Мерой энергоэффективности служит измеряемый в кВтч/ (м2-год) числовой показатель количества расходуемой на освещение энергии (LENI), который отражает годовое количество энергии, необходимое для обеспечения освещения в соответствии со спецификацией здания.
Мерой качества освещения служит показатель эргономичности освещения (ELI). В нём используются пять основных критериев качества — зрительная работа, восприятие сцены, зрительный комфорт, жизнедеятельность и возможности (влиять на освещение), которые оцениваются по шкале от 1 (очень плохо) до 5 (отлично). В основе проведения оценки лежит обширный список формирующих эти укрупнённые критерии параметров. Отображение результатов в виде паутины позволяет с одного взгляда определить общее качество освещения и сравнить предъявляемые требования с несколькими проектируемыми или реализованными решениями.
Этот показатель эргономичности освещения, который был предложен автором совместно с Университетом Ильменау, учитывает требования к освещению, содержащиеся в имеющих одинаковое название «Освещение рабочих мест» стандартах EN12464 и ISO 8995-1, и помогает определить качественный уровень осветительных установок.
Баланс между энергоэффективностью и качеством освещения можно оценить при помощи показателей LENI и ELI.
1. Введение
Дискуссия по поводу изменений климата имеет чрезвычайно важное значение. Мир осознаёт эту опас-ность, и не только политики, такие как Альберт Гор с его фильмом «Неудобная правда», указывают нам на необходимость принятия мер: в подготовленной Николасом Стерном аналитической записке утверждается, что выгоды от решительных опережающих действий в области изменения климата существенно перевешивают затраты.
По этой причине следует в мировом масштабе уменьшить потребление энергии и выброс парниковых газов, особенно СО2.
В данной статье рассмотрение энергопотребления ограничено освещением относящихся к сфере обслуживания нежилых зданий.
Европейской комиссией была принята директива «Энергоэффективность зданий», которая в настоящее время действует во всех европейских странах. Освещение потребляет часть расходуемой в здании энергии. Энергоэффективность новых и существующих зданий должна быть указана в обязательном энергетическом сертификате.
Мерой энергоэффективности служит измеряемый в кВтч/ (м2-год) числовой показатель количества расходуемой на освещение энергии (LENI), который отражает годовое количество энергии, необходимое для обеспечения освещения в соответствии со спецификацией здания. При наличии подобной меры логичным было бы установить критерии оценки энергопотребления.
Чрезвычайно важно, чтобы проектируемые и реализованные осветительные установки удовлетворяли современным требованиям к освещению, содержащимся в EN 12464. Но людям этого недостаточно. Степень удовлетворения их дополнительных потребностей описывается показателем эргономичности освещения
(Lighting Ergonomic Indicator - ELI). Эта мера была введена для того, чтобы с одного взгляда можно было бы оценить многочисленные аспекты качества освещения.
Стандарты ссылаются друг на друга, а баланс между связанными с человеком аспектами освещения и энергоэффективностью поддаётся оценке.
2. Числовой показатель количества расходуемой на освещение энергии (LENI): энергоэффективность
Согласно директиве Евросоюза 2002/91/EC «Энергоэффективность зданий», здание должно иметь энергетический сертификат, в котором приводится значение потребляемой зданием энергии, включая расход энергии на отопление, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение, вентиляцию, освещение, здание в целом и систему управления. Методика расчёта расходуемой на освещение энергии приведена в стандарте EN 15193-1 «Расчёт расходуемой на освещение энергии».
В стандарте рассмотрены различные аспекты потребления энергии:
а. Установленная нагрузка: все установленные светильники.
б. Работа в дневное время: датчики естественной освещённости и датчики присутствия.
в. Работа в ночное время: датчики присутствия.
г. Обеспечение постоянства освещённости: поддержание начальной освещённости.
д. Режим ожидания: паразитная мощность, потребляемая управляемыми компонентами осветительной установки.
е. Программирование освещения и сцены: уменьшение энергопотребления по сравнению с соответствующим установленной мощности.
В стандарте приведена формула для определения годового потребления энергии осветительной установкой здания (WL):
Wl = Y,{(Pn • FO • [(to • Fo* *FD) + (tN • Fo)]}/1000 (кВт-ч/год).
Кроме того, в стандарте приводится формула, позволяющая учесть обусловленный паразитной мощно-стью расход энергии в режиме ожидания и расход энергии на аварийное освещение:
Wp = ZKPpC [tY - (to + tN)]} + +(Pem • tEM)}/1000 (кВт-ч/год),
где PN — полная мощность светильников в зоне, FC — коэффициент постоянства освещённости, tD — продолжительность работы в дневное время, tN — продолжительность работы в ночное время, Fd - коэффициент использования естественного освещения, Fo — коэффициент присутствия (людей), PPC — паразитная мощность в зоне (которая обычно определяет потери в режиме ожидания), tY— стандартная продолжительность года (8760 ч), PEM — полная установленная мощность зарядных устройств ава-рийных светильников, расположенных в рассматриваемой зоне, tEM — время зарядки светильников аварийного освещения.
Полное количество расходуемой на освещение энергии равно:
Wught = Wl + Wp (кВт-ч/год).
Числовой показатель количества расходуемой на освещение энергии (LENI) был введён для демонстрации приходящегося на 1 м2 годового потребления энергии, расходуемой на освещение согласно спецификации здания:
LENI = Wiight/A (кВт-ч/ (м2-год)).
Очевидно, что система управления может оказать сильное влияние на расходуемую на освещение энергию.
3. Показатель эргономичности освещения (ELI): качество освещения
Показатель эргономичности освещения (ELI) содержит пять основных критериев, позволяющих обобщённо описать качество осветительной установки и связанных с наиболее важными с точки зрения человека задачами освещении. Этими пятью критериями являются:
A. Зрительная работа.
B. Восприятие сцены.
C. Зрительный комфорт.
D. Жизнедеятельность.
E. Возможности (влиять на освещение).
Оценка производится по шкале от 1 (очень плохо) до 5 (отлично) [5, 6]. Общее описание всех пяти критериев приведено на рис. 1.
Все оценки производятся с использованием нескольких субкритериев, которые обеспечивают их надёжность и повторяемость.
Данный метод применяется на стадии проектирования освещения (например, при общении заказчика с проектировщиком). Вначале обсуждаются требования к освещению. Затем разрабатывается проект освещения или даже монтируется осветительная установка, после чего можно оценить соответствующее решение.
На обоих этапах (обсуждение и оценка) можно воспользоваться вопросником, содержащим 38 частных критериев, из которых состоят пять основных критериев.
Требования легко сравнить с результатами оценки (см. рис. 2, где оранжевая область соответствует требованиям, а синяя - оценке светотехнического решения). Достоинства и недостатки различных светотехнических решений видны с первого взгляда.
Подобные паутины часто применяются, если есть потребность в проведении сложных оценок. Они вполне понятны, что является большим достоинством, если они используются при общении заказчика освещения, который обычно является дилетантом, с проектировщиком, который является специалистом и хорошо знаком со всеми аспектами освещения.
Показатель эргономичности освещения появился в результате проведённых ранее исследований и был разработан вместе с профессором доктором Кристофом Ширцем (Christoph Schierz) из компании ETH Zurich, который в настоящее время работает в Техническом университете Ильменау.
4. Эмпирические исследования объективности, надёжности и достоверности вопросника ELI
Вопросник был подвергнут критической оценке с использованием анализа заданий и критериев оценки результатов классических испытаний. Были проведены две серии экспериментов.
В рамках первой серии экспериментов исследовалась реализуемость основанного на вопроснике метода. На вопросник ELI в части требований во-первых и оценки во-вторых ответили 22 человека, основываясь при этом на проектной документации. Результаты были проанализированы на предмет их объективности, надёжности и достоверности с использованием анализа заданий и критериев оценки результатов классических испытаний. Кроме того, вопросы были проанализированы на предмет их масштаба, веса и операционализации (operationalisation).
В рамках второй серии экспериментов исследовалось применение предложенного метода оценки. При этом следовало выявить возникающие проблемы, для чего был сымитирован, реализован и проанализирован весь процесс проведения оценки. Эта серия экспериментов проводилась с привлечением двух проектировщиков освещения. Они должны были в процессе переговоров с заказчиками выявить предъявляемые к проекту требования. Затем они должны были предложить и вместе с заказчиком оценить качество освещения. Это был реальный проект освещения офиса, причём заказчик работал в этом офисе.
Обобщая, можно сказать: анализ продемонстрировал, что рассматриваемый метод оценки можно считать почти объективным и достоверным. Достоверность можно повысить посредством адаптации вопросника к различным областям применения.
Вторая серия экспериментов проводилась в лабораторных условиях. Полученные результаты показали, что оценка концепции освещения может стать частью повседневной деятельности проектировщиков освещения. Этот подход был в целом одобрен участниками эксперимента. В то же время, ими был сделан ряд замечаний, полезных для дальнейшего совершенствования ELI. Позволяющий оценить качество освещения вопросник был признан полезным инструментом. Для увеличения достоверности ELI его составляющие и их веса следует адаптировать к различным областям применения освещения.
5. Практическое применение оценок на основе ELI и LENI
Целью совместного использования ELI и LENI является повышение понимания того, каким должен быть необходимый баланс между качеством освещения и энергоэффективностью. Программа расчёта ELI и LENI выдаёт простые диаграммы (рис. 3), отражающие результаты тщательных оценок энергопотребления и качества.
Реальное применение вопросника было исследовано с привлечением большого числа людей [10]. Четыре варианта продемонстрировали разные уровни качества освещения при использовании различных изделий в сочетании со средствами управления освещением (рис. 4). Участвовавшие в экспериментах люди (проектировщики освещения, электрики, архитекторы, ...) должны были при помощи вопросника ELI оценить четыре реальные осветительные установки. Полученные результаты будут зарегистрированы, сопоставлены и проанализированы применительно к значимости и возможности из-менения отдельных критериев оценки качества.
6. Заключение
Очень важные усилия в части уменьшения расходуемой на освещение энергии не должны сопровождаться нарушением предъявляемых к освещению требований. LENI позволяет определить энергоэффективность осветительной установки и, что даже важнее, указывает на необходимость эффективного управления освещением. Очень важное значение имеет применение датчиков присутствия и естественной освещённости. Применение средств управления обеспечивает лучшее соответствие освещения запросам потребителей. Качество освещения, складывающееся из различных составляющих, - это не просто цифра. Поэтому очень полезным инструментом отображения пяти основных критериев оценки качества является паутина. Она позволяет проектировщику сбалансировать энергоэффективность и качество освещения. В результате обеспечивается уменьшение энергопотребления, тогда как качество освещения может даже улучшиться.
LENI уже входит в стандарт, и ELI также должен стать частью нормативных документов в области освещения. В будущем он может оказаться универсальным инструментом оценки качества освещения.
ELI и LENI должны быть должным образом сбалансированы.
Компания «АКСИОМА ЭЛЕКТРИКА»
