Thiết Kế Chiếu Sáng: lập kế hoạch cho hệ thống điều khiển chiếu sáng

Điều khiển chiếu sáng (Lighting Control) bao gồm từ những cái đơn giản như một công tắc điện gắn trên tường cho đến cả những hệ thống điều chỉnh độ sáng phức tạp kết nối với các bộ phận khác nhau trong tòa nhà.

Phần mềm quản lý năng lượng chiếu sáng Quantum Vue của hãng Lutron Electronics (courtesy by Lutron)

Phần mềm quản lý năng lượng chiếu sáng Quantum Vue của hãng Lutron Electronics (courtesy by Lutron)

Trong một số ngành công nghiệp, chiếu sáng chiếm đến hơn 60% hóa đơn tiền điện và 40% tổng lượng năng lượng tiêu thụ. Cộng thêm các chi phí gián tiếp, như tăng tải hệ thống lạnh và tăng chi phí bảo dưỡng đèn, chi phí tổng thậm chí còn cao hơn nữa. Nhằm giảm thiểu lượng chi phí năng lượng quá cao, các tiêu chuẩn và quy chuẩn như California Title 24 và ANSI/ASHRAE/IESNA 90.1, Energy Efficient Design of New Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, yêu cầu một số loại hệ thống điều khiển chiếu sáng tự động đối với tất cả các công trình xây mới hoặc cải tạo quy mô lớn. Cho dù ngay cả khi không được yêu cầu bởi Quy chuẩn, người thiết kế vẫn luôn tính đến việc điều khiển chiếu sáng tự động như một giải pháp hiệu quả về kinh tế cho khách hàng của họ..

Đèn LED bạn đang dùng có tuổi thọ ngắn, chất lượng chiếu sáng không như ý? Bạn sẽ tìm thấy câu trả lời trong Tài liệu Kỹ thuật "Đèn LED: công nghệ, ưu nhược điểm và lợi ích" (tiếng Anh)

Hệ thống điều khiển chiếu sáng bao gồm một dải rộng các thiết bị, từ các nút công tắc giản đơn đến những hệ thống thay đổi độ sáng phức tạp có kết nối với các bộ phận khác nhau của tòa nhà. Mỗi một loại hệ thống có một khả năng và mức giá riêng. Bạn tự mình quyết định sẽ chọn hệ thống nào phù hợp nhất cho công trình.

Nhu cầu về độ sáng sẽ thay đổi theo mục đích sử dụng (ví dụ, chiếu sáng công sở, hành lang, buồng vệ sinh, phòng tập luyện,…) và đặc tính của khu vực (kích thước, hình dáng, chiều cao trần, lượng ánh sáng tự nhiên), vì thế cho nên hầu hết các tòa nhà đều chứa nhiều hơn một loại hệ thống điều khiển chiếu sáng. Kết hợp các công nghệ lại với nhau là phương án tiết kiệm hiệu quả nhất.

Bằng cách kết hợp các phương pháp bao gồm điều khiển bằng tay, lên lịch trình, sử dụng cảm biến hiện diện thực hiện các hiệu ứng bật/tắt và điều chỉnh độ sáng, bạn có thể thiết kế một hệ thống điều khiển chiếu sáng hiệu quả và kinh tế. Hãy cùng xét riêng từng phương pháp, từng hiệu ứng tác động một và cách thức chúng hoạt động kết hợp với nhau.

Tác vụ On/off

Điều này xem ra có vẻ đơn giản, nhưng đôi khi đây là hiệu ứng điều khiển mà các nhà thiết kế nhận định là có thể tạo ra các tính huống chiếu sáng không khả thi. Ví dụ, hãy xem hệ thống đèn cao áp metal-halide. Thời gian tái kích hoạt (restrike time – một bóng đèn sau quá trình hoạt động muốn bật lên trở lại cần trải qua một khoảng thời gian để làm nguội gọi là restrike time), tức là khoảng thời gian từ lúc bóng đèn được bật lên cho đến lúc phát ra được ánh sáng, đây là thông số rất quan trọng cho hệ thống loại này Khi bóng đèn metal-halide được tắt đi, phải mất vài phút để có thể phát ra ánh sáng nếu bạn bật nó trở lại. Nếu tất cả các bóng đèn nhà bạn đều là loại metal-halide và bạn tắt chúng vào buổi tối, bạn sẽ phải chờ 15 phút để bóng đèn đạt được độ sáng như ý khi bạn bật chúng vào ngày hôm sau. Bằng cách thêm các loại bóng đèn khác, cũng như đưa một số bóng đèn nhất định vào cấu hình “luôn bật”, bạn có thể giảm tác động của restrike time. . Trong quy hoạch bố trí điều khiển chiếu sáng, cần rõ ràng các bóng đèn nào không được tắt và chú tâm đến chiếu sáng lối thoát hiểm.

Điều chỉnh độ sáng

Khi lên kế hoạch điều chỉnh độ sáng, cân nhắc mức thời gian từ lúc đèn chuyển từ độ sáng thấp nhất lên mức 80%. Với bóng đèn huỳnh quang thì mức điều chỉnh độ sáng thấp nhất còn được 20% – bạn sẽ không thể tiết kiệm được gì hơn nếu chỉnh dưới mức này. Mức điều chỉnh đối với đèn metal-halide là 50%, bởi vì bạn đang tái kích hoạt bóng đèn dưới mức đó. Hãy cẩn thận nơi bạn đặt các cảm biến và cách bạn định hướng cho chúng. Bạn muốn các bóng đèn bật lên khi một người hoặc một chiếc xe nâng đi vào khu vực, nhưng chắc chắn bạn không muốn sự di chuyển liên tiếp đó làm các bóng đèn phài thay đổi độ sáng liên tục cả ngày Khi bạn muốn thay đổi độ sáng dựa vào điều kiện ánh sáng xung quanh, cần một độ trễ về thời gian để tránh những phiền toái khi phải giảm độ sáng.

Điều khiển bằng tay

Điều chỉnh chiếu sáng bằng tay phạm vi từ một công tắc đến cả một tổ hợp công tắc và dimmer, được thực hiện thông qua các nút công tắc, núm vặn, nút bấm, điều khiển từ xa, và các phương thức khác. Điều khiển bằng tay là lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất cho những dự án quy mô nhỏ. Tuy nhiên, khi kích cỡ hệ thống chiếu sáng tăng lên, phương án điều khiển bằng tay lại mất đi tính hiệu quả về chi phí của nó. Nhưng chúng vẫn có thể làm một phần quan trọng của một kế hoạch lớn hơn, bằng chứng là tính hiệu quả của nhiệm vụ chiếu sáng vận hành bằng tay.

Điều khiển theo lịch trình đặt sẵn

Khi bạn xác định được một lịch trình làm việc mẫu, điều khiển chiếu sáng bằng phương án đặt lịch thường là lựa chọn tốt nhất. Bạn có thể điều chỉnh lại bằng tay để thực hiện công việc này khi khu vực cần chiếu sáng nằm ngoài thời gian cài đặt bình thường. Điều khiển bằng tay thông thường kết hợp làm việc với điều khiển bằng lịch để điều chỉnh theo một thời gian định trước Bạn nên để lỗi thoát hiểm được chiếu sáng, không phụ thuộc vào lịch trình có người hiện diện hay không. Nếu bạn không chắc chắn liệu một cấu hình như vậy có cần thiết cho phương án chiếu sáng của mình, tham khảo tiêu chuẩn Life Safety Code, NFPA 101, cũng như tình trạng và quy định tại khu vực bạn sinh sống và quy định về PCCC.

Điều khiển bằng cảm biến hiện diện

Điều quan trọng nhất để cân nhắc với điều khiển bằng cảm biến hiện diện là khái niệm khu vực. Tưởng tượng bạn có hệ thống điều khiển chiếu sáng gắn vào bộ đọc thẻ đăng nhập của tòa nhà. Khi Bob đi làm vào một buổi chiều chủ nhật, bạn không muốn toàn bộ cơ sở phải sáng đèn lên. Thay vào đó, bạn chỉ muốn các bóng đèn ở lối vào, và bên trong văn phòng của anh ta được bật. Máy photocopy và đài phun nước gần văn phòng Bob cũng được cấp nguồn. Giả sử anh ấy cần đến một nơi khác trong tòa nhà. Các cảm biến chuyển động có thể theo dõi bước tiến của anh ấy và đèn sáng lên tại khu vực trước mặt anh ấy. Khi anh đi vào khu vực tiếp theo, cảm biến có thể tắt bóng đèn phía sau anh ấy hoặc để chúng sáng trong một khoảng thời gian định sẵn (có thể là 1h). Tuy nhiên bạn không muốn các bóng đèn tắt đi trong khi Bob ngồi xuống ghế không dịch chuyển hoặc khi anh ấy đang làm việc sau vách ngăn và vượt ra ngoài phạm vi của cảm biến. Như vậy điều khiển bằng cảm biến hiện diện, khi được ứng dụng hợp lý, nâng cao tính hiệu dụng, an ninh, và hiệu quả năng lượng cho một tòa nhà. Nếu áp dụng không đúng cách, sẽ khiến cho chủ nhà phải bỏ qua không dùng hoặc thậm chí là loại bỏ chúng hoàn toàn.

Thiết kế tốt phần điện

Bất kể bạn chọn hệ thống nào, điều quan trọng cần nhớ là các hệ thống điều khiển chiếu sáng là các hệ thống điện với tải là các bóng đèn. Như với bất kỳ hệ thống điện nào, bạn phải tuân thủ các quy tắc và thực tiễn thiết kế liên quan đến quá tải, bảo vệ ngắn mạch, và nối đất. Tuy nhiên, việc ứng dụng sai các thiết bị điều khiển chiếu sáng mà có dòng điện ngắn mạch bị giới hạn đang xảy ra phổ biến. Các thiết bị bị đánh giá thấp này vẫn có thể làm việc được trong nhiều năm mà không có sự cố gì.

Lập kế hoạch điều khiển kết hợp

Nhiều văn phòng, cơ sở bán lẻ, hoặc các tòa nhà công nghiệp thành công trong việc sử dụng các hệ thống được lịch trình sẵn trong vài trò chiến lược điều khiển chủ đạo, bổ sung bởi các cảm biến hiện diện và các điều chỉnh bằng tay cho các văn phòng nhỏ hoặc các khu vực sử dụng đặc biệt. Một hệ thống xương sống giúp:

  • Kiểm soát một cách dễ dàng lượng lớn năng lượng yêu cầu cho các không gian rộng lớn.
  • Bật tắt được các đèn HID.
  • Liên kết được vào hệ thống tự động hóa tòa nhà tại nơi mong muốn.

Chương trình lịch có thể điều tiết số lượng lớn người cùng chia sẽ một không gian mở, trong khi cho phép người dùng ghi đè dữ liệu vào hệ thống cho các trường hợp đặc biệt hoặc khẩn cấp. Tuy nhiên, hệ thống lịch biểu không làm việc tốt với các không gian nhỏ nơi mà lịch trình công việc có thể thay đổi của mỗi người có thể tác động đến nhu cầu ánh sáng. Trong trường hợp này, một cảm biến hiện diện hoặc công tắc bằng tay làm việc tốt hơn. Nếu bạn định điều khiển các bóng đèn ngoài trời, bạn sẽ cần một thiết bị mạnh mẽ hơn những thứ trong nhà.

Tạo hệ thống xương sống

Khi bạn sắp đặt một hệ thống điều khiển chiếu sáng, bạn đang thiết lập cái mà hầu hết những người thiết kế gọi là “hệ thống xương sống”. Việc lập kế hoạch ở giai đoạn này là rất quan trọng nếu muốn thành công, Thực hiện thiết kế phần điện trước khi phát triển chi tiết của hệ thống điều khiển. Để thực hiện điều này một cách chính xác, bạn cần giải quyết những điểm cân nhắc quan trọng sau:


Với những ai còn xa lạ với khái niệm “Lighting Control”, vui lòng tìm đọc Ebook “Căn bản về điều khiển chiếu sáng” (Download Miễn Phí tại đây), nó cung cấp cho bạn các nền tảng thiết thực nhất.


Khả năng đóng ngắt điện. Đảm bảo hệ thống điều khiển chiếu sáng của bạn có thể kiểm soát dòng điện ổn định, dòng khởi động qua đèn, sóng hài chấn lưu, và dòng khi có sự cố. Bạn phải luôn có sự cân bằng giữa các yếu tố trên. Ví dụ, một thanh ballast “sóng hài thấp” sẽ dẫn đến dòng khởi động cao – mà hệ thống của bạn sẽ không thể kiểm soát nếu nó không có một sự sửa đổi đáng kể.

Vị trí lắp đặt. Bộ não của hệ thống điều khiển chiếu sáng sẽ phải được đặt gần bảng chiếu sáng trong tủ điện. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, chủ sở hữu và người lắp đặt thông thường để vị trí không đủ cho sự lắp đặt này Để diễn giải có thể sử dụng một quy tắc của nghề mộc, “đo hai lần, lắp một lần”

Cài đặt lịch trình và thay đổi. Việc thay đổi lịch trình phải làm sao càng dễ thực hiện càng tốt. Tạo một thiết kế linh hoạt cho phép các chương trình lên lịch khác nhau cho các khu vực của tòa nhà với các nhu cầu khác nhau và lịch trình thay thế cho những ngày cuối tuần và ngày nghỉ. Đảm bảo thêm khả năng điều chỉnh bằng các công tắc gắn tường, điện thoại, hoặc giao diện kết nối cho trường hợp bất thường.

Phân tuyến đèn và khoanh vùng chiếu sáng vừa đủ. Để tối đa hóa việc tiết kiệm, các khu vực phải vừa đủ thích hợp; bạn không cần chiếu sáng toàn bộ mặt bằng sàn để chỉ đáp ứng một người làm việc trễ. Mặt khác, các khu vực quá nhỏ sẽ dẫn đến việc có thêm các mạch và chi phí lắp đặt chúng.

Dễ dàng thấy được tại sao có các dự án điều khiển chiếu sáng cho kết quả tầm thường và tại sao có những dự án lại làm cho chủ đầu tư cảm thấy muốn giới thiệu ngay với những vị khách của họ. Bằng cách chọn cách thức kết hợp chuẩn xác các phương án điều khiển, bạn sẽ có một hệ thống thuộc vào loại thứ hai [được chủ đầu tư hài lòng giới thiệu tiếp], và bằng cách để hệ thống đó dựa trên một nền tảng hệ thống điện ổn định, bạn sẽ tạo ra một hệ thống đáng tin cậy với một chi phí thấp.

Tác giả bài viết: Scott Jordan – Giám đốc Marketing của Square D, Palatine, Ill.

Dịch từ nguồn EC&M.

Để lại Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

FREE DOWNLOADS!
Chúng tôi hiện có nhiều Ebook (cả tiếng Anh lẫn tiếng Việt) liên quan đến các lãnh vực điều khiển chiếu sáng, HVAC, Security, BMS, Tiết Kiệm Năng Lượng...cũng như các Tools, Software, Reports...Tất cả đều có thể DOWNLOAD MIỄN PHÍ. Bạn có muốn xem qua?
Free Ebook
NEW EBOOK
Nhiều E-book mới, hay, hữu ích và miễn phí download chúng tôi vừa mới chia sẻ trong kho Resource. Bạn có muốn xem qua?