2.3 การอนุรักษ์พลังงานในระบบไฟฟ้าแสงสว่าง | สรุปความรู้ ผชร. สามัญโรงงาน

หลักการประหยัดพลังงานไฟฟ้าแสงสว่าง = ใช้แสงสว่างให้มีประสิทธิภาพสูงสุด หรือใช้แสงสว่างในบริเวณอย่างเพียงพอทั้งปริมาณและคุณภาพ ⇒ ทำงานได้ดีขึ้น ส่งผลต่อการผลิต

แสง = คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตามองเห็นความยาวคลื่น 380–780 นาโนเมตร · สีแดงคลื่นยาวสุด สีม่วงคลื่นสั้นสุด

ตามองเห็นด้วยเซลล์ 2 กลุ่มเซลล์รูปกรวย: กลางวัน แยกสีและรายละเอียด · เซลล์รูปแท่ง: กลางคืน ไม่ตอบสนองสี

แหล่งกำเนิดแสง 2 ประเภทธรรมชาติ (แสงอาทิตย์ ส่วนที่ตามองเห็นได้คิดเป็นเกือบร้อยละ 50) · ประดิษฐ์ (เทียน น้ำมัน หลอดไฟฟ้า)

แสงที่ตามนุษย์มองเห็น: ความยาวคลื่น 380–780 นาโนเมตร

ที่มา: ตำรา ผู้รับผิดชอบด้านพลังงาน (ผชร.) ตอน 2 หน้า 3-1–3-3 หัวข้อ 3.1–3.2

ศัพท์ปริมาณแสงที่ต้องรู้

ลองตอบก่อนอ่าน

ยกหลอดไฟให้ห่างจากโต๊ะเพิ่มเป็น 2 เท่า ลองเดาว่าความสว่างบนโต๊ะเหลือเท่าใด

ความเข้มการส่องสว่าง (I) · แคนเดลา (cd)ระดับกำลังงานของแหล่งกำเนิดแสง (กำลังส่องสว่าง)

ฟลักซ์การส่องสว่าง (Φ) · ลูเมน (lm)ปริมาณแสงทั้งหมดที่ปล่อยออกจากแหล่งกำเนิด

ความสว่าง (E) · ลักซ์ (lux = lm/m²)แสงที่ตกกระทบตั้งฉากพื้นที่ 1 m² · แปรตรงกับ I แปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสอง: E = I ÷ d²

ประสิทธิผลการส่องสว่าง (Efficacy) · lm/W (ลูเมนต่อวัตต์)ลูเมนที่ได้ ÷ วัตต์ที่ป้อนให้หลอด · ยิ่งสูงยิ่งประหยัด

ดัชนีความถูกต้องของสี (CRI)

เทียบความถูกต้องของสีกับแสงอาทิตย์ซึ่งมีค่า CRI = 100

อุณหภูมิสีของแสง (K)

สีหลอดไส้ ~2,700 K · ขาวเหลือง ~3,000 K · ขาว ~3,500 K · ขาวเย็น ~4,000 K · Daylight 5,000–6,000 K · Cool Daylight ≥ 6,500 K · โทนอุ่นผ่อนคลาย โทนเย็นตื่นตัว เหมาะพื้นที่ทำงาน

ลักซ์ = ลูเมนต่อตารางเมตร · ระยะห่างเพิ่ม 2 เท่า ความสว่างเหลือ 1 ใน 4

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-3–3-4 หัวข้อ 3.3 · หน้า 3-23–3-25 ตารางที่ 3.4-16

หลอดไฟฟ้า 3 ชนิดใหญ่

หลอดไฟ 5 ชนิด: หลอด LED หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ หลอดยาว หลอดเมทัลฮาไลด์ หลอดโซเดียมความดันสูง

หลอดอินแคนเดสเซนต์ (หลอดไส้)กระแสผ่านไส้ทังสเตนจนร้อนและสว่าง · ประสิทธิผลน้อยที่สุด อายุสั้น ประมาณ 1,000–3,000 ชั่วโมง

หลอดปล่อยประจุก๊าซ (ดีสชาร์จ)ฟลูออเรสเซนต์ คอมแพคฟลูออเรสเซนต์ โซเดียม ไอปรอท เมทัลฮาไลด์ · ต้องใช้บัลลาสต์

หลอดเรืองแสงในตัว (ไดโอดเปล่งแสง (Light Emitting Diode: LED))ตัวอย่าง LED ขั้ว E27/E40: 28 W ได้ 2,100 lm (75 lm/W) · อายุเฉลี่ย 50,000 ชั่วโมง

เลือกหลอดเพื่ออนุรักษ์พลังงาน: ดูลูเมนต่อวัตต์ พร้อมอายุการใช้งาน ราคา และสีของแสง · ตำรามีตารางเปรียบเทียบราคาต้นทุน ค่าพลังงาน อายุ ความถูกต้องของสี เวลาจุดหลอด และความสูงที่ติดตั้งของหลอดแต่ละประเภท

หลอดปล่อยประจุก๊าซ 4 ชนิดวางเรียง: โซเดียมความดันต่ำ ไอปรอทความดันสูงแบบเคลือบ โซเดียมความดันสูง และเมทัลฮาไลด์

หลอดไส้มีประสิทธิผลการส่องสว่างน้อยที่สุด อายุประมาณ 1,000–3,000 ชั่วโมง หลอดดีสชาร์จต้องใช้บัลลาสต์

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-4 หัวข้อ 3.4.1 · หน้า 3-22 ตารางที่ 3.4-14 · หน้า 3-24 หัวข้อ 3.5 · หน้า 3-48

บัลลาสต์: แกนเหล็ก หรือ อิเล็กทรอนิกส์

หน้าที่หลัก 2 ประการ: ① สร้างแรงดันจุดหลอดและควบคุมกระแสขณะสตาร์ตและทำงาน ② จ่ายกำลังไฟฟ้าให้หลอดอย่างเหมาะสม · หลอดกับบัลลาสต์ต้องออกแบบให้ใช้คู่กัน ผิดชนิด ⇒ จุดยาก หลอดเสื่อมเร็ว สูญเสียสูง

แกนเหล็กทั่วไปสูญเสียประมาณ 8–12 W (บัลลาสต์ของหลอด 36/40 W และ 18/20 W) · ร้อน 75–90 °C · อายุตามมาตรฐาน มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.) ประมาณ 10 ปีตรวจวินิจฉัย ~10 W

แกนเหล็กสูญเสียต่ำลวดและแกนเหล็กคุณภาพดี ลดการสูญเสียประมาณ 5–6 W

อิเล็กทรอนิกส์เปลี่ยนความถี่ 50 Hz (เฮิรตซ์) เป็นความถี่สูงไม่น้อยกว่า 20,000 Hz ⇒ โช้กเล็ก น้ำหนักเบา สูญเสียต่ำตรวจวินิจฉัย ~1 W

บัลลาสต์แกนเหล็ก

ราคาต่ำ อายุยาว ทนแรงดันไม่คงที่และอุณหภูมิสูง หาซื้อง่าย · สูญเสียสูงประมาณ 20% · ร้อน มีเสียงฮัม · เพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power Factor: PF) ต่ำ 0.27–0.52 · ใช้เวลา 2–3 วินาทีจึงสว่าง · กระพริบเมื่ออุปกรณ์เสื่อม อาจเกิดไฟไหม้

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์

ลดสูญเสียประมาณ 20% · PF สูง (ทั่วไปมากกว่า 0.96) · สว่างทันที ไม่กระเพื่อม · หรี่แสงได้ · ใช้กับหลอดได้ 3–4 หลอด · ราคาสูง อายุสั้นกว่า · จำกัดในที่ร้อน ฝุ่น น้ำ แรงดันไม่คงที่

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานที่ความถี่ไม่น้อยกว่า 20 kHz สูญเสียโดยประมาณ: แกนเหล็กธรรมดา ~10 W · สูญเสียต่ำ ~5.5 W · อิเล็กทรอนิกส์ ~1 W

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-25–3-28 หัวข้อ 3.6.1 · สรุปหน้า 3-84–3-86 · หน้า 3-51

โคมไฟ: แสงลงพื้นเท่าไร ขึ้นเพดานเท่าไร

โคมไฟบังคับทิศทางแสงจากหลอด · แบ่งตามการกระจายแสงในแนวดิ่ง (สัดส่วนแสงลงพื้นต่อแสงขึ้นเพดาน) ได้ 6 ชนิด

กระจายแสงลงด้านล่าง (Direct)ลงพื้น 90–100%

กึ่งกระจายลงด้านล่าง (Semi-direct)ลงพื้น 60–90%

กระจายรอบด้าน (General Diffuse)ลง ขึ้น ด้านข้างพอ ๆ กัน

ขึ้นบนและลงล่าง (Direct-Indirect)ขึ้นและลง น้อยด้านข้าง

กึ่งกระจายขึ้นด้านบน (Semi-indirect)ขึ้นเพดาน 60–90%

กระจายแสงขึ้นด้านบน (Indirect)ขึ้นเพดาน 90–100%

เส้นโค้งการกระจายกำลังการส่องสว่าง บอกลักษณะการกระจายแสงของโคม เพื่อเลือกโคมให้เหมาะกับงาน · ค่าที่อ่านได้เป็นค่า ณ จุดหนึ่ง ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยทั้งพื้นที่

โคม Direct: แสงลงพื้น 90–100% · โคม Indirect: แสงขึ้นเพดาน 90–100%

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หัวข้อ 3.6.2 · สรุปหน้า 3-86–3-87

มาตรฐานความส่องสว่าง และวิธีวัดในพื้นที่ทำงาน

สว่างเกินจำเป็น = สิ้นเปลือง · ต่ำเกิน = มองเห็นไม่ดี งานด้อยลง · ใช้ข้อแนะนำของสมาคมไฟฟ้าแสงสว่างแห่งประเทศไทย (แบ่งพื้นที่และกิจกรรม 31 ประเภท) · วัดทั้งก่อนและหลังปรับปรุง เพราะเปลี่ยนหลอด/บัลลาสต์/โคมแล้วความสว่างอาจลดจนกระทบความปลอดภัย

① เลือกเครื่องวัดในอาคาร Lux meter ย่านสูงสุด > 2,000 lux · แสงธรรมชาติในอาคาร ≥ 20,000 lux · กลางวันนอกอาคาร ≥ 100,000 lux · มีมาตรฐานรับรอง

② กำหนดจุดวัดตีตารางทุก 1 m² (พื้นที่ใหญ่ทุก 2 หรือ 5 m²) · มีจุดกลางพื้นที่ด้วย

③ ตั้งเครื่องเซนเซอร์หงายขึ้น ขนานพื้น ที่ระดับพื้นที่ทำงาน (โต๊ะมาตรฐานสูง 0.85 m) · ระวังเงาผู้วัด

④–⑤ บันทึกและหาค่าเฉลี่ยE_av = ผลรวม E_p ÷ จำนวนจุด

⑥–⑦ ตรวจกับมาตรฐานหลังปรับปรุงไม่ต่ำกว่ามาตรฐาน · ความสม่ำเสมอ U = E_min ÷ E_av ภายในอาคารไม่น้อยกว่า 0.8

ความสม่ำเสมอของความส่องสว่างภายในอาคาร U ≥ 0.8 วัดได้มากกว่ามาตรฐาน = ใช้ไฟฟ้าแสงสว่างสูงเกินจำเป็น

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-42–3-44 หัวข้อ 3.7–3.8

คำนวณความส่องสว่างแบบลูเมน

E=N × L × UF × MF ÷ A

N · L · Aจำนวนโคม · ฟลักซ์ของหลอดต่อโคม (lm) · พื้นที่ (m²)

UF ตัวประกอบการใช้งานของโคมสัดส่วนแสงที่ถึงระนาบใช้งาน (รวมสะท้อนเพดาน ผนัง พื้น) · ผู้ผลิตโคมกำหนด

MF ตัวประกอบการบำรุงรักษาห้องสะอาด 0.8 · ปานกลาง 0.7 · สกปรก 0.6 · แสงลดจากหลอดเสื่อม (LLD) และโคมสกปรก (LDD)

เหมาะกับพื้นที่ที่ต้องการแสงสม่ำเสมอทั่วพื้นที่ เช่น สำนักงาน โรงเรียน · ลองคำนวณ แล้วเปลี่ยน MF ดูว่าห้องสกปรกแสงลดลงเท่าไร

จำนวนโคม N = E × A ÷ (L × UF × MF) · ประหยัดพลังงานเมื่อใช้จำนวนโคมน้อยที่สุดที่ยังได้ความสว่างตามมาตรฐาน: ① หลอดประสิทธิภาพสูง ② โคมประสิทธิภาพสูง ③ หมั่นทำความสะอาดหลอด โคม เพดาน ผนัง

ตัวประกอบการบำรุงรักษา: สะอาด 0.8 · ปานกลาง 0.7 · สกปรก 0.6

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-45–3-47 หัวข้อ 3.9 ตารางที่ 3.9-1 · หน้า 3-42 ตัวอย่างที่ 4

ข้อกำหนดและข้อแนะนำการอนุรักษ์พลังงานแสงสว่าง

ประกาศกระทรวงพลังงาน เรื่องกำหนดค่ามาตรฐานการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน พ.ศ. ๒๕๖๔ กำหนดให้อุปกรณ์ส่องสว่างภายในอาคารแต่ละประเภทใช้กำลังไฟฟ้าไม่เกินค่าที่กำหนด (วัตต์ต่อตารางเมตร) โดยยังได้ความส่องสว่างเพียงพอ

ให้แสงเหมาะกับกิจกรรมแสงทั่วไปต่ำกว่า แสงที่ชิ้นงานสูงกว่า · ต้องรู้ตำแหน่งพื้นที่ทำงาน

หลอดและโคมประสิทธิภาพสูงลูเมนต่อวัตต์สูง ไม่มีแสงบาดตา · หลอดไส้ (ถ้าจำเป็น) ใช้ขนาดวัตต์สูงคู่เครื่องหรี่ไฟ

ใช้สีอ่อนกับอาคารสะท้อนแสงต่ำ ⇒ ต้องใช้หลอดเพิ่ม

⏻ปิดไฟเมื่อไม่ใช้ประหยัดพลังงานและลดต้นทุน

ใช้แสงธรรมชาติผสมกับแสงจากหลอด ควบคุมให้เหมาะ · ควบคุมแสงบาดตาที่หน้าต่าง

บำรุงรักษาบำรุงรักษาดี ใช้โคมน้อยกว่าแต่แสงเท่าเดิม · ติดป้ายบอกวิธีใช้งาน

ตำรามีตารางค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุดตามประเภทอาคาร 2 ชุด (หน้า 3-47 ตามประกาศ ๒๕๖๔ และหน้า 3-88 ตามกฎกระทรวงเดิม) ซึ่งตัวเลขไม่ตรงกันและจับคู่แถวไม่ชัด การ์ดนี้จึงไม่แสดงตัวเลข

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-47–3-48 หัวข้อ 3.10

ตรวจวินิจฉัยระบบแสงสว่าง

ทำความสะอาดหลอดและโคมนอกห้องปรับอากาศ · ในห้องปรับอากาศทุกเดือน · ทุก 6 เดือน (หรือตามสภาพ)

ความส่องสว่างค่าลักซ์ในแต่ละพื้นที่ไม่ควรเกินมาตรฐาน

ความสูงหลอดฟลูออเรสเซนต์ควรติดตั้งสูงไม่เกิน 4 m

ขนาดหลอดลดขนาดให้เหมาะกับงาน40 W → 36 W หรือ 18 W · แสงจันทร์ 400 W → 250 W

แบบรวม/เฉพาะจุดแสงสว่างแบบรวมสิ้นเปลืองกว่าแบบเฉพาะจุดติดเฉพาะจุดแล้วลดแสงรวม

โคมฝังฝ้าหลอดยาว 2 โคมเทียบกัน: โคมเดิมพ่นสีขาว 3 หลอด และโคมติดแผ่นสะท้อนแสงอะลูมิเนียมเงา 2 หลอด

หลอดฟลูออเรสเซนต์ไม่ควรติดตั้งสูงเกิน 4 เมตร ทำความสะอาด: นอกห้องปรับอากาศทุกเดือน · ในห้องปรับอากาศทุก 6 เดือน

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-49–3-52 หัวข้อ 3.11–3.12

มาตรการตัวอย่างในตำรา: คิดผลประหยัดและคืนทุน

พลังงาน (kWh/ปี)=kW ต่อหลอด × จำนวน × ชั่วโมงต่อปี × % การใช้งาน

โคมสะท้อนแสง ลดหลอดครึ่งหนึ่งหลอด 36 W 100 → 50 หลอด · 3,000 ชม./ปี · 13,800 → 6,900 kWh (กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ หน่วย)/ปี · ลด 6,900 kWh/ปี = 20,700 บาท · ลงทุน 10,000 บาท คืนทุน 0.48 ปี

บัลลาสต์แกนเหล็กสูญเสียต่ำ10 W → 6 W · 100 ชุด · ลด 1,200 kWh/ปี = 3,600 บาท · คืนทุน 2.78 ปี

หลอดแสงจันทร์ → เมทัลฮาไลด์400 W × 10 หลอด → 250 W × 12 หลอด · 12,000 → 9,000 kWh/ปี · ลด 3,000 kWh = 9,000 บาท · คืนทุน 2.22 ปี

ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · มาตรการที่ 2 ในตำรา (บัลลาสต์แกนเหล็กสูญเสียต่ำ)

หลอดฟลูออเรสเซนต์ 36 W 100 หลอด บัลลาสต์แกนเหล็กธรรมดา 10 W เปลี่ยนเป็นแบบสูญเสียต่ำ 6 W · ใช้งาน 10 ชม./วัน 300 วัน/ปี (3,000 ชม.) · ค่าไฟ 3 บาท/หน่วย · ค่าปรับปรุง 10,000 บาท

เดิม = 0.010 kW (กิโลวัตต์) × 100 × 3,000 = 3,000 kWh/ปี
ใหม่ = 0.006 kW × 100 × 3,000 = 1,800 kWh/ปี
ลดได้ 1,200 kWh/ปี × 3 บาท = 3,600 บาท/ปี
ระยะคืนทุน = 10,000 ÷ 3,600 = 2.78 ปี

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 มาตรการที่ 2 หน้า 3-55–3-56

ระยะคืนทุน = เงินลงทุน ÷ ค่าพลังงานไฟฟ้าที่ลดลงต่อปี

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 3-53–3-58 หัวข้อ 3.13

★

ตัวเลขที่ต้องจำในหัวข้อนี้

380–780 nmความยาวคลื่นแสงที่ตามองเห็น

lux = lm/m²หน่วยความสว่าง

CRI 100แสงอาทิตย์

≥ 20 kHzบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์

10 · 5.5 · 1 Wสูญเสียบัลลาสต์ธรรมดา · สูญเสียต่ำ · อิเล็กทรอนิกส์

U ≥ 0.8ความสม่ำเสมอของแสงในอาคาร

0.8 · 0.7 · 0.6MF ห้องสะอาด · ปานกลาง · สกปรก

≤ 4 mความสูงติดตั้งหลอดฟลูออเรสเซนต์

0.85 mความสูงโต๊ะมาตรฐานที่ตั้งเครื่องวัด

จำลองอุปกรณ์ในโรงงาน

จำลองอุปกรณ์ที่บทนี้สอน ในโรงงานที่สร้างจากเนื้อหาที่อบรม · โรงผลิตและแสงสว่าง

ลองปรับเอง · เปลี่ยนค่าแล้วเห็นผลทันที

คำนวณความส่องสว่างแบบลูเมน

สถานการณ์จำลอง 2 เรื่อง · เลือกทางแก้แล้วเห็นผลเป็นตัวเลขจากตำรา

ที่มา: คู่มือผู้รับผิดชอบด้านพลังงานสามัญ (โรงงาน) พ.ศ. 2567 (พพ.) ตอนที่ 2 การจัดการพลังงานไฟฟ้า บทที่ 3 · หน้า 3-1 ถึง 3-99 (หน้าไฟล์ 105–203)

หัวข้อก่อนหน้า2.2 ระบบไฟฟ้ากำลัง หัวข้อถัดไป 2.4 การอนุรักษ์พลังงานสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า

2.3การอนุรักษ์พลังงานในระบบไฟฟ้าแสงสว่าง

แสงสว่างที่ดี: พอเพียงทั้งปริมาณและคุณภาพ

ศัพท์ปริมาณแสงที่ต้องรู้

ดัชนีความถูกต้องของสี (CRI)

อุณหภูมิสีของแสง (K)

หลอดไฟฟ้า 3 ชนิดใหญ่

บัลลาสต์: แกนเหล็ก หรือ อิเล็กทรอนิกส์

บัลลาสต์แกนเหล็ก

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์

โคมไฟ: แสงลงพื้นเท่าไร ขึ้นเพดานเท่าไร

มาตรฐานความส่องสว่าง และวิธีวัดในพื้นที่ทำงาน

คำนวณความส่องสว่างแบบลูเมน

ข้อกำหนดและข้อแนะนำการอนุรักษ์พลังงานแสงสว่าง

ตรวจวินิจฉัยระบบแสงสว่าง

มาตรการตัวอย่างในตำรา: คิดผลประหยัดและคืนทุน

ตัวเลขที่ต้องจำในหัวข้อนี้

จำลองอุปกรณ์ในโรงงาน

ลองปรับเอง · เปลี่ยนค่าแล้วเห็นผลทันที

สถานการณ์จำลอง 2 เรื่อง · เลือกทางแก้แล้วเห็นผลเป็นตัวเลขจากตำรา