การจัดการพลังงาน ในระบบแสงสว่าง

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับแสง 1. ปริมาณแสง (Luminous Flux) 2. ความส่องสว่าง (Illuminance) 3. ความเข้มแสง (Luminous Intensity) 4. ความสว่าง (Luminance) 5. ประสิทธิภาพทางแสง (Light Efficiency) 6. อุณหภูมิสีของแสง (Color Temperature) 7. ความถูกต้องของสี (Colour Rendering Ra หรือ CRI)

1. ปริมาณแสง(Luminous Flux) เป็นปริมาณแสงทั้งหมดที่ได้จากแหล่ง กำเนิดแสง มีหน่วยวัดเป็นลูเมน (Im) หลอดไส้ 75W 900 Im หลอดประหยัดไฟ 18W 900 Im หลอดฟลูออเรสเซนต์ 58 W 5,400 Im หลอดไอโซเดียมความดันสูง 100 W 10,000 Im หลอดไอโซเดียมความดันต่ำ 130W 26,000 Im

2. ความส่องสว่าง ( Illuminance ) เป็นปริมาณแสง (Im) ที่ตกกระทบบนพื้นผิวต่อพื้นที่ 1 ตารางเมตร อาจเรียกว่า ระดับความสว่าง (lighting level) เป็นตัวที่บอกว่าแสงที่ได้เพียงพอหรือไม่ มีหน่วยเป็น Im/m2 หรือ lux ไฟสำนักงาน 1,000 lux ห้องนั่งเล่น 100 lux

3. ความเข้มแสง ( Luminous Intensity ) เป็นความเข้มของแสงที่ส่องออกมาจากแหล่งกำเนิดในทิศทางหนึ่ง โดยทั่วไปจะวัดเป็นจำนวนเท่าของความเข้มที่ได้จากเทียนไข 1 เล่ม จึงมีหน่วยเป็น Candela (cd) หลอดไส้ชนิดพิเศษ 10,000 cd ไฟประภาคาร 2,000,000 cd

4. ความสว่าง (Luminance) เป็นตัวที่บอกปริมาณแสงที่สะท้อนออกมาจากพื้นผิวใดๆ ในทิศทางใดทิศทางหนึ่งบางครั้งจึงอาจเรียกว่าความจ้า (Brightmess) ความสว่างมีหน่วยเป็น cd/m2 รูปความสว่าง

5. ประสิทธิภาพทางแสง (Light Efficiency) ประสิทธิภาพทางแสง = ลูเมน วัตต์ หลอดที่มีค่าประสิทธิภาพทางแสงสูง หมายถึง หลอดที่ประหยัดพลังงานไฟฟ้ามาก เพราะกินไฟเท่ากัน แต่ให้ปริมาณแสงมากกว่า

6. อุณหภูมิสีของแสง (Color Temperature) ตารางชนิดของหลอดที่ให้อุณหภูมิ และสีของแสงต่างๆ กัน อุณหภูมิสี (K) สีของแสง ตัวอย่าง น้อยกว่า 3,000 k วอร์มไวท์ หลอดไส้ธรรมดา หลอดโซเดียม (Warm White) หลอดฟลูออเรสเซนต์ 3,000-4,000 k ไวท์/คลูไวท์ หลอดฮาโลเจนชนิดต่างๆ (White/Cool White) หลอดฟลูออเรสเซนต์ มากกว่า 4,000 k เดย์ไลท์ แสงจากดวงอาทิตย์ Daylight หลอดฟลูออเรสเซนต์

7. ความถูกต้องของสี (Colour Rendering Ra หรือ CRI) ตาราง แสดงหลอดไฟฟ้ากลุ่มต่างๆ กับประสิทธิภาพทางแสง ของการส่องสว่างและคุณภาพของแสง ลูเมน/วัตต์ อุณหภูมิสี (K) ดัชนีการเปล่งสี อายุการใช้งาน (ชม.) หลอดไส้ ทังสเตนฮาโลเจน 6-23 2,400-3,100 98-100 750-8,000 ฟลูออเรสเซนต์ 25-84 2,700-6,500 55-95 5,000-20,000 หลอดไอปรอทความดันสูง 30-63 3,300-5,900 22-52 16,000-24,000 เมทัล ฮาไลค์ 68-125 3,000-5,000 65-90 1,500-15,000 โซเดียมความดันสูง 77-140 2,000-2,100 20 18,000-24,000 โซเดียมความดันต่ำ 137-183 1,780 0 18,000

การเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแสงสว่าง ต่าง ๆ อย่างเหมาะสม อุปกรณ์หลักในระบบแสงสว่างประกอบด้วย 1. หลอดไฟ (Lamp) 2. โคมไฟ (Luminaire) 3. สวิทช์ (Switch) และ บัลลาสต์ (Ballast) 4. ระบบควบคุม (Control System) 5. แหล่งจ่ายไฟฟ้า (Power Supply)

เราสามารถแบ่งหลอดไฟชนิดต่างๆ ได้ดังนี้ 1.หลอดไฟ (Lamp) เราสามารถแบ่งหลอดไฟชนิดต่างๆ ได้ดังนี้ 1.1 หลอดอินแคนเดสเซนต์ (Incandescent Lamps) 1.2 หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamps) 1.3 หลอดคายประจุความดันสูงหรือหลอดคายประจุความเข้มสูง 1.4 Induction Lamps 1.5 Sulfur Lamps

1.1 หลอดอินแคนเดสเซนต์ (Incandescent Lamps)  หลอดอินแคนเดสเซนต์ ธรรมดา (Standard Incandescent Lamp)  หลอดทังสเตน-ฮาโลเจน (Tungsten-Halogen Lamps)

หลอดอินแคนเดสเซนต์ประเภทต่างๆ หลอดฮาโลเจนและหลอดแสงจันทร์ หลอดอินแคนเดสเซนต์ประเภทต่างๆ หลอดฮาโลเจนและหลอดแสงจันทร์

1.2 หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamps)  หลอดฟลูออเรสเซนต์ชนิดหลอดตรงหรือชนิดหลอดดวงกลม (Tubular or Circular Fluorescent Lamps)  คอมแพคฟลูออเรสเซนต์ (Compact Fluorescent Lamps)

หลอดฟลูออเรสเซนต์ชนิดหลอดตรง

1.3 หลอดคายประจุความดันสูงหรือหลอดคายประจุความเข้มสูง (High-pressure Discharge lamps or High Intensity Discharge Lamps, HID Lamps) - หลอดไอปรอทความดันสูง (High-pressure Mercury Vapour Lamps) - หลอดโซเดียมความดันสูง (High-pressure Sodium Vapour Lamps) - หลอดเมทัลฮาไลด์ (Metal Halide Lamps)

1.4 Induction Lamps 1.5 Sulfur Lamps

2. โคมไฟ (Luminaire) 2.1 แบ่งตามชนิดของหลอดไฟ 2.1 แบ่งตามชนิดของหลอดไฟ  ดวงโคมที่ใช้กับหลอดอินแคนเดสเซนต์  ดวงโคมที่ใช้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์  ดวงโคมที่ใช้กับหลอด HID

2.2 แบ่งตามลักษณะการติดตั้ง 2.2 แบ่งตามลักษณะการติดตั้ง  ติดลอยหรือติดเพดาน  ฝังฝ้าหรือติดเพดาน  แบบแขวน

2.3 แบ่งตามลักษณะการใช้งาน 2.3 แบ่งตามลักษณะการใช้งาน  ดวงโคมสำหรับโรงงาน  ดวงโคมสำหรับบ้านพัก  โคมไฟถนน

3. สวิทซ์และบัลลาสต์ สวิทช์ เป็นอุปกรณที่ใช้ในการเปิด/ปิด ระบบแสงสว่าง สวิทช์ เป็นอุปกรณที่ใช้ในการเปิด/ปิด ระบบแสงสว่าง บัลลาสต์ มีหน้าที่ควบคุมกระแสไฟฟ้าที่ผ่านเข้าไปที่หลอดไฟมีค่า เหมาะสม 3.1 บัลลาสต์แกนเหล็ก (Magnatic Ballast) 3.2 บัลลาสต์โลลอส (Low-los Ballast) 3.3 บัลลาสต์อิเลคทรอนิกส์ (Electronic Ballast)

4. ระบบควบคุม (Control System) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมการเปิด/ปิดหรือหรี่ 5. แหล่งจ่ายไฟฟ้า (Power Supply) แหล่งกำเนิดแสงสว่างที่ใช้งาน

การบำรุงรักษาระบบแสงสว่าง

เทคนิคการประหยัดพลังงานไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าแสงสว่าง 1. ใช้หลอดที่มีลูเมนต่อวัตต์สูง 2. ใช้บัลลาสต์ที่กินกระแสไฟฟ้าน้อย 3. ใช้โคมไฟที่มีประสิทธิภาพสูงและมีการกระจายแสงเหมาะกับงาน 4. ใช้สีอ่อนบนเพดาน ฝาผนัง พื้น และเฟอร์นิเจอร์ตกแต่ง 5. การออกแบบให้ค่าความส่องสว่างเหมาะกับงาน 6. การใช้เทคนิคการควบคุมแสงสว่าง 7. การบำรุงรักษาระบบไฟฟ้าแสงสว่าง

สีอ่อนที่ใช้ในสำนักงานและโรงเรียน ควรจะมี Reflectance ดังนี้ ฝ้าเพดาน 80-90% กำแพงผนัง 40-60% เฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์เครื่องใช้ 25-45% พื้น 20-40%

ระดับความสว่างมาตรฐาน ความเข้มของมาตรฐานการส่องสว่าง (ลักซ์) อาคารทั่วไป พื้นที่ที่ระบายอากาศ, ระเบียง 100 บันได, ลิฟต์ 150 ห้องปั๊มบัตรเวลา, ห้องน้ำ 150 ห้องเก็บของ, ห้องเก็บสินค้า 150

ระดับความสว่างมาตรฐาน (ต่อ) ความเข้มของมาตรฐานการส่องสว่าง (ลักซ์) อุตสาหกรรมสิ่งทอ ห้องเตรียมวัตถุดิบ, ทอด้าย 300 ห้องปั่น, ม้วน, ทอด้าย, ห้องย้อมสี 500 ห้องทำด้ายละเอียด (เส้นเล็ก), ห้องกรอด้าย 750 ห้องเย็บแก้, ตรวจสอบ 1000

ระดับความสว่างมาตรฐาน (ต่อ) ความเข้มของมาตรฐานการส่องสว่าง (ลักซ์) สำนักงาน สำนักงานทั่วไป, งานพิมพ์, ห้องคอมพิวเตอร์ 500 ห้องประชุมย่อยเพื่อวางแผน 750 ห้องเขียนแบบ 750 ห้องประชุมใหญ่ 500

ระดับความสว่างมาตรฐาน (ต่อ) ความเข้มของมาตรฐานการส่องสว่าง (ลักซ์) โรงเรียน ห้องเรียน, ห้องบรรยายรวม 300 ห้องปฏิบัติการ, ห้องสมุด, ห้องงานหนังสือ, ห้องศิลปะ 500

การใช้เทคนิคการควบคุมแสงสว่าง 6.1 การลดความสว่างที่เกินความจำเป็น (Overlight Compensation) 6.1.1 การควบคุมแสงขณะใช้งาน 6.1.2 การควบคุมเฉพาะช่วงเวลา 6.2 การควบคุมความสว่างจากส่วนชดเชย Light Loss Factor : LLF (LLF Compensation)

ตัวอย่างกราฟการประหยัดพลังงานโดยการลดความสว่างที่เกินความจำเป็นขณะใช้งาน

ตัวอย่างกราฟการประหยัดพลังงานโดยการลดความสว่างเฉพาะช่วงเวลา

เริ่มใช้งาน สิ้นสุดการใช้งาน ความเข้มของแสง เริ่มใช้งาน สิ้นสุดการใช้งาน พลังงานที่ประหยัดได้ 100% 140% 50% 12 เดือน 24 เดือน 36 เดือน อายุการใช้งาน การประหยัดพลังงานโดยการควบคุมความสว่างจากส่วนชดเชย LLF

6.3 การใช้อุปกรณ์ตรวจจับการเคลื่อนไหวเพื่อเปิด/ปิดไฟแสงสว่าง (Room Utilization) 6.4 การใช้แสงธรรมชาติ

การประหยัดพลังงานโดยใช้แสงธรรมชาติ

7. การบำรุงรักษาระบบไฟฟ้าแสงสว่าง 7. การบำรุงรักษาระบบไฟฟ้าแสงสว่าง 7.1 ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าให้มีค่าที่เหมาะสม 7.2 เลือกใช้บัลลาสต์ให้เหมาะสมกับชนิดของหลอดไฟฟ้า 7.3 เลือกใช้โคมไฟที่มีประสิทธิภาพสูง 7.4 ระมัดระวังไม่ให้ฝ้า เพดาน ผนังและพื้นห้องสกปรกหรือมีสีหมอง คล้ำลง

1. ข้อมูลใช้พลังงานไฟฟ้าในโรงงาน กรณีศึกษา 1. ข้อมูลใช้พลังงานไฟฟ้าในโรงงาน โรงงานบางแห่งมีการใช้พลังงานไฟฟ้าในโรงงาน ดังนี้ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ 1,170,500 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ปี ค่าไฟฟ้าเฉลี่ยต่อปี 2,645,184 บาท/ปี ราคาค่าไฟฟ้าเฉลี่ย 2.26 บาท / kWh

จากการสำรวจสัดส่วนการใช้พลังงานไฟฟ้าพบว่า ระบบผลิต ใช้ไฟฟ้าประมาณ 42.73 เปอร์เซ็นต์ ระบบปรับอากาศ ใช้ไฟฟ้าประมาณ 36.29 เปอร์เซ็นต์ ระบบแสงสว่าง ใช้ไฟฟ้าประมาณ 9.62 เปอร์เซ็นต์ ระบบอัดอากาศ ใช้ไฟฟ้าประมาณ 9.59 เปอร์เซ็นต์ อื่นๆ ใช้ไฟฟ้าประมาณ 1.77 เปอร์เซ็นต์

2. การใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบแสงสว่าง 2. การใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบแสงสว่าง 3. การคำนวณปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบแสงสว่าง โหลดแสงสว่างของโรงงาน = 28.34 kW โดยแยกออกเป็น 2 บริเวณ  การใช้งานบริเวณโรงงาน = 23.92 kW เปอร์เซ็นต์การใช้งานเฉลี่ย = 60 % ชั่วโมงการทำงาน = 24 x300 ชั่วโมง/ปี

 การใช้งานส่วนสำนักงาน = 4.42 kW เปอร์เซ็นต์การใช้งานเฉลี่ย = 70 % ชั่วโมงการทำงาน = 10x300 ชั่วโมง/ปี พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในระบบแสงสว่าง = [23.92 x 24 x 300 x 0.6] + [4.42 x 10 x 300 x 0.7] = 112,616 kWh / ปี คิดเป็นโหลดไฟฟ้า = (112,616 / 1,170,500) x 100 = 9.62 %

4. มาตรการการประหยัดพลังงานทางด้านระบบแสงสว่าง 4. มาตรการการประหยัดพลังงานทางด้านระบบแสงสว่าง จากการสำรวจพบว่าโรงงานนี้มีมาตรการที่สามารถดำเนินการ ประหยัดพลังงานทางด้านระบบแสงสว่างได้ 2 มาตรการ คือ ก. การใช้โคมสะท้องแสง ข. การใช้บัลลาสต์ Low Watt Loss

ก. การใช้โคมสะท้องแสง โดยดำเนินการเปลี่ยนโคม 2 x 36 W ให้เป็นโคมสะท้อนแสง 1 x 36 W ชนิดตะแกรงจำนวน 18 โคม และชนิดเปิดโล่งจำนวน 192 โคม ทำให้ประหยัดพลังงานได้ พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้ = [ จำนวนโคม x วัตต์ที่ประหยัดได้ต่อโคม x ชั่วโมงการทำงานต่อปี x %การใช้งานเฉลี่ย ] = [ 18 x 46 ] x 10 x 300 x 0.7 x 10-3 + [ 192 x 46 ] x 24 x 300 x 0.6 x 10-3 = 39,893 kWh / ปี เงินที่ประหยัดได้ = 39,893 x 2.26 บาท / ปี = 90,158 บาท / ปี

การลงทุน 1. โคมสะท้อนแสงขนาด 136 W ชนิดติดลอย หน้าตะแกรง ติดตั้งในสำนักงานจำนวน 18 โคม ราคาโคมละ 1,360 บาท เป็นเงิน 24,480 บาท ค่าแรงเปลี่ยนโคม 170 บาท/โคม เป็นเงิน 3,060 บาท รวมเป็นเงิน 27,540 บาท 2.โคมสะท้อนแสงขนาด 136 W ชนิดเปิดโล่ง ติดตั้งในโรงงานจำนวน 192 โคม ราคาโคมละ 715 บาท เป็นเงิน 137,280 บาท ค่าแรงเปลี่ยนโคม 170 บาท/โคม เป็นเงิน 32,640 บาท รวมเป็นเงิน 169,920 บาท รวมลงทุนในมาตรการโคมสะท้อนแสง 197,460 บาท ระยะเวลาคืนทุนเท่า กับ 2.19 ปี

ข. การใช้บัลลาสต์ Low Watt Loss พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้ = [ จำนวนโลลาสต์ x วัตต์ที่ประหยัดได้ต่อตัว x ชั่วโมงการทำงานต่อปี x %การใช้งานเฉลี่ย ] = [ 78 x 4.5 ] x 10 x 300 x 0.7 x 10-3 + [ 328 x 4.5 ] x 24 x 300 x 0.6 x 10-3 = 7,113 kWh / ปี เงินที่ประหยัดได้ = 7,113 x 2.26 บาท / ปี = 16,075 บาท / ปี

การลงทุน บัลลาสต์ Low Watt Loss ขนาด 36 W จำนวน 406 ชุด ราคาชุดละ 113 บาท รวมเป็นเงิน 45,878 บาท ค่าแรงเปลี่ยนบัลลาสต์ชุดละ 30 บาท รวมเป็นเงิน 12,180 บาท รวมเป็นเงินลงทุน 58,058 บาท ระยะคืนทุนเท่ากับ 3.61 ปี

สรุป โรงงานแห่งนี้ถ้าทำการประหยัดพลังงานในระบบแสงสว่างโดย สรุป โรงงานแห่งนี้ถ้าทำการประหยัดพลังงานในระบบแสงสว่างโดย ก. การใช้โคมสะท้อนแสง ข. การใช้บัลลาสต์ Low Watt Loss คาดว่าจะสามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ 47,006 kWh / ปี คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้ 106,233 บาท / ปี โดยมีการลงทุนรวมทั้ง 2 มาตรการเท่ากับ 255,518 บาท ระยะคืนทุนเท่ากับ 2.41 ปี

จบการนำเสนอ เมนู