اندازه گیری و ارزیابی روشنایی
نظارت بر تامین، حفظ و ارتقای روشنایی مطلوب به همراه تامین مولفه‌های کیفی برای اهداف ایمنی، سلامت و رفاه اجتماعی، مستلزم اندازه گیری و ارزیابی روشنایی در معابر، محوطه‌ها و داخل اماکن مسکونی، عمومی و صنعتی است.
نتایج بررسی آمارهای مرکز سلامت محیط و کار وزارت بهداشت بر روی کارگاه‌های تحت پوشش کشور در سال ۱۳۷۸ نشان داد که ۱۸ درصد کارگاه‌ها فاقد روشنایی مطلوب بوده‌است که در آن‌ها ۱۶ درصد کارگران در معرض روشنایی نامطلوب مشغول به کار هستند. این آمار پس از اجرای طرح ساماندهی روشنایی به ترتیب شامل ۱۰ درصد کارگاه‌ها فاقد روشنایی مطلوب و ۸ درصد شاغلین بوده‌است.
نتایج ارزیابی روشنایی در ۳۲۰ کارگاه صنعتی بالای ۲۰ کارگر در ۶ منطقه‌ی صنعتی (همدان، مشهد، قزوین، آمل، تنکابن، زنجان) که در آن‌ها تعداد ۱۷۲۸۹ نفر کارگر مشغول کار بوده‌اند، نشان داد که تنها ۵۴۲۴ نفر معادل ۳۰٫۴ درصد در محیط‌های کاری با روشنایی مطلوب مشغول کار بوده‌اند.
نظر به این که اندازه‌گیری و ارزیابی روشنایی در محیط‌های مختلف نیازمند روش مناسب است، شناخت کامل در مورد اصول و روش‌های اندازه‌گیری، خصوصیات محیط، استانداردها، نیاز استفاده کنندگان و جنبه‌های کیفی تامین روشنایی دارای اهمیت است. مهم‌ترین نکاتی که باید قبل از اقدام به اندازه گیری و ارزیابی روشنایی در نظر گرفته‌شود، شامل موارد زیر است:
الف – تعیین هدف اندازه‌گیری
ب – انتخاب وسیله‌ی مناسب برای اندازه‌گیری
پ – گردآوری اطلاعات مورد نیاز از محل و نیازهای استفاده کنندگان
د – زمان اندازه‌گیری
ه – تعیین روش مناسب اندازه‌گیری
و – شناخت و توجه به استانداردهای روشنایی عمومی و موضعی
هدف اندازه‌گیری
قبل از اقدام به اندازه‌گیری باید هدف از انجام آن مشخص شود. برای دست‌یابی به هر هدف، روش، دستگاه و نحوهی ارزیابی متفاوت است. اندازه‌گیری روشنایی می‌تواند به منظورهای گوناگونی صورت گیرد:
الف – اندازه گیری محیطی: به منظور تعیین توزیع شدت روشنایی و متوسط آن، توزیع درخشندگی روی سطوح محیط و بازرسی روشنایی از دیدگاه ایمنی و بهداشت.
ب – اندازه گیری موضعی: برای مشخص کردن شدت روشنایی یا درخشندگی در موضع کار یا موضع خاص.
ج – اندازه گیری به منظور ارزیابی فنی و ممیزی انرژی.
وسایل اندازه‌گیری
اندازه‌گیری شدت روشنایی با دستگاهی با نام نورسنج یا لوکس متر انجام می‌شود. نورسنج‌ها انواع گوناگونی دارند ولی همه‌ی آن‌ها در خصوصیات و قابلیت‌هایی مشترک هستند. هر نور سنج دارای سه بخش اصلی است:
دریافت کننده
پردازش‌گر
نمایش‌گر
دریاف کننده شامل حسگر و سیم رابط است. حسگر نورسنج، سلول فتوولتائیک حالت جامد از جنس سلنیم، آرسنید گالیم یا سیلیکون و معروف به سلول فتوالکتریک یا فتوسل است. سلول فتوالکتریک انرژی نورانی را در موضع قرارگیری خود دریافت و میزان هم ارز انرژی الکتریکی آن را به مدار تقویت کننده و پردازش‌گر دستگاه گسیل می‌کند. برای حسگرهای نور پایین از سولفید کادمیم و سلنید کادمیم استفاده می‌شود.
پردازش‌گر جریان الکتریکی رسیده را تقویت و با توجه به اصول حاکم بر معادلات فیزیک نور پردازش و در صورت نیاز برخی محاسبات را نیز بر روی آن انجام می‌دهد. در صورتی که دستگاه دارای حافظه باشد، پردازش‌گر می‌تواند مقادیر حداقل، حداکثر و میانگین را ذخیره کند. یکی از قابلیت‌های مهم دستگاه نورسنج، سرعت پاسخ آن است.
اغلب این دستگاه‌ها در محدوده‌ی پاسخ عادی هستند و تغییرات سریع شدت روشنایی را حس نمی‌کنند. برخی از دستگاه‌ها برای منظورهای خاص (مانند حرکت در داخل تونل‌ها) می‌توانند تغییرات سریع شدت روشنایی را نیز دریافت و ثبت کنند.
پردازش‌گرها دارای مبنای محاسبات هستند و مبنای آن‌ها معمولا لوکس یا فوت کاندل است. دقت اندازه‌گیری نیز یکی از دیگر خصوصیات پردازشی دستگاه است که به دریافت کننده نیز مربوط است. امروزه بسیاری از دستگاه‌ها دیجیتال هستند و دقتی در حد ۰٫۱ لوکس دارند.
این دسته از دستگاه‌ها برای انجام بازرسی‌های معمول مناسب هستند؛ اما در اندازه‌گیری دقیق و امور پژوهشی ممکن است به دقت ۰٫۰۱ و بالاتر نیز نیاز باشد که سازندگان معتبری مانند شرکت هاگنر چنین دستگاه‌هایی را به بازار عرضه کرده‌اند.
قابلیت دستگاه در اندازه‌گیری محدوده‌ی شدت روشنایی یکی دیگر از معیارهای انتخاب دستگاه است. بسیاری از دستگاه‌های معمولی شدت روشنایی را تا ۲۰۰۰۰ لوکس، مدل‌های بالاتر تا ۵۰۰۰۰ لوکس و مدل‌های پیشرفته تا ۱۰۰۰۰۰ لوکس اندازه‌گیری می‌کنند. بدیهی است که با توجه به هدف اندازه‌گیری و نیاز، می‌توان انواع آن‌ها را تهیه کرد.
نورسنج‌هایی که هم اکنون به صورت دیجیتال یا حتی عقربه‌ای در بازار موجود هستند، با توجه به محدوده‌ی وسیع اندازه‌گیری توسط یک انتخاب کننده به چند بخش ۱X، ۱۰X، ۱۰۰X یا بالاتر تقسیم شده‌اند. نکته‌ی مهم در به کار گیری دستگاه این است که در انتخاب‌های غیر از ۱X دقت اندازه گیری کاهش پیدا می‌کند.
روشنایی و محیط زیست
رشد بی رویه‌ی مصرف انرژی از ابتدای قرن بیستم، علاوه بر مصرف ذخایر محدود انرژی، در اثر تخریب محیط زیست و آلوده کردن آن، نه تنها سلامت خود بلکه حیات دیگر جانداران را نیز در معرض تهدید قرار داده‌است. در فاصله‌ی سال‌های ۱۹۵۰ تا ۱۹۹۵ روند تولید و مصرف انرژی بالغ بر ۲۵ برابر افزایش یافته‌است.
در سال ۲۰۰۱ میلادی مجموع مصرف انرژی اولیه در جهان معادل ۹۱۲۴٫۸ میلیون تن نفت خام بوده است که ۳۸٫۵ درصد آن از نفت خام، ۲۳٫۷ درصد از گاز طبیعی، ۲۴٫۷ درصد از زغال سنگ، ۶٫۶ درصد از انرژی هسته‌ای و مابقی از برق آبی بوده‌است. بیشترین سهم مصرف به طور تصاعدی همواره مربوط به کشورهای عضو همکاری‌های اقتصادی و توسعه بوده که شامل ۳۰ کشور توسعه یافته بوده‌است.
تنها ایالات متحده امریکا با داشتن حدود ۵ درصد از جمعیت جهان، بالغ بر ۲۵ درصد کل انرژی جهان را مصرف می‌کند. مصرف سرانه در کشورهای غنی در قیاس با کشورهای فقیر ۹٫۸ درصد در سوخت و ۱۳٫۴ درصد در برق است. به طور کلی مصرف انرژی در کشورهای صنعتی ۲۰ برابر کشورهای در حال توسعه است.
به همان نسبتی که استفاده از انرژی در کشورهای صنعتی بالاتر است، میزان انتشار آلاینده‌های هوا نیز بیشتر است؛ به گونه‌ای که سهم انتشار کربن که شامل گروه بزرگی از آلاینده‌های جهانی خصوصا CO2 است، در این کشورها نسبت به کشورهای در حال توسعه ۳۰ برابر است.
مهندسی روشنایی و اندازه گیری آن در محیط کار یکی از فعالیت‌های تخصصی است که توسط مهندسان بهداشت حرفه‌ای در آلاینده سنجی انجام می‌شود. در این راستا شرکت مادکو با بیش از ۱۰ سال سابقه در انجام پروژه‌های آلاینده‌سنجی، آماده است تا با مراکز، صنایع و سازمان‌ها مشارکت نماید. به منظور بررسی هر چه بیشتر در ارتباط با آلاینده‌سنجی، می‌توانید به صفحه‌ی اختصاصی مادکو در این رابطه مراجعه فرمایید.
در سال ۲۰۰۱ میزان کل تولید ناویژه‌ی برق جهان معادل ۱۵۶۸۴ تراوات ساعت بوده است که در کشورهای OECD 60.9 درصد سهم تولید مربوط به نیروگاه حرارتی، ۲۴٫۱ درصد برق اتمی، کمتر از ۱۳٫۸ درصد برق آبی و ۱٫۲ درصد انرژی باد، زمین گرمایی و فوتوولتائیک بوده‌است.
امروزه حتی مردم عادی نیز با واژگانی مانند توسعه‌ی پایدار، حفظ محیط زیست، بهره‌وری انرژی و بهینه سازی مصرف آشنا هستند. در صورتی می‌توان به اهداف توسعه مبتنی بر حفظ محیط زیست دست یافت که علاوه بر تعهد دولت‌ها (خصوصا در کشورهای توسعه یافته صنعتی)، با استفاده از سازمان‌ها و تشکل‌های مردمی در خصوص کاهش مصرف انرژی فرهنگ سازی کرد.
در کشور ایران شاخص بهره‌وری انرژی حدود ۵ درصد است. اگرچه این شاخص در کشورهای مشابه مانند عربستان، ونزوئلا و امارات نیز در همین حدود است؛ اما در برخی از کشورهای صنعتی نظیر امریکا و کانادا نیز از ۱۸ درصد و در بریتانیا از ۲۹ درصد تجاوز نمی‌کند.
این موضوع بیان کننده‌ی هدر رفت بالای انرژی در جهان است که باعث شده تا مصرف انرژی به طور کاذب بالا باشد. اما در معدود کشورهایی مانند چین این شاخص به ۷۰ درصد نیز رسیده‌است.
بهره‌وری انرژی
مطالعات و تجریبات نشان داده است که دو راه حل عمده برای رسیدن به بهره‌وری انرژی در سمت مصرف کننده وجود دارند که عبارتند از:
ارتقای کیفیت تولیدات از دیدگاه مصرف انرژی: این مسیر مستلزم بهینه سازی و جایگزینی مصرف کنندگان انرژی (به خصوص انرژی الکتریکی) با نمونه‌های با فناوری جدیدتر و با بازدهی و بهره‌وری بیشتر است.
جایگزینی مصرف انرژی‌های دیگر با انرژی الکتریکی: این مسیر با احتساب مسائل و هزینه‌های مربوط به حمل و نقل انرژی، آلودگی محیط زیست، قیمت فروش فرآورده‌های فسیلی در خارج و داخل، توجیه کافی ندارد.
قیاس تولید ناخالص ملی با ظرفیت تولید انرژی برق در بیش از ۱۰۰ کشور دنیا نشان داده‌است که ارتباط قابل توجه و مستقیمی میان میزان انرژی الکتریکی و رفاه جامعه وجود دارد. لذا باید توجه شود که بهینه سازی مصرف با تامین رفاه عمومی در تعارض نباشد؛ زیرا هدف عمده برنامه‌های مدیریت مصرف و تولید لزوما کاهش مصرف نیست، بلکه مساله‌ی اصلی افزایش بهره‌وری است.
آلودگی هوا
صرفه جویی انرژی باعث می‌شود که علاوه بر کاهش ذخایر با ارزش، از انتشار مقادیر زیادی آلاینده به هوا جلوگیری شود. طبق آمار وزارت نیرو در سال ۱۳۸۰ به ازای هر کیلووات ساعت برق تولیدی ۱۶۶٫۲ گرم کربن (این آمار برای سال ۱۳۹۰ به ۲۰۳٫۸ رسیده‌است)، ۲٫۸ گرم گوگرد و ۰٫۹ گرم اکسیدهای ازت به جو منتشر شده‌است.
بهینه سازی مصرف در بخش صنعت
در بخش روشنایی صنایع، مطالعات انجام شده در پنج منطقه‌ی صنعتی کشور که شامل ۲۶۷ کارگاه صنعتی با تعداد ۱۵۹۷۶ نفر کارگر انجام شده نشان داد که محدوده متوسط شدت روشنایی عمومی کارگاه‌های مورد بررسی برابر با ۸۸ تا ۲۸۸ لوکس و محدوده متوسط روشنایی عمومی مورد نیاز (استاندارد) آن صنایع، ۱۷۸ تا ۳۰۸ بوده‌است. از مجموع کارگاه‌های مورد مطالعه، ۲۲۳ کارگاه صنعتی (معادل ۸۳٫۵ درصد) روشنایی مطلوب داشته‌اند که در آن کارگاه‌ها ۱۱۱۳۷ نقر کارگر (معادل ۶۹٫۷ درصد کل کارگران مورد مطالعه) مشغول به کار بوده‌اند.
در کارگاه‌های مورد بررسی از نظر درجه نگهداری چراغ‌ها و سیستم روشنایی داخلی تنها ۹۶ کارگاه (معادل ۳۶ درصد) در وضعیت مناسب و مابقی در وضعیت نگهداری متوسط و ضعیف بوده‌اند. شاخص‌های مهم روشنایی داخلی در این تحقیق بیانگر وضعیت نگران کننده‌ای است؛ به گونه ای که ۶۹٫۷ درصد کارگران و ۸۳٫۵ درصد کارگاه‌ها در وضعیت روشنایی نامطلوبی قرار داشته‌اند.
در کارگاه‌های مورد مطالعه، ۱۹۹ کارگاه معادل ۴۴٫۶ درصد از نظر مولفه‌های طراحی فنی روشنایی داخلی غیر قابل قبول بوده‌اند. ملاک بررسی در این مولفه، عدم تناسب منابع روشنایی با نوع و ماهیت کار، ارتفاع نامناسب نصب چراغ‌ها و اشکال در شیوه‌ی چیدمان چراغ‌ها بوده‌است.
هر یک از عوامل فوق به تنهایی می‌تواند باعث افزایش مصرف انرژی الکتریکی یا هدررفت آن شود. لذا نظارت مداوم بر سامانه روشنایی صنایع هم از نظر بهینه سازی مصرف و هم حفظ ایمنی و راحتی کارگران بسیار مهم است. برنامه‌های وزارت نیرو در بخش صنعت شامل موارد زیر است که بخش روشنایی آن نادیده گرفته شده‌است:
کاهش توان موتورهای الکتریکی پر مصرف
ممیزی تمامی صنایع عمده از نظر ظرفیت‌های صرفه جویی
تهیه و تدوین استانداردهای مصرف انرژی برق
تحقق نصب کنتورهای چند تعرفه‌ای
تهیه‌ی طرح‌های جابجایی بار در صنایع به منظور پیک سایی
حذف مراحل اضافی در روند تولید
جابجایی بارهای قابل برنامه ریزی
یکی از عوامل بسیار مهم در کاهش مصرف برق صنایع و مشاغل، استفاده از روشنایی طبیعی است. استفاده از روشنایی مفید روز می‌تواند علاوه بر تامین نیازهای شغلی کارگران، بخش قابل توجهی از انرژی را صرفه جویی کند.
شرایط بسیار مطلوب کشور ایران در دسترسی به تابش خورشید و وضعیت مناسب آسمان می‌تواند با طراحی پنجره‌ها بر اساس اصول علمی کمک کند تا با بهبود طراحی معماری بناهای صنعتی از روشنایی بهره ببریم. بررسی انجام شده در سه قطب مهم جغرافیایی کشور شامل اشتهارد در نزدیکی تهران، همدان و کرمان نشان داده است که برای ۸ تیپ بنای صنعتی به طور متوسط می‌توان با استفاده از روشنایی روز بیش از ۵۰ درصد از روشنایی داخلی صنایع را تامین کرد.
متاسفانه بناهای صنعتی فعلی ویژگی‌های لازم را برای استفاده از روشنایی روز ندارند. بالتبع صاحبان صنایع باید هزینه‌ی این مشکل را بپردازند. محیط زیست هم به دلیل این مصارف مازاد در معرض تهدید است.
گردآوری محتوا:
علی اکبر ایمانی
منابع:
مهندسی روشنایی – دکتر رستم گل محمدی – نشر فن آوران
مهندسی روشنایی – دکتر حسن کلهر – نشر شرکت سهامی انتشار
راهنمای کاربردی روشنایی در محیط کار (اصول روشنایی در ایمنی و بهداشت) – دکتر محمدرضا قطبی راوندی، مهندس داود حسنوند – انتشارات دانشگاه علوم پزشکی کرمان
