Energia na potrzeby
oświetlenia
Andrzej Jurkiewicz
Rola wzroku
Podstawy
" y
ródła światła dzielimy na naturalne i sztuczne.
" Światło jest rodzajem energii elektromagnetycznej
promienistej, wysyłanej w formie bardzo małych
dawek tzw. fotonów (kwantami) z prędkością (w
próżni) 300.000 km/s (prędkość światła)
" y
ródłem światła jest nie tylko Słońce, ale także
Ziemia i inne ciała, w tym także te stworzone przez
człowieka np. żarówka.
Promieniowanie gamma do 0,001 nm
Promieniowanie rentgena od 0,001 do 100nm
Optyczne nadfioletowe (7%) Od 100 do 380 nm
Optyczne widzialne (46%) Od 380 do 780 nm
Optyczne podczerwone (47%) Od 780 nm do 1mm
Mikrofale Od 1mm do 1m
Fale radiowe UKF, FM, AM Od 1m do 3 km
Zdolność widzenia zależy od:
" luminacji (miara jaskrawości) przedmiotu i tła
" kontrastu
" barwy przedmiotu i tła
" wielkości przedmiotu
" czasu obserwacji
" położenia względem osi widzenia
" ruchu w polu widzenia
" nierównomierności luminacji przedmiotu i tła.
Podstawowe wielkości oświetlenia
strumień świetlny Ś
wyrażany w lumenach [lm],
światłość I wyrażana w kandelach [cd],
natężenie oświetlenia E
wyrażane w luksach [lx],
luminancja L wyrażana w [cd/m2].
Strumień świetlny Ś - całkowite światło, które
Ś
Ś
Ś
zostaje wypromieniowane ze z
ródła światła.
Natężenie światła (światłość)  I
światło z jednego z
ródła światła wysyłane w określonym
kierunku I = Ś/�
Ś/�
Ś/�
Ś/�
Kandela = świeca woskowa o średnicy 25 mm.
A dokładniej: jest to światłość z
ródła, które w danym kierunku
wysyła promienie monochromatyczne o częstotliwości
540*10^12 Hz i natężeniu 1/683 W/sr (kąt przestrzenny 
steradian; 4Ą)
Standardowa żarówka o mocy 100 W i czasie swojego  życia (1000
godzin) świeci z natężeniem światła ok. 120 cd wzdłuż swojej osi i ok.
110 cd prostopadle do niej.
Lampa z reflektorem o mocy 100 W i kącie promieniowania 35 stopni
daje dzięki odbiciu prawie całego światła w jednym kierunku natężenie
ok. 1000 cd w kierunku osi lampy.
Natężenie oświetlenia (jasność) - E
Określa gęstość powierzchniową strumienia świetlnego
padającego na pewną powierzchnię; jednostką jest Luks (lx),
inaczej: natężenie oświetlenia jest stosunkiem całkowitego
strumienia świetlnego Ś do powierzchni A, na którą pada
światło.
E=Ś/A
Drugim wzorem opisującym zmianę natężenia w funkcji
odległości i kąta padania promieni jest:
E = I* cosą/r^2 [cd/m2]
I  światłość z
ródła punktowego (cd)
ą - kąt między kierunkiem promieni a prostopadłą do
powierzchni
Luminacja - L
" Jest to miara wrażenia wzrokowego, które
odbiera oko ze świecącej powierzchni.
Luminację określa się jako natężenie
światła w odniesieniu do pozornej
powierzchni świecącej, prostopadłej do
kierunku widzenia; czyli do natężenia
światła odbieranego przez oko patrzące
na tę  świecącą powierzchnię.
L=I/(F*cosą)
Jeden nit to luminacja powierzchni 1m2 o światłości
1 cd przy ą = 0
1nt = 1cd/m2
Sprawność z
ródła światła - � (lm/W)
jednostka skuteczności z
ródła światła = jaka część mocy
elektrycznej pobranej przez z
ródło światła przetwarzana jest
na strumień świetlny
�=Ś/P
Im większa jest ta wartość, tym bardziej sprawne jest z
ródło
światła. W związku z tą zależnością musimy jednak wziąć
pod uwagę żywotność z
ródła światła.
Moc Strumień Spr. y
ródła Żywotność
Typ świetlny w światła w
lm lm/W godzinach
Żarówka 60 730 12,1 1000
Żarówka 100 1380 13,8 1000
Halogenowa 20 350 17,5 2000
niskonapięciowa W
Świetlówka 11 600 54,5 8000
kompaktowa W
Świetlówka 36 3450 95,8 12000
W
Lampa rtęciowa 80 4000 50 15000
W
Właściwości optyczne materiału określają wspólczynniki:
- pochłaniania światła: ą = Ćą/Ć0
-odbicia światła: � = Ć�/Ć0
- przepuszczania światła: � = Ć�/Ć0
Ć0 = Ćą+ Ć�+Ć� lub ą + � + � = 1
zależność ta opisuje tzw. prawo zachowania energii, które
obowiązuje dla każdego promieniowania świetlnego
(zarówno hetero- jak i monochromatycznego).
Obliczanie rocznego zapotrzebowania energii na
oświetlenie
EL=wel*ELj*Ac
wel  wsp. Korekcyjny dla nośnika energii
jakim jest energia elektryczna zgodnie z
Tab1 zał.1 (wel=2,7)
ELj  roczne jednostkowe zapotrzebowanie
energii na oświetlenie (kWh/m2*a)
Ac  powierzchnia użytkowa (m2)
Jednostkowe zapotrzebowanie energii na
oświetlenie
ELj = {Fc*PN/1000 *[tD*FO*FD)+(tN*FO)]} + m + n*{5/ty *[ty-(tD+tN)]}
[kWh/m2a]
PN  moc jednostkowa opraw oświetlenia podst. W pomieszczeniu lub
budynku
tD  czas użytkowania oświetlenia w ciągu dnia (Tabela 1), h/a
tN  j.w. lecz w nocy (Tabela 1), h/a
tO  suma tN+TD
ty  jeden rok w godzinach = 8760 h
FD  wykorzystanie światła dziennego wg Tabeli 2
FO  nieobecność użytkowników w miejscu pracy
FC  regulowanie oświetlenia do poziomu wymaganego
FC = (1+MF)/2 MF  współczynnik utrzymania w danym
wnętrzu (???)
m = 1, gdy stosowane jest oświetlenie awaryjne, inaczej m=0
n = 1, gdy stosowane jest sterownie opraw i oświetlenie zapasowe,
inaczej n=0
Średnia ważona moc i natężenie
oświetlenia budynki
PN = [Ł(Pj*Ac)]/ŁAc
Pj  moc jedn. Opraw oświetlenia w pomieszczeniu lub
budynku w W/m2
Ac  powierzchnia użytkowa
E =[Ł{Epom*Ac)]/ŁAc
Epom  eksploatacyjne natężenie oświetlenia w
pomieszczeniu lub budynku w lx (dla nowych budynków
przyjąć wg PN-EN 12464-1:2004 a dla istniejących
przyjąć wartości rzeczywiste!!!)
Budynek referncyjny
Zapotrzebowanie energii na oświetlenie w
budynku referencyjnym obliczyć wg wzoru
4.1, przyjmując z & 180a (???) przepisów
techniczno-budowlanych wartości mocy
jedn. Urz. Ośw.
Pozostałe wielkości (tD, tN, tO, FO itd& przy
czym m=0 n=0 FC=0
Wymagane wartości energii [kWh/(m2+a)] w zależności
od średnioważonego natężenia oświetlenia
lx biuro szkoła szpital usługi handel Dworce +
2kol puste
śr.waż
100 10 8 18 10 20 ?
150 15 12 27 15 30 ?
200 20 16 36 20 40 ?
300 30 24 54 30 60 ?
500 50 40 90 50 100 ?
750 75 60 135 75 150 ?
1000 100 80 180 100 200 ?
Wskaz
nik oceny zapotrzebowania
energii na oświetlenie
RL = ŁEL/ELr
EL  roczne zapotrzebowanie energii na oświetlenie w
ocenianym budynku, kWh/a
ELr  j.w. lecz referencyjnym