ระบบแสงสว่าง
ที่มา: เอกสารเผยแพร่ ภาคอุตสาหกรรม หมวดที่ 15
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน
ระบบแสงสว่าง
(Lighting)
1. หลักการของเทคโนโลยี
ความสว่าง (Illuminance: E)
หมายถึง ปริมาณแสง ที่ตกกระทบบนพื้นผิว ต่อพื้นที่ 1 ตารางเมตร โดยทั่วไปอาจเรียกว่าระดับความสว่าง (Lighting Level) จึงเป็นค่าที่บ่งบอกว่าพื้นที่นั้นๆ ได้รับแสงสว่างเพียงพอหรือไม่ มีหน่วยเป็น ลูเมนต่อตารางเมตร (lm/m2) หรือลักซ์ (Lux) นั่นเอง ส่วนหน่วยเดิมวัดเป็น ลูเมนต่อตารางฟุต หรือ ฟุตแคนเดิล (Foot-candle) โดย 1 ฟุตแคนเดิล เท่ากับ 10.764 ลักซ์สีของแสงในแต่ละช่วงเวลาของวัน เราสังเกตได้ว่าแสงแดดมีสีต่างกัน เช่นช่วงเช้าจะออกเหลือง ช่วงเที่ยงจะขาว และช่วงเย็นจะออกสีส้ม หรือสีของแสงไฟจากหลอดฟลูออเรสเซนต์จะอมเขียวหน่อยๆ สีของแสงไฟจากหลอดไส้จะออกสีส้ม นี่คือสีที่เราสังเกตได้ด้วยตาเปล่า
อุณหภูมิสี (Color Temperature)
การบอกสีทางด้านการส่องสว่างมักบอกด้วยอุณหภูมิสี ซึ่งหมายถึงสีที่เกิดจากการเผาไหม้วัสดุสีดำซึ่งมีการดูดซับความร้อนได้สมบูรณ์ด้วยอุณหภูมิที่กำหนด เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์คูลไวท์มีอุณหภูมิสี 6500 องศาเคลวิน หมายถึง เมื่อเผาวัตถุสีดำให้ร้อนถึงอุณหภูมิ 6500 เคลวิน วัตถุนั้นจะเปล่งแสงออกมาเป็นสีคูลไวท์หรือขาวปนน้ำเงิน เป็นต้นตัวอย่างอุณหภูมิสีของหลอดต่างๆ เป็นดังนี้
· เทียนไข 1900 เคลวิน
· หลอดทังสเตนฮาโลเจน 2700 เคลวิน
· หลอดอินแคนเดสเซนต์ 2800 เคลวิน
· หลอดฟลูออเรสเซนต์
– เดย์ไลท์ (Daylight) 6500 เคลวิน
– คูลไวท์ (Cool White) 4500 เคลวิน
– วอร์มไวท์ (Warm White) 3500 เคลวิน
ชนิดของหลอดไฟฟ้า
หลอดไฟฟ้าแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้ดังนี้
ก) หลอดอินแคนเดสเซนต์ หรือหลอดเผาไส้
ข) หลอดปล่อยประจุ เป็นหลอดที่ไม่ต้องใช้ไส้หลอด หลอดในตระกูลนี้มี หลอดฟลูออเรสเซนต์หลอดไอปรอทความดันต่ำ หลอดคอมแพค หลอดไอปรอทความดันสูง หลอดโซเดียมความดันไอต่ำหลอดโซเดียมความดันไอสูง และหลอดเมทัลฮาไลด์
การแบ่งชนิดของหลอดไฟฟ้าดังกล่าวข้างต้น สามารถเขียนเป็นแผนภาพ เพื่อความ เข้าใจที่ง่ายขึ้นได้ดังแสดงในรูปที่ 2
คุณลักษณะและรายละเอียดของหลอดไฟฟ้าแต่ละชนิด
1. หลอดอินแคนเดสเซนต์ เป็นหลอดมีไส้ที่มีประสิทธิผล (Efficacy) ต่ำ และมีอายุการใช้งานสั้นในเกณฑ์ประมาณ 1,000-3,000 ชม. หลอดประเภทนี้มีอุณหภูมิสีประมาณ 2,800 องศาเคลวิน แต่ให้แสงที่มีค่าความถูกต้องของสี 100 %
2. หลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดปล่อยประจุความดันไอต่ำ สีของหลอดมี 3 แบบคือ daylight,cool white และ warm white ชนิดของหลอดชนิดนี้ที่ใช้งานกันทั่วไปคือแบบ Linear ขนาด 18 และ 36วัตต์ และ Circular 22 32 และ 40 วัตต์ และมีประสิทธิผลประมาณ 50-90 ลูเมนต่อวัตต์ ถือว่าสูงพอสมควรและประหยัดค่าไฟฟ้าเมื่อเทียบกับหลอดอินแคนเดสเซนต์ซึ่งมีค่าประมาณ 5-13 ลูเมนต่อวัตต์และมีอายุการใช้งาน 9,000-12,000 ชม.
นอกจากนี้ยังมีหลอดฟลูออเรสเซนต์รุ่นใหม่ คือหลอดที่มีฟลักซ์การส่องสว่างสูง ประสิทธิภาพสูงหรือที่เราเรียกว่า “หลอด T5” หลอดฟลูออเรสเซนต์รุ่นใหม่นี้มีขนาดเล็กมาก คือมีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 16 mm (หรือ 5/8 นิ้ว) มีรหัสเรียกว่า หลอด T5 แต่หลอดประเภทนี้จะต้องใช้ร่วมกับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์
3. หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดปล่อยประจุความดันไอต่ำ สีของหลอดมี 3 แบบคือ daylight cool white และ warm white เช่นเดียวกันกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ แบบที่ใช้งานกันมากคือหลอดเดี่ยว มีขนาดวัตต์ 5 7 9 11 วัตต์และหลอดคู่ มีขนาดวัตต์ 10 13 18 26 วัตต์ เป็นหลอดที่พัฒนาขึ้นมาแทนที่หลอดอินแคนเดสเซนต์ โดยมีประสิทธิผลสูงกว่าหลอดอินแคนเดสเซนต์ คือประมาณ 35-80 ลูเมนต่อวัตต์ และ อายุการใช้งานประมาณ 7,500-10,000 ชม.
4. หลอดโซเดียมความดันไอต่ำ หลอดประเภทนี้มีสีเหลืองจัดและประสิทธิผลมากที่สุดในบรรดาหลอดทั้งหมด คือ มีประสิทธิผลประมาณ 100-180 ลูเมนต่อวัตต์ แต่ความถูกต้องของสีน้อยที่สุด คือ มีความถูกต้องของสีเป็น 0-20 % ข้อดีของแสงสีเหลืองเป็นสีที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ดีที่สุด หลอดประเภทนี้จึงเหมาะที่จะใช้เป็นไฟถนนและอายุการใช้งานนานประมาณ 22,000-24,000 ชม. หลอดมีขนาดวัตต์ 18 35 55 90 135 และ180 วัตต์
5. หลอดโซเดียมความดันไอสูง หลอดโซเดียมความดันไอสูงมีประสิทธิผลรองจากหลอดโซเดียมความดันไอต่ำ คือ มีประสิทธิผลประมาณ 70-130 ลูเมนต่อวัตต์แต่ความถูกต้องของสีดีกว่าหลอดโซเดียมความดันไอต่ำ คือ 30-50 % และมีอุณหภูมิสีประมาณ 2,500 เคลวิน ซึ่งจัดว่าเป็นอุณหภูมิสีต่ำเหมาะกับงานที่ไม่ต้องการความส่องสว่างมาก เช่น ไฟถนน ไฟในบริเวณที่ต้องการความส่องสว่างประมาณ 5-30 ลักซ์ และอายุการใช้งานประมาณ 18,000-24,000 ชม. มีขนาดวัตต์ 50 70 100 150 250 400 และ 1,000 วัตต์
6. หลอดไอปรอทความดันสูง หรือที่ชาวบ้านเรียกว่าหลอดแสงจันทร์ และมีประสิทธิผลสูงพอกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ คือ มีประสิทธิผลประมาณ 30-60 ลูเมนต่อวัตต์ แสงที่ออกมามีความถูกต้องของสีประมาณ 60 % ส่วนใหญ่ใช้แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์เมื่อต้องการกำลังไฟ (วัตต์) สูงๆในพื้นที่ที่มีเพดานสูง อุณหภูมิสีประมาณ 4,000-6,000 เคลวิน แล้วแต่ชนิดของหลอด และอายุการใช้งานประมาณ20,000-24,000 ชม. มีขนาดวัตต์ 50 80 125 250 400 700 และ 1,000 วัตต์
7. หลอดเมทัลฮาไลด์ หลอดเมทัลฮาไลด์ก็เหมือนกับหลอดปล่อยประจุอื่นๆ แต่มีข้อดีที่ว่ามีสเปกตรัมแสงทุกสี ทำให้สีทุกชนิดเด่นภายใต้หลอดชนิดนี้ นอกจากความถูกต้องของสีสูงแล้ว แสงที่ออกมาก็อาจมีอุณหภูมิสีตั้งแต่ 3,000-4,500 เคลวิน (ขึ้นอยู่กับขนาดของวัตต์) ส่วนใหญ่นิยมใช้กับสนามกีฬาที่มีการถ่ายทอดโทรทัศน์ มีอายุการใช้งานประมาณ 8,000-15,000 ชม. และมีขนาดวัตต์ 100 125 250 300 400 700 และ 1,000 วัตต์
8. หลอดแอลอีดี (LED) หลอดชนิดนี้มีชื่อเต็มว่า Light Emitting Diode เรียกย่อๆว่า LED เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตจากสารกึ่งตัวนำ มีลักษณะโครงสร้างภายในเป็นรอยต่อของสาร p และสาร n หรือที่เราเรียกว่า pn Junction เหมือนกับไดโอด สีของแสงที่เปล่งออกมานั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของสารกึ่งตัวนำที่ใช้ หลอดชนิดนี้ใช้งานกับไฟฟ้ากระแสตรงดังนั้นหากจะนำมาใช้ในอาคารต้องมีอุปกรณ์แปลงไฟฟ้ากระแสสลับให้เป้นกระแสตรงก่อนการใช้งาน หลอด LED มีค่าประสิทธิผลอยู่ที่ประมาณ 40 ถึง 45 lm/W การเพิ่มกำลังการส่องสว่างของ LED ทำได้โดยการต่อ LED เล็กๆ หลายหลอดไว้บนแผงเดียวกัน โดยมักจะนำมาใช้แทนหลอด ทังสเตนฮาโลเจน หรือนำไปใช้เป็นไฟส่องเฉพาะจุด เนื่องจากไม่มีการแผ่รังสียูวีและอินฟราเรด
ค่าประสิทธิผล (Efficacy)
หมายถึง ปริมาณแสงที่ออกมาต่อวัตต์ที่ใช้ (ลูเมนต่อวัตต์) หลอดที่มีค่าประสิทธิผลสูงหมายความว่าหลอดนี้ให้ปริมาณแสงออกมามากแต่ใช้วัตต์ต่ำ
ตารางที่ 1 ตัวอย่างค่าประสิทธิผลของหลอดไฟชนิดต่างๆ
ความถูกต้องของสี (Color rendering)
หมายถึง สีที่ส่องไปถูกวัตถุให้ความถูกต้องสีมากน้อยเพียงใด มีหน่วยเป็น เปอร์เซนต์ หลอดที่มีค่าความถูกต้อง 100% หมายความว่าเมื่อใช้หลอดนี้ส่องวัตถุชนิดหนึ่งแล้วสีของวัตถุที่เห็นไม่มีความเพี้ยนของสี
ตารางที่ 2 ตัวอย่างค่าดัชนีความถูกต้องของสีของหลอดไฟชนิดต่างๆ
โคมไฟฟ้า
โคมไฟฟ้าทำหน้าที่บังคับทิศทางแสงของหลอดให้ไปในทิศทางที่ต้องการ โคมไฟฟ้ามีใช้กันมากมายหลายชนิดขึ้นอยู่กับการใช้งาน สำหรับโคมไฟฟ้ากับการประหยัดพลังงาน ในที่นี้จะกล่าวถึงโคมไฟฟ้าที่ใช้ภายในอาคาร เพราะมีการนำมาใช้งานกันมาก จำเป็นต้องเลือกโคมไฟฟ้าที่สามารถประหยัดพลังงานและมีคุณภาพที่ดี
1. ปัจจัยที่ควรพิจารณาในการเลือกโคมไฟฟ้า
1.1 ความปลอดภัยของโคม
โคมไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานต้องได้รับมาตรฐานความปลอดภัยตามเกณฑ์ด้วย เช่น ต้องไม่มีคมจนอาจเกิดอันตราย ต้องมีระบบการต่อลงดินในกรณีที่ใช้กับฝ้าสูงเพื่อไม่เป็นอันตรายกับคนที่มาเปลี่ยนหลอด
1.2 ประสิทธิภาพของโคมไฟฟ้า (Luminaire efficiency)
โคมไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานหมายถึงโคมที่มีประสิทธิภาพของโคมสูงที่สุด คือ ให้ปริมาณแสงออกมาจากตัวโคมเมื่อเทียบกับปริมาณแสงที่ออกจากหลอดให้มีค่าสูงที่สุด
1.3 ค่าสัมประสิทธิ์การใช้งานของโคมไฟฟ้า (Coefficients of Utilization)
ค่าที่ได้จากการวัดประสิทธิภาพของโคม โดยที่รวมผลของความสูงและสัมประสิทธิของการสะท้อนของผนังและเพดานโดยผู้ผลิต
1.4 แสงบาดตาของโคม (Glare)
เป็นค่าที่แสดงคุณภาพแสงของโคม ต้องเลือกโคมที่มีแสงบาดตาอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้
1.5 กราฟการกระจายแสงของโคม (Distribution Curve)
โคมมีหลายชนิดด้วยกันแต่ละโคมก็มีกราฟกระจายแสงของโคมต่างกัน การนำโคมไปใช้ต้องเลือก กราฟกระจายแสงของโคมที่เหมาะสมกับงาน
1.6 การระบายความร้อนของโคม
โคมไฟฟ้าทีประหยัดพลังงานควรจะมีการระบายความร้อนได้ดี ถ้ามีอุณหภูมิสะสมในโคมมากเกินไปอาจทำให้ปริมาณแสงที่ออกจากหลอดลดลง เช่น โคมไฟส่องลงหลอดคอมแพคก์ถ้าไม่มีการระบายความร้อนที่ดีปริมาณลดลงถึง 40% เป็นต้น
1.7 อายุการใช้งาน
โคมไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานต้องพิจารณาอายุการใช้งานด้วย เช่น โคมต้องทำด้วยวัสดุที่สามารถใช้งานได้นานตามที่ต้องการโดยไม่ผุกร่อน และไม่มีการเปลี่ยนรูปเมื่อมีการบำรุงรักษาเนื่องจากการเปลี่ยนหลอดหรือทำความสะอาด
1.8 สถานที่ติดตั้ง
การเลือกใช้โคมแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับว่าต้องการนำไปใช้งานอะไรบ้างต้องการคุณภาพแสงมากน้อยเพียงใด หรือเน้นในเรื่องของปริมาณแสงแต่เพียงอย่างเดียว ต้องมีการป้องกันทางกล ป้องกันน้ำฝุ่นผงมากน้อยเพียงใด
2. โคมไฟสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม
2.1 โคมฟลูออเรสเซนต์โรงงาน
โคมฟลูออเรสเซนต์โรงงานเป็นโคมที่มีแผ่นสะท้อนแสงเพื่อควบคุมแสงให้ไปในทิศทางที่ต้องการแผ่นสะท้อนแสงอาจทำจากแผ่นอลูมิเนียม แผ่นเหล็กพ่นสีขาว หรือวัสดุอื่นที่มีการสะท้อนแสงสูง
โคมฟลูออเรสเซนต์โรงงานมีคุณสมบัติและการใช้งานที่ควรพิจารณาดังนี้
· โคมดังกล่าวมีราคาถูกกว่าโคมหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบเปลือย ทำความสะอาดง่ายและให้แสงสว่างมากในทิศทางที่ส่องไป
· โคมดังกล่าวไม่มีตัวครอบวัตถุภายนอกสามารถมากระแทกกับหลอดทำให้หลอดสามารถหลุดร่วงลงมาได้
· โคมดังกล่าวไม่เน้นความสวยงาม และมีแสงบาดตาจากหลอด
2.2 โคมไฟโรงงานหลอดปล่อยประจุความดันไอสูง
โคมไฟประเภทนี้โดยส่วนมากจะมีตัวสะท้อนแสงเป็นแบบอลูมิเนียม (Aluminium Reflector)หรือ ตัวหักเหแสงพลาสติก (Plastic Reflector) อาจจะมีเลนส์ ปิดหน้าหลอดก็ได้ ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการใช้งานในแต่ละอุตสาหกรรม ความสูง การกระจายแสงของโคมไฟที่ต้องการ ซึ่งการกระจายแสงของโคม
ไฟมี 2 ลักษณะดังนี้
· 2.2.1 โคมแบบลำแสงกว้าง (Wide Beam) เหมาะสำหรับการติดตั้งที่ความสูงระดับ 4-7 เมตร
· 2.2.2 โคมแบบลำแสงแคบ (Narrow Beam) เหมาะสำหรับการติดตั้งที่ความสูงประมาณ 6เมตรขึ้นไป
นอกจากนี้โคมดังกล่าวจะรูปแบบของแสงเป็นรูปต่างๆ เช่น วงกลม หรือ สี่เหลี่ยม เป็นต้น ซึ่งลักษณะรูปแบบของโคมจะเป็นดังรูปที่ 11
จากรูปที่ 11 โคมแบบการกระจายแสงวงกลมเหมาะสำหรับใช้ในพื้นที่ที่ไม่กว้างมาก หรือ พื้นที่ที่ไม่พิถีพิถันกับความสม่ำเสมอของแสง ส่วนโคมแบบกระจายแสงสี่เหลี่ยมเหมาะสำหรับใช้พื้นที่ที่กว้างและต้องการความสม่ำเสมอของแสงโดยทั่วพื้นที่ ซึ่งจะทำให้สามารถประหยัดโคมไฟและจำนวนหลอดได้ดีกว่าการเลือกโคมไฟแบบการกระจายแสงแบบวงกลม
การ เลือกใช้กำลังไฟฟ้าของหลอดปล่อยประจุความดันไอสูงนั้นจะต้องคำนึงถึงความสูง ในการติดตั้งตารางข้างล่างนี้เป็นตารางที่แนะนำให้ใช้เท่านั้น เพื่อความละเอียดและถูกต้องควรจะเลือกและ
คำนวณจากข้อมูลและกราฟของโคมไฟแต่ละชนิด
ตารางที่ 4.1 กำลังไฟฟ้าของหลอดปล่อยประจุความดันไอสูงกับความสูงต่ำสุดสำหรับการติดตั้ง
โคมไฟโรงงานแบบใช้กับหลอดปล่อยประจุความดันไอสูงมีคุณสมบัติและการใช้งานที่ควรพิจารณาดังนี้
ก) โคมไฟชนิดนี้มีน้ำหนักมาก การติดตั้งต้องให้มั่นคงแข็งแรงเหมาะสำหรับการติดตั้งในบริเวณเพดานสูง แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์
ข) โคมต้องมีครอบแก้วปิดในกรณีที่ใช้ในพื้นที่ที่เกิดอันตรายมากเมื่อหลอดแตกที่ผู้ผลิตแนะนำ
ค) การใช้วัตต์ต่างกันในพื้นที่เดียวกันให้ระวังสีของหลอดที่แตกต่างกัน
ง) การเลือกใช้หลอด ชุดควบคุมให้ปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิต เพราะไม่ฉะนั้นอาจจะทำให้อายุการใช้งานสั้น แสงไม่ได้ตามที่ต้องการ สีเพี้ยน และไม่ประหยัดพลังงาน
2. การประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยี
• สภาพที่เหมาะสมในการใช้งาน
การใช้ไฟฟ้าในระบบแสงสว่างของโรงงานอุตสาหกรรมโดยทั่วไป มักมีสัดส่วนเพียงส่วนน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมด นอกจากอุตสาหกรรมที่มีการใช้แสงสว่างมาก และไม่มีเครื่องจักรใหญ่ๆ เช่น อุตสาหกรรมตัดเย็บเสื้อผ้า ประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยเหตุนี้ ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มักจะให้ความสำคัญกับเครื่องจักร วัสดุอุปกรณ์และกระบวนการผลิต แต่จะมองข้ามความสำคัญของการติดตั้งใช้งานระบบแสงสว่างอย่างเพียงพอ เพราะเห็นว่าเป็นการสิ้นเปลืองและเป็นการเพิ่มต้นทุนการผลิต ทั้งที่จริงการให้แสงสว่างอย่างเหมาะสมในโรงงาน มีผลโดยตรงต่อปริมาณผลผลิตที่จะผลิตเพิ่มขึ้น และปริมาณของเสียที่จะลดลง ซึ่งเป็นการลดต้นทุนการผลิต นอกจากนี้ ยังมีผลต่อขวัญ และกำลังใจของผู้ปฏิบัติงาน ทั้งสามารถลดอัตราการเกิดอุบัติเหตุ และการเจ็บป่วยจากการทำงานอีกด้วย
ผลการวิจัยในโรงงานทอผ้าแห่งหนึ่งในประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งเดิมมีระดับความสว่างในพื้นที่ทำงานเฉลี่ย 170 ลักซ์ เมื่อเพิ่มระดับความสว่างเฉลี่ยขึ้น พบว่า
· เมื่อเพิ่มระดับความสว่างเป็น 340 ลักซ์ ผลผลิตเพิ่มขึ้น 4.6% ของเสียลดลง 23.5%
· เมื่อเพิ่มระดับความสว่างเป็น 560 ลักซ์ ผลผลิตเพิ่มขึ้น 8.7% ของเสียลดลง 33.6%
· เมื่อเพิ่มระดับความสว่างเป็น 750 ลักซ์ ผลผลิตเพิ่มขึ้น 10.5% ของเสียลดลง 39.6%
นอกจากนี้การเพิ่มระดับความสว่างเฉลี่ยในโรงงานอุตสาหกรรมหนักในหลายๆ ประเทศ จาก 170 ลักซ์ เป็น 300 ลักซ์ พบว่า อัตราการเกิดอุบัติเหตุลดลง ถึง 32%
การ ประหยัดพลังงานในระบบไฟฟ้าแสงสว่างจึงต้องรักษาระดับความสว่างและคุณภาพของ แสงเพราะประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงเพียงเล็กน้อยก็อาจไม่คุ้มกับค่าไฟฟ้า ที่ประหยัดได้ ในขณะที่ค่าใช้จ่ายสำหรับการปรับปรุงระบบแสงสว่างให้เหมาะสม โดยทั่วไปจะมีต้นทุนไม่ถึง 1% ของค่าใช้จ่ายรวมทั้งหมดต่อปีของโรงงาน
ดังนั้นการอนุรักษ์พลังงานในระบบแสงสว่างที่ถูกต้อง จึงไม่ใช่มุ่งแต่เพียงเฉพาะการประหยัดไฟฟ้า แต่จะต้องมุ่งสู่การได้มาซึ่งระบบไฟฟ้าแสงสว่างที่มีประสิทธิภาพสูง
• ศักยภาพการประหยัดพลังงาน
การประหยัดพลังงานในระบบไฟฟ้าแสงสว่างเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพด้านการใช้พลังงานอย่างสมบูรณ์นั้นมีข้อควรพิจารณา ดังต่อไปนี้
1. พิจารณาเลือกความสว่างที่ต้องการใช้งานให้เหมาะสม ซึ่งโดยปกติผู้ออกแบบสามารถเลือกใช้ค่าตามคู่มือการออกแบบทางวิศวกรรมการส่องสว่าง เช่น CIE หรือ IES โดยขึ้นอยู่กับประเภทพื้นที่ใช้งานนั่นเอง เช่น พื้นที่ทำงานทั่วไปของสำนักงานประมาณ 500 Lux เป็นต้น
2. พิจารณาค่าประสิทธิภาพแสงของหลอดไฟ และอุปกรณ์ประกอบ หรือที่เราเรียกว่าค่าประสิทธิผล (Luminous Efficacy) มีหน่วยเป็นลูเมนต่อวัตต์ ซึ่งเราควรเลือกใช้หลอดไฟที่มีค่าประสิทธิผลสูง แต่ก็ควรคำนึงถึงระยะความสูงติดตั้งในการเลือกใช้ประเภทของหลอดไฟไว้ด้วย เช่นหลอดฟลูออเรสเซนต์จะมีประสิทธิภาพแสงประมาณ 45-72 Im/w เหมาะสำหรับความสูงติดตั้งไม่เกิน 3.50 เมตร หากต้องการติดตั้งสูงกว่านี้ ควรเลือกใช้เป็นหลอดเมทัลฮาไลต์ หรือ หลอดโซเดียมแทน ซึ่งมีค่าประสิทธิผลสูงกว่า
3. พิจารณาเลือกใช้โคมไฟ ที่ให้ค่าสัมประสิทธิ์การใช้ประโยชน์แสงสูง ซึ่งหน้าที่ของโคมไฟคืออุปกรณ์ควบคุมบังคับแสงให้ส่องไปในทิศทางที่ต้องการโดยใช้อุปกรณ์ช่วยในการสะท้อนแสง เช่น เหล็กแผ่นพ่นสีขาวหรืออะลูมิเนียมเงาชุบอโนไดส์ มาทำเป็นแผ่นสะท้อนแสง ช่วยในการบังคับทิศทางการสะท้อนของแสงให้เกิดประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ปัจจุบันได้มีการพัฒนาแผ่นสะท้อนแสงให้มีค่าการสะท้อนแสงสูงมากขึ้น โดยใช้สารเงินเคลือบแผ่นอะลูมิเนียม ซึ่งมีอยู่ 2 ลักษณะคือ แบบแรก ใช้ฟิล์มเงินปิดกาวทับลงบนแผ่นอะลูมิเนียม ซึ่งจะได้ค่าการสะท้อนแสงสูงมากถึง 93-94% แต่ก็มีปัญหาด้านอายุการใช้งานเมื่อใช้ไปนานๆ แสงอุลตราไวโอเลตจากหลอดไฟที่เปิดไว้หรือความร้อน, ความชื้นจากสภาพแวดล้อมจะทำให้แผ่นสะท้อนแสงพอง, เหลือง และลอกหลุดได้ มีอายุการใช้งานประมาณไม่เกิน 3-5 ปี
แบบที่สอง คือ การนำแผ่นอลูมิเนียมที่ชุบอโนไดส์เงามาแล้วผ่านกรรมวิธีประจุอิออนเงินบนแผ่นอะลูมิเนียมเงา ซึ่งเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงภายใต้สุญญากาศทั่วทั้งแผ่น (Dielectric Over Vacuum SilverCoating) จะให้ค่าการสะท้อนแสงสูงมากถึง 95% และจะไม่มีปัญหาด้านอายุการเหมือนแบบแรกแต่อย่างใด (อายุการใช้งานประมาณ 20 ปีขึ้นไป) เป็นแผ่นสะท้อนแสงเงินที่มีประสิทธิภาพในการสะท้อนแสงสูงมากที่สุดในปัจจุบันนี้ เมื่อนำแผ่นสะท้อนแสงเงินดังกล่าวมาใช้เป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่ในการควบคุมบังคับแสงให้ส่องไปในทิศทางต่างๆ ซึ่งนิยมใช้ในโคมประเภทให้แสงสว่างทางตรง (Direct Luminaire) พวกโคมตะแกรงอะลูมิเนียม หรือโคมโรงงานมี Reflector จะทำให้ลดการสูญเสียโดยเปล่าประโยชน์ของหลอดไฟได้เป็นอย่างดี
นอกจากนี้ควรพิจารณาค่าการสะท้อนแสงของส่วนต่างๆ ของห้อง เช่น เพดาน, ผนัง และพื้น ถ้าส่วนต่างๆ เหล่านี้ได้รับการทาสีที่ให้ค่าการสะท้อนแสงสูง ก็จะทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การใช้ประโยชน์สูงตามไปด้วย เนื่องจากปริมาณแสงที่ตกลงบนพื้นที่ทำงานส่วนหนึ่งได้มาจากโคมไฟโดยตรง แต่อีกส่วนหนึ่งได้มาจากการสะท้อนแสงจากส่วนต่างๆ ของห้องนั่นเอง
4. พิจารณาการบำรุงรักษาอุปกรณ์ที่ให้แสงสว่าง ได้แก่ หลอดไฟและโคมไฟ ซึ่งถ้าได้รับการหมั่นดูแลทำความสะอาดเรื่องฝุ่นละอองหรือบำรุงรักษาเปลี่ยนหลอดไฟใหม่ เมื่อหมดอายุการใช้งานก็จะช่วยให้อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถให้แสงสว่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ
5. การใช้แสงสว่างจากธรรมชาติ ปกติเวลากลางวันเรามีดวงอาทิตย์ให้แสงสว่างโดยธรรมชาติแต่ในเวลากลางคืน หรือบริเวณทำงานที่ต้องการความสว่างมาก รวมทั้งภายในอาคารซึ่งส่วนมากแสงสว่างจากธรรมชาติเข้าไม่ถึง แสงสว่างจากไฟฟ้าที่เรียกว่า แสงประดิษฐ์ (Artificial Light) จึงเข้ามามีบทบาทสำคัญในการให้แสงสว่างภายในอาคาร แต่เราก็ไม่ควรละเลยการนำแสงสว่างจากธรรมชาติมาใช้เพราะนอกจากเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบแสงสว่างแล้ว ยังเพิ่มคุณภาพให้กับสภาพแวดล้อมภายในอาคารด้วย การนำแสงสว่างจากธรรมชาติมาใช้มีอยู่ 2 วิธี คือ
การใช้แสงสว่างจากแสงอาทิตย์ ในบริเวณที่สามารถรับแสงจากธรรมชาติได้ ควรพิจารณาปรับปรุงหลังคาบางส่วนให้โปร่งแสง แต่เนื่องจากแสงอาทิตย์โดยตรง (Direct Sun) มีความเข้มแสงสูงถึง7,500 lumen ต่อตารางฟุต จึงต้องใช้ตัวกลางกระจายแสง เช่น กระเบื้องไฟเบอร์โปร่งแสง เพราะหากใช้กระจกใสจะทำให้เกิดแสงจ้าแยงตาได้ง่าย จากการสะท้อนแสงของวัตถุต่างๆ แสงชนิดนี้ยังมีความไม่แน่นอนแปรเปลี่ยนได้มากในแต่ละช่วงเวลา อีกทั้งควบคุมได้ยาก จึงควรหลีกเลี่ยงไม่ให้ใช้ในพื้นที่ซึ่งแสงสว่างมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน นอกจากนี้ยังไม่ควรใช้ในพื้นที่ปรับอากาศ หรือพื้นที่เก็บวัตถุที่เสียหายได้เมื่อถูกความร้อน เพราะแม้ว่าแสงชนิดนี้จะมีประสิทธิภาพแสงต่อความร้อนของแสงสูงถึง 110 lumen/W แต่หากไม่มีการควบคุมปริมาณแสง จะทำให้ทั้งปริมาณแสงและความร้อนจะเข้าสู่อาคารมากกว่าที่เกิดจากหลอดไฟฟ้า จึงไม่ควรให้มีพื้นที่โปร่งแสงเกิน 15% ซึ่งจากการคำนวณตามวิธีการของCIE No.16 (E-3.2) พบว่าสำหรับประเทศไทยนั้น พื้นที่โปร่งแสงเพียง 5%ทำให้ความสว่างภายในอาคารเกิน 100 Lux ได้ถึง 95% และเกิน 150 Lux ได้ถึง 90% ของชั่วโมงทำงานระหว่างเวลา 9.00 – 17.00 น.
การใช้แสงสว่างจากท้องฟ้า การนำแสงธรรมชาติที่มาจากท้องฟ้า และแสงสะท้อน (Indirect Sun) ที่ปราศจากแสงโดยตรงมาใช้ นับเป็นวิธีที่เหมาะอย่างยิ่งกับการใช้งานในอาคาร เนื่องจากแสงชนิดนี้สามารถควบคุมความสม่ำเสมอของแสงได้ง่ายกว่า และมีประสิทธิภาพแสงต่อความร้อนของแสงสูงถึง140 lumen/W จึงไม่เป็นการเพิ่มความร้อนให้แก่อาคาร ทั้งนี้ต้องอาศัยการออกแบบอาคาร ให้มีหน้าต่างรับแสงสว่างจากท้องฟ้าเข้าสู่ตัวอาคาร โดยมีส่วนยื่นหรือแผงบังแดดที่เหมาะสม หรือออกแบบให้มีช่องรับแสงในด้าน ทิศเหนือที่ปราศจากแสงอาทิตย์โดยตรง
นอกจากปัจจัยทั้ง 5 ข้อที่กล่าวมานี้ ควรพิจารณาในเรื่องการให้ลักษณะแสงที่เหมาะสมแก่พื้นที่ใช้งาน เช่น พื้นที่ทำงานที่มีการทำงานกระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอ ได้แก่ ห้องทำงาน, ห้องเรียน,ยิมเนเซียม ฯลฯ ควรให้แสงที่มีความสม่ำเสมอตลอดพื้นที่ โดยเลือกใช้โคมไฟที่มีค่ากระจายแสงที่สม่ำเสมอตลอดพื้นที่ โดยเลือกใช้โคมไฟที่มีค่ากระจายแสงที่สม่ำเสมอ (Uniformity Distribution) นั่นเองหรือหากเป็นการให้แสงสว่างเฉพาะพื้นที่ เช่น ห้องทำงานขนาดเล็กส่วนตัว, บริเวณรับรอง, ทางเดินอิสระก็ควรแบ่งแยกสวิตซ์ควบคุมการทำงานแสงสว่างโคมไฟให้เหมาะสม เพื่อเป็นการประหยัดพลังงานในส่วนที่ไม่จำเป็นต้องใช้ หรือหากต้องการใช้งานพื้นที่พิเศษก็ให้เพิ่มการติดตั้งโคมไฟเฉพาะพื้นที่ที่ต้องการเท่านั้น ไม่ต้องเพิ่มโคมไฟเป็นจำนวนมากสำหรับส่องพื้นที่ที่ต้องการแสงสว่างเฉพาะจุดเท่านั้น
3. ตัวอย่างข้อมูลด้านเทคนิคของเทคโนโลยี
• มาตรการเปลี่ยนหลอดฟลูออเรสเซนต์เป็น ชนิด T5
หลอดฟลูออเรสเซนต์ T5 ได้พัฒนาและเพิ่มความนิยมในการใช้งานตั้งแต่ปี ค.ศ. 1995 โดยเข้ามาแทนที่หลอด T8 และ T12 ที่ใช้กันอยู่ หลอด T5 คือหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 5/8 นิ้วสัญลักษณ์ตัว T หมายถึงรูปร่างของหลอดที่มีลักษณะเป็นท่อ (Tubular) โดยเราสามารถแบ่งแยกขนาดของหลอดตามเส้นผ่าศูนย์กลางได้ ดังรูปที่ 12
หลอด T5 สามารถรักษาปริมาณแสงเอาต์พุตได้มากกว่าหลอด T8 และ T12 โดยสามารถรักษาปริมาณแสงเอาต์พุตที่ 95 % ไว้ได้นานถึง 8,000 ชั่วโมง หรือ 40% ของอายุการใช้งาน ซึ่งแตกต่างจากหลอดเมทัลฮาไลด์หรือหลอดแสงจันทร์ที่ปริมาณแสงจะลดลงอย่างมาก
หลอด T5 นั้นถูกออกแบบมาเพื่อให้ผลิตแสงสูงสุดที่อุณหภูมิ 35 °C (95°F) ซึ่งเป็นจุดทำงานที่เหมาะสมเนื่องจากอุณหภูมิของชุดโคมไฟขณะทำงานจะอยู่ในช่วงนี้ ซึ่งแตกต่างกับหลอดแบบ T8 ที่มีจุดผลิตแสงสูงสุดที่อุณหภูมิ 25 °C ต่างกับหลอด T5 10°C หลอด T5 จึงให้ปริมาณแสงมากกว่าที่จุดทำงานอุณหภูมิเดียวกัน ดังแสดงในรูปที่ 14
ข้อดีของหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบ T5
• โคมไฟมีประสิทธิภาพสูงถึง 93 %
• ใช้บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกที่มีค่าความสูญเสียต่ำ
• หลอด T5 มีปริมาณการลดลงของแสงตลอดอายุการใช้งานน้อยกว่าหลอด HID
• มีค่าดัชนีความถูกต้องของสีมากกว่าหลอด HID
• ประหยัดค่าไฟฟ้าต่อปีได้ 55%
• อายุการใช้งานมากกว่า 20,000 ชั่วโมง
• ระยะเวลาคืนทุนเร็ว
ข้อเสียของหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบ T5
• สตาร์ทติดช้ากว่าหลอด T8 เนื่องจากต้องใช้เวลาในการอุ่นหลอดนานกว่า
• อาจทำให้มีค่าดัชนีแสงจ้าเกินได้ หากออกแบบไม่เหมาะสม
ที่มา: เอกสารเผยแพร่ ภาคอุตสาหกรรม ระบบแสงสว่าง (Lighting) กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน
http://www2.dede.go.th
Follow