Ανάπτυξη συστήματος αυτόματης προσαρμογής του τεχνητού φωτισμού με στόχο τη βέλτιστη εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού

Abstract

Aim of this thesis is the development of an automated lighting dimming system with the use of a new designed photosensor for the optimal exploitation of daylighting aiming at greater energy savings within the installed lighting system in various types of buildings. According to the international bibliography the efficiency of the responsive daylight systems in real buildings differs considerably. The actual energy savings are smaller than the calculated and simulated results. The low efficiency of these systems is the main barrier for the widest use of most of them. The main objectives of this thesis are focused in the following points: • Collection, tracking and study of all existing systems with photosensors and their control algorithms. • Investigation of ways of their improvement and selection of the most energy efficient technologies. • Investigation of parameters that determines the proper placement of the photosensor in the roof. • Development of a methodology for the adjustment of the optical field of view of the photosensor. • Development of a prototype photosensor. • Experimental and theoretical study of the proposed new system. • Improvement of techniques of lighting simulation in regards the calculations of energy savings. • Development of a model for controlling the luminous flux in an artificial lighting system, the optimization of the spatial response of the new designed photosensor as well as its placement in the room.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος αυτόματης προσαρμογής τεχνητού φωτισμού με τη χρήση αισθητήρων φωτισμού (photosensors) για τη βέλτιστη εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού ώστε να επιτυγχάνεται μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας από το σύστημα ηλεκτροφωτισμού στα κτίρια πολλαπλών χρήσεων. Σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία, η απόδοση των συστημάτων ρύθμισης της φωτεινής ροής του τεχνητού φωτισμού για την εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού σε πραγματικά κτίρια διαφέρει και είναι σημαντικά μικρότερη από την αντίστοιχη θεωρητικά υπολογιζόμενη. Η μικρή απόδοση αυτών των συστημάτων είναι το βασικότερο εμπόδιο για την ευρύτατη εφαρμογή των περισσοτέρων από αυτά στα κτίρια. Οι στόχοι της παρούσας διατριβής επικεντρώνονται στα ακόλουθα σημεία: • Συλλογή, καταγραφή και μελέτη όλων των συστημάτων με αισθητήρες φωτισμού και των αλγόριθμων ελέγχου τους. • Διερεύνηση των τρόπων βελτίωσης της απόδοσης των υπαρχόντων συστημάτων με αισθητήρες φωτισμού και επιλογής των πιο αποδοτικών ενεργειακά τεχνολογιών. • Διερεύνηση των παραμέτρων που καθορίζουν τη θέση του αισθητήρα οροφής στους χώρους εγκατάστασης. • Διαμόρφωση πρωτότυπης μεθοδολογίας για τη ρύθμιση του οπτικού πεδίου του αισθητήρα φωτισμού. • Ανάπτυξη ενός νέου τύπου αισθητήρα φωτισμού. • Πειραματική και θεωρητική μελέτη της απόδοσης του προτεινόμενου νέου συστήματος. • Βελτιστοποίηση των τεχνικών προσομοίωσης φωτισμού όσον αφορά στους υπολογισμούς της εξοικονόμησης ενέργειας. • Ανάπτυξη μοντέλου για τον έλεγχο της στάθμης φωτισμού του συστήματος τεχνητού φωτισμού καθώς και τη βελτιστοποίηση της χωρικής απόκρισης του νέου αισθητήρα και τον προσδιορισμό της θέσης του στο χώρο.