Aparate de iluminat si Sisteme de iluminat

Aparate de iluminat si Sisteme de iluminat

1 Aparate de iluminat

Problematica

- definitie, functii

- elemente componente, caracteristici

- aparate de iluminat pentru interior, aparate de iluminat cu dispozitive de vehiculare a aerului

- parametri de alegere a aparatelor de iluminat

Aparatul de iluminat (AI) este un dispozitiv care distribuie, filtreaza sau transforma lumina emisa de una sau mai multe lampi si care contine, exceptând lampile însele, toate componentele necesare pentru fixarea si protejarea lor si realizarea conexiunii la circuitul electric de alimentare. Functiile unui AI sunt:

- fotometrica, de modificare a repartitiei spatiale a fluxului luminos emis de lampi pentru a-l directiona spre suprafata de iluminat si pentru a reduce luminantele suprafetelor expuse privirii, evitând astfel orbirea observatorului;

- electrica, de racordare la reteaua electrica de distributie a lampilor, a echipamentului auxiliar de alimentare si, eventual, a dispozitivelor de comanda si reglare a fluxului luminos;

- mecanica, de sustinere a lampilor si celorlalte componente si de protectie contra agentilor exteriori susceptibili sa le deterioreze sau sa le micsoreze eficacitatea luminoasa (praf, umiditate, caldura excesiva, coroziune);

- estetica, de integrare în ambianta încaperii.

Clasificare. AI sunt extrem de variate prin constructie, tip lampa (lampi), pozitie de montare, distributie a luminii, caracteristici de ntretinere, eficienta n asigurarea iluminarii planului de lucru, destinatie a ncaperii s.a. Cataloagele producatorilor cuprind toate datele referitoare la diferitele tipuri constructive.

Caracteristici fundamentale

a. Sistemul optic controleaza lumina emisa de lampi prin dispozitive reflectoare, refractoare sau lentile, difuzoare, ecrane, filtre.

Suprafetele reflectante folosesc reflexia regulata (directa, oglinda), dispersata si difuza - Figura 1. Reflectorul este de forma unui aparat de rotatie, cilindric sau prismatic, av nd sectiunea circulara, parabolica, eliptica, o combinatie a acestora sau o forma specifica unei aplicatii particulare - Figura 2. Combinarea reflectoarelor de forma circulara si parabolica n varianta sferico-paraboloida (pentru lampi de forma bulb) si cilindrica (pentru lampi de forma liniara) este exemplificata în Figura 3.

AI moderne prezinta o eficacitate mult mbunatatita n comparatie cu tipurile anterioare. Sistemul lor reflectorizant orienteaza lumina emisa de lampi n directia dorita si reduce pierderile de flux luminos prin reflexii multiple sau difuze. Acest fapt permite sa fie folosite mai putine lampi sau aparate de iluminat pentru a produce aceeasi iluminare, cu economia de energie corespunzatoare. Pentru suprafata de mare reflectanta se utilizeaza tabla de aluminiu polizata si prelucrata electrochimic sau acoperita cu o pelicula de argint. n Tabelul 1 este prezentata o comparatie ntre caracteristicile reflectante ale unor reflectoare uzuale.

Refractorul este un dispozitiv cu panouri orizontale si, eventual, verticale, amplasat imediat sub lampi. Pe partea superioara (spre lampi) are suprafata neteda, iar spre partea inferioara si, eventual, laterala) are suprafata formata din mici prisme conice sau piramidale, alaturate. Razele de lumina provenite de la lampi sufera o refractie n prisme si sunt orientate spre suprafata iluminata sub unghiuri de maximum 50 fata de verticala - Figura 4, evit ndu-se astfel orbirea directa a observatorului. Panourile refractoare sunt fabricate din  polistiren sau acrylic.

Difuzorul transmite lumina emisa de lampi n toate directiile, reduc nd astfel luminanta sursei de lumina. Este fabricat din sticla opala pentru AI cu lampi cu incandescenta si din plastic translucid (polistiren sau acrylic) pentru AI cu lampi fluorescente.

Ecranul directioneaza lumina emisa de AI sau mascheaza lampa (lampile) fata de anumite directii de privire. At t reflectorul c t si ecranul de protectie sunt caracterizate prin unghiul de protectie vizuala asigurat - Figura 5. Marirea acestui unghi, simultan cu reducerea ad ncimii AI cu lampi fluorescente se obtine prin introducerea n constructia reflectorului a unui dispozitiv lamelar longitudinal n forma de V, plasat paralel ntre lampi. Foarte utilizate sunt ecranele de protectie tip gratar ce se ataseaza aparatului si asigura un unghi de protectie de 40 45 . Sunt realizate n diferite forme constructive, din materiale plastice cu reflexie difuza sau tabla de aluminiu cu reflexie regulata, action nd ca un reflector parabolic.

Lentilele si filtrele colorate sunt dispozitive optice folosite pentru aplicatii speciale de iluminat - studiouri, iluminat decorativ sau tip display.

b. Armatura de alimentare si sustinere reprezinta ansamblul pieselor, n general metalice, care asigura functionalitatea unui AI. Solutia constructiva a armaturii trebuie sa permita un montaj rapid, o conexiune electrica sigura si acces usor de ntretinere pentru curatirea periodica a aparatului si schimbarea lampii (lampilor).

c. Distributia intensitatii luminoase este cea mai importanta caracteristica folosita n proiectarea si analiza unei instalatii de iluminat. Reprezentarea grafica utilizeaza un sistem de coordonate polare C-g - Figura 6, n unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul AI. Unghiul C determina pozitia planului de reprezentare, iar g este unghiul de elevatie fata de axa verticala g = 0 este numit si “nadir”). AI ce prezinta o simetrie de rotatie (de exemplu, cele echipate cu lampi cu incandescenta) sunt caracterizate printr-un singur plan, curba fotometrica fiind desenata doar ntr-un semiplan, iar cele care prezinta doua axe de simetrie (de exemplu, pentru lampi fluorescente tubulare) sunt caracterizate prin planul transversal (perpendicular pe axa lampii), respectiv longitudinal (paralel cu axa lampii). Reprezentarea tabelara a distributiei intensitatii luminoase este, de fapt, nregistrarea masuratorilor fotometrice si permite cunoasterea cu mai mare acuratete a acestora - Tabelul 2; este utilizata n cadrul programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat. Fluxul luminos emis de AI dirijat spre suprafata de lucru este dispersat sau concentrat., gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul n care intensitatea luminoasa scade sub un anumit procent din valoarea sa maxima (pentru AI cu simetrie de rotatie, n general 50%) - Figura 7. Se deosebesc AI cu dispersie ngusta (unghiul mai mic de 20 ), medie (unghiul cuprins ntre 20 40 ) sau larga (unghiul mai mare de 40

d. Distributia spatiala a fluxului luminos caracterizeaza AI pentru iluminat general. Clasificarea internationala (CIE/ISE) cuprinde sase categorii definite de procentul din fluxul total emis de AI care este orientate direct n jos, spre planul de lucru, respectiv spre tavan: direct, semi-direct, general difuz, direct-indirect, semi-indirect si indirect - Figura 8.

e. Factorul de utilizare (coeficient de utilizare) este raportul ntre fluxul luminos care ajunge pe planul de lucru si fluxul luminos emis de lampi; exprima eficienta ansamblului AI - lampi pentru asigurarea unei iluminari uniforme pe planul de lucru ntr-un sistem de iluminat interior. Factorul de utilizare este caracteristic fiecarui tip de AI, fiind determinat n raport cu distributia intensitatii luminoase a acestuia. Valorile sale variaza cu dimensiunile ncaperii si reflectantele suprafetelor ncaperii (tavan, pereti, pardoseala). Cu c t mai mare este factorul de utilizare, cu at t mai putine lampi sunt necesare pentru obtinerea nivelului de iluminare dorit pe planul de lucru, reduc ndu-se astfel puterea electrica instalata si, implicit, consumul energetic.

f. Randamentul, exprimat n procente, este raportul ntre fluxul luminos ce paraseste AI si fluxul luminos emis de lampa (lampile) din aparat. Pierderile de flux luminos n AI sunt datorate absorbtiei acestuia n componentele sistemului optic, astfel ca randamentul este un bun indicator al calitatii optice a AI.

Aparate de iluminat uzuale pentru interior. AI sunt adeseori definite prin destinatia lor, fiind astfel, de exemplu, de tip “comercial” sau “industrial”.

Cele comerciale, echipate n marea lor majoritate cu LF tubulare, distribuie lumina spre suprafata de lucru astfel nc t activitatea vizuala sa poata fi desfasurata cu un nalt grad de confort vizual, asigur nd n acelasi timp o ambianta placuta si o ridicata eficienta energetica. Se monteaza n tavan fals, pe tavan sau at rnate de tavan. Aparatele de iluminat destinate a fi montate n tavane false au forma si dimensiunile adaptabile sistemelor modulare de tavane si pot fi echipate cu o gama larga de accesorii optice, ca difuzoare opale, refractoare prismatice, ecrane, reflectoare oglindate parabolice simetrice sau directionale, n conformitate cu distributia dorita a luminii. O larga dezvoltare o au n prezent AI echipate cu LF compacte, cu mare eficienta energetica. Pentru iluminatul decorativ sau de evidentiere a unor detalii se utilizeaza AI de mici dimensiuni de tip “spoturi” ce concentreaza fluxul luminos emis n unghiuri de 5 30 . Ele sunt echipate cu LI de uz general, LI cu halogeni, LF compacte sau LM cu halogenuri metalice si au o mare varietate a modalitatilor de fixare si a dispozitivelor auxiliare de directionare a fluxului luminos.

Mediul industrial creaza probleme specifice pentru ingineria iluminatului. Tavanul aflat la naltime mare (de obicei, ntre 6 13 m) si atmosfera ncarcata uneori cu praf, fum sau vapori impun utilizarea unor lampi de putere unitara c t mai mare. AI emit un flux luminos puternic, orientat direct spre planul de lucru, prin care se asigura o iluminare de valoare ridicata cu o distributie uniforma. De asemenea, protectia fata de mediul ambiant agresiv are o importanta speciala. Pentru ncaperi cu naltimea sub 6 m se utilizeaza de preferinta AI echipate cu LF tubulare. Sistemul de montaj este de tip modular prefabricat, cu canale de distributie din tabla de otel sau material plastic. n cazul ncaperilor nalte se folosesc AI echipate cu lampi cu descarcari - cu vapori de mercur de nalta presiune cu balon fluorescent, cu vapori de sodiu de joasa presiune, cu vapori de mercur de nalta presiune cu halogenuri metalice. Pentru asigurarea unei eficacitati ridicate de executie si ntretinere, aparatele de iluminat sunt realizate din doua subansamble distincte: compartimentul electric ce contine lampa (lampile), dispozitivele de alimentare si control, conductele electrice, respectiv compartimentul optic, alcatuit dintr-un reflector interschimbabil. Emisia fluxului luminos este concentrata sau dispersata

Aparate de iluminat cu dispozitive de vehiculare a aerului. Instalatiile de iluminat interior folosesc n marea lor majoritate lampi fluorescente tubulare. Balanta energetica a AI fluorescente (lampa + balast) denota ca 81 84% din energia absorbita este transformata n caldura si afecteaza spatiul interior al ncaperii. n functionare normala, temperatura balastului atinge 50 55 °C iar a lampii - 50 60°C. Fluxul luminos si puterea electrica absorbita depind de temperatura lampii si, implicit, de cea a aerului nconjurator; valoarea maxima se obtine la 20 25 °C - Figura 9. Modificarea temperaturii fata de valoarea optima determina micsorarea fluxului luminos emis cu 3%/°C daca temperatura este mai mica si cu 1%/°C - daca este mai mare. Astfel, daca temperatura tubului lampii poate fi redusa la valoarea optima, fluxul luminos emis creste cu 10 15%, nsa si puterea electrica absorbita de lampa este majorata cu 10%.

Echipamentele instalatiilor de iluminat si de conditionarea aerului implica suprafata tavanului ncaperii si spatiul de deasupra acestuia, n cazul tavanelor false. Proiectarea si executia optimizata a acestor instalatii presupun o abordare integrata, pentru a se ajunge la o solutie c t mai eficienta si economica posibila. Dimensionarea echipamentului de climatizare va pleca de la considerentul ca cea mai mare parte din energia electrica consumata de instalatia de iluminat este convertita n caldura. Un nivel de iluminare de 750 lx necesita o putere instalata de 15 30 W/m², careia i corespund 54 108 kJ/h.m². Instalatia de climatizare trebuie sa extraga acest aport termic pentru a mentine temperatura normala n ncapere ( n perioadele calduroase ale anului). Daca se utilizeaza AI cu dispozitive de circulatie a aerului, caldura dezvoltata n instalatia de iluminat este preluata de aerul vehiculat prin aparate, nainte ca ea sa fie degajata n ncapere.

Extragerea aerului din ncapere se poate realiza n doua modalitati principale - Figura 10:

spatiul de deasupra tavanului fals se constituie ntr-o camera de colectare, aerul din ncapere fiind preluat prin crearea unei depresiuni;

caracteristici termice superioare se obtin prin utilizarea unei conducte ce colecteaza aerul trecut prin AI ntr-o camera de extractie, racordata la r ndul ei la tubulatura de extractie a aerului aferenta instalatiei de climatizare.

AI sunt prevazute cu orificii prin care este trecut aerul, astfel nc t sa 'spele' lampile, balasturile si reflectorul, pentru a prelua o parte c t mai mare din caldura acestora - Figura 50. Debitul de aer se poate regla prin variatia numarului de orificii deschise sau prin modificarea sectiunii transversale de circulatie a aerului prin diafragme. Aparatele sunt realizate astfel nc t sa se poata adapta la diferite tipuri constructive de tavane false. Sunt executate din tabla de otel finisata cu o pelicula emailata de mare reflectanta. Sistemul optic este prevazut cu un reflector de luminanta scazuta sau cu un sistem refractor prismatic.

Integrarea instalatiilor de iluminat si de climatizare are ca efecte favorabile:

posibilitatea controlarii si luarii n consideratie a aportului termic al nstalatiei de iluminat n scopul climatizarii ncaperii, reduc nd astfel consumul de energie necesar ncalzirii (sau racirii) aerului;

mentinerea lampilor la o temperatura de functionare mai apropiata de valoarea optima, marindu-se astfel fluxul luminos emis de lampi cu circa 7 10%, ceea ce permite reducerea n mod corespunzator a instalatiei de iluminat;

obtinerea unui c mp de temperatura uniform n spatiul ncaperii foarte favorabil confortului termic;

reducerea pretului de cost initial si de utilizare a instalatiilor de iluminat si climatizare.

Parametrii de alegere a AI. Caracteristicile fotometrice ale AI determina performantele privind distributia energiei luminoase. La fel de importante sunt aspectele de performante mecanice care asigura protectia la agentii agresivi de mediu sau la socuri electrice/mecanice. De asemenea, caldura si zgomotul produse n functionare, ntretinerea si costul aparate de iluminat sunt criterii de selectie importante.

Parametrii de alegere a unui AI ce pot fi luati n considerare sunt:

distributia intensitatii luminoase - distributia influenteaza marimea controlului luminii emise;

luminanta, sistemul optic - limitarea orbirii directe si a orbirii indirecte;

mentenanta usoara - acces la componente si la echipamentul luminotehnic (lampa, balast, dispozitive de comanda

constructia mecanica - rigiditate, aspect regulat;

siguranta - certificate de calitate, compatibilitate electromagnetica

estetica - aspect general, zveltetea formei si dimensiunilor, finisare;

costul - pretul de cost initial/durata de viata, costul dispozitivelor de control al iluminatului;

randamentul si eficacitatea;

relatia de colaborare cu furnizorul - returnarea produselor si ncrederea n onorarea comenzilor.

Numerosi alti factori aditionali, cum sunt tipul lampii, aspectul exterior de integrare n ambianta ncaperii, confortul utilizarii sunt implicati n stabilirea optiunii. Semnificative economii în consumul de energie si astfel, în costuri, pot fi obtinute fara scaderea performantei si confortului vizual, prin alegerea optima a aparatelor de iluminat, cu un factor de utilizare maxim pentru o aplicatie data, urmarindu-se asigurarea cerintelor de calitate. În acest sens, se vor avea în vedere: o distributie a luminii adecvata aplicatiei, limitarea orbirii, reducerea deprecierii fluxului luminos datorita prafului si depunerii de murdarie sau decolorarii materialelor componente, o ntretinere usoara de curatire si schimbare a lampilor, adoptarea unui sistem de amplasare corelat cu arhitectura interioara a constructiei, clasa de protectie IP, integrarea aspectului exterior al instalatiei de iluminat n ambientul ncaperii n ambele situattii - aprins/stins s.a.

ntrebari

1. Folosind curba de distributie polara a intensitatii luminoase a unui aparat de iluminat, pentru determinarea intensitatii luminoase maxime trebuie sa

a. citim valoarea respectiva din diagrama

b. o calculam, cunosc nd naltimea de amplasare a respectivului aparat de iluminat deasupra planului util

c. o calculam, cunosc nd fluxul luminos emis de lampa (lampile) din aparatul de iluminat

2. Daca masuram distributia intensitatii luminoase a unui a unei surse de lumina punctiforme de mare intensitate si a unui aparat de iluminat cu lampi fluoresente tubulare, distanta ntre fotocelula si sursa de lumina trebuie sa fie

a. mai mare pentru sursa punctiforma

b. standardizata la 1 metru

c. aceeasi pentru ambele surse de lumina

2 Sisteme de iluminat

Problematica

- definitie, clasificari

- amplasare, distanta relativa optima

- ambianta luminoasa

- alegerea sistemului de iluminat pentru asigurarea ambiantei luminoase

- alegerea sistemului de iluminat pentru ndeplinirea unei activitati vizuale

Sistem de iluminatul - SI este ansamblul realizat din aparate de iluminat echipate cu surse de lumina amplasate ntr-o dispunere logica n scopul realizarii microclimatului luminos corespunzator unei activitati umane cerute sau a unei functiuni impuse.

Dupa functia pe care o ndeplinesc, SI sunt normale, ce asigura conditii de iluminat favorabile pentru munca vizuala c nd iluminatul natural este insuficient, si de siguranta, pentru desfasurarea anumitor activitati la ntreruperea accidentala a iluminatului normal (continuarea lucrului, evacuarea ncaperilor sau cladirii).

Dupa modul de amplasare a aparatelor de iluminat, SI se clasifica n urmatoarele categorii:

a) SI general este caracterizat printr-o asezare regulata a aparatelor de iluminat ce asigura o iluminare uniforma pe planul de lucru, cu sau fara componenta indirecta (reflectata). Prezinta importante avantaje: proiectare simpla (de exemplu prin metoda coeficientilor de utilizare), permite flexibilitatea locurilor de munca, se pot utiliza surse de lumina cu putere unitara mare (eficacitatea luminoasa creste cu puterea unitara si sisteme de control simple. Dezavantajul principal consta n faptul ca energia electrica poate fi consumata inutil, ilumin nd ntreaga suprafata a ncaperii la nivelul de iluminare normat pentru activitatea vizuala cea mai solicitanta. Economisirea energiei se poate obtine prin asigurarea iluminarii necesare (de valoare ridicata n zonele n care se desfasoara activitatile vizuale specifice si folosirea unui iluminat ambiental cu o iluminare redusa pentru zonele de circulatie.

b) SI localizat, n care aparatele de iluminat concentrate n zona de lucru asigura nivelul de iluminare normat (asezarea aparatelor de iluminat nu mai este regulata, densitatea lor fiind mai mare n zonele de lucru). Iluminarea altor zone ale suprafetei ncaperii (de circulatie, de depozitare) este de 1/3 1/2 din cea a zonei de lucru. Dezavantajul acestui sistem consta n rigiditatea sa, amplasarea aparatelor de iluminat fiind corelata strict cu pozitia si orientarea locurilor de munca. Puterea instalata si, deci, consumul de energie electrica) este mai scazut dec t n cazul unui SI general.

c) SI local-general combina un iluminat general, de ambianta, cu un iluminat local. Iluminatul general determina o iluminare ambianta suficienta pentru circulatie si zonele cu activitate vizuala nepretentioasa. Aparate de iluminat suplimentare plasate la mica distanta de sarcina vizuala asigura iluminarea normata pe o arie limitata. Pentru obtinerea unor conditii minime de confort vizual se recomanda ca iluminarea medie data de iluminatul general sa fie superioara valorii de 1/5 1/3 din cea a iluminatului local. Iluminatul local poate fi o metoda foarte eficienta pentru obtinerea unei valori ridicate a nivelului de iluminare necesar desfasurarii unor activitati vizuale pretentioase pe suprafete reduse, cu un consum scazut de energie electrica, permit nd n acelasi timp flexibilitate n directionarea luminii si comanda individuala. Aparatele pentru iluminatul local trebuie sa fie pozitionate astfel nc t sa nu produca umbre nedorite, reflexii si jena vizuala. Cu toate ca lumina emisa este utilizata eficient, puterea unitara scazuta a lampilor electrice folosite n iluminatul local este asociata unei eficacitati luminoase mai mici.

Iluminatul local este recomandabil daca

activitatea vizuala este pretentioasa, la un nivel de iluminare mai mare de 1000 lx, pe o arie restr nsa

perceptia formelor sau texturii materialelor necesita o lumina puternic directionata

exista obstructii (partitionari, mobilier) care produc umbriri ale unor suprafete iluminate general;

valori mari ale iluminarii sunt necesare datorita desfasurarii activitatii de catre persoane n v rsta sau cu deficiente de vedere;

spatiul de lucru este ocupat doar partial lungi perioade de timp.

Dupa modul de repartitie a fluxului luminos emis de aparatele de iluminat, SI se clasifica conform CIE n:

a) SI direct, n care aparatele de iluminat directioneaza 90 100% din fluxul luminos emis n jos, spre planul de lucru. Lumina are un caracter directional, se formeaza contururi pronuntate astfel ca se asigura o buna distingere a detaliilor de relief. Sistemul este economic ntruc t sarcina vizuala este iluminata direct. Prezinta dezavantajul unui posibil contrast puternic ntre luminanta tavanului si luminanta surselor de lumina sau a altor suprafete din ncapere, echipamentul de iluminat primind astfel o nota dominanta n spatiul ncaperii. Efect luminos care nu este dorit n aplicatiile n care iluminatul este subordonat vizual altor aspecte ale ambiantei ncaperii. Se recomanda n halele industriale si n ncaperile nalte.

b) SI semidirect, n care fluxul luminos emis de aparatele de iluminat este distribuit predominat (60 90%) n jos, dar are o mica componenta emisa n sus care ilumineaza tavanul si partea superioara a peretilor. Lumina reflectata difuz atenueaza umbrele si micsoreaza contrastele de luminanta n spatiul ncaperii. Se utilizeaza n  birouri, magazine, sali de studiu.

c) SI difuz general, n care fluxul luminos se distribuie practic uniform n spatiu; ntruneste avantajele de a fi economic si de a asigura un climat de confort vizual. Este cel mai utilizat sistem pentru locuinte, scoli, birouri. SI direct-indirect este o categorie speciala, caracterizata printr-o emisie luminoasa n directia orizontala foarte scazuta. Rezulta astfel o luminanta redusa n zona de orbire directa, ceea ce constituie un avantaj esential n multe aplicatii.

d) SI semi-indirect, n care 60 90% din fluxul luminos este directionat n sus, spre tavan si partea superioara a peretilor, ajung nd pe planul de lucru n urma unor reflexii multiple. Distributia iluminarii este uniforma si se formeaza umbre foarte moi. Componenta inferioara a fluxului luminos poate sa produca o oarecare directionalitate a luminii pe sarcina vizuala si, de asemenea, sa creeze un efect de evidentiere a aparatelor de iluminat. Se recomanda n ncaperi cu activitate vizuala prelungita si intensa: sali de lectura, birouri de desen, sali de conferinte, locuinte.

Figura 51 Sisteme de iluminat.

e) SI indirect, n care aparatele de iluminat directioneaza 90 100% din fluxul luminos emis n sus, spre tavan si partea superioara a peretilor. Asigura o lumina uniforma si odihnitoare, atenueaza complet umbrele si elimina contrastele de luminanta n spatiul ncaperii, conferind maximum de confort vizual. Este neeconomic datorita pierderilor de flux luminos prin absorbtie de catre tavan si pereti si a unor randamente mai scazute ale aparatelor de iluminat. n instalatiile corect dimensionate, ntregul tavan devine sursa primara de iluminat. Este necesar ca distanta dintre aparatele de iluminat si tavan sa fie suficient de mare pentru ca tavanul sa aiba o luminanta c t mai uniforma pe ntreaga sa suprafata, evit ndu-se ca deasupra aparatelor sa apara luminante excesive. Aparatele de iluminat sunt de tip lampadare (montate pe suporturi pe pardoseala) sau sunt suspendate de tavan.

n Figura 51 sunt reprezentate schematic c teva tipuri de sisteme de iluminat.

Amplasarea aparatelor de iluminat este influentata at t de cerinte luminotehnice legate de uniformitatea iluminarii pe planul de lucru si de distributia luminantelor n ntreg c mpul vizual, c t si de cerinte estetice, de creare a unei ambiante corespunzatoare n ncapere. Desigur ca este necesar ca aranjamentul aparatelor de iluminat sa asigure suprafetelor de lucru cerintele de iluminare si directionare a luminii. De aceea, un SI general este eficace energetic n ncaperile n care locurile de munca sunt fixe. Daca pozitia punctelor de lucru nu este cunoscuta sau urmeaza sa fie schimbata ocazional, un sistem de fixare flexibil va permite adaptarea aranjamentului aparatelor de iluminat la o anumita asezare a punctelor de lucru.

Proiectantul de iluminat se poate gasi n doua situatii: (a) are posibilitatea sa aleaga orice solutie de amplasare a aparatelor de iluminat sau (b) proiectul de arhitectura si conditii de structura impun o modalitate particulara de amplasare.

n cazurile n care uniformitatea iluminarii este un criteriu de performanta a SI, unele considerente generale de proiectare pot fi luate n considerare. Pentru a obtine o uniformitate acceptabila, aparatele de iluminat trebuie sa nu fie prea ndepartate unele de altele si fata de pereti. Distantele sunt determinate de distributia intensitatii luminoase a acestora, pozitionarea aparatelor n spatiu si reflectantele suprafetelor ncaperii. Principalul parametru pentru aparatele de iluminat (respectiv SI) directe, semi-directe si general difuze este naltimea de montare deasupra planului de lucru - h; pentru aparatele de iluminat (respectiv SI) semi-indirecte si indirecte, este naltimea tavanului deasupra planului de lucru - h_t.

SI general presupune o asezare regulata a aparatelor de iluminat pozitionate pe tavan, amplasate la distante egale a₁, respectiv a₂ pe r nduri si/sau coloane, iar distantele ntre aparatele asezate la extrem si peretii ncaperii fiind pe jumatate - a₁ /2, respectiv a₂ /2 - Figura 52. Aparatele de iluminat cu lampi fluorescente sunt, uneori, asezate n siruri luminoase.

Distanta relativa DR (definita pentru aparate de iluminat directe, semi-directe si general difuze) este raportul ntre distanta maxima d ntre doua aparate de iluminat alaturate si naltimea acestora deasupra planului de lucru h pentru care se obtine o uniformitate acceptabila pe planul de lucru. Determinata de distributia intensitatii luminoase, DR este o marime caracteristica fiecarui corp de iluminat si este inclusa n cataloagele producatorilor. ntr-un SI cu aparate de iluminat echipate cu lampi fluorescente, uniformitatea iluminarii pe planul de lucru se asigura daca DR 1,5. Valoarea sa trebuie acceptata doar ca o simpla recomandare de proiectare, ntruc t dimensionarea unei instalatii de iluminat (determinarea numarului aparatelor de iluminat si stabilirea amplasarii acestora) doar pe baza criteriului DR poate sa conduca la obtinerea unei instalatii de slaba calitate. Programele de calcul disponibile permit verificarea cu usurinta a uniformitatii iluminarii pe planul de lucru ntr-o instalatie de iluminat proiectata sau existenta

DR se obtine printr-un calcul simplificat al iluminarii n doua situatii particulare - Figura 53, consider nd sursele de lumina punctiforme si neglij nd componenta reflectata a iluminarii. Se calculeaza iluminarea n punctul P data de sursa 1, n punctul Q data de sursele 1 si 2, n punctul R data de sursele 1,2,3,4. Distanta d₁ este cea pentru care E_P = E_Q, iar distanta d₂ este cea pentru care E_P = E_R. Astfel, DR = d/h, unde d = min (d₁, d₂).

Datele caracteristice pentru distantele relative si majoritatea programelor de calcul nu tin cont de obstructiile din ncapere si de pierderile de lumina provocate de acestea, nici nu iau n considerare umbrele sau cerintele de modelare. De aceea, este recomandabil sa se adopte valori mai scazute pentru aceste distante relative, av ndu-se n vedere pe l nga aspectele mentionate si efectele cauzate de defectarea unor lampi si de comanda locala a iluminatului. n situatiile n care detaliile constructive nu permit aranjarea numarului de aparate de iluminat rezultat din calcule, este rezonabil sa se micsoreze sau majoreze numarul acestora p na la obtinerea unui aranjament satisfacator. Se pot ncerca diferite solutii experimentale de realizare a unui SI folosind un numar redus de aparate de iluminat.

Ambianta luminoasa ntr-un spatiu interior, functiunea ncaperii, specificul ocupantilor, tipul activitatii vizuale si caracteristicile decorului influenteaza alegerea SI si ambianta luminoasa a ncaperii. Sistemul de iluminat va avea o functie principala, luminotehnica si una secundara, ambientala. Pentru crearea unor efecte luminoase care sa puna n evidenta anumite obiecte, dotari, mobilier sau elemente de arhitectura se utilizeaza spoturi luminoase, aparate de iluminat decorative, fascicule colorate si alte modalitati ce permit obtinerea unor efecte luminoase speciale.

Este de dorit ca mobilierul, dotarile interioare si ocupantii unei ncaperi sa fie pusi n evidenta printr-un iluminat clar si placut, cu umbre discrete. Efectul necesar de 'modelare' tridimensionala se obtine printr-o lumina orientata mai mult dintr-o directie dec t n alta. Gradul de modelare necesar este determinat de tipul cladirii, al ncaperii si de activitatea desfasurata

Dualitatea “sarcina vizuala-ambianta luminoasa” sta la baza proiectarii SI moderne: sarcina vizuala este iluminata la un nivel ridicat, n timp ce zona nconjuratoare ce asigura ambianta luminoasa este iluminata la un nivel scazut. Se recomanda ca iluminarile celor doua componente sa fie n raportul E_{ambianta luminoasa} /E_{sarcina vizuala} 1/3 pentru asigurarea confortului vizual si a adaptarii de tranzitie. Astfel, daca sarcina vizuala necesita 750 lx, nivelul iluminarii ambientale va fi de cel putin 250 lx. Acest criteriu conduce la economii importante de energie proportionale cu marimea suprafetelor “ambientale”, ntruc t activitatea vizuala nu se desfasoara pe ntreaga arie desfasurata a unei cladiri.

Alegerea sistemului de iluminat. Destinatia ncaperii, distributia utilizatorilor, dificultatea activitatilor vizuale de ndeplinit si ambianta stilistica sunt determinante n alegerea unui SI. Scopul unui iluminat de calitate este de a asigura vizibilitatea necesara pentru ca utilizatorul sa si ndeplineasca activitatea sa n mod optim. Ratiunile estetice si economice conduc la o solutie de compromis, pentru a se obtine un pret de cost initial si de exploatare c t mai scazut, fara sa se reduca vizibilitatea sau sa se produca disconfort. Dupa stabilirea SI pentru a aplicatie data, este necesara alegerea unei combinatii convenabile a lampilor electrice si a aparatelor de iluminat. Aceeasi solutie de iluminat poate fi obtinuta printr-o multitudine de tipuri de aparate de iluminat echipate, de asemenea, cu diferite lampi electrice. Trebuie luate n considerare si diversele modalitati de fixare a aparatelor de iluminat. Toti acesti factori necesita o apreciere atenta pentru a ajunge la o solutie optima. Nerespectarea triadei confort vizual - ambianta estetica - eficienta economica conduce la privatiuni psihologice ale utilizatorului, la cresterea timpului necesar desfasurarii unei anumite activitatii vizuale, la marirea costurilor initiale si/sau de exploatare ale instalatiei de iluminat.

SI general este adoptat n 90% din instalatiile de iluminat. Stabilirea elementelor componente ale unui SI (indiferent daca foloseste lumina naturala sau cea artificiala) este determinata de destinatia acestuia: (a) sa asigure o ambianta luminoasa, ori (b) sa permita ndeplinirea unei activitati vizuale.

(a) Alegerea SI pentru asigurarea ambiantei luminoase. Conceptul de baza n acest caz consta n a considera toate suprafetele iluminate din ncapere ca fiind suprafete reflectante ce sunt puse n mod intentionat n evidenta sau, din contra, tratate cu discretie. Acest fapt este posibil prin studierea atenta a stralucirii (luminantei) lor, implicit a iluminarii, reflectivitatii si culorii acestora. Astfel se asigura orientarea persoanelor, organizarea prioritatilor vizuale n spatiul ncaperii si se reliefeaza arhitectura ncaperii. Deziderate ce pot fi ndeplinite cu urmatoarea succesiune de lucru:

Determinarea compozitiei vizuale a spatiului Specificatia privind suprafetele care trebuie iluminate sau lasate n umbra este determinanta n alegerea si amplasamentul surselor de lumina. Caracteristica de stralucire poate, pe de o parte, sa se adauge si/sau sa ntareasca caracteristicile fizice ale spatiului si a elementelor componente, iar pe de alta parte, sa identifice centrele de interes si de atentie.

Centre de interes. SI va evidentia centrele de interes primar sau secundar (o pictura, un aranjament floral, un perete al ncaperii) prin asigurarea unei luminante mai mari cu de 5…10 ori fata de cea a suprafetelor nconjuratoare.

Zona superioara Tavanul prezinta un interes secundar n spatiu n raport cu activitatea din ncapere, chiar daca pe el sunt amplasate aparate de iluminat, luminatoare sau chiar monitoare. Luminanta relativ mare a acestora le evidentiaza puternic n compozitia vizuala a ncaperii, ceea ce determina o perceptie confuza chiar daca iluminarea planului de lucru este corespunzatoare. De aceea, caracteristicile tavanului trebuie corelate cu restul interiorului, de exemplu si prin utilizarea unor aparate de iluminat ncastrate n tavan. Un tavan bine proiectat va permite evidentierea componentelor spatiului - zonele active, indicatoarele de circulatie, ierarhizarea spatiala, elementele de structura

Zona perimetrala n cazul n care sarcina iluminatului este de a crea o atmosfera de relaxarea, stralucirea zonei perimetrale poate fi mai mare dec t cea a tavanului. Simplitatea vizuala este o caracteristica a acestei zone, asigur nd at t o buna perceptie si orientare n spatiu c t si identificarea centrelor de interes principale.

Zona ocupata Iluminarea obiectivelor din aceasta zona se va face conform normelor generale, n raport cu natura activitatii desfasurate. Eficacitatea ntregului sistem de iluminat este determinata de echilibrul celor trei zone - ocupata, perimetrala si superioara

Tranzitia ntre zone. C nd raportul luminantelor ntre suprafete adiacente este de cel mult 2/1 … 3/1, modificarea impresiei vizuale este minima sau chiar insesizabila. Daca se doreste diferentierea vizuala a unor suprafete adiacente, acest raport trebuie sa fie marit p na la 10/1 pentru tranzitii semnificative si chiar peste 100/1 pentru schimbari nete. Un alt parametru luminotehnic prin care se poate controla continuitatea sau diferentierea suprafetelor nvecinate este culoarea luminii emise de lampi, prin temperatura de culoare a acestora.

Nivelul de stimulare. Nivelurile de luminanta mai mici de 300 cd/m² sunt asociate unei impresii luminoase caracteristice crepusculului iar suprafetele respective vor aparea “sterse”, except nd cazul n care sunt incluse unele accente de stralucire (pete de lumina). Culorile calde sunt stimulatoare, iar cele reci - calmante. Culorile saturate sunt mai stimulante dec t cele deschise (albe, nesaturate). Zonele umbrite sunt relaxante, dar pot deveni deosebit de interesante daca n ele exista centre de interes.

Stabilirea reliefarii dorite a obiectelor n spatiu. Difuzia. Lumina difuza obtinuta de la o sursa de lumina de dimensiuni mari nu va putea sa evidentieze obiectele prin forma, structura sau textura. Din contra, sursele de lumina punctiforme vor ntari aceste caracteristici. n mod special, lumina oblica scoate n evidenta textura suprafetelor; de exemplu, un corp de iluminat sau un luminator montat pe tavan alaturi de un perete de zidarie va “spala” peretele scot nd n evidenta (chiar n mod exagerat) inerentele variatii ale suprafetei. Sculpurile pot fi dezvaluite printr-o anumita orientare a luminii, dar n acelasi timp o lumina difuza le evidentiaza netezimea finisarii. Realizarea portretelor fotografice este favorizata de folosirea unei surse de lumina difuza de mari dimensiuni (ecrane translucide sau “umbrele” reflectorizante) cu o oarecare directionalitate n masura sa atenueze zb rciturile (ridurile) fetei dar sa produca o modelare suficienta pentru a evidentia trasaturile faciale importante.

Sc nteieri. Sursele de lumina punctiforme (spoturi) folosite pentru crearea unor suprafete de mici dimensiuni dar av nd stralucire mare scot n evidenta caracterul de vitalitate al spatiului iluminat si, n special, obiectele lucioase.

Redarea culorii. Alegerea unei scheme de culori pentru suprafete interioare (vopsele, tesaturi, covoare) trebuie sa fie facuta folosind surse de lumina identice cu cele ce vor fi ntrebuintate la iluminarea spatiului respectiv.

Alegerea componentelor. ndeplinirea obiectivelor definite mai sus este posibila prin selectarea optima a componentelor - aparate de iluminat, ferestre, luminatoare de tavan, monitoare, n functie de o serie de aspecte ingineresti sau arhitecturale.

Dominanta vizuala a SI. Decizia primara n proiectarea iluminatului este cea referitoare la caracterul predominant sau subordonant al acestuia. Aparatele de iluminat de mari dimensiuni, decorative (cum sunt candelabrele sau cele cu forme sculpturale) si componentele pentru iluminatul natural  (cum ar fi un atrium sau un luminator de mari dimensiuni ce defineste axa primara de circulatie a cladirii) sunt evidentiate prin conceptul arhitectural propriu, cu un caracter predominant. Din contra, componentele care sunt ngropate si astfel ascunse privirii (plafoane sau scafe luminoase, ferestre si luminatoare mascate, suprafete luminate care devin “surse de lumina” prin reflexie) sunt subordonate vizual altor trasaturi de arhitectura ale spatiului.

Stralucire, Culoare, Marime, Forma Aparenta vizuala a componentelor este compatibila cu compozitia arhitecturala

Cerinte de spatiu si Detalierea arhitecturala Spatiul fizic alocat este suficient? Exista spatiul necesar pentru cavitatile si plafoanele luminoase?

Coordonare cu alte sisteme de control al ambiantei. SI este functional si compatibil cu alte sisteme ( ncalzire-ventilare-automatizare-climatizare, acustica, conducte, sprinklere)? In mod special se va avea n vedere coordonarea cu alte elemente ale tavanului si peretilor.

Caracteristici de distributie si Culoarea luminii. Se pot selecta componente care sa asigure obtinerea rezultatelor vizuale dorite (at t n spatiu c t si pentru sarcina vizuala) determinate anterior?

Caracteristici dimensionale si Forma Caracteristicile fizice (aspect si marime) corespund conceptului de iluminare? Marimea si finisare reflectorului, gratarul de protectie, unghiul de protectie si ventilatia lampii trebuie avute n vedere mpreuna cu potrivirea dimensionala n spatiu n cazul unei componente suspendate de tavan sau fixate pe consola

Aparenta iluminata si neiluminata a componentei. Aparenta si calitatea detaliului este n concordanta cu alte elemente ale cladirii, n ambele situatii - iluminat si neiluminat?

Costurile initiale si de functionare. Costurile componentelor (initiale, de functionare, de ntretinere) sunt compatibile cu obiectivele generale ale proiectului? SI este eficient energetic? Componentele electrice pot fi reglate (diminuate) pentru ca iluminatul artificial sa fie corelat cu lumina naturala disponibila

ntretinere. Componentele permit accesul pentru nlocuirea lampii si curatire? Caracteristicile referitoare la depunerea murdariei si deprecierea fluxului luminos sunt compatibile cu cele ale activitatilor desfasurate n spatiul ncaperii? Care este intervalul de ntretinere recomandat?

(b) Alegerea SI pentru ndeplinirea unei activitati vizuale. n zonele n care functia primara a SI este aceea de a asigura iluminarea necesara ndeplinirii rapide si sigure a unei activitati vizuale, sarcina vizuala nsasi este punctul de plecare n proiectarea iluminatului.

Identificarea sarcinii vizuale Identificati sarcinile vizuale cele mai uzuale. Determinati modalitatea n care sarcina vizuala poate fi individualizata prin iluminat. Decideti daca iluminatul trebuie sa fie difuz sau directionat. Determinati daca sarcina vizuala va fi obiect al reflexiilor de voal. Determinati daca redarea culorilor este importanta. Determinati valorile iluminarilor ce trebuie asigurate.

Definirea ambiantei sarcinii vizuale Determinati dimensiunile zonei si reflectantele suprafetelor. Determinati daca luminantele suprafetelor vor micsora efectul de adaptare tranzitoriu si daca acesta poate fi obtinut fara sa creeze o ambianta vizuala bl nda. Determinati daca suprafetele nconjuratoare vor produce orbire prin reflexie. Determinati daca este necesara uniformitatea iluminarii.

Alegerea corpului de iluminat Identificati tipul distributiei, controlul mediului ambiant si calitatea spectrala necesara pentru o individualizare adecvata a sarcinii (referitor la difuzie, umbre sau evitarea reflexiilor de voal) si prevedeti o ambianta confortabila (vizuala, termica si acustica). Identificati tipul necesar pentru iluminarea suprafetei zonei (pentru asigurarea adaptarii de tranzitie, pentru evitarea orbirii de reflexie). Luati n considerare cum va arata corpul de iluminat si stabiliti modalitatea de fixare. Determinati conditiile de mediu ale ncaperii si, astfel, caracteristicile sistemului de ntretinere necesar. Evaluati aspectele economice ale SI.

Calcule, amplasare si evaluare Determinati amplasamentul aparatelor de iluminat care va evidentia sarcina vizuala cel mai bine (iluminare, directia luminii, reflexii de voal, orbire de disconfort). Determinati daca acest aplasament va fi si cel mai confortabil (vizual - orbire directa sau prin reflexie - si termic). Determinati care amplasament poate fi si cel mai placut (estetic). Determinati daca s-au avut n vedere consideratii de management energetic.

Lista figurilor

Figura 1 Tipuri de reflexie a) regulata, b) dispersata, c) difuza

Figura 2 Sectiunea reflectorului a) circulara, b) parabolica, c) eliptica

Figura 3 Exemplu de reflector combinat circular si parabolic, de forma sferico-paraboloida (a) si cilindrico-paraboloida (b)

Figura 4 Orientarea razelor de lumina ntr-un refractor

Figura 5 Unghiul de protectie asigurat de reflectorul CL (a), de un dispozitiv suplimentar (b), de ecrane de protectie tip gratar lamelar (c) sau cu focalizare (d)

Figura 6 Reprezentarea grafica a distributiei intensitatii luminoase. (a) sistemul C-g pentru aparate cu doua axe de simetrie - aparate cu lampi fluorescente tubulare (a1) si aparate cu o axa de simetrie - iluminat public (a2) ; (b) semnificatia unghiurilor caracteristice; (c) AI cu simetrie de rotatie; (d) AI liniare cu distributie simetrica; (e) AI liniare cu distributie nesimetrica

Figura 7 Dispersia fluxului luminos emis. (a) definirea unghiului de dispersie; (b) curbele fotometrice ilustr nd dispersia ngusta, medie si larga

Figura 8 Clasificarea CIE/ISE privind distributia spatiala a fluxului luminos

Figura 9 Variatia fluxului luminos emis si puterii electrice absorbite cu temperatura aerului nconjurator.

Figura 10 Modalitati de absorbtie a aerului  din ncapere prin camera de colectare de presiune redusa (a) sau conducta racordata la o camera de extractie (b). Introducerea aerului proaspat prin canale atasate AI (c).

Figura 11 Prelevarea caldurii echipamentului de iluminat.

Lista tabelelor

Tabelul 1 Comparatie ntre caracteristicile reflectante ale diferitelor suprafete reflectoare

Tabelul 2 Reprezentarea tabelara a distributiei intensitatii luminoase