه استفاده از سیستم های منبع نوری مجزا (RSL) امکان بکارگیری این گونه لامپ ها و دسترسی به منابع نوری با بهره وری بالاتر فراهم خواهد شد.

ب : نقش سیستم روشنایی لوله نوری (RSL) در استفاده از نور خورشید و نور روز :

-بر اساس تحقیقاتی که انجام شده است حداکثر مصرف برق در زمینه روشنائی مقارن ظهر یعنی در زمانی است که خورشید بیشترین تابش را دارد. اگر بصورت واقع بینانه ای استفاده از نور روز در ساختمانها مورد بررسی قرار گیرد باید قبول کرد با وجود تاکید به استفاده از این موهبت رایگان عملاً امروزه در ساختمانها نور خورشید به طور موثری مورد استفاده قرار نمی گیرد.

-بطوریکه در ساختمانها (بخصوص ساختمانهای بزرگ و برج ها) یا نور طبیعی کافی به تمام نقاط ساختمان نمی‌رسد و یا اگر در مواردی اطاقها نورگیر باشد به خاطر وجود خیرگی در نور خورشید و یا انتقال حرارت خورشید معمولاً پرده ها کشیده هستند و بیشتر از روشنائی برق استفاده می شود.

-در واقع وجود گرما، خیرگی و تشعشعات uv در نور مستقیم خورشید و نیز عدم امکان انتقال نور خورشید به تمام نقاط داخل ساختمان مهمترین دلایل استفاده از روشنایی الکتریکی درموقع روز می باشند.

– سیستم های روشنایی با لوله نوری و RSL امکان انتقال نور طبیعی خورشید ، بدون گرما و بدون تشعشعات مضر و خطرناک را به هر نقطه از ساختمان که نفوذ نور مسقتیم خورشید به آنها غیرممکن است (نظیر زیرزمین ها) فراهم می سازند.

ج : استفاده از نور وظیفه ای (Functional Lighting) توسط سیستم روشنایی لوله نوری:

بطوریکه ذکر شد حدود دو سوم از نور مرئی تولید شده توسط منابع نوری بصورت غیرموثر تلف میشود.

روشنایی متداول الکتریکی دارای دو نقیصه اساسی است که دلیل اصلی تلفات نوری زیاد در حین مصرف می باشد :

♦ اول اینکه تمام اشکال منابع نورانی دارای حرارت الکتریکی و تشعشعات ماوراءبنفش uv می باشند که وجود این مولفه های نامطلوب همراه نور امکان نزدیک کردن منبع نور به محل مصرف را ناممکن میسازد

♦دوم اینکه امکان تقسیم نور منابع روشنایی و انتقال آن به نقاط مختلف وجودندارد.

-ولی با استفاده از روشنایی لوله نوری بدلیل آنکه این نور فاقد حرارت، uv و الکتریسیته می باشد و به دلیل آن که لامپهای نور سرد یا فیکسچرهای آن بسیار کوچک و مینیاتوری هستند ، امکان کارگذاری ایمن آنها در هر نقطه ای را که برای چراغهای معمولی غیرممکن است, فراهم میسازد .

-امکان تقسیم روشنایی یک نورده توسط دسته های لوله نوری و انتقال آن به نقاط مختلف با هر مقدار روشنایی مورد نیاز و در اشکال مختلف نورپردازی وجود دارد.

-بکار گیری روش نورپردازی وظیفه ای توسط این سیستم به نحو مطلوبی فراهم است. بطوریکه با استفاده از این سیستم نوری نگرش ما چه به عنوان طراحان پروژه های روشنایی و چه به عنوان مصرف کننده آن دستخوش تغییرات شگرفی خواهد شد.

د : سیستم روشنایی لوله نوری باعث کاهش مصرف برق و صرفه جویی در هزینه های آن میشود

-سیستم های روشنایی لوله نوری فاقد هرگونه حرارتی هستند و نور این سیستمها کاملاً خنک می باشد لذا هیچگونه حرارت اضافی در حین روشنائی ایجاد نمیکند. بر اساس تحقیقاتی که انجام شده است حدود 30 درصد توان تبریدی در ساختمانها صرف دفع حرارت ناشی از روشنایی الکتریکی میشود.

-و با توجه به اینکه حدود 12 درصد کل مصرف انرژی الکتریکی صرف سرمایش ساختمانها میشود متوجه پتانسیل عظیم این سیستم ها در صرفه جوئی انرژی در صورت همه گیر شدن استفاده از آنها میشویم.

ه : سیستم های روشنایی لوله نوری امکان استفاده از روشنائی مختلط نور طبیعی و مصنوعی( Hybrid Lighting System )را فراهم می سازند.

سیستم های لوله نوری بعنوان ساختار اصلی روشنایی ساختمانها, امکان استفاده از نورمختلط خورشید(نور روز) و نور مصنوعی را فراهم می سازد و در صورت استفاده از سیستم روشنایی لوله نوری نیازی به تاسیسات روشنائی مضاعف در استفاده از این دو نور نخواهد بود.

-با این توضیحات مختصر سعی شد توانائی های فراوان سیستم های روشنایی لوله نوری و نقش آنها در صرفه جوئی انرژی و داشتن ایمنی ، ایجاد خانه های سبز، تولید روشنائی منطبق با نیازهای فطری انسان و طبیعت, و نقش آن در حفظ محیط زیست و کاهش آلاینده های محیطی و کاهش تولید گازهای گلخانه ای, با کاهش مصرف انرژی, نشان داده شود.