조명설계의 에너지 절약대책

❓조명설비는

건축설비 전체 소비전력의 약 20~30%정도의 큰비중을 차지하고 있으며 조명설비에서의 에너지 절약 대책은 조명효과를 기본으로 전재로 계획되는 것이 중요하다

1️⃣에너지 절약의 목적(필요성)

• 고효율 기기의 선정 및 보급
• 효율적인 운영 및 제어
• 적절한 유지보수 및 관리
• 전력비용 절감으로 원가 절감
• 전력수급의 안정화
• 온난화 대책에 기여하여 환경성 제고

2️⃣검토항목(고려사항)

1)정부의 에너지 절약 정책

• 에너지 이용 합리화법, 건축물 에너지 절약 설계기준
• 고효율 기자재 인증제고 및 보급촉진 규정, 건축물 에너지 효율등급 인증제도
• VA, ESCO사업 등

2)조명설비의 에너지 절약요소

그림에서 화살표 방향은 조명에너지를 절감하기 위한 대책으로 높여야 하는 요소 낮추어야 하는 요소를 나타낸것임

3)LCC측면에서 에너지 절약 극대화 방안 계획, 설계단계부터 검토하여 VE를 실시한다

3️⃣조명설비의 에너지 절약설계

1)조도의 설계 최적화

• 조명대상물은 용도, 중요도, 작업의 종류 등을 종합적으로 고려하려 KS A 3011의 적정 기준조도의 선정을 하여 필요 이상의 조도선정은 지양하여 에너지 절약
• 적정 조도 확보: 각 공간의 용도에 맞는 적정 조도를 설정하여 과도한 조명으로 인한 에너지 낭비를 방지합니다.
• 자연 채광 활용: 창문 등을 통해 자연 채광을 최대한 활용하여 인공 조명 사용량을 줄입니다.
• 조도 센서 활용: 조도 센서를 설치하여 외부 밝기에 따라 조명의 밝기를 자동으로 조절합니다.

2)광원의 선정

(고효율기자재 인증품목 체계)

• LED 조명: 에너지 효율이 가장 높고 수명이 긴 광원으로, 점차적으로 기존 광원을 대체해 나가고 있습니다.
• 고효율 형광등: 기존 형광등에 비해 에너지 효율이 높고 수명이 긴 형광등입니다.
• 고효율 안정기: 형광등의 수명을 연장하고 에너지 효율을 높여주는 안정기입니다.
• 고효율 반사갓: 빛의 손실을 줄이고 조도를 높여주는 반사갓입니다.

3)조명기구의 선정

• 간접 조명 활용:
  • 장, 벽면: 빛을 확산시켜 부드러운 분위기를 연출하고, 균일한 조도를 확보합니다.
  • 눈부심 방지: 직접적인 빛이 눈에 들어오는 것을 방지하여 쾌적한 환경을 조성합니다.

• LED 조명 도입:
  • 고효율: 기존 조명 대비 에너지 소비량을 현저히 줄일 수 있습니다.
  • 수명: 긴 수명으로 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.
  • 다양한 색온도: 공간의 분위기에 맞는 다양한 색온도를 선택할 수 있습니다.

기구효율=(조명기구로부터 나오는 광속/램프의 전광속)*100[%]

• 고효율 안정기(형광램프, HID램프용) : 10~30[%]절전효과
• 고조도 반사갓(형광램프, HID램프용) : 등기구 반사효율90[%]이상, 콤팩트 FPL87[%]이상, HID램프용은 80[%] 이상
• 조도 자동조절 조명기구
  • 인체 또는 주위밝기를 감지하여 자동점멸 또는 조도조절
• 공조형 조명기구 채택(형광등 기구)하여 에너지 절약

4)자동조명제어 시스템 채용

• 센서 기반 제어:
  • 조광제어: 자연 채광량에 따라 인공 조명의 밝기를 자동 조절합니다.
  • 재실 감지 센서: 사람의 움직임을 감지하여 불필요한 조명을 끄고, 필요한 공간에만 빛을 제공합니다.
  • 점등 시간 제어: 사람의 활동 패턴에 맞춰 조명을 켜고 끄는 시간을 조절
  • 조명 패턴제어: 사무실 용도와 시간대에 따라 최적의 조명 패턴 설정하여 시간 스케줄 프로그램과 연동제어
• 중앙 제어 시스템:
  • 스마트폰 앱: 스마트폰을 통해 건물 전체 또는 개별 공간의 조명을 제어할 수 있습니다.
  • 중앙 제어 시스템: 건물 전체의 조명을 통합 관리하여 에너지 효율을 극대화합니다.Demand Control과 연동
• 개별 조명 제어:
  • 데스크 조명: 개인별로 밝기와 색온도를 조절할 수 있도록 합니다.
  • 독립적인 스위치: 필요한 공간에만 조명을 켜고 끌 수 있도록 합니다.
  • 자연채광에 의한 창 측 조명제어: 주간 시 주광센서에 의해 창 측 인공조명 자동소등 또는 감광제어

5)기타

• 반사율 높은 재료 사용: 천장, 벽면 등에 반사율이 높은 재료를 사용하여 빛을 효과적으로 확산시킵니다.
• 조명용 전선, 적정전압유지 : 220[V]조명기구 사용, 전압강하2[V]이하 유지
• 옥외등 자동 점멸 : 광센서 타이머에 의한 자동점멸
• 공동주택 지하주차장 자연채광 개구부 설치 시 주위 밝기를 감지하여 자동점멸 또는 스케줄 제어
• 보수율 고려: 조명 기구의 노후화나 오염으로 인한 광속 감소를 고려하여 초기 설계 시 여유를 두어 설계
• 정기적인 점검 및 유지보수: 조명 시스템을 정기적으로 점검하고 고장난 부품을 교체하여 에너지 효율을 유지
• 태양광 가로등 채용, LED가로등 채용
• Latch Type Relay : 일괄 소등, 정전압 유지

★조명설비
조명제어설계의 에너지절약대책
라이팅 컨트롤 시스템

💯기출문제

●01조명설비의 에너지 절약 설계방안을 들어 설명하시오

●02사무실용 30층 빌딩 전기공사를 설계하려고 한다. 전기에너지 절약방안을 항목별로 기술하시오

●03초고층 빌딩의 조면설계시 에너지 절약을 위한 조명기구의 배치방법과 조명제어 방법에 대하여 설명하시오

조명기구 배치 방법

• 자연 채광 최대 활용:
  • 창호 설계: 남향 창호를 확대하고, 고효율 차양 시스템을 도입하여 빛 투과율을 높이고, 직사광선을 차단합니다.
  • 인공 조명과 연동: 자연 채광량에 따라 인공 조명의 밝기를 자동 조절하는 시스템을 구축합니다.
• 조도 분포 고려:
  • 업무 공간: 작업 특성에 맞는 적정 조도를 유지하고, 균일한 조도 분포를 구현합니다.
  • 공용 공간: 공간의 용도와 이용 빈도에 따라 조도를 차등 적용합니다.
• 간접 조명 활용:
  • 천장, 벽면: 빛을 확산시켜 부드러운 분위기를 연출하고, 균일한 조도를 확보합니다.
  • 눈부심 방지: 직접적인 빛이 눈에 들어오는 것을 방지하여 쾌적한 환경을 조성합니다.
• LED 조명 도입:
  • 고효율: 기존 조명 대비 에너지 소비량을 현저히 줄일 수 있습니다.
  • 수명: 긴 수명으로 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.
  • 다양한 색온도: 공간의 분위기에 맞는 다양한 색온도를 선택할 수 있습니다.

조명 제어 방법

• 센서 기반 제어:
  • 조도 센서: 자연 채광량에 따라 인공 조명의 밝기를 자동 조절합니다.
  • 재실 감지 센서: 사람의 움직임을 감지하여 불필요한 조명을 끄고, 필요한 공간에만 빛을 제공합니다.
  • 시간 센서: 시간대별로 조명을 자동으로 켜고 끄는 시스템을 구축합니다.
• 중앙 제어 시스템:
  • 스마트폰 앱: 스마트폰을 통해 건물 전체 또는 개별 공간의 조명을 제어할 수 있습니다.
  • 에너지 관리 시스템: 조명뿐만 아니라 냉난방, 환기 등 다른 설비와 연동하여 에너지 효율을 극대화합니다.
• 개별 조명 제어:
  • 데스크 조명: 개인별로 밝기와 색온도를 조절할 수 있도록 합니다.
  • 독립적인 스위치: 필요한 공간에만 조명을 켜고 끌 수 있도록 합니다.

추가적인 고려 사항

• 에너지 절약형 램프: LED 램프 외에도 형광등, 할로겐 램프 등 다양한 에너지 절약형 램프를 활용할 수 있습니다.
• 반사경 설치: 조명기구에서 나오는 빛을 효율적으로 활용하기 위해 반사경을 설치합니다.
• 정기적인 유지보수: 조명기구의 청결을 유지하고, 고장난 부품을 신속하게 교체하여 에너지 효율을 유지합니다.

●09태양광과LED광원을 이용하여 가로등을 설계하고자 한다. 다음 항을 설명하시오

시스템 구성도
구성요소 및 특성
문제점 및 대책

1. 시스템 구성도

태양광 LED 가로등 시스템은 크게 태양광 패널, 배터리, 컨트롤러, LED 램프, 그리고 지지대와 같은 부가적인 요소들로 구성됩니다.

[이미지: 태양광 LED 가로등 시스템 구성도]

• 태양광 패널: 햇빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 역할을 합니다.
• 배터리: 태양광 패널에서 생산된 전기를 저장하여 밤이나 흐린 날에도 LED 램프에 전력을 공급합니다.
• 컨트롤러: 태양광 패널, 배터리, LED 램프를 제어하고, 충전 및 방전을 관리하며, 점등 시간을 설정하는 등 시스템 전체를 관리하는 역할을 합니다.
• LED 램프: 에너지 효율이 높고 수명이 긴 LED 광원을 사용하여 빛을 발산합니다.
• 지지대: 태양광 패널, 배터리, 컨트롤러, LED 램프 등을 지지하고 고정하는 역할을 합니다.

2. 구성 요소 및 특성

• 태양광 패널:
  • 특성: 고효율, 내구성, 방수 기능
  • 선택 시 고려 사항: 설치 환경, 일사량, 시스템 용량
• 배터리:
  • 특성: 높은 에너지 밀도, 긴 수명, 넓은 작동 온도 범위
  • 종류: 리튬 이온 배터리, 납축전지 등
  • 선택 시 고려 사항: 방전 깊이, 충전 속도, 수명, 안전성
• 컨트롤러:
  • 특성: MPPT(최대 전력점 추종) 기능, 과충전/방전 방지, 조도 감지 기능
  • 선택 시 고려 사항: 시스템 용량, 기능, 통신 기능
• LED 램프:
  • 특성: 높은 광효율, 긴 수명, 다양한 색온도
  • 선택 시 고려 사항: 조도, 광 분포, 방수 등급
• 지지대:
  • 특성: 내구성, 안정성, 설치 용이성
  • 재질: 스테인리스, 알루미늄 등

3. 문제점 및 대책

• 문제점:
  • 낮은 일사량: 흐린 날이나 겨울철에는 발전량이 감소하여 램프 점등 시간이 짧아질 수 있습니다.
  • 배터리 수명: 배터리 수명이 제한적이어서 주기적인 교체가 필요합니다.
  • 외부 환경: 폭우, 강풍, 낙뢰 등 외부 환경에 의해 시스템이 손상될 수 있습니다.
  • 도난 및 파손: 태양광 가로등이 도난되거나 파손될 위험이 있습니다.
• 대책:
  • 고효율 태양광 패널: 높은 효율의 태양광 패널을 사용하여 발전량을 늘립니다.
  • 고성능 배터리: 수명이 길고 충전 속도가 빠른 배터리를 사용합니다.
  • 방수 및 방진 설계: 모든 부품을 방수 및 방진 처리하여 외부 환경으로부터 보호합니다.
  • 견고한 지지대: 강풍에도 견딜 수 있도록 견고한 지지대를 사용합니다.
  • 보안 시스템: 도난 방지 시스템을 설치하고, 접근이 어려운 곳에 설치합니다.
  • 원격 관리 시스템: 시스템 상태를 원격으로 모니터링하고, 고장 발생 시 신속하게 대처할 수 있도록 합니다.
  • 유지보수: 정기적인 점검과 유지보수를 통해 시스템의 성능을 유지합니다.