Осветлување

Researchers at the University of Pittsburgh have conducted the first cradle-to-grave assessment of LED streetlights. The report revealed that, compared with other options, the increasingly popular lamps strike the best balance between brightness, affordability, and energy and environmental conservation when life span from production to disposal is considered.

A team of engineers at the Mascaro Center for Sustainable Innovation, based at Pitt’s Swanson School of Engineering, reported that, while LEDs may carry a heftier price tag than the country’s two most common lamps – the high-pressure sodium (HPS) lamps found in most cities and the metal halide lamps akin to those in stadiums – they consume half the electricity, last up to five times longer and produce more light. Gas-based induction bulbs, another emerging technology deemed bright and energy-efficient, proved only slightly more affordable and energy-efficient than LEDs. However, they may have a greater environmental impact when in use.

The City of Pittsburgh commissioned the report as it was debating whether to replace its 40,000 streetlights with LEDs. Several other US cities had taken the initiative to replace energy-zapping HPS lamps with LEDs, and pilot programs and retrofits are under way in cities including Los Angeles, San Francisco, Raleigh, N.C., and Ann Arbor, Mich. The City of Pittsburgh estimated that, per year, the cost to replace HPS lamps with LED streetlights would save the city $1 million in energy costs and $700,000 in maintenance. Additionally, carbon dioxide emissions would be reduced by 6818 metric tons.

Melissa Bilec, a professor and a co-author of the study, said that, despite the nationwide embracing of LEDs, no comprehensive analysis of LED streetlights had been done earlier. With the help of professor Joe Marriott, two students from Pitt and one from the Georgia Institute of Technology, the group created a “life cycle assessment” for each of the four lighting technologies.

The assessments for each technology, made with information drawn from sales companies, manufacturers, government documents, lighting professionals and industry reports, catalogued the environmental effect of the streetlamps during their complete life span, from extraction of raw materials and assembly, to electricity consumption and disposal.

According to the report, LEDs have the most negative environmental and health impact during manufacturing. Because the LED “bulbs” consist of small lights embedded in circuit boards that require a vast number of raw materials, they require considerable energy to produce and can be difficult to recycle. Producing LED housing, however, consumes less energy than manufacturing aluminum-heavy HPS casings, the team learned, because LED housing is composed mostly of plastic and wire. Additionally, the bulbs contain no mercury and fewer toxins than HPS and metal halide bulbs, both of which pack an average of 15 mg of mercury, while induction bulbs average roughly 6 mg.

The most noteworthy aspect of the report proved to be that electricity consumption has up to 100 times the environmental impact of manufacturing. The study found that LED lights burn at approximately 105 W, while HPS lamps burn at 150 W, and metal halide lights clock in at 163 W.

When electricity consumption is converted into kilograms of carbon dioxide produced, metal halide bulbs are shown to produce nearly 500 million over the course of 100,000 hours, whereas HPS bulbs produce more than 400 million, induction bulbs approximately 350 million and LEDs, slightly more than 300 million. Additionally, in comparison to metal halide and HPS lights, LED technology reduces by one-third the airborne toxins and particulates from coal-fired plants.

Outputs of chlorofluorocarbon, a chemical compound contributing to the ozone layer’s depletion, and nitrogen oxides, the noxious by-products of burning fossil fuels that can return to Earth in rain and snow as harmful nitrate, were also studied. The researchers found that, in both categories, LEDs ranked highest of the four technologies during the bulb manufacturing stage but had the lowest ranking during actual use. Metal halides produced the greatest emissions of both pollutants in the final phase.

When it comes down to pennies per lumen, the team found that the prices of LED lights were highly inconsistent, ranging from $9.20 to $322 per fixture. However, the technology’s longer life span could offset the price. Initially, Pittsburgh could purchase 40,000 LED lamps for $21 million versus approximately $9 million for metal halide streetlights. In the long run, however, replacing metal halides could cost as much as $44 million before the LED lamps need a first replacement.

While LED lights shine the brightest for their energy efficiency, balance of brightness, life span, cost and low environmental impact, the researchers encourage municipalities considering making the switch to seek out vendors wisely. Because the technology is new and still under development, they recommend choosing a company based on its age, past performance and on whether the technology has been vetted by independent laboratories.

http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=42271

Light Emitting Diode (LED) technologies last 100 times as long as incandescent, have no glass or filaments, use 90% less energy, are non-toxic, and convert significantly less energy to heat. Explore the uses, problems and future of LED sources with Steven DenBaars, Michale Krames. Bruce Pelton and Jim Sanfilippo.

Course Index
01. Lighting: Driving Towards a World of LED Lighting 
02. Technology Management Program UCSB: Energy Summit 2006 
03. Next Generation Energy Efficiency in California 
04. Delivering Efficiency and Innovation for the Future 
05. Commercializing Advances in Energy Efficiency 
06. Buildings and Energy-Smart Design 
07. Policy and Technology: Conflict or Synergy? 
08. Energy Efficiency: The Challenge and the Opportunity 
09. Electronics and Photonics: An Energy Efficient Internet 
10. Computing: Enabling the Growth of the Internet Services 
11. Toward a More Efficient Use of Renewable Energy Sources 
12. 21st Century Science for Efficient Energy Production and Use 
13. Renewable Energy and the Future 
14. Technology Politics and the Economy

. Дневна Светлина - Дефинирање, Толкување и Примена .

Дневната светлина е почеток…
Еволуцијата на луѓето се базира на условите на природната светлина. Сонцето како извор на дневната светлина е почитувано од многу религии како дом на боговите или како божество. 
Низ историјата архитектите граделе за сонцето. ова го правеле со цел да се овозможи богопочитувањето на сонцето и да се обележи патот кон рајот. Се сметало дека осветлените градби може да спречат најразлични заболувања. 

Третманот на осветлувањето, како и неговото културно и симболичко значење, од аспект на рационален или емотивен пристап, често се менувале во однос за или против. Светлината е единствениот нематеријален и невидлив елемент кој има третман на градежен материјал, елемент кој влијае врз изборот на дом/засолниште, како и при дефинирањето на ѕидните маси на затворениот волумен. дневната светлина е основа за живот на растителниот свет, но исто така важен е ефектот на дневната светлина врз одредени органски функции кај животните и човекот, како што е метаболизмот или регулацијата на хормоните. Светлината е еликсир што дава живот. 
Задоволувањето со дневна светлина е неопходно за задржување на психичкото здравје, кое ја поттикнува мислата, внесува радост и нè прави вистински благодарни за сопственото постоење. 
Дневната светлина како еден од сегментите во процесот на проектирање и експлоатација на објектите претставува основен елемент кој може директно да влијае на севкупната здравствена состојба на луѓето кои престојуваат во тој простор. Според Christopher Alexander, луѓето по својата природа се фототропни. Тие се движат кон светлината, а кога се статични тие се ориентират себеси кон светлината. максималното користење на дневната светлина од која во голема мера зависи биолошкиот ритам на човековиот организам, здравјето и работната способност на корисниците, навлегува во просторот преку светлосни отвори и придонесува за визуелно проширување на внатрешноста и поврзување со надворешното опкружување. 

Преку отворите се овозможува надворешната динамика на опкружувањето да навлезе во затворениот статичен ентериер, со што се овозможува избегнување на чувството на страв од затворен простор. За разлика од вештачката светлина која може да се насочи во која било точка од ентериерот, а нејзиниот интензитет да се контролира според желбите на корисникот, употребата на дневната светлина се карактеризира со сосема различен пристап поради нејзините специфичности и карактеристики. Нејзината варијабилност има влијание на изразот на секое архитектонско и уметничко дело. Ритамот на денот, циклусот на светло и темно во текот на годината, како и непостојаноста и променливоста на временските и небесните услови, имаат целосно влијание на нашата перцепција. Светлината и материјалите се заемно зависни еден од друг. материјалите се клучни за да се разбере светлината во архитектурата бидејќи тие директно влијаат на квалитетот и квантитетот на светлината. 
Peter Zumtor во својата книга Atmospheres во поглавјето The Light on Things, го опишува незаменливото чувството од присутноста на дневната светлина.
„Кога размислувам за дневната и вештачката светлина морам да признаам дека дневната светлина, односно светлината на предметите е толку возбудлива што јас го чувствувам нејзиниот спиритуален квалитет. Наутро кога изгрева сонцето – што јас го сметам за чудесно, апсолутно фантастично по начинот на кој излегува секое утро – и ги фрла зраците на предметите, не изгледа како да припаѓа на овој свет. Јас не ја разбирам светлината. Ми дава чувство дека има нешто над мене, нешто над секое сфаќање. И многу ми е мило и многу сум благодарен дека постои такво нешто.“ 

Светлината и топлината се два основни производа на дневната светлина кои директно влијаат на квалитетот на просторот. денес сè повеќе овие две компоненти се поставуваат како основен предуслов при проектирањето на објектите. 
Енергетската криза како природна состојба и карактеристиките на времето во кое живееме се константи на современото време кои директно се поврзани со еколошката и економската криза, a се во динамична и интеракциска врска. Според истражувањата спроведени во Европа, енергијата која се троши во градежништвото зазема 40-50 отсто од вкупната потрошувачка на енергија. 
Најголемиот дел се троши на загревање и ладење на објектите, но не е мал ни процентот на енергијата која се троши за осветлување на објектите. ваквата состојба ги наметнува природните квалитети во приоритетна позиција при изборот на материјалите и начинот на градење на објектите.

Светлина и место

Дневната светлина со нејзината типична игра има водечка улога во создавање на карактерот на самото место. Таа е најверојатно единствениот медиум кој ни ги обезбедува двете чувства за место и за време. Архитектите треба да ја уловат специфичната природа на светлината со приспособување на објектите на карактеристиките на теренот при услови на дневна светлина, но не само со цел да се збогати нашето сензуално чувство туку и да се овозможи заштеда на енергија.
Исто така, во архитектурата се покажало дека дневната светлина не може да се гледа изолирано, туку секогаш е потребно да постои реципроцитет помеѓу климата и топографијата на местото, како и локалната историја и секојдневните навики на локалното население.

Светлина и простор

Ако е потребно да се дефинира основниот критериум за тоа која е целта на внесувањето на дневна светлина во просторот, тогаш може да се издвои дека тоа е критериумот на перформансите на осветлувањето и неговото влијание врз карактерот на просторот и луѓето кои престојуваат во тој простор. 

Почетен чекор во размислувањето за осветлување на одреден простор е дефинирање на целите и специфичностите на просторот, како и потребното количество осветленост за остварување на ефектите кои треба да се постигнат. Потребно е целта на осветлувањето да биде во согласност со општите архитектонски достигнувања, со што би се потенцирале основната идеја и просторниот концепт. 
Уште во 1933 година Le Corbusier во Атинската повелба (The Athens Charter) потенцирал дека за архитектите, императивна задача треба да биде внесувањето на сонцето во просторот.
За „предметноста на светлината“ и нејзиното влијание врз карактерот на просторот Џејмс Турел, уметник кој се занимава со светлината во просторот, изјавил: „Во суштина јас правам простори кои ја заробуваат светлината и ја чуваат за да можете вие физички да ја почувствувате. Тоа е остварување кое вашите очи може да го допрат, да го почувствуваат. И кога очите се отворени ù отстапувате простор на оваа сензација (дразба), допирот излегува од очите во форма на чувство“ 

Осветлување на простор

Осветленоста на еден простор придонесува за вреднувањето на квалитетот на објектот. 
Третманот на светлината како компонента во архитектонското творештво е дополнителен аспект кој овозможува зголемување на естетиката и функционалната вредност на објектот. 
Процесот на трансформација и контрола на дневната светлина е ефект кој е секогаш актуелен и претставува суштински архитектонски проблем, но и можност за подобрување и збогатување на психофизичкиот, архитектонскиот и урбан квалитет на опстојување и живеење на одреден простор. Еден од посовремените пристапи за решавање на проблемот на квалитетна осветленост во објектите е таканаречениот холистички пристап, со кој се зачувуваат локалните услови во процесот на урбанистичкото и архитектонското планирање. Објектите во својата енергетска избалансираност треба да се гледаат како самостојни системи кои оптимално ги искористуваат околните форми на енергија за задоволување на своите потреби од различен вид. Тие треба да се развиваат како константни системи кои ќе бидат во можност да ги задоволат различните потреби на подолг временски период.
Секој објект треба да се согледа како единка која функционира самостојно, со зачувување на надворешното опкружување. Изборот на диспозиција на објектот и внатрешното функционално организирање, треба да бидат подредени на природните законитости.

Со ваков пристап се олеснува употребата на современите технолошки достигнувања кои селективно можат да се применат во позитивна смисла без да се наруши биолошката рамнотежа на човекот.

Светлосните отвори - примарни визуелни и естетски елементи

Метафората дека прозорците се очите на куќата, ја содржи во себе мудроста на поговорката, бидејќи истовремено соодветно ја опишува двојната улога на гледање кон надвор и примање светлина, како и двозначната функција на истовременото одделување и спојување на внатрешноста и надворешноста. 
Зборот прозорец исто така укажува и на тоа дека тој не е само отвор за светлина туку и отвор за временските услови. оттука произлегува дека тој е граничниот премин за атмосферските појави кои им влијаат на корисниците во иста мера и пријатно и непријатно. дефинирањето на големината, пропорциите и местоположбата на отворите како примарен елемент низ кој навлегува дневната светлина и како елемент кој го креира изгледот на објектот, може да се објасни преку мислата на ле Корбизје во која се искажува поврзаноста на прозорецот со естетиката. “во историјата на архитектурата низ вековите, историјата на прозорецот беше непрекината борба меѓу желбите за светлина и законите на естетиката”.
Светлосните отвори во овој контекст на влијанија се подредуваат на високо ниво како причина и последица на останатите функции на современите системи. Правилното димензионирање и одредување на карактерот се појдовни елементи кои придонесуваат за квалитетна осветленост и енергетски баланс на објектот.

Анализата и дефинирањето на формите преку пропорциска анализа на светлосните отвори во зависност од длабочината на просторот е дополнителен фактор кој придонесува за квалитетна осветленост. Правилниот сооднос помеѓу отворите и површината на просторот, како и соодносот помеѓу висината и длабочината на просторот е добра стартна позиција при одредувањето на големината на светлосните отвори. Со правилен третман и материјализација и соодветно конструктивно решение кое се базира на научно и техничко ниво, светлосните отвори можат да овозможат амбиент кој ги задоволува следните фактори:

•  фактор на удопство во поглед на задоволување на потребата за квалитетно осветлување и 
• ƒ оптимални термички карактеристики со кои се воспоставува физичка рамнотежа на човекот во неговото дејствување,
• ƒ фактор на визуелна поврзаност со опкружувањето и психичка рамнотежа на човекот,
  
•  фактор на сигурност и безбедност на луѓето од надворешните влијанија,
• ƒ фактор на економичност базиран на енергетскиот баланс.

одредувањето на транспарентноста на објектите во најголем дел е фокусирано на задоволување на следните контрадикторни барања:

ОСВЕТЛЕНОСТ ↔  ЗАГРЕВАЊЕ ↔  ЗАШТИТА ↔ РАЗЛАДУВАЊЕ

Покрај задоволувањето на социјалните и физичките барања на човекот како краен корисник на еден затворен простор, дневната светлина изразена преку светлосните отвори со својот естетски карактер влијае при оформувањето на обликот, изразот и изгледот на секое архитектонско дело. Сепак, не треба да се запостават и другите функции кои им припаѓаат на светлосните отвори - заштита од бучава која во денешно време сè повеќе претставува проблем на кој треба да се внимава, проветрување и заштита од атмосферските влијанија.
Ваквата мултифункционалност на светлосните отвори го наметнува значењето на истите како елементи кои треба да заземат соодветно место во почетокот на процесот на обликување, а не да претставуваат последица на веќе дефинираните волумени и градежни елементи.

Покрај сите позитивни придобивки од упадот  на сончевата светлина и топлина, се појавуваат и негативни и непријатни појави како што се блесок, прекумерно затоплување, преголема осонченост и визуелна нелагодност. Поради сите овие наведени негативни ефекти се доаѓа до заклучок дека понекогаш треба да се применат соодветни елементи кои ќе го заштитат крајниот корисник на просторот.

Употребата на брисолеите (системи за заштита од прекумерна сончева радијација) повторно се актуелизира, но со видоизменета и трансформирана функција. Сончевите засенувачи се враќаат на објектите како првостепена функционална декорација. 
Современите двојни обвивки кои се повеќе ги заменуваат класичните фасади придонесуваат за максимално искористување на природните законитости при функционирање на објектите (циркулирањето на воздухот низ двојните обвивки по природен пат со избегнување на конвенционални системи за разладување и загревање). При употребата на двојните обвивки, засенувачите се интегрирани во функцијата и изгледот на самиот објект. во денешно време не е мал и бројот на објекти каде што засенувачите покрај својата примарна цел за заштита, добиваат и функција на колектори со фотоќелии кои создаваат ниска електрична енергија за домашна употреба. ваквите позитивни карактеристики придонесуваат за сè поголема употреба на засенувачите во сите видови на објекти, но со еден индивидуален пристап во однос на изборот на материјалите и начинот на поставување.
Сето ова од наведеното може да користи и да се употреби како почетен елемент во процесот на проектирање, кој ќе овозможи првично согледување на можните перформанси на дневната светлина, нејзино влијание врз просторот и можност за соодветен избор на големината на отворите. во прилог на ова може да се додаде и брзиот технолошки развој и современите материјали кои се во корелација со квантитетот и квалитетот на осветленоста. развојот на современите материјали за застаклување и засенување овозможува флексибилност која е во контекст со големината на светлосните отвори до тој степен што количеството на светлина за осветлување е сведен на желбите на корисникот.
Токму поради ова, проблемот на внесување на дневната светлина треба да биде составен дел на процесот на интегрално развивање на архитектонската форма и неговата операционализација во контекст на дефинирање на елементите и односите кои го определуваат карактерот на објектот.

Пресинг бр.3 - асист. м-р Александар Радевски Архитектонски Факултет Универзитет "Св. Кирил и Методиј"