م.م الاء حسين<br /><br />المقدّمة<br /><br />الإضاءة تمثّل جزءًا مهمًّا من استهلاك الطاقة في المباني السكنية والتجارية والخدمية. التصميم الذكي والمستدام لأنظمة الإضاءة يقلّل استهلاك الكهرباء ويُحسّن راحة المستخدمين وجودة الرؤية، ويساهم في تقليل البصمة الكربونية مع تحسين التكلفة على مدى دورة الحياة.<br /><br />مبادئ التصميم الموفِّرة للطاقة<br /><br />التصميم القائم على الغرض: تحديد متطلبات الإضاءة لكل مساحة وفق الأنشطة (عمل مكتبي، تجزئة، ممرات، مستودعات...).<br /><br />الاعتماد أولاً على النهار (Daylighting): استثمار الضوء الطبيعي لتقليل الحاجة للإضاءة الاصطناعية باستخدام فتحات محكمة التصميم، ظلال قابلة للتحكم، وستائر ذكية.<br /><br />اختيار مصادر عالية الكفاءة: LEDs ومصادر ضوئية صلبة مع مؤشرات أداء محسوبة (لومن/واط).<br /><br />أنظمة تحكم ديناميكية: حساسات حضور، تحكم جرعات ضوئية (dimming)، تحكم استغلال النهار (daylight harvesting)، وبرمجيات جدولة.<br /><br />التقليل من الهدر الضوئي والإبهار: تصميم التركيبات والعاكسات لتوجيه الضوء حيث الحاجة، والالتزام بمؤشرات الوهج المقبول (UGR).<br /><br />تفكيك المتطلبات إلى مساحات صغيرة: تقسيم مناطق الإضاءة إلى دوائر قابلة للتحكم المستقل لتقليل التشغيل غير الضروري.<br /><br />المواصفات الفنية المهمة<br /><br />المستويات الإضائية الموجهة (Illuminance, lux) — أمثلة شائعة:<br /><br />مكاتب عامة: 300–500 لوكس على مستوى المكتب.<br /><br />غرف الاجتماعات: 300–500 لوكس (مع خيارات للمحاضرات وتخفيض الإضاءة للعروض).<br /><br />متاجر تجزئة: 500–1000 لوكس (حسب نوع البضاعة).<br /><br />ممرات/سلالم: 100–200 لوكس.<br /><br />مستودعات: 100–200 لوكس (مسارات العمل أعلى).<br /><br />جودة الضوء: CRI ≥ 80 للمكاتب و≥ 90 للأماكن التي تتطلب تمييز ألوان دقيق.<br /><br />درجة حرارة اللون (CCT): 3000–4000 K للمكاتب (3000K مريح دافئ، 4000K محايد/نشط).<br /><br />مقياس الوهج (UGR): استهداف UGR < 19 في مناطق العمل المكتبي.<br /><br />كثافة قدرة الإضاءة (LPD): أهداف حديثة للمباني الموفِّرة تتراوح عادة من 5 إلى 10 واط/م² للمكاتب المصممة بكفاءة، مع اختلاف حسب الاستخدام والمعايير المحلية.<br /><br />تحمّل الخسارة الضوئية (Lumen maintenance): اختيار مصابيح LED مع L70 ≥ 50,000 ساعة أو أفضل بحيث تبقى الإضاءة فعالة لفترة أطول.<br /><br />ملاحظة: القيم أعلاه تقديرية ويُنصح بالرجوع للمعايير المحلية (مثل ASHRAE/ASHRAE 90.1، IES، CIBSE أو المواصفات الوطنية) لتفاصيل متطلبات الأداء.<br /><br />تقنيات ومكونات رئيسية موفرة للطاقة<br /><br />مصابيح LED عالية الكفاءة: كفاءة لومن/واط عالية، تحكم جيد في الانخفاض الضوئي، وعمر طويل.<br /><br />دوائر تحكم متقدمة: DALI (وDALI-2)، 0–10V dimming، شبكات ذكية متكاملة عبر BACnet/Modbus.<br /><br />حساسات الحركة/الحضور: PIR و ultrasonic مع إعداد حساسية وزمن إطفاء قابل للتعديل.<br /><br />حساسات استغلال النهار: تقليل شدة الإضاءة الاصطناعية تبعًا لفرط الضوء الطبيعي.<br /><br />أنظمة إدارة المباني (BMS): لربط الإضاءة بأنظمة التدفئة/تهوية/تكييف للطاقة المنزلقة والتحكم المركزي.<br /><br />إضاءة موجهة ومهندسة (Task lighting): تقليل الحاجة لإضاءة عامة قوية من خلال إضاءة المهام القابلة للتعديل.<br /><br />أدوات وبرمجيات التصميم والمحاكاة<br /><br />DIALux / Relux / AGi32 / Radiance — لمحاكاة توزيع الضوء، حساب مستويات اللوكس، وتقدير الوهج.<br /><br />نمذجة الطاقة المتكاملة (EnergyPlus, eQuest) — لتقدير تأثير نظام الإضاءة على استهلاك الطاقة العام للمبنى.<br /><br />استخدام النماذج التوأمية الرقمية (Digital Twin) للتحكم التشغيلي وتحسينات ما بعد التركيب.<br /><br />استراتيجيات ترشيد واقعية (تصميم وترميم)<br /><br />تصميم أولي محكم: استغلال توزيع الفتحات، طلاء الأسطح بعكسية مناسبة، وتخطيط المساحات لتقليل الحاجة للإنارة الاصطناعية.<br /><br />تحديد المناطق وتشغيل جزئي: تقسيم المساحة وتحكّم مستقل لكل منطقة.<br /><br />تطبيق تحكم مرحلي (Tuning): تقليل اللمعان الافتراضي للمنشأة إلى مستويات لا تقل عن حاجة المستخدمين على أرض الواقع (task tuning).<br /><br />استبدال تدريجي (Retrofit): تبديل المصابيح والتركيبات القديمة بLED مع الاحتفاظ بالتوصيلات حيث ممكن لتقليل التكلفة الأولية.<br /><br />صيانة ذكية: جدول صيانة للمصابيح وتنظيف المنشآت لخفض فقدان الضوء بسبب الترسبات (soiling).<br /><br />الاعتبارات الاقتصادية وقياس الأداء<br /><br />تحليل دورة الحياة (LCCA): احتسب تكلفة الشراء + التركيب + الطاقة + الصيانة مقابل التوفير على مدى العمر الافتراضي.<br /><br />مؤشرات الأداء (KPIs): استهلاك الطاقة للإضاءة (kWh/m²·year)، LPD الفعلي (W/m²)، زمن تشغيل الإضاءة غير الضرورية، ونسبة توفير الطاقة بعد الإجراءات (%).<br /><br />فترة الاسترداد (Payback): عادةّ تتراوح من 1 إلى 5 سنوات لمشروعات استبدال LED مع تحكم فعّال، لكنها تعتمد على سعر الطاقة والحوافز.<br /><br />الجوانب الإنسانية والراحة البصرية<br /><br />مراعاة الارتباط بين الإضاءة وجودة العمل والنوم والصحة (توقيت ولون الإضاءة يؤثران على الإيقاع اليومي).<br /><br />استخدام تحكم لوني ودرجات حرارة لونية متغيرة (Tunable White) في المساحات التي تتطلب مرونة بيئية (مكاتب مرنة، مستشفيات).<br /><br />خطوات عملية لتصميم مشروع نموذجي (Workflow)<br /><br />جمع متطلبات المستخدم: نشاطات، ساعات تشغيل، متطلبات خاصة.<br /><br />مسح الموقع: قياس ضوء النهار، خرائط الواجهات، اخذ بيانات الارتفاع والانعكاسات.<br /><br />اختيار معايير التصميم: مستويات لوكس، UGR، CCT، CRI، LPD المستهدف.<br /><br />تصميم مفهوم مبدئي: مخططات تقسيم، خيارات تركيبات، مواقع حساسات.<br /><br />محاكاة وتعديل: استخدام DIALux/Relux للحصول على توزيع ضوئي ومؤشرات الوهج.<br /><br />اختيار معدات ومواصفات: لومن/واط، عمر L70، شهادات (وضع CE/UL إلخ)، وتحكم متوافق.<br /><br />تنفيذ وتهيئة (Commissioning): ضبط البرنامج والتحكّم (light tuning) ومعايرة الحساسات.<br /><br />مراقبة بعد التركيب: جمع بيانات استهلاك وتحليل KPIs لتعديلات لاحقة.<br /><br />تحديات عامة وحلول مقترحة<br /><br />تكاليف الابتداء: استخدم حوافز حكومية أو برامج تمويل للطاقة لتقليل العبء.<br /><br />انحراف الحساسات منخفضة الجودة: اختيار حساسات مع مواصفات وضمان، وبرنامج معايرة دوري.<br /><br />مقاومة المستخدم للتغيير: حملات توعية وتجارب تشغيلية توضح راحة الضوء والتحكم الشخصي.<br /><br />الخاتمة<br /><br />تصميم أنظمة الإضاءة الموفرة للطاقة يجمع بين هندسة الإضاءة التقليدية وتقنيات حديثة (LED، تحكم شبكي، استغلال النهار). بتطبيق مبادئ التصميم السليم، والمحاكاة، وأنظمة التحكم الذكية، يمكن تحقيق توفير كبير بالطاقة مع تحسين جودة البيئة الداخلية للمستخدمين وتقليل تكاليف التشغيل على المدى الطويل.<br /><br />مراجع (APA) مقترحة للقراءة والاقتباس<br /><br />Boyce, P. R. (2014). Human Factors in Lighting (3rd ed.). CRC Press.<br /><br />Illuminating Engineering Society. (2011). IES Lighting Handbook (10th ed.). IES.<br /><br />Pérez-Lombard, L., Ortiz, J., & Pout, C. (2008). A review on buildings energy consumption information. Energy and Buildings, 40(3), 394–398. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.03.007<br /><br />U.S. Department of Energy. (2015). Solid-State Lighting R&D Plan. U.S. DOE.<br /><br />Rea, M. S. (Ed.). (2000). IESNA Lighting Handbook (9th ed.). Illuminating Engineering Society of North America.<br /><br />CIBSE. (2014). Lighting Guide (relevant CIBSE guides). Chartered Institution of Building Services Engineers.<br /><br />ASHRAE. (2019). ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1—Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings. ASHRAE.<br />جامعة المستقبل الجامعة الاولى في العراق