Wykaz Projektów
Streszczenie

System ergonomicznego oświetlenia pośredniego z nowoczesnymi źródłami światła na stanowiskach pracy z monitorami ekranowymi

Kierownik projektu: mgr inż. Andrzej Pawlak

Streszczenie projektu:

 

Projekt II.B.13: System ergonomicznego oświetlenia pośredniego z nowoczesnymi źródłami światła na stanowiskach pracy z monitorami ekranowymi

Okres realizacji:

1.01.2011 − 31.12.2013

Zadanie/etap 3.:

Opracowanie metody projektowania systemów oświetlenia pośredniego oraz doświadczalna jej weryfikacja na modelowym obiekcie. Wykonanie modelu systemu oświetlenia pośredniego wraz z badaniami fotometrycznymi. Szkolenie pilotażowe projektantów oświetlenia dotyczące stosowania systemów oświetlenia pośredniego. Publikacja

Główny wykonawca:

mgr inż. Andrzej Pawlak − Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Techniki Bezpieczeństwa

 

Celem projektu było opracowanie metody projektowania systemów oświetlenia pośredniego oraz opracowanie i wykonanie ergonomicznego systemu oświetlenia pośredniego z nowoczesnymi źródłami światła, spełniającego wymagania normatywne dotyczące oświetlenia elektrycznego wnętrz i stanowisk pracy z monitorami ekranowymi.

Aby osiągnąć cel projektu przeprowadzono analizę metod strumieniowych obliczeń strumienia świetlnego (klasyczna strumieniowa i Monte Carlo) pod kątem ich przydatności do obliczeń instalacji oświetlenia pośredniego. Z wykorzystaniem wybranej metody − Monte Carlo − wykonano symulacje bryły fotometrycznej diody elektroluminescencyjnej (LED) w celu określenia optymalnej liczby losowanych promieni testowych do dalszych symulacji rozkładu natężenia oświetlenia w pomieszczeniu od instalacji oświetlenia pośredniego z różnymi konfiguracjami diod LED. Określono wpływ parametrów obliczeniowych na dokładność wyników oraz występowanie błędów, w tym również systematycznych, związanych z wymiarami pola obliczeniowego oraz liczbą elementów, na które podzielono badane pomieszczenie. Symulacje systemów oświetlenia pośredniego wykonano z wykorzystaniem dwóch najpopularniejszych w Polsce międzynarodowych programów do projektowania oświetlenia elektrycznego: DIALux i Relux. Błędy oceniano, porównując wyniki obliczeniowe i teoretyczne dla wybranych instalacji oświetleniowych. Stwierdzono, że wartości obliczeniowe średniego natężenia oświetlania oraz równomierności uzyskane w programie Relux są obarczone znacznie większym błędem (rzędu 10%) w stosunku do obliczeń wykonanych z wykorzystaniem programu DIALux czy oprogramowania autorskiego. Następnie opracowano algorytm oraz metodę projektowania oświetlenia pośredniego
z diodami LED, polegającą na obliczeniu wymaganej ilości strumienia świetlnego w danym pomieszczeniu, co w konsekwencji umożliwiło wyznaczenie wymaganej liczby diod LED w instalacji oświetleniowej. Wykonano również badania wpływu parametrów technicznych instalacji oświetlenia pośredniego z diodami świecącymi na parametry oświetlenia. Polegały one na określeniu wpływu współczynników odbić sufitu, ścian, podłogi oraz przesłon o zmiennej szerokości oprawy z jednym i dwoma rzędami diod elektroluminescencyjnych na sprawność oświetlenia. Ponadto zbadano wpływ asymetrii instalacji oświetlenia pośredniego z diodami LED oraz zmian szerokości przesłon symetrycznej wnękowej instalacji oświetlenia pośredniego na sprawność, poziom i równomierność oświetlenia.

Doświadczalną weryfikację uzyskanych symulacji komputerowych oraz opracowanej metody projektowania oświetlenia pośredniego z diodami LED wykonano na modelu pomieszczenia zbudowanym w skali 1 : 5. Pomiary natężenia oświetlenia wykonano na podłodze w następujących konfiguracjach: instalacja wnękowa o głębokości wnęki 5 cm, 15 cm i 75 cm; instalacja z jedną przesłoną oraz z dwoma przesłonami o szerokości 10 cm oraz instalacja asymetryczna z jedną przesłoną o szerokości 10 cm i diodami LED obróconymi o kąt 30° w kierunku ściany przy zmiennych wartościach współczynnika odbicia ścian oraz sufitu.

Na podstawie analizy otrzymanych wyników pomiarów i symulacji komputerowych stwierdzono, że wartości natężenia oświetlania różnią się maksymalnie o 3%. Wartości równomierności oświetlenia były zbliżone i bardzo duże, gdyż przekraczały 0,8, co wskazuje, że instalacje oświetlenia pośredniego zapewniają bardzo dużą równomierność oświetlenia w pomieszczeniu.

Ponadto opracowano założenia konstrukcyjne oraz wykonano model systemu oświetlenia pośredniego złożony z dwóch opraw i układów sterujących strumieniem świetlnym. Jedna oprawa emituje strumień świetlny 10 727 lm, temperatura barwowa światła wynosi 3 800 K, wskaźnik oddawania barw jest powyżej 80, moc 141,1 W, a skuteczność świetlna wynosi 76 lm/W. Dwie takie oprawy zapewniają w pomieszczeniu o wymiarach 3 × 4 × 3 m, na wysokości 0,75 m nad podłogą, średnie natężenia oświetlenia 669 lx i równomierność 0,73. Dzięki temu zapewnione jest spełnienie wymagań normatywnych dla pomieszczeń biurowych z monitorami ekranowymi w zakresie średniego natężenia oświetlenia (E = 500 lx), równomierności oświetlenia (Uo = 0,7) oraz ograniczenia olśnienia przykrego.

Szkolenia pilotażowe dla projektantów oświetlenia dotyczące stosowania systemów oświetlenia pośredniego przeprowadzono w siedzibie firmy Techno Light w Częstochowie (6 uczestników) i Nova Light w Łodzi (7 uczestników) oraz na Politechnice Warszawskiej (24 uczestników). Podczas szkoleń uczestnicy dokonali ankietowej oceny opracowanych wytycznych dotyczących stosowania systemów oświetlenia pośredniego w aspekcie spełnienia wymagań normatywnych oraz zwiększenia efektywności energetycznej instalacji oświetleniowych.

 

 

Projekt II.B.13. Zmierzony rozsył światłości oprawy z radiatorem  przy pełnym wysterowaniu strumienia świetlnego diod LED o barwach 2 700 K i 5 000 K

 

Wyniki uzyskane w trakcie realizacji projektu badawczego zaprezentowano w postaci referatów na 4 konferencjach międzynarodowych i 5 krajowych oraz upowszechniono w 10 artykułach opublikowanych w czasopismach o zasięgu międzynarodowym (5) i krajowym (5).



Jednostka: Pracownia Promieniowania Optycznego

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013