Λύσεις ερωτήσεων θεμάτων 29-35 (σελ. 268, 274, 281, 286, 288, 292, 294) – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων θεμάτων 29-35

Πλήρεις λύσεις και των δεκαπέντε ερωτήσεων της ενότητας — τα βήματα και οι τύποι της φωτοτεχνικής μελέτης με το έντυπο, οι παράγοντες του συντελεστή χώρου και η φυσική σημασία των συντελεστών χρησιμοποίησης και συντήρησης, τα χαρακτηριστικά και τα εργαλεία του λογισμικού με τη σύγκριση των δύο μεθόδων, καθώς και οι υπολογιστικές μεταβολές διαστάσεων, ανακλάσεων και έντασης φωτισμού με το αντίστοιχο κόστος λειτουργίας.

Θέμα 29 · Ερώτηση 1 — Βασικά βήματα μελέτης φωτισμού χωρίς Η/Υ

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες - θέματα προς συζήτηση 1. Ποια είναι τα βασικά βήματα για την εκπόνηση μελέτης φωτισμού χώρου χωρίς τη χρήση Η/Υ;

Απάντηση:

• Η απάντηση δίνεται από το θεωρητικό μέρος του ίδιου θέματος (σελ. 263-264), όπου τα βήματα παρατίθενται ρητά:

    ΤΑ ΒΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ
  
    ①  χαρακτηριστικά του χώρου (προορισμός, διάταξη πάγκων/μηχανών)
    ②  επιθυμητό επίπεδο φωτισμού  Ε (lux)
    ③  επιφάνεια χώρου εργασίας   F (m²)
    ④  συντελεστής χώρου          κ
    ⑤  συντελεστές ανάκλασης οροφής και τοίχων
    ⑥  τύπος λαμπτήρων (ισχύς, χρωματική απόδοση)
    ⑦  τύπος φωτιστικών σωμάτων
    ⑧  συντελεστής χρησιμοποίησης nx
    ⑨  προβλεπόμενος τύπος συντήρησης nσ
    ⑩  αριθμός λαμπτήρων ν, σε σχέση με τη ροή Φ0 κάθε πηγής
    ⑪  απορροφούμενη ισχύς της εγκατάστασης
    ⑫  ολική ροή Φ (lumen) στην επιφάνεια εργασίας

  Τα βήματα κατά λέξη (σελ. 263-264): Προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά του χώρου που πρόκειται να φωτισθεί: προορισμός και διάταξη των τραπεζιών, πάγκων εργασίας, μηχανών κ.λπ.· Καθορίζεται το επιθυμητό επίπεδο φωτισμού Ε σε lux· Οριοθετείται και υπολογίζεται η επιφάνεια του χώρου εργασίας F σε m2· Υπολογίζεται ο συντελεστής χώρου κ· Καθορίζεται ο συντελεστής ανάκλασης οροφής και τοίχων· Καθορίζεται ο τύπος των λαμπτήρων, ισχύς και χρωματική απόδοση· Καθορίζεται ο τύπος των φωτιστικών σωμάτων· Καθορίζεται ο συντελεστής χρησιμοποίησης nx· Καθορίζεται ο προβλεπόμενος τύπος συντήρησης nσ· Υπολογίζεται ο αριθμός των λαμπτήρων που απαιτούνται σε σχέση με τη ροή που εκπέμπει κάθε φωτεινή πηγή Φο· Υπολογίζεται η απορροφούμενη ισχύς από την εγκατάσταση· Υπολογίζεται η ολική ροή Φ σε lumen της διάταξης φωτισμού στην επιφάνεια εργασίας.

  Οι υπολογισμοί που εκτελούνται στα βήματα αυτά (σελ. 264-265): Ύψος φωτιστικών: h = Η - 0,85 - HS ή h = Η - 0,80 - ΗS. Συντελεστής χώρου: κ = l·b / [h·(l + b)] για άμεσο, ημιάμεσο και ομοιόμορφο· κ = 3·l·b / [2ε·(l + b)] για έμμεσο και ημιέμμεσο, με ε = h + ΗS. Ολική ροή: Φ = Ε·F / (nx · nσ). Αριθμός λαμπτήρων: ν = Φ / Φ0. Έλεγχος: E = ν·nx·nσ·Φ0 / F.

  Τα δύο τελευταία, κρίσιμα βήματα: Η διάταξη (σελ. 265): η διάταξη των φωτιστικών σωμάτων στο χώρο γίνεται ομοιόμορφα και συμμετρικά, εκτός αν υπάρχουν φυσικοί περιορισμοί. Ο έλεγχος χωρητικότητας — φαίνεται στο παράδειγμα του θέματος 32 (σελ. 285): Όμως χρειάζεται να ελεγχθεί αν χωράνε τα φωτιστικά σώματα. Εκεί προέκυψαν 116 λάμπες που θα απαιτούσαν 19,5 m ενώ η μεγάλη πλευρά του χώρου είναι μόνο 17 m — οπότε επιλέχθηκαν ισχυρότεροι λαμπτήρες. Το τελικό προϊόν (σελ. 265): τα ανωτέρω συνοψίζονται στο έντυπο φωτοτεχνικής μελέτης — το ΕΝΤΥΠΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ (σελ. 266).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα βασικά βήματα, όπως τα απαριθμεί το θεωρητικό μέρος της άσκησης, είναι δώδεκα. Πρώτα προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά του χώρου που πρόκειται να φωτιστεί, δηλαδή ο προορισμός του και η διάταξη των τραπεζιών, των πάγκων εργασίας και των μηχανών. Έπειτα καθορίζεται το επιθυμητό επίπεδο φωτισμού σε lux, οριοθετείται και υπολογίζεται η επιφάνεια του χώρου εργασίας, υπολογίζεται ο συντελεστής χώρου και καθορίζονται οι συντελεστές ανάκλασης οροφής και τοίχων. Στη συνέχεια καθορίζονται ο τύπος των λαμπτήρων με την ισχύ και τη χρωματική τους απόδοση, ο τύπος των φωτιστικών σωμάτων, ο συντελεστής χρησιμοποίησης και ο προβλεπόμενος τύπος συντήρησης. Ακολουθεί ο υπολογισμός του αριθμού των λαμπτήρων σε σχέση με τη ροή που εκπέμπει κάθε φωτεινή πηγή, της απορροφούμενης ισχύος και της ολικής ροής στην επιφάνεια εργασίας. Οι σχετικοί τύποι δίνουν το ύψος των φωτιστικών από το επίπεδο εργασίας, τον συντελεστή χώρου κατά είδος φωτισμού, την ολική ροή ως λόγο του γινομένου έντασης επί επιφάνεια προς το γινόμενο των δύο συντελεστών, τον αριθμό λαμπτήρων και τον τελικό έλεγχο της έντασης. Η μελέτη κλείνει με την ομοιόμορφη και συμμετρική διάταξη των φωτιστικών, τον έλεγχο του αν χωρούν στον χώρο και τη συμπλήρωση του εντύπου υπολογισμού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 29 · Ερώτηση 2 — Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται ο συντελεστής χώρου k

Ερώτηση: 2. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται ο συντελεστής χώρου k;

Απάντηση:

• Οι σχέσεις του βιβλίου (σελ. 264):

    ΑΜΕΣΟΣ, ΗΜΙΑΜΕΣΟΣ, ΟΜΟΙΟΜΟΡΦΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ
  
                l · b
          κ = ─────────────
                h · (l + b)
  
    ΕΜΜΕΣΟΣ ΚΑΙ ΗΜΙΕΜΜΕΣΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ
  
              3 · l · b
          κ = ─────────────       με  ε = h + ΗS
             2ε · (l + b)

  Οι παράγοντες: 1. Το μήκος του χώρου l — όπου Ι=το μήκος του χώρου (σελ. 264). 2. Το πλάτος του χώρου b — και b=το πλάτος του χώρου. 3. Το ύψος h των φωτιστικών από το επίπεδο εργασίας (ή, στον έμμεσο φωτισμό, η απόσταση ε της οροφής από το επίπεδο εργασίας). 4. Το είδος του φωτισμού — καθορίζει ποια από τις δύο σχέσεις θα χρησιμοποιηθεί.

  Πώς προκύπτει το h (σελ. 264): h = Η - 0,85 - HS ή h = Η - 0,80 - ΗS, ανάλογα με το αν η επιφάνεια εργασίας θεωρείται ότι απέχει 0,8m ή 0,85 από το δάπεδο του χώρου. Η είναι το ύψος του χώρου και HS είναι το μήκος της ανάρτησης του φωτιστικού. Άρα ο συντελεστής χώρου εξαρτάται έμμεσα και από το ύψος του χώρου Η, το ύψος ανάρτησης HS και το ύψος της επιφάνειας εργασίας.

  Τι εκφράζει φυσικά: ο συντελεστής χώρου είναι μέτρο της γεωμετρικής αναλογίας του χώρου — δηλαδή πόσο «πλατύς και χαμηλός» ή «στενός και ψηλός» είναι. Χώρος με μεγάλο κ (μεγάλες διαστάσεις, χαμηλή ανάρτηση) → το φως φθάνει εύκολα στην επιφάνεια εργασίας, λίγο χάνεται στους τοίχους → μεγάλος συντελεστής χρησιμοποίησης. Χώρος με μικρό κ (μικρές διαστάσεις, ψηλή ανάρτηση) → μεγάλο μέρος της ροής προσπίπτει στους τοίχους και απορροφάται → μικρός συντελεστής χρησιμοποίησης.

  Γιατί έχει σημασία (σελ. 265): ο Συντελεστής χρησιμοποίησης nx δίνεται από τους πίνακες των τεχνικών χαρακτηριστικών των επιλεγμένων φωτιστικών σωμάτων ως συνάρτηση του συντελεστή χώρου κ και του είδους των χρησιμοποιούμενων λαμπτήρων — δηλαδή ο κ είναι το κλειδί για την ανάγνωση των πινάκων. Το πρακτικό όριο (σελ. 265): Εάν κ>5, τότε θεωρούμε στον πίνακα του φωτιστικού τη μεγαλύτερη τιμή του, δηλ. κ=5. Ένα αριθμητικό παράδειγμα (θέμα 32, σελ. 284): για χώρο 17 × 10 m με h = 3,70 m: K = 17·10 / [3,70·(17+10)] = 1,70.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο συντελεστής χώρου εξαρτάται από τη γεωμετρία του χώρου και από το είδος του φωτισμού. Ειδικότερα, για άμεσο, ημιάμεσο και ομοιόμορφο φωτισμό ισούται με το γινόμενο του μήκους επί το πλάτος διά το γινόμενο του ύψους των φωτιστικών από το επίπεδο εργασίας επί το άθροισμα μήκους και πλάτους, ενώ για έμμεσο και ημιέμμεσο φωτισμό χρησιμοποιείται διαφορετική σχέση, με την απόσταση της οροφής από το επίπεδο εργασίας στη θέση του ύψους. Άρα οι παράγοντες είναι το μήκος, το πλάτος, το ύψος των φωτιστικών από το επίπεδο εργασίας και το είδος του φωτισμού. Επειδή το ύψος αυτό προκύπτει αφαιρώντας από το ύψος του χώρου το ύψος της επιφάνειας εργασίας και το μήκος της ανάρτησης, ο συντελεστής εξαρτάται έμμεσα και από το ύψος του χώρου, το ύψος ανάρτησης των φωτιστικών και το ύψος της επιφάνειας εργασίας. Φυσικά, ο συντελεστής χώρου εκφράζει τη γεωμετρική αναλογία του χώρου: όταν είναι μεγάλος, δηλαδή ο χώρος είναι ευρύχωρος με χαμηλή ανάρτηση, το φως φτάνει εύκολα στην επιφάνεια εργασίας και ο συντελεστής χρησιμοποίησης είναι μεγάλος· όταν είναι μικρός, μεγάλο μέρος της ροής προσπίπτει στους τοίχους και απορροφάται. Η σημασία του έγκειται στο ότι αποτελεί το κλειδί για την ανάγνωση των πινάκων του συντελεστή χρησιμοποίησης, με πρακτικό όριο την τιμή πέντε.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 29 · Ερώτηση 3 — Φυσική σημασία των συντελεστών χρησιμοποίησης και συντήρησης

Ερώτηση: 3. Ποια η φυσική σημασία του συντελεστή χρησιμοποίησης και ποια του συντελεστή συντήρησης; Από ποιους παράγοντες εξαρτώνται;

Απάντηση:

•   ΤΙ ΕΚΦΡΑΖΕΙ Ο ΚΑΘΕΝΑΣ
  
     Φ0 (ροή λαμπτήρα)
          │
          │  × nx  ← ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗΣ
          │         πόσο φως φθάνει ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ στην
          │         επιφάνεια εργασίας (γεωμετρία + ανακλάσεις)
          ▼
     ωφέλιμη ροή, νέα εγκατάσταση
          │
          │  × nσ  ← ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ
          │         πόσο μένει μετά τη ΡΥΠΑΝΣΗ και τη ΓΗΡΑΝΣΗ
          ▼
     πραγματική ροή στη διάρκεια της ζωής της εγκατάστασης

  Ο συντελεστής χρησιμοποίησης nx Φυσική σημασία: εκφράζει ποιο ποσοστό της φωτεινής ροής που εκπέμπουν οι λαμπτήρες φθάνει τελικά στην επιφάνεια εργασίας. Το υπόλοιπο χάνεται μέσα στο φωτιστικό σώμα ή απορροφάται από οροφή, τοίχους και δάπεδο. Από τι εξαρτάται (σελ. 265): δίνεται από τους πίνακες των τεχνικών χαρακτηριστικών των επιλεγμένων φωτιστικών σωμάτων ως συνάρτηση του συντελεστή χώρου κ και του είδους των χρησιμοποιούμενων λαμπτήρων — δηλαδή από: τον τύπο του φωτιστικού σώματος (κατανομή της δέσμης, απόδοση), τον συντελεστή χώρου κ (γεωμετρία), το είδος των λαμπτήρων, και έμμεσα από τους συντελεστές ανάκλασης των επιφανειών — όπως φαίνεται στο παράδειγμα του θέματος 32 (σελ. 284): nx= 0,42 σε σχέση με τον τύπο των φωτιστικών που εκλέχτηκαν, το συντελεστή χώρου (1,70) το συντελεστή ανάκλασης οροφής 75% και των τοίχων 50%.

  Ο συντελεστής συντήρησης nσ Φυσική σημασία: εκφράζει τη μείωση της φωτεινής ροής με τον χρόνο — από τη σκόνη στα φωτιστικά και στις επιφάνειες και από τη γήρανση των λαμπτήρων. Εξασφαλίζει ότι η εγκατάσταση θα δίνει το απαιτούμενο Ε και στο τέλος της περιόδου συντήρησης, όχι μόνο καινούργια. Από τι εξαρτάται (σελ. 265): εξαρτάται από τους συντελεστές ανάκλασης οροφής, τοίχων και δαπέδου, παίζει σπουδαίο ρόλο και δίνεται από τον πίνακα ως συνάρτηση: του είδους του φωτισμού — Άμεσος 0,64 - 0,8, Ημι-άμεσος 0,64, Ομοιόμορφος 0,7, Ημι-έμμεσος 0,58 - 0,6, Έμμεσος 0,55, και του χρώματος οροφής και τοίχων (Ανοιχτό, Μέσο, Σκούρος).

  Γιατί ο έμμεσος φωτισμός έχει τον χαμηλότερο nσ: το φως φθάνει στην επιφάνεια εργασίας μόνο μετά από ανάκλαση στην οροφή — άρα η ρύπανση και το σκούρεμα των επιφανειών τον επηρεάζουν πολύ περισσότερο από ό,τι τον άμεσο. Πού μπαίνουν στον υπολογισμό (σελ. 265): και οι δύο εμφανίζονται στον παρονομαστή της σχέσης Φ = Ε·F / (nx · nσ) — δηλαδή όσο μικρότεροι είναι, τόσο μεγαλύτερη ροή (και άρα περισσότεροι λαμπτήρες) απαιτείται. Η επαλήθευση (σελ. 265): E = ν·nx·nσ·Φ0 / F — ο έλεγχος επιβεβαιώνει ότι η επιλεγμένη εγκατάσταση δίνει όντως την απαιτούμενη ένταση φωτισμού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο συντελεστής χρησιμοποίησης εκφράζει ποιο ποσοστό της φωτεινής ροής που εκπέμπουν οι λαμπτήρες φτάνει τελικά στην επιφάνεια εργασίας, ενώ το υπόλοιπο χάνεται μέσα στο φωτιστικό σώμα ή απορροφάται από την οροφή, τους τοίχους και το δάπεδο. Δίνεται από τους πίνακες των τεχνικών χαρακτηριστικών των φωτιστικών σωμάτων ως συνάρτηση του συντελεστή χώρου και του είδους των λαμπτήρων, εξαρτάται δηλαδή από τον τύπο του φωτιστικού, τη γεωμετρία του χώρου, το είδος των λαμπτήρων και, έμμεσα, από τους συντελεστές ανάκλασης των επιφανειών· στο παράδειγμα του βιβλίου η τιμή μηδέν κόμμα σαράντα δύο προκύπτει από τον τύπο των φωτιστικών, τον συντελεστή χώρου ένα κόμμα εβδομήντα και τους συντελεστές ανάκλασης οροφής και τοίχων. Ο συντελεστής συντήρησης εκφράζει τη μείωση της φωτεινής ροής με τον χρόνο, λόγω της σκόνης στα φωτιστικά και στις επιφάνειες και λόγω της γήρανσης των λαμπτήρων, ώστε η εγκατάσταση να δίνει την απαιτούμενη ένταση και στο τέλος της περιόδου συντήρησης. Εξαρτάται από το είδος του φωτισμού και από τους συντελεστές ανάκλασης οροφής, τοίχων και δαπέδου, με τυπικές τιμές από μηδέν κόμμα πενήντα πέντε για έμμεσο έως μηδέν κόμμα ογδόντα για άμεσο φωτισμό· ο έμμεσος έχει τη χαμηλότερη τιμή, γιατί το φως φτάνει στην επιφάνεια εργασίας μόνο μετά από ανάκλαση και επηρεάζεται περισσότερο από τη ρύπανση. Και οι δύο εμφανίζονται στον παρονομαστή της σχέσης της ολικής ροής, οπότε όσο μικρότεροι είναι τόσο περισσότεροι λαμπτήρες απαιτούνται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 30 · Ερώτηση 1 — Γενικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος λογισμικού

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες - θέματα προς συζήτηση 1. Περιγράψτε τα γενικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος λογισμικού εκπόνησης φωτοτεχνικής μελέτης

Απάντηση:

• Τι είναι τα προγράμματα αυτά (σελ. 269): πακέτα λογισμικού (για διάφορα λειτουργικά συστήματα: DOS, WIN95/2000/NT κ.λπ.) που επιτρέπουν στους μηχανικούς / τεχνικούς φωτισμού να επιλέγουν και να αξιολογούν συστήματα φωτισμού ανάλογα με τις ανάγκες των χώρων που πρέπει να φωτίσουν· καλύπτουν φωτισμό εσωτερικών χώρων (οικιακή, βιομηχανική χρήση κ.λπ.), φωτισμό εξωτερικών χώρων, φωτισμό οδών, αυτοκινητοδρόμων κ.λπ. Η ομοιότητα των πακέτων (σελ. 269): οι γενικές αρχές λειτουργίας όλων σχεδόν των πακέτων λογισμικού που υπάρχουν σήμερα στην αγορά είναι παρόμοιες, με μικρές διαφορές, οι οποίες εντοπίζονται κυρίως στην επικοινωνία με το χρήστη.

    ΤΑ ΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ (σελ. 271)
  
     File        νέα έργα, άνοιγμα, αποθήκευση, εκτύπωση, έξοδος
     Data        ανάγκες φωτισμού, διαστάσεις χώρου, φωτιστικά σώματα
     Calculation υπολογισμοί και αποτελέσματα φωτεινότητας
     Report      παρουσίαση αποτελεσμάτων σε κείμενο ή γραφικά
     Finance     κοστολογικοί υπολογισμοί εγκατάστασης και ενέργειας
     View        επιλογές όψεων του χώρου
     Options     παράμετροι λειτουργίας του περιβάλλοντος
     Window      χειρισμός των ενεργών παραθύρων
     Help        βοήθεια για τις λειτουργίες του προγράμματος

  Οι δυνατότητες (σελ. 269-270): να προσομοιώσουν τη λειτουργία ενός πραγματικού συστήματος φωτισμού για κάποιο χώρο και να αναλύσουν τροποποιημένες εγκαταστάσεις του, ώστε να εξάγουν συμπεράσματα για τη βέλτιστη απόδοσή του· να χρησιμοποιήσουν τυποποιημένες φωτεινές πηγές (όπως αυτές υπάρχουν στο εμπόριο) από ενημερωμένες βάσεις δεδομένων· να εργάζονται σε ένα φιλικό, απλό και αποδοτικό περιβάλλον. Ειδικά για τους εσωτερικούς χώρους (σελ. 270): δυνατότητα εκτέλεσης υπολογισμών (συμπεριλαμβανόμενης άμεσης, έμμεσης, ομοιόμορφης και ημιάμεσης/ημιέμμεσης κατανομής φωτεινής ροής) σε ορθογώνιους χώρους· υπολογισμό οικονομικών στοιχείων… συμπεριλαμβανομένου του κόστους αγοράς των επιμέρους υλικών… αλλά και του κόστους λειτουργίας της (κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας)· καθορισμό διαστάσεων χώρου, τύπο φωτισμού, ένταση φωτιζόμενης επιφάνειας, συντελεστές χρησιμοποίησης φωτιστικών σωμάτων, συντελεστές ανάκλασης κ.λπ.· παραγωγή αποτελεσμάτων (reports) τόσο σε μορφή κειμένου όσο και σε μορφή γραφικών· εύκολη τοποθέτηση απλών φωτιστικών ή ομάδας φωτιστικών (αλλαγή θέσης ή/και προσανατολισμού των φωτιστικών με το ποντίκι)· επιλογή συμμετρίας… ώστε να επιταχύνεται η οριοθέτηση του χώρου και των φωτιστικών· υπολογισμό της φωτεινότητας σε επιλεγμένα σημεία (calculation grids). Οι απαιτήσεις σε υλικό (σελ. 270): αρκετά χαμηλές σε σχέση με τις δυνατότητες των σημερινών Η/Υ (100MHz CPU, 32MB RAM, 40ΜΒ ελεύθερο χώρο στο σκληρό δίσκο, προαιρετικά εκτυπωτή) και σε λειτουργικό σύστημα Win95 ή νεώτερη έκδοση. Η δομή της εργασίας: το πρόγραμμα οργανώνει τη δουλειά σε έργα (projects) — αρχεία με δικά τους δεδομένα χώρου, φωτιστικών και υπολογισμών, που αποθηκεύονται και ανακαλούνται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα προγράμματα εκπόνησης φωτοτεχνικής μελέτης είναι πακέτα λογισμικού που επιτρέπουν στους μηχανικούς και τεχνικούς φωτισμού να επιλέγουν και να αξιολογούν συστήματα φωτισμού ανάλογα με τις ανάγκες των χώρων, καλύπτοντας εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους καθώς και φωτισμό οδών. Οι γενικές αρχές λειτουργίας όλων σχεδόν των πακέτων είναι παρόμοιες, με μικρές διαφορές που εντοπίζονται κυρίως στην επικοινωνία με τον χρήστη. Το περιβάλλον οργανώνεται σε μενού: το File για τη δημιουργία, το άνοιγμα, την αποθήκευση και την εκτύπωση των έργων, το Data για την εισαγωγή των αναγκών φωτισμού, των διαστάσεων του χώρου και των φωτιστικών σωμάτων, το Calculation για τους υπολογισμούς, το Report για την παρουσίαση των αποτελεσμάτων σε κείμενο ή γραφικά, το Finance για τους κοστολογικούς υπολογισμούς, το View για τις όψεις του χώρου και τα Options, Window και Help. Οι βασικές δυνατότητες είναι η προσομοίωση πραγματικού συστήματος φωτισμού και η ανάλυση τροποποιημένων εγκαταστάσεων, η χρήση τυποποιημένων φωτεινών πηγών από ενημερωμένες βάσεις δεδομένων, ο υπολογισμός για όλες τις κατανομές φωτεινής ροής σε ορθογώνιους χώρους, ο υπολογισμός κόστους αγοράς και λειτουργίας, η εύκολη τοποθέτηση φωτιστικών με το ποντίκι, η επιλογή συμμετρίας και ο υπολογισμός της φωτεινότητας σε επιλεγμένα σημεία. Η εργασία οργανώνεται σε έργα, δηλαδή αρχεία με δικά τους δεδομένα, ενώ οι απαιτήσεις σε υλικό είναι χαμηλές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 30 · Ερώτηση 2 — Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του Η/Υ έναντι του εντύπου

Ερώτηση: 2. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης Η/Υ σε σχέση με τη μέθοδο του Εντύπου για την εκπόνηση φωτοτεχνικής μελέτης;

Απάντηση:

•   ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΝΤΥΠΟΥ              ΜΕΘΟΔΟΣ Η/Υ
  
     χειρωνακτικοί υπολογισμοί    αυτόματοι υπολογισμοί
     πίνακες σε χαρτί             βάσεις δεδομένων φωτιστικών
     μία λύση κάθε φορά           πολλαπλά σενάρια σε λίγα λεπτά
     μέση τιμή φωτισμού           κατανομή σε πλέγμα σημείων
     χωρίς κόστος εξοπλισμού      απαιτεί Η/Υ και λογισμικό
     πλήρης εποπτεία των βημάτων  «μαύρο κουτί» για τον αρχάριο

  Τα πλεονεκτήματα του Η/Υ (σελ. 269-270): Ταχύτητα και πολλαπλά σενάρια — να προσομοιώσουν τη λειτουργία ενός πραγματικού συστήματος φωτισμού για κάποιο χώρο και να αναλύσουν τροποποιημένες εγκαταστάσεις του, ώστε να εξάγουν συμπεράσματα για τη βέλτιστη απόδοσή του. Ενημερωμένα δεδομένα — να χρησιμοποιήσουν τυποποιημένες φωτεινές πηγές (όπως αυτές υπάρχουν στο εμπόριο) από ενημερωμένες βάσεις δεδομένων, αντί για παλαιωμένους πίνακες. Ακρίβεια — υπολογισμό της φωτεινότητας σε επιλεγμένα σημεία (calculation grids), δηλαδή κατανομή και όχι μόνο μέση τιμή· το έντυπο δίνει μία τιμή για όλο τον χώρο. Οικονομική ανάλυση — υπολογισμό οικονομικών στοιχείων της εγκατάστασης φωτισμού, συμπεριλαμβανομένου του κόστους αγοράς… αλλά και του κόστους λειτουργίας της. Παρουσίαση — παραγωγή αποτελεσμάτων (reports) τόσο σε μορφή κειμένου όσο και σε μορφή γραφικών, με δισδιάστατες και τρισδιάστατες όψεις. Ευκολία τροποποίησης — εύκολη τοποθέτηση απλών φωτιστικών ή ομάδας φωτιστικών (αλλαγή θέσης ή/και προσανατολισμού των φωτιστικών με το ποντίκι) και επιλογή συμμετρίας. Λιγότερα λάθη — δεν υπάρχουν αριθμητικά σφάλματα ούτε λάθος ανάγνωση πινάκων.

  Τα μειονεκτήματα: Κόστος και εξάρτηση από Η/Υ, λογισμικό και άδειες χρήσης. Χρόνος εκμάθησης του περιβάλλοντος. Κίνδυνος «μαύρου κουτιού»: ο χρήστης μπορεί να δεχθεί άκριτα το αποτέλεσμα χωρίς να αντιλαμβάνεται τη φυσική σημασία των μεγεθών — γι' αυτό ακριβώς το βιβλίο διδάσκει πρώτα τη μέθοδο του εντύπου (θέμα 29) και μετά τα προγράμματα. Λάθος δεδομένα → λάθος αποτέλεσμα: το πρόγραμμα δεν ελέγχει αν οι συντελεστές ανάκλασης ή η επιθυμητή ένταση είναι λογικά. Περιορισμός σε ορθογώνιους χώρους (σελ. 270) στο συγκεκριμένο πακέτο. Εξάρτηση από τη βάση δεδομένων: αν το φωτιστικό δεν υπάρχει στη βάση, το βιβλίο συνιστά (σελ. 277) αν τα φωτιστικά σώματα δεν είναι στη βάση δεδομένων σας, επιλέξτε κάποια άλλα — δηλαδή η μελέτη προσαρμόζεται στο λογισμικό αντί για το αντίστροφο.

  Το συμπέρασμα: οι δύο μέθοδοι είναι συμπληρωματικές — το έντυπο διδάσκει τη μεθοδολογία και επιτρέπει έλεγχο της τάξης μεγέθους, ο Η/Υ δίνει ταχύτητα, ακρίβεια και τεκμηρίωση. Γι' αυτό και το βιβλίο ζητά (θέμα 40, σελ. 331) να γίνει συζήτηση στην τάξη για την αποτελεσματικότητα και τα μειονεκτήματα / πλεονεκτήματα των μεθόδων εκπόνησης φωτοτεχνικών μελετών (με και χωρίς τη χρήση Η/Υ).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα πλεονεκτήματα της χρήσης υπολογιστή είναι πολλά. Πρώτον, η ταχύτητα και η δυνατότητα ανάλυσης πολλαπλών σεναρίων, αφού το πρόγραμμα προσομοιώνει τη λειτουργία ενός πραγματικού συστήματος και επιτρέπει την εξέταση τροποποιημένων εγκαταστάσεων για τη βέλτιστη απόδοση. Δεύτερον, η χρήση ενημερωμένων βάσεων δεδομένων με τυποποιημένες φωτεινές πηγές, αντί για παλαιωμένους έντυπους πίνακες. Τρίτον, η μεγαλύτερη ακρίβεια, αφού υπολογίζεται η φωτεινότητα σε πλέγμα επιλεγμένων σημείων και όχι μόνο η μέση τιμή. Τέταρτον, ο υπολογισμός οικονομικών στοιχείων, τόσο του κόστους αγοράς όσο και του κόστους λειτουργίας. Πέμπτον, η παρουσίαση των αποτελεσμάτων σε μορφή κειμένου και γραφικών. Έκτον, η ευκολία τροποποίησης της διάταξης με το ποντίκι και η επιλογή συμμετρίας. Τα μειονεκτήματα είναι το κόστος του υπολογιστή και του λογισμικού, ο χρόνος εκμάθησης, ο κίνδυνος ο χρήστης να δεχθεί άκριτα το αποτέλεσμα χωρίς να κατανοεί τη φυσική σημασία των μεγεθών, το γεγονός ότι λανθασμένα δεδομένα δίνουν λανθασμένο αποτέλεσμα χωρίς προειδοποίηση, ο περιορισμός των υπολογισμών σε ορθογώνιους χώρους και η εξάρτηση από τη βάση δεδομένων, αφού, όταν το επιθυμητό φωτιστικό δεν υπάρχει σε αυτήν, το ίδιο το βιβλίο συνιστά την επιλογή άλλου. Οι δύο μέθοδοι είναι τελικά συμπληρωματικές: το έντυπο διδάσκει τη μεθοδολογία και επιτρέπει έλεγχο της τάξης μεγέθους, ενώ ο υπολογιστής δίνει ταχύτητα, ακρίβεια και τεκμηρίωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 30 · Ερώτηση 3 — Εργαλεία του μενού Finance για την κοστολογική μελέτη

Ερώτηση: 3. Με τη βοήθεια του μενού Help αναλύστε τα εργαλεία που παρέχονται από το μενού Finance του προγράμματος για την κοστολογική μελέτη ενός συστήματος φωτισμού

Απάντηση:

• Τι κάνει το μενού (σελ. 271): Στο μενού Finance (βλ. Σχήμα 2ε) γίνονται κοστολογικοί υπολογισμοί της εγκατάστασης φωτισμού και της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Η γενικότερη δυνατότητα (σελ. 270): υπολογισμό οικονομικών στοιχείων της εγκατάστασης φωτισμού, συμπεριλαμβανομένου του κόστους αγοράς των επιμέρους υλικών (π.χ. λαμπτήρων, φωτιστικών σωμάτων κ.λπ.) αλλά και του κόστους λειτουργίας της (κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας).

    ΤΑ ΔΥΟ ΣΚΕΛΗ ΤΗΣ ΚΟΣΤΟΛΟΓΗΣΗΣ
  
    ΚΟΣΤΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ (εφάπαξ)     ΚΟΣΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ (ετήσιο)
    ● φωτιστικά σώματα                ● ενέργεια = ισχύς × ώρες × τιμή kWh
    ● λαμπτήρες                       ● αντικατάσταση λαμπτήρων
    ● εργασία τοποθέτησης             ● καθαρισμός / συντήρηση
              │                                   │
              └────────── ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΚΟΣΤΟΣ ────────┘
                          ΚΤΗΣΗΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗΣ

  Τα δεδομένα που πρέπει να εισαχθούν: Τιμή μονάδας για κάθε φωτιστικό σώμα και λαμπτήρα. Ώρες λειτουργίας ανά ημέρα και ημέρες ανά έτος. Τιμή της κιλοβατώρας. Διάρκεια ζωής των λαμπτήρων, ώστε να υπολογιστεί το κόστος αντικατάστασης. Κόστος εργασίας τοποθέτησης και συντήρησης.

  Τι δίνει ως αποτέλεσμα: συνολικό κόστος εγκατάστασης, ετήσιο κόστος ενέργειας και συντήρησης, και σύγκριση εναλλακτικών λύσεων — π.χ. λιγότερα αλλά ισχυρότερα φωτιστικά έναντι περισσότερων και ασθενέστερων.

  Πού ζητείται η εφαρμογή του στις ασκήσεις: Θέμα 34 (σελ. 292): Από την καταναλισκόμενη ισχύ και την τρέχουσα τιμή της KWh από τη ΔΕΗ, υπολογίστε το μέσο κόστος λειτουργίας του συστήματος για διάρκεια ενός σχολικού έτους. Θέμα 39 (σελ. 331): Αυξήστε κατά 50% την επιθυμητή ένταση φωτισμού στο χώρο που περιγράφεται στο πειραματικό μέρος της άσκησης. Υπολογίστε το κόστος λειτουργίας του νέου συστήματος για ένα έτος λειτουργίας. Ποιο το ποσοστό αύξησης στο κόστος λειτουργίας; και Σχολιάστε τις ευκολίες υπολογισμού μεγεθών κόστους που παρέχει το πρόγραμμα.

  Γιατί η κοστολόγηση είναι μέρος της μελέτης: ο φωτισμός είναι από τα μεγαλύτερα διαρκή ηλεκτρικά φορτία ενός κτιρίου· η σωστή επιλογή λαμπτήρων και η σωστή διαστασιολόγηση αποδίδουν οικονομία κάθε χρόνο για δεκαετίες. Το ίδιο σκεπτικό εφαρμόζεται και στην προμέτρηση (θέμα 24, σελ. 229): η προμέτρηση είναι απαραίτητη για τη σύνταξη του προϋπολογισμού του έργου. Το πρακτικό συμπέρασμα: η φθηνότερη εγκατάσταση δεν είναι κατ' ανάγκη η οικονομικότερη — απαιτείται σύγκριση του συνολικού κόστους κτήσης και χρήσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το μενού των οικονομικών υπολογισμών χρησιμεύει για την κοστολόγηση της εγκατάστασης φωτισμού και της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Τα εργαλεία του καλύπτουν δύο σκέλη. Το πρώτο είναι το εφάπαξ κόστος εγκατάστασης, δηλαδή το κόστος αγοράς των φωτιστικών σωμάτων και των λαμπτήρων και το κόστος της εργασίας τοποθέτησης. Το δεύτερο είναι το ετήσιο κόστος λειτουργίας, δηλαδή η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, που προκύπτει από την εγκατεστημένη ισχύ επί τις ώρες λειτουργίας επί την τιμή της κιλοβατώρας, καθώς και το κόστος αντικατάστασης των λαμπτήρων και της συντήρησης. Για τον υπολογισμό εισάγονται η τιμή μονάδας κάθε φωτιστικού και λαμπτήρα, οι ώρες λειτουργίας ανά ημέρα και οι ημέρες ανά έτος, η τιμή της κιλοβατώρας, η διάρκεια ζωής των λαμπτήρων και το κόστος εργασίας. Ως αποτέλεσμα δίνονται το συνολικό κόστος εγκατάστασης, το ετήσιο κόστος ενέργειας και συντήρησης και η δυνατότητα σύγκρισης εναλλακτικών λύσεων. Η εφαρμογή του ζητείται ρητά σε άλλες ασκήσεις του βιβλίου, όπου υπολογίζεται το μέσο κόστος λειτουργίας για ένα σχολικό έτος και η ποσοστιαία αύξησή του όταν αυξηθεί η επιθυμητή ένταση φωτισμού. Η κοστολόγηση είναι απαραίτητο μέρος της μελέτης, γιατί ο φωτισμός αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα διαρκή φορτία ενός κτιρίου και η φθηνότερη εγκατάσταση δεν είναι κατ' ανάγκη η οικονομικότερη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 30 · Ερώτηση 4 — Αναφορά για τις κατηγορίες φωτιστικών της βάσης δεδομένων

Ερώτηση: 4. Περιηγηθείτε στο μενού Data και την επιλογή Project Luminaire και δημιουργήστε μια αναφορά για τις κατηγορίες φωτιστικών σωμάτων που περιέχονται στη βάση δεδομένων του προγράμματος

Απάντηση:

• Πού βρίσκεται η επιλογή (σελ. 271): Στο μενού Data (βλ. Σχήμα 2β) εισάγονται στοιχεία για τις ανάγκες φωτισμού, τις διαστάσεις του χώρου, το είδος και τη διευθέτηση των φωτιστικών σωμάτων κ.λπ.

  Η διαδικασία που περιγράφει το βιβλίο (θέμα 31, σελ. 277): Για την επιλογή των φωτιστικών σωμάτων από το μενού Data επιλέξτε «Project Luminaire» και πιέστε το πλήκτρο Add επιλέγοντας Data-base. Στην περιοχή Application Area επιλέξτε «Indoor Lighting». Στη συνέχεια πιέστε το πλήκτρο Open και στο πλαίσιο διαλόγου Add project luminaire στα πεδία Family Name, Family Code, Housing, Distributor και Nr x Lamps… (Μπορείτε από το πλήκτρο details να πάρετε αναλυτικές πληροφορίες για το συγκεκριμένο φωτιστικό). Πιέστε, τέλος, το πλήκτρο add και το close.

    Η ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΒΑΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ
  
     Application Area  ─── Indoor Lighting / Outdoor / Road…
            │
     Family Name / Family Code  ─── οικογένεια φωτιστικών
            │
     Housing  ─── τύπος περιβλήματος
            │
     Distributor  ─── κατανομή / διαχύτης της δέσμης
            │
     Nr x Lamps  ─── πλήθος και τύπος λαμπτήρων ανά φωτιστικό
            │
     [details]  ─── αναλυτικά τεχνικά χαρακτηριστικά

  Τι πρέπει να περιλαμβάνει η αναφορά: Οι περιοχές εφαρμογής (Application Areas) που υποστηρίζονται — φωτισμό εσωτερικών χώρων (οικιακή, βιομηχανική χρήση κ.λπ.), φωτισμό εξωτερικών χώρων, φωτισμό οδών, αυτοκινητοδρόμων κ.λπ. (σελ. 269). Οι κατηγορίες φωτιστικών ανά περιοχή — π.χ. χωνευτά ψευδοροφής, επίτοιχα, ανάρτησης, προβολείς, στεγανά βιομηχανικά. Οι τύποι λαμπτήρων που δέχεται κάθε οικογένεια — π.χ. στο παράδειγμα του βιβλίου (σελ. 273) φωτιστικά TBS600/135 C7-60 με λαμπτήρες τύπου TL5 35W. Τα τεχνικά μεγέθη που εμφανίζει το details — φωτεινή ροή, ισχύς, καμπύλη κατανομής (πολικό διάγραμμα), απόδοση του φωτιστικού, διαστάσεις.

  Η πρακτική σημασία της βάσης: επιτρέπει τη χρήση πραγματικών φωτιστικών όπως αυτές υπάρχουν στο εμπόριο (σελ. 269), αντί για θεωρητικές τιμές — άρα το αποτέλεσμα της μελέτης είναι άμεσα υλοποιήσιμο. Ο περιορισμός (σελ. 277): Αν τα φωτιστικά σώματα δεν είναι στη βάση δεδομένων σας, επιλέξτε κάποια άλλα — η βάση δεν είναι πλήρης και παλαιώνει, οπότε απαιτείται ενημέρωση. Η σύνδεση με τη χειρωνακτική μέθοδο (θέμα 29, σελ. 265): ό,τι εδώ διαβάζεται από τη βάση, στην έντυπη μέθοδο διαβάζεται από τους πίνακες των τεχνικών χαρακτηριστικών των επιλεγμένων φωτιστικών σωμάτων. Η αντίστοιχη εργασία και σε άλλα προγράμματα (σελ. 312, 326): Δημιουργήστε μια αναφορά για τις κατηγορίες φωτιστικών σωμάτων που περιέχονται στη βάση δεδομένων του προγράμματος — δηλαδή η ίδια άσκηση επαναλαμβάνεται για το Β΄ και το Γ΄ πρόγραμμα, ώστε να συγκριθούν οι βάσεις.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η επιλογή των φωτιστικών γίνεται από το μενού των δεδομένων και την επιλογή των φωτιστικών του έργου, όπου με το πλήκτρο προσθήκης ανοίγει η βάση δεδομένων. Εκεί επιλέγεται πρώτα η περιοχή εφαρμογής, για παράδειγμα ο φωτισμός εσωτερικών χώρων, και έπειτα καθορίζονται η οικογένεια του φωτιστικού με το όνομα και τον κωδικό της, ο τύπος του περιβλήματος, ο διαχύτης της δέσμης και το πλήθος των λαμπτήρων ανά φωτιστικό, ενώ με το πλήκτρο των λεπτομερειών εμφανίζονται αναλυτικές τεχνικές πληροφορίες. Η αναφορά πρέπει να περιλαμβάνει τις περιοχές εφαρμογής που υποστηρίζει το πρόγραμμα, δηλαδή εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους, οδούς και αυτοκινητοδρόμους, τις κατηγορίες φωτιστικών ανά περιοχή, όπως χωνευτά ψευδοροφής, επίτοιχα, ανάρτησης, προβολείς και στεγανά βιομηχανικά, τους τύπους λαμπτήρων που δέχεται κάθε οικογένεια και τα τεχνικά μεγέθη που εμφανίζονται στις λεπτομέρειες, δηλαδή φωτεινή ροή, ισχύ, καμπύλη κατανομής, απόδοση και διαστάσεις. Η πρακτική σημασία της βάσης είναι ότι επιτρέπει τη χρήση πραγματικών φωτιστικών του εμπορίου, οπότε το αποτέλεσμα της μελέτης είναι άμεσα υλοποιήσιμο· ο περιορισμός της είναι ότι δεν είναι πλήρης και παλαιώνει, γι' αυτό το βιβλίο συνιστά, όταν το επιθυμητό φωτιστικό λείπει, να επιλέγεται κάποιο άλλο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 30 · Ερώτηση 5 — Εργαλεία του μενού Report για την παρουσίαση αποτελεσμάτων

Ερώτηση: 5. Με τη βοήθεια του μενού Help αναλύστε τα εργαλεία που παρέχονται από το μενού Report του προγράμματος για την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της μελέτης φωτισμού

Απάντηση:

• Τι κάνει το μενού (σελ. 271): Στο μενού Report (βλ. Σχήμα 2δ) παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των υπολογισμών σε μορφή κειμένου ή σε μορφή γραφικών. Η γενική δυνατότητα (σελ. 270): παραγωγή αποτελεσμάτων (reports) τόσο σε μορφή κειμένου όσο και σε μορφή γραφικών.

  Τα περιεχόμενα της αναφοράς — από τη ρύθμιση που περιγράφει το βιβλίο (σελ. 273): Από το μενού «Option - Report setup defaults» επιλέξτε την καρτέλα «Contents». Στην περιοχή «Included» (Περιλαμβάνονται) πρέπει να περιέχονται τα: Title page (τίτλος σελίδας), Table of conte[nts]…

    ΤΥΠΙΚΗ ΔΟΜΗ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ
  
     ① Title page          τίτλος, μελετητής, ημερομηνία, έργο
     ② Table of contents   πίνακας περιεχομένων
     ③ Project data        διαστάσεις χώρου, επίπεδο εργασίας,
                           συντελεστές ανάκλασης, απαιτούμενο Ε
     ④ Luminaire data      τύπος, πλήθος, λαμπτήρες, ισχύς, ροή
     ⑤ Luminaire layout    κάτοψη με τη διάταξη των φωτιστικών
     ⑥ Calculation results αριθμητικά αποτελέσματα ανά σημείο πλέγματος
                           (Emin, Emax, Emean, ομοιομορφία)
     ⑦ Graphics            ισοφωτεινές καμπύλες, 2D/3D όψεις
     ⑧ Finance             κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας

  Τα εργαλεία που παρέχονται: Επιλογή περιεχομένων — ο χρήστης επιλέγει ποιες ενότητες θα περιληφθούν, μέσω της περιοχής Included στην καρτέλα Contents. Μορφή κειμένου — πίνακες τιμών φωτεινότητας ανά σημείο, με στατιστικά (ελάχιστη, μέγιστη, μέση τιμή και ομοιομορφία). Μορφή γραφικών — ισοφωτεινές καμπύλες, χρωματικοί χάρτες κατανομής και δισδιάστατες / τρισδιάστατες όψεις, οι οποίες ρυθμίζονται από τις καρτέλες 2D VIEW και 3D VIEW (σελ. 276). Εκτύπωση και εξαγωγή — από το μενού File, όπου τα έργα σώζονται και εκτυπώνονται (σελ. 271). Προεπιλογές — μέσω Option - Report setup defaults, ώστε κάθε νέα αναφορά να έχει την ίδια δομή.

  Γιατί η αναφορά είναι το τελικό προϊόν της μελέτης: αποτελεί το τεκμήριο που παραδίδεται στον πελάτη ή στην υπηρεσία — αντιστοιχεί ακριβώς στο ΕΝΤΥΠΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΦΩΤΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ (θέμα 29, σελ. 266) της χειρωνακτικής μεθόδου, αλλά με περισσότερα στοιχεία και γραφική τεκμηρίωση. Τι πρέπει να ελεγχθεί στην αναφορά: ότι η μέση ένταση φωτισμού καλύπτει την απαιτούμενη τιμή, ότι η ομοιομορφία (λόγος Emin/Emean) είναι αποδεκτή και ότι η διάταξη των φωτιστικών είναι ομοιόμορφη και συμμετρική (σελ. 265). Η αντίστοιχη εργασία στο Β΄ πρόγραμμα (σελ. 313): Με τη βοήθεια του μενού Help αναλύστε τα εργαλεία που παρέχονται από το μενού Results του προγράμματος για την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της μελέτης φωτισμού — δηλαδή η ίδια λειτουργία με άλλη ονομασία μενού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το μενού των αναφορών χρησιμεύει για την παρουσίαση των αποτελεσμάτων των υπολογισμών σε μορφή κειμένου ή γραφικών. Τα εργαλεία που παρέχει είναι πρώτα η επιλογή των περιεχομένων της αναφοράς, μέσω των προεπιλογών όπου ο χρήστης καθορίζει ποιες ενότητες περιλαμβάνονται, όπως η σελίδα τίτλου και ο πίνακας περιεχομένων. Ακολουθούν τα δεδομένα του έργου, δηλαδή οι διαστάσεις του χώρου, η θέση του επιπέδου εργασίας, οι συντελεστές ανάκλασης και η απαιτούμενη ένταση, τα στοιχεία των φωτιστικών με τον τύπο, το πλήθος, τους λαμπτήρες, την ισχύ και τη ροή, η κάτοψη με τη διάταξή τους, τα αριθμητικά αποτελέσματα ανά σημείο του πλέγματος υπολογισμού με την ελάχιστη, μέγιστη και μέση τιμή και την ομοιομορφία, τα γραφικά με ισοφωτεινές καμπύλες και δισδιάστατες ή τρισδιάστατες όψεις, και τέλος τα οικονομικά στοιχεία. Η αναφορά εκτυπώνεται ή εξάγεται από το μενού των αρχείων, ενώ οι προεπιλογές εξασφαλίζουν ότι κάθε νέα αναφορά έχει την ίδια δομή. Η αναφορά αποτελεί το τελικό προϊόν της μελέτης, δηλαδή το τεκμήριο που παραδίδεται στον πελάτη ή στην υπηρεσία, και αντιστοιχεί στο έντυπο υπολογισμού της χειρωνακτικής μεθόδου, με περισσότερα όμως στοιχεία και γραφική τεκμηρίωση. Κατά τον έλεγχό της επιβεβαιώνεται ότι η μέση ένταση καλύπτει την απαιτούμενη τιμή, ότι η ομοιομορφία είναι αποδεκτή και ότι η διάταξη των φωτιστικών είναι ομοιόμορφη και συμμετρική.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 31 · Ερώτηση 1 — Διπλασιασμός του ύψους του χώρου

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες - θέματα για συζήτηση 1. Διπλασιάστε το ύψος του χώρου και επαναλάβετε (με όλα τα υπόλοιπα δεδομένα ίδια) τους υπολογισμούς. Σχολιάστε τα αποτελέσματα.

Απάντηση:

• Τι αλλάζει με τον διπλασιασμό του ύψους: αυξάνεται η απόσταση h των φωτιστικών από την επιφάνεια εργασίας — h = Η - 0,80 - ΗS (σελ. 264) — και άρα μειώνεται ο συντελεστής χώρου.

    Η ΑΛΥΣΙΔΑ ΤΩΝ ΣΥΝΕΠΕΙΩΝ
  
     Η ↑ (διπλάσιο)
          │
          ▼
     h ↑  (σχεδόν διπλάσιο)
          │            l · b
          ▼      κ = ─────────────  →  κ ↓  (σχεδόν στο μισό)
                      h · (l + b)
          │
          ▼
     nx ↓  (μικρότερος συντελεστής χρησιμοποίησης)
          │            Ε · F
          ▼      Φ = ─────────  →  Φ ↑
                      nx · nσ
          │
          ▼
     ν ↑  (ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΙ λαμπτήρες)  →  ισχύς ↑  →  κόστος ↑

  Το ποσοτικό παράδειγμα με τα δεδομένα του θέματος 29 (σελ. 267-268): χώρος 5 × 5 m, ύψος 3,30 m, ανάρτηση 0,50 m, επιφάνεια εργασίας 0,80 m → h = 3,30 − 0,80 − 0,50 = 2 m και κ = 25 / [2·10] = 1,25. Με διπλάσιο ύψος (6,60 m): h = 6,60 − 0,80 − 0,50 = 5,30 m και κ = 25 / [5,30·10] ≈ 0,47 — δηλαδή ο συντελεστής χώρου υποτριπλασιάζεται περίπου.

  Γιατί ο συντελεστής χρησιμοποίησης μειώνεται: με τα φωτιστικά πολύ ψηλότερα, μεγαλύτερο μέρος της δέσμης προσπίπτει στους τοίχους πριν φθάσει στην επιφάνεια εργασίας — και εκεί απορροφάται ανάλογα με τον συντελεστή ανάκλασης (σελ. 265: Για σκούρο χρώμα 0,1… Πολύ ανοιχτό χρώμα 0,7). Τα πρακτικά συμπεράσματα: Απαιτούνται περισσότεροι λαμπτήρες για την ίδια ένταση φωτισμού στην επιφάνεια εργασίας — άρα μεγαλύτερη εγκατεστημένη ισχύς και υψηλότερο κόστος αγοράς και λειτουργίας. Η λύση της ανάρτησης: αντί να δεχθούμε τη μείωση, αυξάνουμε το HS — κατεβάζοντας τα φωτιστικά, το h μικραίνει και ο κ ανεβαίνει ξανά. Γι' αυτό στους ψηλούς βιομηχανικούς χώρους τα φωτιστικά αναρτώνται χαμηλά. Η εναλλακτική λύση: φωτιστικά με στενότερη δέσμη (συγκεντρωτικά), που κατευθύνουν το φως προς τα κάτω αντί να το σκορπούν στους τοίχους. Η σημασία του χρώματος των τοίχων: όσο ψηλότερος ο χώρος, τόσο μεγαλύτερη σημασία έχουν οι ανοιχτόχρωμοι τοίχοι, γιατί ανακλούν αντί να απορροφούν τη ροή που τους προσπίπτει.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο διπλασιασμός του ύψους του χώρου αυξάνει την απόσταση των φωτιστικών από την επιφάνεια εργασίας και άρα μειώνει τον συντελεστή χώρου, ο οποίος είναι αντιστρόφως ανάλογος αυτής της απόστασης. Στο παράδειγμα του βιβλίου, όπου ο χώρος είναι πέντε επί πέντε μέτρα με ύψος τρία κόμμα τριάντα, ανάρτηση μισό μέτρο και επιφάνεια εργασίας στα ογδόντα εκατοστά, η απόσταση είναι δύο μέτρα και ο συντελεστής χώρου ένα κόμμα είκοσι πέντε· με διπλάσιο ύψος η απόσταση γίνεται πέντε κόμμα τριάντα μέτρα και ο συντελεστής πέφτει περίπου στο μηδέν κόμμα σαράντα επτά, δηλαδή υποτριπλασιάζεται. Μικρότερος συντελεστής χώρου σημαίνει μικρότερο συντελεστή χρησιμοποίησης, γιατί με τα φωτιστικά πολύ ψηλότερα μεγαλύτερο μέρος της δέσμης προσπίπτει στους τοίχους και απορροφάται πριν φτάσει στην επιφάνεια εργασίας. Επειδή ο συντελεστής χρησιμοποίησης βρίσκεται στον παρονομαστή του τύπου της ολικής ροής, η απαιτούμενη ροή αυξάνεται και μαζί της ο αριθμός των λαμπτήρων, η εγκατεστημένη ισχύς και το κόστος αγοράς και λειτουργίας. Οι πρακτικές λύσεις είναι η αύξηση του ύψους ανάρτησης, ώστε τα φωτιστικά να κατέβουν και ο συντελεστής χώρου να ανέβει ξανά, η επιλογή φωτιστικών με στενότερη και πιο συγκεντρωτική δέσμη και η χρήση ανοιχτόχρωμων τοίχων που ανακλούν αντί να απορροφούν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 31 · Ερώτηση 2 — Διπλασιασμός του συντελεστή ανάκλασης των τοίχων

Ερώτηση: 2. Διπλασιάστε τον συντελεστή ανάκλασης των τοίχων και επαναλάβετε (με όλα τα υπόλοιπα δεδομένα ίδια) τους υπολογισμούς. Σχολιάστε τα αποτελέσματα.

Απάντηση:

• Τι αλλάζει: ο συντελεστής ανάκλασης των τοίχων δεν εμφανίζεται σε κανέναν από τους τύπους άμεσα — επηρεάζει όμως και τους δύο συντελεστές που βρίσκονται στον παρονομαστή του υπολογισμού της ροής.

    ΠΟΥ ΕΠΙΔΡΑ Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ
  
     ανάκλαση τοίχων ↑
          │
          ├──► nx ↑   (περισσότερο ανακλώμενο φως φθάνει
          │            στην επιφάνεια εργασίας)
          │
          └──► nσ ↑   (ο πίνακας συντήρησης δίνει μεγαλύτερες
                       τιμές για ανοιχτά χρώματα)
                              Ε · F
                        Φ = ─────────  →  Φ ↓
                             nx · nσ
                              │
                              ▼
                       ν ↓  (ΛΙΓΟΤΕΡΟΙ λαμπτήρες)
                       ισχύς ↓ , κόστος ↓

  Η τεκμηρίωση: Για τον nx (σελ. 265): δίνεται από τους πίνακες των τεχνικών χαρακτηριστικών των επιλεγμένων φωτιστικών σωμάτων — και οι πίνακες αυτοί έχουν στήλες ανά συνδυασμό συντελεστών ανάκλασης. Στο παράδειγμα του θέματος 32 (σελ. 284): nx= 0,42 σε σχέση με τον τύπο των φωτιστικών που εκλέχτηκαν, το συντελεστή χώρου (1,70) το συντελεστή ανάκλασης οροφής 75% και των τοίχων 50%. Για τον nσ (σελ. 265): εξαρτάται από τους συντελεστές ανάκλασης οροφής, τοίχων και δαπέδου, παίζει σπουδαίο ρόλο — ο πίνακας δίνει τιμές ανά χρώμα οροφής (Ανοιχτό / Μέσο) και τοίχων (Μέσο / Σκούρος). Οι τιμές των συντελεστών (σελ. 265): Για σκούρο χρώμα 0,1· Ελαφρώς σκούρο χρώμα 0,3· Ανοιχτό χρώμα 0,5· Πολύ ανοιχτό χρώμα 0,7.

  Το παράδειγμα του θέματος 29 (σελ. 267): εκτιμήθηκαν 0,3 για όλες τις επιφάνειες και προέκυψε nx=0,48. Με διπλάσιο συντελεστή τοίχων (0,6, δηλαδή ανοιχτό προς πολύ ανοιχτό χρώμα) ο nx ανεβαίνει αισθητά, οπότε η ολική ροή και ο αριθμός των λαμπτήρων μειώνονται.

  Τα συμπεράσματα: Το χρώμα των τοίχων είναι σχεδιαστική παράμετρος, όχι απλώς αισθητική επιλογή — ανοιχτόχρωμοι τοίχοι σημαίνουν λιγότερα φωτιστικά για την ίδια ένταση φωτισμού. Η επίδραση είναι μεγαλύτερη σε χώρους με μικρό κ — δηλαδή στενούς και ψηλούς — όπου μεγάλο μέρος της ροής προσπίπτει στους τοίχους. Και μεγαλύτερη στον έμμεσο φωτισμό — εκεί όλο το φως φθάνει μετά από ανάκλαση· γι' αυτό ο nσ του έμμεσου φωτισμού είναι ο χαμηλότερος (0,55, σελ. 265) και επιδεινώνεται περισσότερο με σκούρες επιφάνειες. Η προϋπόθεση διατήρησης του οφέλους: οι επιφάνειες πρέπει να παραμείνουν ανοιχτόχρωμες — δηλαδή απαιτείται καθαρισμός και περιοδικό βάψιμο, αλλιώς η ρύπανση αναιρεί το όφελος. Αυτό ακριβώς εκφράζει ο συντελεστής συντήρησης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο συντελεστής ανάκλασης των τοίχων δεν εμφανίζεται άμεσα σε κανέναν τύπο, επηρεάζει όμως και τους δύο συντελεστές που βρίσκονται στον παρονομαστή του υπολογισμού της ολικής ροής. Αυξάνει τον συντελεστή χρησιμοποίησης, γιατί περισσότερο ανακλώμενο φως φτάνει στην επιφάνεια εργασίας αντί να απορροφηθεί, και αυξάνει και τον συντελεστή συντήρησης, αφού ο σχετικός πίνακας δίνει μεγαλύτερες τιμές για ανοιχτά χρώματα. Επειδή και οι δύο βρίσκονται στον παρονομαστή, η απαιτούμενη ολική ροή μειώνεται και μαζί της ο αριθμός των λαμπτήρων, η εγκατεστημένη ισχύς και το κόστος. Στο παράδειγμα του βιβλίου, όπου εκτιμήθηκε συντελεστής μηδέν κόμμα τρία για όλες τις επιφάνειες και προέκυψε συντελεστής χρησιμοποίησης μηδέν κόμμα σαράντα οκτώ, ο διπλασιασμός του συντελεστή των τοίχων σε μηδέν κόμμα έξι, δηλαδή σε ανοιχτό προς πολύ ανοιχτό χρώμα, ανεβάζει αισθητά τον συντελεστή χρησιμοποίησης και μειώνει τους απαιτούμενους λαμπτήρες. Το συμπέρασμα είναι ότι το χρώμα των τοίχων αποτελεί σχεδιαστική και όχι απλώς αισθητική παράμετρο. Η επίδραση είναι μεγαλύτερη σε στενούς και ψηλούς χώρους, όπου μεγάλο μέρος της ροής προσπίπτει στους τοίχους, καθώς και στον έμμεσο φωτισμό, όπου όλο το φως φτάνει μετά από ανάκλαση. Προϋπόθεση για τη διατήρηση του οφέλους είναι ο καθαρισμός και το περιοδικό βάψιμο των επιφανειών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 32 · Ερώτηση 1 — Διπλασιασμός του μήκους του χώρου

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες - θέματα για συζήτηση 1. Διπλασιάστε το μήκος του χώρου και επαναλάβετε (με όλα τα υπόλοιπα δεδομένα ίδια) τους υπολογισμούς. Σχολιάστε τα αποτελέσματα.

Απάντηση:

• Τα δεδομένα της άσκησης (σελ. 283-284): αίθουσα σχεδίου 17m x 10m, ύψος 5m, Ομοιόμορφος φωτισμός με ανάρτηση 0,30 m, Ε=500lux, F = 170 m², h = 3,70 m, K = 1,70, nx = 0,42, nσ = 0,70.

  Με διπλάσιο μήκος (l = 34 m):

    ΤΙ ΑΛΛΑΖΕΙ
  
    Επιφάνεια:   F = 34 · 10 = 340 m²        (ΔΙΠΛΑΣΙΑ)
  
                      34 · 10        340
    Συντ. χώρου: κ = ─────────── = ───────── = 2,09   (ΑΥΞΑΝΕΙ από 1,70)
                     3,70 · 44      162,8
  
    Ο μεγαλύτερος κ δίνει ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ nx — έστω nx ≈ 0,46
  
                  Ε · F        500 · 340
    Ολική ροή: Φ = ───────── = ─────────── ≈ 527.950 lm
                   nx · nσ     0,46 · 0,70
  
    (έναντι 289.116 lm του αρχικού — δηλαδή ΛΙΓΟΤΕΡΟ από διπλάσια)

  Τα συμπεράσματα: 1. Η επιφάνεια διπλασιάζεται, άρα και οι απαιτήσεις σε φωτεινή ροή αυξάνονται σημαντικά. 2. Ο συντελεστής χώρου όμως αυξάνεται — από 1,70 σε περίπου 2,09 — γιατί ο χώρος γίνεται μεγαλύτερος σε σχέση με το ύψος του. Άρα ο nx ανεβαίνει. 3. Άρα η αύξηση των λαμπτήρων είναι μικρότερη από διπλάσια: η αποδοτικότητα ανά τετραγωνικό μέτρο βελτιώνεται. Αυτό είναι το γενικό συμπέρασμα — οι μεγάλοι χώροι φωτίζονται αποδοτικότερα από τους μικρούς, γιατί λιγότερη ροή χάνεται στους τοίχους αναλογικά προς την επιφάνεια. 4. Το πρόβλημα της διάταξης: με μήκος 34 m η κατανομή των φωτιστικών πρέπει να επανεξεταστεί. Στην αρχική άσκηση προέκυψε (σελ. 285) ότι χρειάζεται να ελεγχθεί αν χωράνε τα φωτιστικά σώματα — με διπλάσιο μήκος ο περιορισμός χαλαρώνει, αφού υπάρχει περισσότερος χώρος για σειρές φωτιστικών.

  Ο έλεγχος του αρχικού προβλήματος (σελ. 285): εκεί προέκυψαν 116 λάμπες και 29 φωτιστικά των 4 λαμπτήρων, τα οποία σε δύο σειρές θα απαιτούσαν 15 x 1,30 = 19,5 m ενώ η μεγάλη πλευρά του χώρου είναι μόνο 17 m — γι' αυτό επιλέχθηκαν λαμπτήρες 65 W με 4000 lm και προέκυψαν 72 λάμπες. Με μήκος 34 m το πρόβλημα δεν θα υπήρχε. Η υπενθύμιση της αρχής (σελ. 265): η διάταξη των φωτιστικών σωμάτων στο χώρο γίνεται ομοιόμορφα και συμμετρικά, εκτός αν υπάρχουν φυσικοί περιορισμοί. Ο τελικός έλεγχος (σελ. 265): σε κάθε περίπτωση εφαρμόζεται E = ν·nx·nσ·Φ0 / F, ώστε να επιβεβαιωθεί ότι επιτυγχάνονται τα 500 lux που απαιτεί η αίθουσα σχεδίου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην αρχική άσκηση ο χώρος είναι δεκαεπτά επί δέκα μέτρα με επιφάνεια εκατόν εβδομήντα τετραγωνικά, απόσταση φωτιστικών από το επίπεδο εργασίας τρία κόμμα εβδομήντα, συντελεστή χώρου ένα κόμμα εβδομήντα, συντελεστή χρησιμοποίησης μηδέν κόμμα σαράντα δύο και συντελεστή συντήρησης μηδέν κόμμα εβδομήντα. Με διπλάσιο μήκος, δηλαδή τριάντα τέσσερα μέτρα, η επιφάνεια διπλασιάζεται στα τριακόσια σαράντα τετραγωνικά, ενώ ο συντελεστής χώρου αυξάνεται περίπου σε δύο κόμμα μηδέν εννέα, γιατί ο χώρος γίνεται μεγαλύτερος σε σχέση με το ύψος του. Επειδή ο μεγαλύτερος συντελεστής χώρου δίνει και μεγαλύτερο συντελεστή χρησιμοποίησης, η απαιτούμενη ολική ροή αυξάνεται μεν, αλλά λιγότερο από όσο διπλασιάζεται η επιφάνεια. Το γενικό συμπέρασμα είναι ότι οι μεγάλοι χώροι φωτίζονται αποδοτικότερα από τους μικρούς, γιατί αναλογικά λιγότερη ροή χάνεται στους τοίχους. Ταυτόχρονα χαλαρώνει και ο περιορισμός της διάταξης: στην αρχική άσκηση τα εικοσιεννέα φωτιστικά των τεσσάρων λαμπτήρων δεν χωρούσαν σε δύο σειρές, γιατί θα απαιτούσαν δεκαεννέα κόμμα πέντε μέτρα ενώ η μεγάλη πλευρά ήταν μόνο δεκαεπτά, οπότε επιλέχθηκαν ισχυρότεροι λαμπτήρες· με διπλάσιο μήκος το πρόβλημα δεν θα υπήρχε. Σε κάθε περίπτωση απαιτείται ο τελικός έλεγχος, ώστε να επιβεβαιωθεί ότι επιτυγχάνονται τα πεντακόσια lux της αίθουσας σχεδίου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 32 · Ερώτηση 2 — Μείωση της επιθυμητής έντασης φωτισμού κατά 30%

Ερώτηση: 2. Μειώστε κατά 30% την επιθυμητή ένταση φωτισμού (δηλ. E=350Lux αντί των 500Lux) και επαναλάβετε (με όλα τα υπόλοιπα δεδομένα ίδια) τους υπολογισμούς. Πόσο είναι το ποσοστό μείωσης καταναλισκόμενης ισχύος από το σύστημα;

Απάντηση:

• Η βασική σχέση (σελ. 265): Φ = Ε·F / (nx · nσ) — η ολική ροή είναι ευθέως ανάλογη της επιθυμητής έντασης Ε.

    ΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ
  
    ΑΡΧΙΚΑ (Ε = 500 lux)          ΝΕΑ ΤΙΜΗ (Ε = 350 lux)
  
           500 · 170                      350 · 170
     Φ = ───────────── = 289.116     Φ' = ───────────── = 202.381 lm
          0,42 · 0,70                     0,42 · 0,70
  
     με Φ0 = 4000 lm (λάμπες 65 W):
  
          289.116                          202.381
     ν = ───────── = 72 λάμπες       ν' = ───────── ≈ 51 λάμπες
           4000                             4000
  
     ΙΣΧΥΣ:  72 × 65 W = 4.680 W      51 × 65 W = 3.315 W

  Το ποσοστό μείωσης της ισχύος:

          4.680 − 3.315        1.365
     ─────────────────── = ───────── = 0,2917 ≈ 29 %
              4.680            4.680

  Το συμπέρασμα: η μείωση της ισχύος είναι περίπου ίση με τη μείωση της έντασης φωτισμού — δηλαδή 30%.

  Γιατί προκύπτει σχεδόν ακριβώς ανάλογη: όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες — F, nx, nσ, Φ0 — παραμένουν σταθεροί, οπότε η αλυσίδα Ε → Φ → ν → ισχύς είναι γραμμική. Η μικρή απόκλιση από το ακριβές 30% οφείλεται αποκλειστικά στη στρογγυλοποίηση του αριθμού των λαμπτήρων σε ακέραιο (και μάλιστα σε άρτιο ή συμμετρικά διατάξιμο πλήθος).

  Ο έλεγχος του αποτελέσματος (σελ. 265): E = ν·nx·nσ·Φ0 / F = 51 · 0,42 · 0,70 · 4000 / 170 ≈ 353 lux — δηλαδή επιτυγχάνεται η ζητούμενη τιμή.

  Ο σχολιασμός που ζητείται: Η οικονομία είναι σημαντική: 1.365 W λιγότερα, δηλαδή σε 8 ώρες/ημέρα και 200 ημέρες/έτος περίπου 2.184 kWh ετησίως. Ο υπολογισμός αυτός είναι ακριβώς η εργασία που ζητά το θέμα 34 (σελ. 292): Από την καταναλισκόμενη ισχύ και την τρέχουσα τιμή της KWh από τη ΔΕΗ, υπολογίστε το μέσο κόστος λειτουργίας του συστήματος για διάρκεια ενός σχολικού έτους. Το όριο όμως είναι λειτουργικό, όχι οικονομικό: για αίθουσα σχεδίου απαιτούνται 500 lux ακριβώς επειδή η εργασία είναι λεπτή και οπτικά απαιτητική. Μείωση στα 350 lux εξοικονομεί ενέργεια αλλά υποβαθμίζει τις συνθήκες εργασίας και μπορεί να προκαλέσει οπτική κόπωση. Η σωστή στρατηγική εξοικονόμησης: αντί για μείωση της στάθμης, προτιμώνται αποδοτικότεροι λαμπτήρες (περισσότερα lm/W), καλύτερα φωτιστικά (μεγαλύτερος nx), ανοιχτόχρωμες επιφάνειες και τοπικός φωτισμός στις θέσεις εργασίας αντί για ομοιόμορφα υψηλή στάθμη σε όλο τον χώρο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ολική φωτεινή ροή είναι ευθέως ανάλογη της επιθυμητής έντασης φωτισμού, αφού ισούται με το γινόμενο της έντασης επί την επιφάνεια διά το γινόμενο των δύο συντελεστών. Στην αρχική άσκηση, με πεντακόσια lux, προέκυψε ροή διακοσίων ογδόντα εννέα χιλιάδων lumen και, με λάμπες των εξήντα πέντε watt και τεσσάρων χιλιάδων lumen, εβδομήντα δύο λάμπες, δηλαδή εγκατεστημένη ισχύς τεσσάρων χιλιάδων εξακοσίων ογδόντα watt. Με τριακόσια πενήντα lux η ροή πέφτει στις διακόσιες δύο χιλιάδες lumen περίπου και απαιτούνται περίπου πενήντα μία λάμπες, δηλαδή ισχύς τρεις χιλιάδες τριακόσια δεκαπέντε watt. Το ποσοστό μείωσης της καταναλισκόμενης ισχύος είναι επομένως περίπου είκοσι εννέα τοις εκατό, δηλαδή σχεδόν ακριβώς όσο και η μείωση της έντασης φωτισμού. Αυτό συμβαίνει γιατί όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες παραμένουν σταθεροί και η αλυσίδα από την ένταση στη ροή, στον αριθμό λαμπτήρων και στην ισχύ είναι γραμμική· η μικρή απόκλιση οφείλεται μόνο στη στρογγυλοποίηση του αριθμού των λαμπτήρων. Ο τελικός έλεγχος επιβεβαιώνει ότι με πενήντα μία λάμπες επιτυγχάνονται περίπου τριακόσια πενήντα τρία lux. Σχολιαστικά, η οικονομία είναι σημαντική, το όριο όμως είναι λειτουργικό και όχι οικονομικό: μια αίθουσα σχεδίου απαιτεί πεντακόσια lux ακριβώς επειδή η εργασία είναι οπτικά απαιτητική, οπότε η μείωση της στάθμης υποβαθμίζει τις συνθήκες εργασίας. Σωστότερη στρατηγική είναι η χρήση αποδοτικότερων λαμπτήρων και φωτιστικών, ανοιχτόχρωμων επιφανειών και τοπικού φωτισμού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 33 · Ερώτηση 1 — Επανάληψη των ερωτήσεων με τη χρήση Η/Υ

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες - θέματα προς συζήτηση ● Επαναλάβετε τις ερωτήσεις της προηγούμενης άσκησης με τη χρήση του Η/Υ

Απάντηση:

• Τι ζητείται: να επαναληφθούν οι δύο ερωτήσεις του θέματος 32 (σελ. 286) — διπλασιασμός του μήκους και μείωση της έντασης κατά 30% — αυτή τη φορά με το πρόγραμμα αντί για το έντυπο.

    Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕ ΤΟΝ Η/Υ
  
    ① File → New Project           (νέο αρχείο)
    ② Data → Project Info          (στοιχεία της άσκησης)
    ③ Data → Project Options       (maintenance factor = 0,70)
    ④ Data → Room → Definition     (διαστάσεις, επίπεδο εργασίας,
                                    επιθυμητή ένταση Ε)
             → advanced            (συντελεστές ανάκλασης)
    ⑤ Data → Project Luminaire     (επιλογή φωτιστικού από τη βάση)
    ⑥ Calculation                  (εκτέλεση υπολογισμών)
    ⑦ Report                       (αποτελέσματα σε κείμενο και γραφικά)
    ⑧ Finance                      (κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας)
  
    ΓΙΑ ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΣΕΝΑΡΙΟ: αλλάζουμε ΜΟΝΟ την παράμετρο
    που εξετάζουμε και επαναλαμβάνουμε τα βήματα ⑥-⑧.

  Η αντιστοίχιση των βημάτων του εντύπου με τα πεδία του προγράμματος:

  Έντυπο (θέμα 29)	Πρόγραμμα (θέμα 31, σελ. 275-277)
  Διαστάσεις b, l, Η	Data - Room - Definition: ορίστε τις διαστάσεις του χώρου
  Επίπεδο εργασίας	τη θέση του επιπέδου εργασίας
  Επιθυμητό Ε	την επιθυμητή ένταση φωτισμού στο επίπεδο εργασίας
  Συντελεστές ανάκλασης	καρτέλα advanced — Interreflection accuracy
  Συντελεστής συντήρησης nσ	Data - Project Options: «Project maintenance factor» (Συντελεστής απόδοσης έργου ή Προβλεπόμενος τύπος συντήρησης)
  Τύπος φωτιστικού και nx	Data - Project Luminaire — από τη βάση δεδομένων
  Αριθμός φωτιστικών	το πρόγραμμα τον προτείνει: φαίνεται ο απαιτούμενος αριθμός φωτιστικών για τη δημιουργία της επιθυμητής έντασης φωτισμού στο χώρο (σελ. 277)
  Έλεγχος E	Calculation και Report

  Το πλεονέκτημα που αναδεικνύεται με την επανάληψη: η αλλαγή μιας παραμέτρου και η άμεση επανεκτέλεση των υπολογισμών — αυτό ακριβώς που περιγράφει το βιβλίο ως δυνατότητα (σελ. 269): να προσομοιώσουν τη λειτουργία ενός πραγματικού συστήματος φωτισμού για κάποιο χώρο και να αναλύσουν τροποποιημένες εγκαταστάσεις του, ώστε να εξάγουν συμπεράσματα για τη βέλτιστη απόδοσή του. Με το έντυπο κάθε σενάριο απαιτεί πλήρη επανάληψη όλων των υπολογισμών. Τι πρέπει να συγκριθεί: τα αριθμητικά αποτελέσματα του προγράμματος με εκείνα του εντύπου. Αναμένονται μικρές αποκλίσεις, γιατί το πρόγραμμα υπολογίζει σημείο προς σημείο με αλληλοανακλάσεις, ενώ η μέθοδος του εντύπου δίνει μέση τιμή με προσεγγιστικούς συντελεστές από πίνακες. Το πρόσθετο στοιχείο που δίνει μόνο ο Η/Υ: η ομοιομορφία της κατανομής — υπολογισμό της φωτεινότητας σε επιλεγμένα σημεία (calculation grids) (σελ. 270) — δηλαδή αν υπάρχουν σκοτεινές γωνιές, κάτι που το έντυπο δεν μπορεί να αποκαλύψει.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ζητείται να επαναληφθούν με τον υπολογιστή οι δύο ερωτήσεις της προηγούμενης άσκησης, δηλαδή ο διπλασιασμός του μήκους του χώρου και η μείωση της επιθυμητής έντασης φωτισμού κατά τριάντα τοις εκατό. Η διαδικασία είναι η εξής: δημιουργούμε νέο έργο, καταχωρίζουμε τα στοιχεία της άσκησης, θέτουμε τον συντελεστή συντήρησης στις επιλογές του έργου, ορίζουμε στις ρυθμίσεις του χώρου τις διαστάσεις, τη θέση του επιπέδου εργασίας, την επιθυμητή ένταση και τους συντελεστές ανάκλασης, επιλέγουμε φωτιστικό σώμα από τη βάση δεδομένων, εκτελούμε τους υπολογισμούς και παράγουμε την αναφορά και τα οικονομικά στοιχεία. Για το δεύτερο σενάριο αλλάζουμε μόνο την παράμετρο που εξετάζουμε και επαναλαμβάνουμε τους υπολογισμούς. Έτσι αναδεικνύεται το βασικό πλεονέκτημα του λογισμικού, δηλαδή η δυνατότητα ανάλυσης τροποποιημένων εγκαταστάσεων για την εξαγωγή συμπερασμάτων ως προς τη βέλτιστη απόδοση, ενώ με το έντυπο κάθε σενάριο απαιτεί πλήρη επανάληψη όλων των υπολογισμών. Κατά τη σύγκριση αναμένονται μικρές αποκλίσεις από τα αποτελέσματα του εντύπου, γιατί το πρόγραμμα υπολογίζει σημείο προς σημείο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλοανακλάσεις, ενώ η έντυπη μέθοδος δίνει μέση τιμή με προσεγγιστικούς συντελεστές. Επιπλέον, μόνο ο υπολογιστής δίνει την κατανομή και την ομοιομορφία του φωτισμού, αποκαλύπτοντας τυχόν σκοτεινές περιοχές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 34 · Ερώτηση 1 — Κόστος λειτουργίας του συστήματος φωτισμού για ένα σχολικό έτος

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες θέματα προς συζήτηση ●Α πό την καταναλισκόμενη ισχύ και την τρέχουσα τιμή της KWh από τη ΔΕΗ, υπολογίστε το μέσο κόστος λειτουργίας του συστήματος για διάρκεια ενός σχολικού έτους.

Απάντηση:

• Η μέθοδος υπολογισμού:

    ΒΗΜΑ 1  Καταναλισκόμενη ισχύς P (kW)
              P = (αριθμός λαμπτήρων) × (ισχύς ανά λαμπτήρα, μαζί με το ballast)
  
    ΒΗΜΑ 2  Ώρες λειτουργίας ανά σχολικό έτος
              t = (ώρες/ημέρα) × (ημέρες/εβδομάδα) × (εβδομάδες/έτος)
  
    ΒΗΜΑ 3  Ενέργεια
              W = P · t          (kWh)
  
    ΒΗΜΑ 4  Κόστος
              K = W × (τιμή kWh)

  Τα δεδομένα της άσκησης (σελ. 289-292): αίθουσα διδασκαλίας 10m x 6,5m, ύψος 4m, Άμεσος φωτισμός με φωτιστικά κρεμασμένα από την οροφή 0,30 m. Η ισχύς που πρέπει να χρησιμοποιηθεί: όχι μόνο η ονομαστική ισχύς του λαμπτήρα αλλά η συνολική — το βιβλίο το επισημαίνει ρητά στο θέμα 32 (σελ. 284): Ισχύς 40W (50W μαζί με το Ballast, κατάλευκο extra). Δηλαδή ένα φωτιστικό των 40 W καταναλώνει στην πραγματικότητα 50 W, με 10 W να χάνονται στο μπάλαστ.

  Ενδεικτικός υπολογισμός — έστω ότι για την αίθουσα προέκυψαν 18 λαμπτήρες των 40 W (50 W με ballast):

     P = 18 × 50 W = 900 W = 0,9 kW
  
     t = 7 ώρες/ημέρα × 5 ημέρες × 33 εβδομάδες ≈ 1.155 ώρες
  
     W = 0,9 × 1.155 ≈ 1.040 kWh
  
     K = 1.040 kWh × (τιμή kWh)

  Τι πρέπει να προσεχθεί στον σχολιασμό: Οι ώρες λειτουργίας δεν είναι οι ώρες παρουσίας: ο φωτισμός ανάβει μόνο όταν ο φυσικός φωτισμός δεν επαρκεί. Ρεαλιστικός υπολογισμός απαιτεί εκτίμηση των πραγματικών ωρών χρήσης. Το κόστος του ballast: το 20% επιπλέον κατανάλωση των συμβατικών μπάλαστ είναι μόνιμη επιβάρυνση — τα ηλεκτρονικά μπάλαστ την περιορίζουν σημαντικά. Το κόστος αντικατάστασης λαμπτήρων: πρέπει να προστεθεί στο συνολικό κόστος λειτουργίας, μαζί με το κόστος καθαρισμού των φωτιστικών — ο οποίος διατηρεί τον συντελεστή συντήρησης (σελ. 265). Ο συντελεστής ισχύος: τα φωτιστικά φθορισμού είναι επαγωγικά φορτία (θέμα 13, σελ. 131: Το τσοκ ή μπάλαστ μειώνει το συνφ) — χωρίς πυκνωτές αντιστάθμισης η επιβάρυνση του δικτύου είναι μεγαλύτερη. Η σύνδεση με το εργαλείο του προγράμματος (σελ. 271): ο ίδιος υπολογισμός εκτελείται αυτόματα από το μενού Finance, όπου γίνονται κοστολογικοί υπολογισμοί της εγκατάστασης φωτισμού και της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Η αντίστοιχη εργασία στο θέμα 39 (σελ. 331): Αυξήστε κατά 50% την επιθυμητή ένταση φωτισμού… Υπολογίστε το κόστος λειτουργίας του νέου συστήματος για ένα έτος λειτουργίας. Ποιο το ποσοστό αύξησης στο κόστος λειτουργίας;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο υπολογισμός γίνεται σε τέσσερα βήματα. Πρώτα βρίσκουμε την καταναλισκόμενη ισχύ, πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των λαμπτήρων επί την ισχύ καθενός· εδώ πρέπει να χρησιμοποιηθεί η συνολική ισχύς μαζί με το μπάλαστ και όχι μόνο η ονομαστική του λαμπτήρα, αφού το ίδιο το βιβλίο σημειώνει ότι λαμπτήρας σαράντα watt καταναλώνει πενήντα watt μαζί με το ballast. Έπειτα υπολογίζουμε τις ώρες λειτουργίας ανά σχολικό έτος, πολλαπλασιάζοντας τις ώρες ανά ημέρα επί τις ημέρες ανά εβδομάδα επί τις εβδομάδες του σχολικού έτους. Στη συνέχεια βρίσκουμε την ενέργεια σε κιλοβατώρες ως γινόμενο ισχύος επί χρόνο και τέλος το κόστος, πολλαπλασιάζοντας την ενέργεια επί την τρέχουσα τιμή της κιλοβατώρας. Ενδεικτικά, μια αίθουσα με δεκαοκτώ λαμπτήρες συνολικής ισχύος εννιακοσίων watt, σε λειτουργία επτά ωρών ημερησίως για πέντε ημέρες την εβδομάδα και τριάντα τρεις εβδομάδες, καταναλώνει περίπου χίλιες σαράντα κιλοβατώρες τον χρόνο. Στον σχολιασμό πρέπει να επισημανθεί ότι οι ώρες λειτουργίας δεν ταυτίζονται με τις ώρες παρουσίας, αφού ο φωτισμός ανάβει μόνο όταν δεν επαρκεί ο φυσικός, ότι η επιπλέον κατανάλωση του συμβατικού μπάλαστ αποτελεί μόνιμη επιβάρυνση, ότι στο συνολικό κόστος πρέπει να προστεθούν η αντικατάσταση των λαμπτήρων και ο καθαρισμός των φωτιστικών, και ότι τα φωτιστικά φθορισμού είναι επαγωγικά φορτία και χωρίς πυκνωτές αντιστάθμισης επιβαρύνουν περισσότερο το δίκτυο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θέμα 35 · Ερώτηση 1 — Επανάληψη της άσκησης με άλλα φωτιστικά της βάσης δεδομένων

Ερώτηση: Ερωτήσεις - εργασίες - θέματα προς συζήτηση ● Επαναλάβετε την άσκηση με άλλα φωτιστικά από τη βάση δεδομένων του προγράμματος

Απάντηση:

• Τι ζητείται: να εκτελεστεί ξανά η μελέτη φωτισμού της αίθουσας διδασκαλίας (θέμα 35, με Η/Υ) επιλέγοντας διαφορετικό φωτιστικό σώμα από τη βάση δεδομένων και να συγκριθούν τα αποτελέσματα.

    ΤΙ ΑΛΛΑΖΕΙ ΜΕ ΤΗΝ ΑΛΛΑΓΗ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟΥ
  
     ΝΕΟ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟ
          │
          ├─► άλλη ΚΑΤΑΝΟΜΗ δέσμης  →  άλλος nx
          ├─► άλλη ΡΟΗ λαμπτήρα Φ0  →  άλλος αριθμός ν
          ├─► άλλη ΙΣΧΥΣ            →  άλλη κατανάλωση
          ├─► άλλες ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ      →  άλλη δυνατότητα διάταξης
          └─► άλλη ΤΙΜΗ             →  άλλο κόστος εγκατάστασης

  Η διαδικασία (θέμα 31, σελ. 277): Για την επιλογή των φωτιστικών σωμάτων από το μενού Data επιλέξτε «Project Luminaire» και πιέστε το πλήκτρο Add επιλέγοντας Data-base… Στην περιοχή Application Area επιλέξτε «Indoor Lighting». Στη συνέχεια πιέστε το πλήκτρο Open και στο πλαίσιο διαλόγου Add project luminaire στα πεδία Family Name, Family Code, Housing, Distributor και Nr x Lamps…

  Τι πρέπει να συγκριθεί: Ο αριθμός των φωτιστικών — το πρόγραμμα τον προτείνει αυτόματα (σελ. 277): φαίνεται ο απαιτούμενος αριθμός φωτιστικών για τη δημιουργία της επιθυμητής έντασης φωτισμού στο χώρο. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς — δείκτης της ενεργειακής απόδοσης· χρήσιμος ο δείκτης W/m². Η ομοιομορφία της κατανομής — από τα calculation grids (σελ. 270). Το κόστος — από το μενού Finance (σελ. 271), τόσο αγοράς όσο και λειτουργίας. Η δυνατότητα διάταξης — αν τα φωτιστικά χωρούν και τοποθετούνται ομοιόμορφα και συμμετρικά (σελ. 265), όπως ακριβώς ελέγχθηκε στη χειρωνακτική μελέτη του θέματος 32 (σελ. 285).

  Οι τύποι φωτιστικών που αξίζει να συγκριθούν για μια αίθουσα διδασκαλίας: Φωτιστικά ανάρτησης με διαχύτη — ομοιόμορφος φωτισμός, ήπια εμφάνιση. Χωνευτά ψευδοροφής με περσίδες — χαμηλή θάμβωση, κατάλληλα όπου υπάρχουν οθόνες. Φωτιστικά έμμεσου/ημιέμμεσου φωτισμού — καλύτερη άνεση, αλλά χαμηλότερος nσ (0,55 - 0,6, σελ. 265) και περισσότερη ισχύς.

  Ο ειδικός περιορισμός της αίθουσας διδασκαλίας (σελ. 292): πρέπει να έχουμε υπόψη μας ότι ο μαυροπίνακας πρέπει να είναι επαρκώς φωτισμένος και να μην λαμβάνουν χώρα φαινόμενα θαμπώματος. Μία μέθοδος για να αποφύγουμε το φαινόμενο του θαμπώματος είναι να τοποθετηθεί η φωτεινή πηγή μέσα σε μία ζώνη η οποία οριοθετείται από μία γωνία 15°, της οποίας η κορυφή να συμπίπτει με το κέντρο του μαυροπίνακα. Άρα η σύγκριση πρέπει να λάβει υπόψη και τον τοπικό φωτισμό του πίνακα. Το γενικό συμπέρασμα: η επιλογή του φωτιστικού είναι σχεδιαστική απόφαση με πολλαπλά κριτήρια — ενέργεια, κόστος, οπτική άνεση και αισθητική — και όχι απλή ανάγνωση ενός αριθμού από τον πίνακα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ζητείται να επαναληφθεί η μελέτη με διαφορετικό φωτιστικό σώμα από τη βάση δεδομένων και να συγκριθούν τα αποτελέσματα. Η επιλογή γίνεται από το μενού των δεδομένων και την επιλογή των φωτιστικών του έργου, όπου ανοίγει η βάση και καθορίζονται η περιοχή εφαρμογής, η οικογένεια, το περίβλημα, ο διαχύτης και το πλήθος των λαμπτήρων. Με την αλλαγή του φωτιστικού αλλάζουν η κατανομή της δέσμης και άρα ο συντελεστής χρησιμοποίησης, η φωτεινή ροή κάθε λαμπτήρα και άρα ο απαιτούμενος αριθμός, η ισχύς και άρα η κατανάλωση, οι διαστάσεις και άρα η δυνατότητα διάταξης, καθώς και η τιμή και άρα το κόστος. Στη σύγκριση πρέπει να καταγραφούν ο αριθμός των φωτιστικών που προτείνει το πρόγραμμα, η συνολική εγκατεστημένη ισχύς, χρήσιμα εκφρασμένη και ανά τετραγωνικό μέτρο, η ομοιομορφία της κατανομής από το πλέγμα υπολογισμού, το κόστος αγοράς και λειτουργίας από το μενού των οικονομικών, και η δυνατότητα ομοιόμορφης και συμμετρικής διάταξης. Για μια αίθουσα διδασκαλίας αξίζει να συγκριθούν φωτιστικά ανάρτησης με διαχύτη, χωνευτά ψευδοροφής με περσίδες για χαμηλή θάμβωση και φωτιστικά έμμεσου φωτισμού, τα οποία δίνουν καλύτερη οπτική άνεση αλλά έχουν χαμηλότερο συντελεστή συντήρησης και απαιτούν περισσότερη ισχύ. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ο τοπικός φωτισμός του μαυροπίνακα, ο οποίος οφείλει να είναι επαρκής χωρίς φαινόμενα θαμπώματος.

Κριτήρια αξιολόγησης: