Aydınlatma Kontrol Stratejileri

Çeviri: İlhan TARIMER

1.GİRİŞ
İnsan ihtiyaçları ve çalışma ortamının kalitesi açısından ısıl ve görsel konfor oldukça önemlidir. Isıl konfor, çalışanların daha ılık ve daha serin ortam şartlarının olması gerektiğine yönelik bir ihtiyaç hissetmediği dahili mekânların nötr algısı şeklinde kolaycılıkla tanımlanabilir Isıl konfor ise bununla birlikte kolayca tanımlanamaz. Dahili mekânların nötr algısına ilişkin bir durum şeklinde anlaşılsa da o, daha çok bir mesajın algılanmasıdır. Günışığı, parlama, parlaklık oranları, ışık şiddeti ve dışarıya temas gibi yönlerin bizim görsel konfor algısı üzerine etkileri vardır.

Konfor ve enerji verimi hususundaki gerekleri karşılamak için, bina yöneticileri aydınlatma elektriği tüketim giderlerini azaltmak için tesisata daha etkin ışık kaynaklarını ve armatürleri bağlamak tarzında çeşitli önlemler aldılar. Yine de bu iş etkili olamadı. Aydınlatma enerji yönetimi gerçekleştirilen görevler için uygulama için uygun en verimli ışık kaynağını kullanarak ve ışığı gerçekten ve gerektiğinde sağlayarak optimum aydınlatma düzeyini sağlamak zorundadır. Bu ise aydınlatma kontrol stratejilerini ve bir aydınlatma kontrol sistemini kullanarak elde edilebilir. Böyle sistemlerin başlıca amacı, bir taraftan üretken bir görsel ortamı sağlarken, diğer taraftan da enerji tüketimini azaltmaktır. Bu amaç, aşağıda listelenen hususları içerir: 
•    Doğru miktarda ışık sağlanması
•    İhtiyaç duyulduğu yerde ışık sağlanması
•    İhtiyaç duyulduğu zaman ışık sağlanması
 
Aslında, aydınlatma kontrolü öngörülen bazı kabullere bağlı olacaktır. Böylece bu, aşağıdaki faktörleri önceden tanımlamak için gereklidir: 
•    Aydınlatma ihtiyaçları (aydınlatma düzeyi, ortam, vb.) 
•    Görev bölgesi/alanı (konum, boyut, eğilim, vb.)
•    İş süresi
•    Kullanıcının kontrol ihtiyaçları

2. AYDINLATMA KONTROLÜ İHTİYAÇLARININ BELİRLENMESİ 
Aydınlatma kontrolü, gereksinimlerin sürekli evrimi yüzünden sürekli görsel konfor için ve aydınlatma enerji tasarrufuna artan talep nedeniyle gelişmektedir. Fakat çoğu zaman ihtiyaçların açıkça tanımlanamaması sorunu vardır. Ek 45, optimize edilmiş çözümler kabul edilebildiğinden ötürü burada, ihtiyaçlarını belirlemede tasarımcıya yardımcı olmak amacıyla bir anket önermektedir. Anketi cevaplayan kişinin tanımlanmasının, ihtiyaçların anlaşılmasında yararlı olduğunu unutmayın: bir bina enerji yöneticisi enerji tüketimine ve enerji tasarrufuna, bir çalışandan daha fazla önem vermektedir. Ek B'de mevcut olan anket, aşağıdaki hususlar hakkında bilgi vermelidir: 
•    Bir binadaki farklı uygulamalar, 
•    Kontrol engelleyicisi algısı, 
•    Gereken kontrol tipi, 
•    Kontrol edilen saha,
•    Aydınlatma kontrol sisteminin esnekliği ve modülerliği.  
 
Örneğin, kullanımların belirlenmesi tasarımcıya, tasarlamak zorunda olduğu tesisatın en uygun yolunu anlamasına yardımcı olur. Bir okulda, günışığı karartması ile birleştiğinde bir Aç/Kapa sistemi yeterli olabilirken bazı ofislerde, daha gelişmiş teknikleri devreye alarak bir adım daha ileri gitmek gerekebilir. Benzer şekilde, Aydınlatma kontrolü engellerindeki insanların algılama sorgusu, temel Aç/Kapa anahtarlama sistemi, gelişmiş gün ışığı karartma sistemi, vb. gibi bir aydınlatma kontrolüne uygulanan bir sistemin kalitesi ve tipi hakkında bilgi verebilmektedir.  Bu husus, ayrıca aşağıda belirtilen konularda bilgi toplamak için de önemlidir: 
 
•    Binanın gelecekteki görünüşü hakkında bilgi veren aydınlatma sisteminin esneklik ve modülerliği. Bazı binalar için (örneğin kiralanan ofisler) yapıdaki hafif duvarlar yer değiştirip boş alanlar düzenli şekilde yeniden düzenlenir. Sonradan aydınlatma kontrol sistemindeki muhtemel bir değişiklik mümkün ve kolaylıkla yapılabilir olmalıdır. 
•    Bakım planı ve ihtiyaçları

3. KONTROL STRATEJİLERİ
3.1 Öngörülen Kullanım Kontrol Stratejisi
Öngörülen Kullanım Kontrol Stratejisi (ÖKKS), aydınlatma tesisatının çalışma saatlerini azaltmak için kullanılır. Bu, önceden ayarlı günlük zaman çizelgesinde aydınlatmayı açıp kapatarak bir enerji tasarrufu yaptırır. Çalışma planları genellikle bina doluluğuna göre günden güne değişebilir. Önceden ayarlanmış bir zamanda ışıkları otomatik olarak söndürmek suretiyle, bu sistemler bina operatörlerine/tesis yöneticilerine aydınlatmanın çalışılmayan saatler süresince, özellikle gece ve hafta sonlarında çalıştırılmamasına yardım ederler. Çalışan ihtiyaçlarına bağlı olarak binanın farklı alanları için farklı çalışma planlarının programlanması da mümkündür (Şekil-1).
 

Şekil-1 Zaman planlamalı kontrol şeması
 
Zaman planlamalı kontrol stratejisi anahtarlamanın, zaman planlaması ve farklı bölgeler için doluluk örneklerine bağlı otomatik olarak açık veya kapalı hale getirilmesini etkinleştirir. Yirmi-dört-saat zamanlayıcıları çalışanlara aydınlatma için belirlenmiş saatleri kurmalarına izin verir. Bu zamanlayıcı kullanım süresi esnasında aydınlatmayı anahtarlama için ayarlanır.

Ölçümler, en iyi enerji verimliliği çözümlerinin sistem üzerindeki manuel anahtar ile bir kesilmiş sistemin kullanımını birleştirdiğini göstermiştir; günışığı olmadan potansiyel kazançlar %10 ila 15 arasındadır (Floyd et al. 1995, Rundquist et al. 1996). Kazancın 24 saatlik aydınlatma durumunda, %50'den fazla olabileceğine dikkat edin (Maniccia et al. 1999, NBI 2003). 

Bu strateji, bina doluluk desenlerinin öngörülebildiği ve derslik, toplantı odaları ve ofisler gibi günlük haftalık programların takip edilebildiği uygulamalarda yaygınlıkla kullanılır. Şekil-2’de alacakaranlık (veya şafak) kontrol şeması verilmiştir.

Alacakaranlık veya şafak kontrol stratejisi her bina yeri için hesaplanabilen gündoğumu ve günbatımına dayalı bir öngörülmüş doluluk stratejisidir. Işıklar, hava karardığı zaman otomatik olarak yanar, hava aydınlandığında ise yine otomatik olarak söner. Bu kontrol tipi iç aydınlatmada sıklıkla uygulanmaz fakat yeterli gün-ışığının sağlandığı avlular için veya binaları birbirine bağlayan camlı koridorlar için oldukça etkilidir. Bu stratejinin, bir dış mekân gün ışığı duyargası ile elde edilmesi gerekli değildir. Işıkların açık ve kapalı kalma saatleri bir zamanlayıcı tarafından sağlanabilir.
 

Şekil-2 Alacakaranlık (veya şafak) kontrol şeması
 
3.2 Gerçek Kullanım Süresi Kontrol Stratejisi (GKSKS) 
Gerçek Kullanım Süresi Kontrol Stratejisi bir boş alanın kullanım süresine bağımlı olan aydınlatma sisteminin çalışma süresini sınırlar. Öngörülen kullanım süresi kontrollünün tersine, bu strateji önceden belirlenmiş bir zaman çizelgesi ile çalışmaz. Bu sistem, herhangi bir çalışma odası kullanılmaya başladığını algılar ve daha sonra ışıkları yakar. Sistem odada herhangi bir olayı tespit etmezse, o odanın boş olduğunu varsayar ve ışıkları söndürür. Boş odanın kullanımı hala devam ederken sistemin ışıkları söndürmesini engellemek için, tipik olarak 10 ila 15 dakika arasında değişen belirli bir gecikme süresi programlanabilir. Şekil-3’de kullanım durumu kontrol şeması verilmiştir. 

Şekil-3 Kullanım durumu kontrol şeması
 
Gerçek Kullanım Süresi Kontrol Stratejileri en çok, kullanım durumunun bir dizi planı izlemediği ve öngörülemeyen uygulamalarda kullanılır. Klasik uygulamalar ise özel ofisleri, koridorları, merdivenleri, konferans salonlarını, kütüphane raflarının bulunduğu alanları, depo odalarını ve büyük depoları ihtiva etmektedir. Gerçek kullanım kontrolünün tasarruf potansiyeli %20'den %50'ye yaygın olarak değişir (sistem kombinasyonu) (Maniccia, v.d. 2000, NBI 2003). Bu algılama düzeyine, duyargasın yerine, gün ışığından yararlanarak yapılan üretim durumuna ve şüphesiz çalışanların hareketlerine bağlıdır. 
 
3.3 Sabit Aydınlık Kontrol Stratejisi
Sabit Aydınlık Kontrol Stratejisi (SAKS), odadaki aydınlatma sisteminin yaşlanmasını dikkate almaktadır. Bu, tasarım aşamasında bakım faktörü (BF)nün kullanımıyla tanıtı-lan aydınlatma sisteminin başlangıçtaki normalden fazla durumunu dengeler (Şekil-4).
 

Şekil-4 Sabit aydınlık kontrol şeması
 
Sabit aydınlık kontrol stratejisi, bir mekândaki aydınlatma seviyesini ölçmek veya aydınlatma seviyesinin amortisman tahminini (yaşlanmasını) belirlemek için bir fotosel kullanır. Eğer ışık seviyesi çok yüksek ise sistem denetleyicisi ışık kaynaklarının lümenlerini azaltır. Eğer ışık seviyesi çok düşükse denetleyici, ışık kaynaklarının lümen değerlerini artırır. Sonuç, üniform ve sabit aydınlatma seviyeleri korunurken aydınlatma enerjisi kullanımını en aza indiren bir sistemdir.
 
3.4 Gün-Işığından Yararlanan Kontrol Stratejisi
Gün-ışığını Hasat Eden Kontrol Stratejisi (GHKS), tesislerde gün ışığı altında gerek duyulan aydınlatma seviyesini sağlamayı yapay aydınlatma ile tamamlayan aydınlatma için tüketilen enerjiyi azaltır (Şekil-5).
 

Şekil-5 Gün-ışığından yararlanma kontrol şeması
 
Gün-ışığından yararlanma kontrol stratejisi bir mekândaki, bir yüzeydeki veya belirli bir noktadaki aydınlatma seviyesini ölçmek için bir fotosel kullanır. Eğer ışık seviyesi çok yüksek ise sistem denetleyicisi ışık kaynaklarının lümenlerini azaltır. Eğer ışık seviyesi çok düşükse denetleyici, ışık kaynaklarının lümen değerlerini artırır. Duyargalar sıklıkla geniş alanlarda kullanılır ki bunların her birisi ışıklandırılan alan boyunca standart bir aydınlık seviyesini devam ettirecek ayrı birer ışık grubunu kontrol etmektedir. Sonuçta standart bir ışık seviyesi korunurken aydınlatma için harcanan enerji kullanımı en aza indirilmektedir. Bu sistem aynı zamanda sabit bir aydınlık stratejisini sağlayabilir. 

Gün-ışığından yararlanma sistemleri genellikle pencerelerin veya tavanlardaki pencerelerin göreceli olarak geniş kısımlarına sahip olan mekânlarda kullanılır. Tipik uygulama alanları derslikler, yüksek katlı ofis binaları ve perakende satış yapılan mekânlar şeklinde sayılabilirler. Tasarruf potansiyeli % 20'den (sadece gün-ışığından yararlanma) başlayıp %50'yi (gün-ışığından yararlanma ve ilaveten gerçek kullanımı) aşan oranlar arasında değişmektedir (NBI 2003). 

Bu farklı stratejilerle elde edilen potansiyel kazancı göstermek için bir ofis binası Fransız Standartları'ndan RT2005'de açıklanan enerji hesaplama yöntemine göre simüle edilmiştir. Testler iki iklim bölgesi için Paris ve Nice'deki 600 m²'lik ofis binasında yapılmıştır. Alınan sonuçların gösterildiği şekil, Şekil-6’da verilmiştir.  

Ofis binalarında, zamanlayıcıya dayalı olarak öngörülen kullanım kontrol stratejisi %10 kazanca izin verir, hâlbuki bir dedektörün varlığına dayalı gerçek kullanım ise %20 kazanca izin vermektedir. Gün-ışığından yararlanma etkisinin mevcut iklim kuşağına bağlı olduğu dikkatimizi çekebilir. Yani, ofis binası potansiyel kazançları %30'dan (Paris için), %40'a (Nice için) kadar değişir. Farklı stratejilerin bir araya getirilmesi enerji kazançlarında artışa yol açması gerekir, mesela, gün-ışığından yararlanma ve gerçek kullanım oranı %50 kazanca kadar ulaşır. Bu kazanımlar oda ve pencere boyutlarının, bina yönlendirmesinin ve duyarga pozisyonlarının işlevidir. 

 
Şekil-6 Fransız ısıl standart hesaplama aracına (Th-CE metoduna) göre enerji tasarrufu tahmini

Kaynak: Floyd, D.B., Parker, D., 1995. Commissioning of a daylight-dimming lighting system. 3rd European Conference on Energy Efficient Lighting, Newcastle, UK, pp. 83–88.