Ofislerde enerji etkin aydınlatma

Metin: Seda Kaçel, Y. Mimar, Total Aydınlatma, Alpin Köknel Yener, Doç. Dr.

http:// www.bartenbach.com http:// www.eere.energy.gov

Giriş İnsan yaşamının yer aldığı mekanlar olan binaların aydınlatma, ısıtma, soğutma gibi fiziksel gereksinimleri yüksek miktarda enerji talep etmektedir. Yüksek enerji talebi ve devamında da tüketimi, karbon emilimlerini artırmakta ve yüksek enerji maliyetleri oluşturmaktadır. Hem çevresel, hem de ekonomik anlamdaki enerji etkinlik için; binaların enerji taleplerinin azaltılması, enerji standartlarının yürürlüğe girmesi ve enerji etkin sistemlerin binalara entegre edilmesi gerekmektedir. Mimarların, tasarımlarını enerji etkin ölçütleri temel alarak gerçekleştirmelerinin yanı sıra bina kullanıcılarının da enerji etkinlik hakkında bilinçli davranarak, mekanları kullanırken enerji tüketimini azaltmaları enerji etkinlik konseptini destekleyecektir.

Enerji etkin aydınlatma Binanın aydınlatma konsepti enerji etkin bina tasarımı çerçevesinde oluşturulduğu zaman; enerji tüketimini azaltmakla beraber kullanıcıların konforunu da artırır. Özellikle ofis binalarında yapma aydınlatmanın gerektirdiği enerji, yüksek elektrik tüketimini de beraberinde getirir. Tüketilen enerji sadece aydınlatma tasarımı ile değil; aynı zamanda günışığı kullanımı, kullanıcı davranışları ve kontrol sistemleri ile de bağlantılıdır.

Cephe tasarımı Enerji etkin aydınlatma yaklaşımına uygun olarak tasarlanan ofis mekanlarında en önemli tasarım elemanları bina cephesine ve aydınlatma kontrol sistemine ilişkin özelliklerdir. Bina cephesinin özelliklerine bağlı olarak mekan içine giren günışığının kullanıcıların görsel konforunu sağlayacak ve çalışma saatlerinde mekan içinde kamaşma yaratmayacak nitelikte olması gerekmektedir. Bunun yanı sıra, günışığının mümkün olduğunca fazla miktarda mekana alınması, yapma aydınlatma sisteminin günışığına bağlı olarak çalışması durumunda elektrik enerjisi tüketimini de azaltır. Günışığına bağlı olarak yapma aydınlatmayı kontrol eden sistemler sayesinde enerji tasarruflarını artırmak mümkündür.

Enerji etkin aydınlatma, kamaşmayı kontrol eden ve günışığı miktarını artıran cepheler gerektirir. Mekan içindeki günışığı miktarı kamaşma yaratmayacak biçimde artırılarak günışığından maksimum yarar sağlanmalıdır. Cephe kontrol sistemleri ile bu artışı sağlamak mümkündür. Ayrıca Şekil 1 ve Şekil 2’de görüldüğü gibi, mekan içinde ve dışında uygulanabilecek günışığı sistemleri ile mekandaki günışığı miktarını kontrol etmek ve artırmak mümkündür. Kullanılan yapma aydınlatmanın, mekandaki artan günışığına bağlı olarak kontrol edilmesi ile birlikte, elektrik enerjisi maliyetleri de azalacaktır. Günışığı ve yapma aydınlatma, enerji-etkin aydınlatma bağlamında entegre edilmelidir.

Aydınlatma kontrol sistemleri Aydınlatma kontrol sistemlerinden sağlanan enerji tasarrufunun maksimum düzeye çıkması, ofis kullanıcıların gereksinimlerini karşılayan sistemler ile onların memnuniyetini sağlamak ile ilgilidir. Kontrol sisteminin yapma aydınlatmayı günışığı miktarının değişimine uygun olarak kontrol ederken kullanıcıları rahatsız etmemesi ve onların dikkatini çekmemesi, kullanıcı memnuniyetini artırır. Kontrol sisteminin ekonomisi, sistemin yatırım maliyetine ve geri ödeme periyoduna bağlıdır. Geri ödeme periyodunda, yatırım maliyetleri kontrol sistemi sayesinde sağlanan enerji tasarrufları ile dengelenir ve bu noktadan sonra tasarruflar ile kar sağlanmaya başlanır. Yerel yönetimlerce, enerji etkin binalara uygulanacak vergi indirimleri ile geri ödeme süresi azaltılabilir. Kontrol sisteminin geri ödeme süresi, bina yatırımcısının bu sistemin finansal avantajlarını ve dezavantajlarını belirlemesinde önemli bir etkendir.

Aydınlatma kontrol sistemleri otomatik ve manuel olmak üzere iki farklı çalışma prensibi üzerine kuruludur. Otomatik kontrol sistemleri dakik ve hızlı devreye girme, aydınlatma senaryolarının değişimlerine uygunluk ve kullanıcı & günışığı sensörlerinin eklenip çıkarılma gibi özellikleri ile manuel kontrollere göre daha avantajlı sistemlerdir.

Otomatik kontrol sistemlerinin yukarda belirtilen avantajlarına karşılık olarak, kullanıcılar tarafından müdahale edilen sistemlerin kullanıcı memnuniyetini ve performansını artırdığı belirtilmiştir. Kullanıcıların mekanda sahip oldukları konfor, aydınlatmayı etkin bir şekilde kontrol etmeleri için gereken sorumluluğu da beraberinde getirir.

Cephe kontrol sistemleri Aydınlatma kontrol sistemleri, mekana giren günışığını kontrol eden cephe kontrol sistemleri ve mekan içindeki yapma aydınlatmayı kontrol eden yapma aydınlatma kontrol sistemi olmak üzere ikiye ayrılır. Cephe kontrol sistemleri, hem aşırı ısınma ve kamaşmaya karşın direkt güneş ışığını, hem de enerji tasarrufunu sağlayan yaygın günışığını kontrol eder. Manuel ya da otomatik olarak çalışırlar. Manuel sistemler, mekana giren yaygın günışığını kullanıcıların kontrol etmelerini sağlarken, otomatik sistemler cephedeki gölgeleme elemanlarının yönlendirmelerini ve pozisyonlarını değiştirirler.

Yapma aydınlatma kontrol sistemleri Yapma aydınlatma kontrol sistemleri, elektrik tüketiminin miktarını ve zamanını azaltarak, elektrik maliyetlerinin azalmasını ve enerji tasarrufu elde edilmesini sağlar.

Günışığı, yapma aydınlatma ile yer değiştirdiği zaman sağlanabilecek enerji tasarruflarının oranı elektrik tüketiminin zamanının ve dolayısıyla maliyetlerinin azalmasına bağlı olarak yaklaşık %50 olarak belirtilmiştir (Baker ve Steemers, 2000). Yapma aydınlatma kontrol sistemlerinin gelişim süreci, enerji azalım konsepti ile beraber 1980’li yıllarda başlamıştır. Flüoresan lambalar için üretilen elektronik balastlar %25 oranında enerji tasarrufu sağlamaktadır. Daha sonra dimmerleme özelliği eklenmiştir. Gelişimin daha da ilerlemesi ile, yapma aydınlatma sistemlerinin dijital kontrolü piyasaya tanıtılmıştır, örneğin ‘Digital Addressable Lighting Interface’ diye adlandırılan ‘DALI’ sistemi (Major et al., 2005).

Yapma aydınlatmanın kontrolü; günışığı miktarı, kullanıcının mekanda bulunma durumu ve zaman ayarlamalarına bağlı olarak gerçekleşebilir. Sadece günışığına bağlı olarak yapma aydınlatmayı kontrol eden sistemlerde, kısa süreli günışığı değişimleri, yapma aydınlatma miktarını da kısa zaman aralıkları ile etkileyeceği için, kullanıcıları rahatsız edebilir. Bu yüzden yapma aydınlatmanın hem günışığına, hem de kullanıcının mekanda bulunma durumuna göre kontrol edilmesi daha etkindir. Daha etkin ve kullanıcıları daha çok memnun eden bir kontrol sistemi için atılacak başka bir adım da manuel müdahalenin otomatik kontrol sistemine entegre edilmesidir. Ayrıca dim etme özelliği de otomatik kontrol sistemine entegre edilebilir.

Mekan için doğru yapma aydınlatma kontrol sistemini seçmek sistemden sağlanacak enerji tasarrufu açısından çok önemlidir. Bu seçimde rol oynayan karar kriterleri mekandaki günışığı durumu, kullanıcı sayısı ve mekanı kullanım süresidir. Günışığından yararlanan ve iki kişiden fazla kullanıcısı olan bir mekan sürekli kullanılıyorsa, en fazla enerji tasarrufu zamana bağlı olarak yapma aydınlatmayı devreye almak ve günışığına bağlı olarak dim etmek ile sağlanır. Kullanıcı sensörlerinin enerji tasarruf potansiyeli tüm ofis tiplerinde yüksektir. Buna rağmen günışığına bağlı dim etme yöntemi ile yapma aydınlatmanın kontrolü kapalı ofislerde ve günışığı ile aydınlanan açık ofislerde avantajlıdır.

Kullanıcı davranışları Bir mekandaki enerji tüketimi kullanıcılara bağlı olduğu için, sağlanması amaçlanan enerji tasarrufu da kullanıcıların davranışlarına bağlıdır. Aydınlatma kontrolü hakkında yapılan araştırmalar, kullanıcıların ofise ilk girişlerinde günışığı durumuna göre yapma aydınlatmayı devreye aldıklarını ve çoğunlukla gün boyunca yapma aydınlatmanın kullanıldığını göstermektedir. Yapılan araştırmalar sayesinde bulunan bilgiler kullanıcı öncelikleri hakkında genel bir değerlendirme sağlar ve benzer mekanlardaki olası kullanıcı davranışlarını tahmin etmek için kullanılabilir. Kullanıcı öncelikleri ve davranışları bilindiği zaman, mekana daha enerji etkin bir aydınlatma kontrol sistemini entegre etmek mümkündür (Serra ve Pellegrino, 2005).

Enerji tasarrufunun tahmini Enerji etkin aydınlatma konseptini aydınlatma tasarımı aşamasında elektrik enerjisi tüketim potansiyeli çok yüksek olan ofis mekanlarında cephe kontrol sistemleri, yapma aydınlatma kontrol sistemleri ve kullanıcı davranışları gibi çok çeşitli parametreler çerçevesinde oluşturmak, yüksek enerji tüketim potansiyelini yüksek enerji tasarrufu potansiyeline dönüştürür. Şekil 3’te çıktı örneği gösterilen çeşitli simülasyon programlarının kullanımı ile mekandaki günışığı durumunu, kullanıcı durumunu ve çeşitli aydınlatma kontrol sistemlerinin hem mekandaki günışığı miktarını artırma, hem de yapma aydınlatmayı azaltarak enerji tasarrufu sağlama potansiyelleri önceden tahmin edilebilir. Tahmin sonuçlarının değerlendirmesine paralel olarak da, mekan için günışığı, kullanıcı durumu ve enerji tasarrufu açısından en uygun kontrol sistemi seçilebilir.

Sonuç Ofis mekanlarının yapma aydınlatma için ihtiyaç duyduğu yüksek miktarda elektrik enerjisini, mekanda kamaşma yaratmayan günışığı miktarını yıl boyunca artıran cephe tasarımı ve yapma aydınlatmayı artan günışığı ile kullanıcı durumuna bağlı olarak kontrol eden sistemler yardımıyla azaltmak mümkündür.

Aydınlatma kontrol sistemlerinin yanında; mekan yönü, dış engeller ve dış çevre koşulları mekan içine giren günışığı miktarını etkilemeleri nedeniyle enerji etkin aydınlatma konsepti çerçevesinde dikkate alınmalıdır.

Ofis kullanıcılarının günışığı ve aydınlatma kontrolü hakkında bilinçlendirilmesi, enerji etkin aydınlatma için kullanılan kontrol sistemlerinden daha fazla verim alınmasını ve elde edilecek enerji tasarruflarının artmasını sağlayacaktır.

Enerji etkin aydınlatma konseptini ofis mekanları için başarı ile uygulamanın ilk adımı, mimarların ve aydınlatma tasarımcılarının; cephe kontrol sistemlerinin mekanın günışığı durumuna olan etkisini saptamak, yapma aydınlatma kontrol sistemlerinin elektrik enerjisi tüketimini tahmin etmek ve kontrol sistemlerinin enerji tasarruflarını değerlendirerek en uygun sistemi seçmek için tasarım aşamasında simülasyon araçlarına başvurmalarıdır.

Kaynakça

Baker, N. ve Steemers, K., 2000. Energy and Environment in Architecture, E&FN Spon, Londra.

Kaçel, S., 2007. The Effect of Control Systems on Lighting Energy Consumption in the Case of an Office Building. Y. Lisans Tezi. İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Istanbul. Major, M., Speirs, J. ve Tischhauser, A., 2005. Made of Light: The Art of Light and Architecture, Birkhauser, İsviçre.

Reinhart, C., 2005. Tutorial on the Use of DAYSIM Simulations for Sustainable Design, NRC IRC, Ottawa, Kanada.

Serra, V. ve Pellegrino, A., 2005.

Experimental Assessment of Daylighting and Artificial Lighting Control Systems, Lux Europa 2005 – 10th European Lighting Conference, Berlin, 19-21 September, sf.149-152.

Dergide s. 48.