BR112020010494A2

BR112020010494A2 - Sistema de ajuste de luz de dispositivos de iluminação

Info

Publication number: BR112020010494A2
Application number: BR112020010494-9A
Authority: BR
Inventors: Yukitoshi Shigenaga; Hiroyuki Matsumoto
Original assignee: Hikariyane Corporation
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-12-08
Also published as: CN111149436A; MY183931A; CN111149436B; KR102306278B1; PH12020550186A1; JP2019096587A; KR20200091863A; CA3082324C; JP6503597B1; CA3082324A1; US20200256533A1; US11054100B2; WO2019102891A1; AU2018371374B2; AU2018371374A1

Abstract

uma iluminação (17) obtida pela luz passada através de janelas de claraboia do tipo difusão de luz é afetada pelo clima e, portanto, é inadequada para iluminação, mas é possível resolver esses problemas como resultado de avanços e popularização de dispositivos de iluminação e tecnologia de controle, além de melhorias na qualidade das claraboias, e as vantagens da alta iluminação natural oferecida pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz estão sendo utilizadas agora. de acordo com a presente invenção, um valor definido (19) que é o resultado da associação de uma iluminação da superfície de trabalho necessária (14) para ambientes internos com a iluminação da superfície de trabalho (17) obtida pela luz passada através de janelas de claraboia do tipo difusão de luz (01) e a energia gerada (16) de um painel de geração de energia fotovoltaica (02) é definido como referência para um sinal de ajuste de luz. em situações como o pôr do sol de inverno e o clima chuvoso que estão em uma faixa igual ou menor que o valor definido (19), o ajuste da luz dos dispositivos de iluminação (04) é realizado por um sinal transmitido pelos painéis de geração de energia fotovoltaica.

Description

“SISTEMA DE AJUSTE DE LUZ DE DISPOSITIVOS DE ILUMINAÇÃO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de ajuste de luz de dispositivos de iluminação para controlar os dispositivos de iluminação dependente da energia elétrica, tensão ou corrente gerada por painéis de geração de energia fotovoltaica ou painéis solares instalados no mesmo telhado que o das janelas de claraboia do tipo difusão de luz.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Uma iluminação externa consiste em uma iluminação direta de luz solar e uma iluminação claraboia (a seguir denominada iluminação de luz solar). Existe uma tecnologia na qual claraboias do tipo difusão de luz ou janelas de claraboia do tipo difusão de luz são instaladas no telhado para difundir a luz solar para utilização em iluminação geral ou iluminação local. Ao passar luz uniforme para o interior usando essa tecnologia, é possível reduzir o consumo de energia do dispositivo de iluminação em cerca de 60%. Existe um sistema que instala painéis solares no telhado para gerar energia elétrica, e também um sistema combinado que instala os painéis solares e as janelas de claraboia do tipo difusão de luz no mesmo telhado. No último sistema de combinação, os painéis solares são dispostos no telhado, como um telhado de chapa dobrada ou um telhado impermeável entre as janelas de claraboia do tipo difusão de luz, respectivamente. Esse sistema de combinação foi adotado em fábricas ou armazéns logísticos com uma grande área de telhado, para economizar energia por meio das janelas de claraboia do tipo difusão de luz e para gerar energia por meio dos painéis solares.

[003] No entanto, como a luz levada para o interior através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz dependia da intensidade da luz solar, era impossível manter a iluminação constante no interior. Assim, a iluminação insuficiente no interior foi compensada com a instalação dos dispositivos de iluminação em conjunto com as janelas de claraboia do tipo difusão de luz. Se a iluminação mudasse frequentemente, dependendo da mudança do clima e a iluminação causada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz se tornasse insuficiente, era necessário ligar e desligar os dispositivos de iluminação repetidamente. Como resultado, os dispositivos de iluminação podem permanecer por um longo tempo, causando a redução das vantagens das janelas de claraboia do tipo difusão de luz.

[004] O Documento de Patente 1 descreve o arranjo de um sensor de luz natural. O Documento de Patente 2 descreve um sistema de ajuste de luz no qual a luz solar através das janelas e a luz de dispositivos de iluminação são usadas juntas. No entanto, de acordo com este sistema do Documento de Patente 2, uma vez que a luz solar é inserida através de janelas laterais, e não através de janelas de claraboia, a luz que entra não é uniforme e, portanto, não se pode esperar iluminação geral profunda. O Documento de Patente 3 descreve um sistema no qual um painel de geração de energia fotovoltaica e um dispositivo de iluminação estão integrados. Neste sistema do Documento de Patente 3, a quantidade de energia elétrica gerada pelo painel de geração de energia fotovoltaica é monitorada para obter energia elétrica externa quando a quantidade de energia elétrica gerada é insuficiente. O documento de patente 4 descreve um sistema de iluminação no qual o brilho do exterior é analisado por uma quantidade de geração de energia elétrica de painéis de geração de energia fotovoltaica para ajustar a luz dos dispositivos de iluminação interna.

DOCUMENTOS DE TÉCNICA RELACIONADOS

DOCUMENTO DE PATENTE Documento de Patente 1: Publicação de Patente Japonês 2010-160975A Documento de Patente 2: Publicação de Patente Japonês 2006-073419A Documento de Patente 3: Publicação de Patente Japonês 2013-045655A Documento de Patente 4: Publicação de Patente Japonês 2014-186962A

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA A SER RESOLVIDO PELA INVENÇÃO

[005] A janela de claraboia do tipo difusão de luz era geralmente projetada e instalada sozinha, e às vezes essa janela de claraboia não podia fornecer iluminação suficiente devido a condições climáticas adversas. Nesse caso, os dispositivos de iluminação foram mantidos por um longo tempo, sem causar um efeito de economia de energia.

[006] Assim, pode ser necessário fornecer um sistema para ajustar opcionalmente a luz dos dispositivos de iluminação de acordo com a iluminação do ambiente interno. No entanto, no sistema convencional, nenhum dispositivo para medir ou detectar sempre a iluminação do ambiente interno foi fornecido. Portanto, é um objetivo da presente invenção resolver esses problemas.

MEIOS PARA RESOLVER O PROBLEMA

[007] Um sistema de ajuste de luz de dispositivos de iluminação é fornecido com janelas de claraboia do tipo difusão de luz para coletar luz natural nos painéis para painéis de geração de energia interna e fotovoltaica ou para painéis solares. As janelas de claraboia do tipo difusão de luz e os painéis solares estão dispostos lado a lado. De acordo com este sistema de ajuste de luz, uma iluminação da superfície de trabalho em uma posição opcional obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz está associada à energia elétrica, corrente ou tensão gerada por painéis solares.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[008] Quando uma iluminação da superfície de trabalho devido à iluminação geral ou iluminação local obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz for igual à iluminação necessária na superfície de trabalho, uma energia elétrica gerada por painéis de geração de energia fotovoltaica ou painéis solares é chamada como um valor de energia definido e a iluminação nesse momento é chamada como um valor de iluminação definido. Somente — quando a iluminação da superfície de trabalho pela iluminação obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz for igual ou menor que o valor de iluminação definido, ou seja, somente quando a energia elétrica gerada por painéis solares for igual ou menor que o valor de energia definido, os dispositivos de iluminação são ligados para usar a luz dos dispositivos de iluminação. Quando a energia gerada for superior ao valor definido, os dispositivos de iluminação são desligados sem o uso de nenhum dispositivo especial ou operações humanas. Em uma modalidade da presente invenção, se a iluminação necessária na superfície de trabalho for de cerca de 400 lux, não será necessário usar nenhuma fonte de alimentação de iluminação durante o dia claro e limpo.

[009] De acordo com a presente invenção, é possível reduzir a energia de iluminação e CO? em 60% ou mais, e gerar energia eléctrica. Além disso, a vida útil dos dispositivos de iluminação pode ser estendida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010] FIG. 1 é uma vista plana que ilustra o arranjo de painéis de geração de energia fotovoltaica ou painéis solares e janelas de claraboia do tipo difusão de luz instaladas para iluminação geral no telhado nas mesmas condições;

[011] FIG. 2 é uma vista em corte ilustrando os painéis solares e as janelas de claraboia do tipo difusão de luz instaladas no telhado;

[012] FIG. 3 é uma vista da disposição e fiação que ilustra os painéis solares, um dispositivo de controle, janelas de claraboia do tipo difusão de luz e dispositivos de iluminação com controle de luz;

[013] FIG. 4 é um gráfico que ilustra a curva de energia elétrica gerada do sistema de geração de energia fotovoltaica;

[014] FIG. 5 é um gráfico que ilustra a iluminação externa medida em clima claro e limpo;

[015] FIG. 6 é um gráfico que ilustra a iluminação medida obtida pela luz passada através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz; e

[016] FIG. 7 é um gráfico que ilustra a relação da energia elétrica gerada por painéis solares, a iluminação da superfície de trabalho e o consumo de energia para a iluminação.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA

[017] Daqui em diante, uma ou mais modalidades da presente invenção serão descritas com referência aos desenhos. A presente invenção, no entanto, pode ser implementada em muitas modificações diferentes e não deve ser limitada à descrição desta modalidade. Observe que os mesmos números de referência são usados para os mesmos elementos em toda a modalidade.

[018] FIG. 1 é uma vista plana ilustrando janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 e painéis solares 02 instalados em um telhado. FIG. 2 mostra que a luz solar 07 é irradiada para as janelas de claraboia do tipo difusão deluz 01 e os painéis solares 02 sob as mesmas condições. FIG. 3 mostra uma relação das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01, os painéis solares 02, um dispositivo de controle 03, um dispositivo de iluminação com controle de luz 04, um cabo de energia elétrica para controle de luz 05, uma linha de fiação de sinal ou linha sem fio para controle de luz 06 e uma luz solar 07. FIG. 4 mostra a energia gerada dos painéis solares em relação a cada vez (citado no site da Kyushu Electric Power Co,., Inc ). Na figura, a curva superior 09 indica a energia gerada em um dia claro e limpo, a curva do meio 10 indica a energia gerada em um dia de clima irregular e a curva inferior 11 indica a energia gerada em um dia nublado. FIG. 5 mostra a iluminação externa medida 12 de uma modalidade em clima claro e limpo. FIG. 6 mostra a iluminação da superfície de trabalho 13 obtido pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz no mesmo clima claro e limpo da FIG 5. Na FIG. 6, uma curva 15 indica a iluminação da superfície de trabalho obtida pela luz passada através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 em clima chuvoso e uma linha 14 indica a iluminação necessária da superfície de trabalho de 400 lux. FIG. 7 mostra uma energia elétrica 16 gerada por painéis solares 02, uma iluminação da superfície de trabalho 17 obtida pela luz passada através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 e um consumo de energia 18 dos dispositivos de iluminação. O consumo de energia 18 aumenta quando a energia gerada 16 e a iluminação da superfície de trabalho 17 devido às janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 se tornam menores que o valor definido 19.

[019] No caso das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 e os painéis solares 02 estarem dispostos alternadamente no telhado 08 nas mesmas condições, a luz solar 07 é sempre irradiada para as janelas de claraboias do tipo difusão de luz 01 e os painéis solares 02 nas mesmas condições. Assim, a iluminação da superfície de trabalho 17 obtida pela luz passada através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 e a energia elétrica gerada por painéis solares 02 são proporcionais entre si. A iluminação da superfície de trabalho 17 obtida pela luz passada através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 é medida e registrada, e a energia elétrica 16 gerada por painéis solares 02 em uma iluminação necessária da superfície de trabalho opcional 14 é determinada como um valor de energia definido 19. Este valor de energia definido 19 é enviado para os dispositivos de iluminação com controle de luz 04 por meio do cabo de energia elétrica para controle de luz 05, o dispositivo de controle 03 e a linha de fiação de sinal ou a linha sem fio para controle de luz 06. Quando a energia elétrica gerada por painéis solares 02 é igual ou menor que o valor de energia definido 19, os dispositivos de iluminação 04 são ligados para usar a luz desses dispositivos de iluminação 04.

[020] Quando a energia elétrica gerada se torna superior ao valor definido 19, os dispositivos de iluminação 04 são desligados sem o uso de nenhum dispositivo especial ou operações humanas. Ao fornecer um ou mais critérios, os dispositivos de iluminação 04 podem ajustar automaticamente a iluminação sem usar nenhum iluminômetro. Cada uma das janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 tem uma largura de 50 cm com uma largura efetiva de luz do dia de 47 cm e, portanto, pode absorver muita luz do dia. Uma vez que não é necessária uma grande largura de instalação para as janelas de claraboia 01, é possível obter uma iluminação interna substancialmente uniforme, mesmo que a área total da instalação seja de 3 a 7% da área do telhado. Portanto, os painéis solares 02 podem ser instalados com mais eficiência no espaço vazio do telhado. Na modalidade mencionada acima, as janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 são instaladas no telhado 08. No entanto, nas modificações, janelas laterais do tipo difusão de luz podem ser instaladas na parede e operações similares podem ser esperadas.

[021] Curvas 09, 10 e 11 mostradas na FIG. 4 representam energias geradas dos painéis solares 02. Essas energias geradas correspondem às condições climáticas e são proporcionais à curva de iluminação obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01. A iluminação externa 12 mostrada na FIG. 5 indica 125.000 lux às 12:40 quando o clima está claro e limpo. Como mostrado na FIG. 6, a iluminação da superfície de trabalho 13 obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz 01 naquele horário foi mantida mais do que a iluminação da superfície de trabalho necessária 14 (igual a 400 lux), mesmo quando o tempo estava temporariamente nublado por volta das 12:00. Isso ocorre porque, mesmo no tempo nublado, sem iluminação direta da luz solar, havia uma claraboia fornecendo a iluminação de O a 50.000 lux. No clima chuvoso, a iluminação da superfície de trabalho 15 foi mantida sobre a iluminação necessária da superfície de trabalho 14 até cerca das 14:30, mas, posteriormente, como a iluminação se tornou insuficiente, foi necessário ligar os dispositivos de iluminação 04. Como mostrado na FIG. 7, quando a energia gerada era igual ou menor que o valor de energia definido 19 ou a iluminação da superfície de trabalho era igual ou menor que o valor de iluminação definido 19, os dispositivos de iluminação foram ligados e iluminados. A energia gerada 16 eoconsumo de energia 18 dos dispositivos de iluminação são inversamente proporcionais entre si.

[022] De acordo com a presente invenção, mede-se e obtém-se uma relação entre a iluminação da superfície de trabalho obtida pela luz passada através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz e a energia gerada, a tensão ou a corrente dos painéis solares é medida e obtida e, de acordo com o relacionamento obtido, o ligamento, o desligamento ou o ajuste da luz dos dispositivos de iluminação com base na iluminação são realizados sem medir a iluminação pelo medidor de iluminação.

[023] A presente invenção pode utilizar a energia elétrica gerada por painéis solares instalados ou o módulo mínimo dos painéis solares instalados com a finalidade de ajuste da luz como um sensor confiável e pode omitir vários sensores, como um sensor óptico, um sensor de tempo, um sensor de detecção do corpo humano ou similar.

[024] A iluminação em alturas opcionais devido à luz transmitida através das janelas de claraboia do tipo difusão de luz e a energia gerada, o valor da tensão ou o valor da corrente dos painéis solares (instalados em paralelo com as janelas de claraboia do tipo de difusão de luz) são medidos e as relações entre eles são obtidas. Além disso, para obter um valor de energia definido para ligar, desligar ou ajustar a luz dos dispositivos de iluminação, as relações entre a iluminação necessária da superfície de trabalho da superfície de trabalho a uma altura opcional, a iluminação da superfície de trabalho a uma altura opcional obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz e a energia gerada, o valor da tensão ou o valor atual dos painéis solares são obtidos. Como resultado, de acordo com o valor de energia definido e a energia gerada dos painéis solares, o ligamento,

o desligamento ou o ajuste de luz dos dispositivos de iluminação podem ser efetivamente controlados.

[025] O sistema de ajuste de luz com janelas de claraboia do tipo difusão de luz combinadas com os dispositivos de iluminação com controle de luz utiliza a energia elétrica gerada por painéis solares como sensor de iluminação. A energia gerada dos painéis solares muda bastante, dependendo da quantidade de insolação, e também a iluminação da superfície de trabalho obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo difusão de luz também muda dependendo da quantidade de insolação. Essa energia gerada e a iluminação da superfície de trabalho estão em proporção direta uma com a outra. Ao aplicar esse princípio, se o ajuste de luz dos dispositivos de iluminação for realizado dependendo da energia gerada que varia a cada hora, uma iluminação estável que é mais que a iluminação da superfície de trabalho necessária pode ser sempre obtida sem o uso de um sensor de luz ou outro sensor.

[026] Um telhado de chapa dobrada ou um telhado impermeável em que podem ser instaladas janelas de claraboia do tipo difusão de luz são usados para edifícios de grande escala.Caso a área total da instalação das janelas de claraboia do tipo difusão de luz seja de cerca de 3-7% da área do telhado, a iluminação da superfície de trabalho logo abaixo do telhado se tornará quase uniforme. Se cada painel solar estiver disposto entre as janelas de claraboia do tipo difusão de luz, é possível instalar os painéis solares em uma área de quase 70% da área do telhado, mesmo considerando a passagem de manutenção, para realizar simultaneamente economia de energia e geração de energia. Se os dispositivos de iluminação não forem usados durante o dia, a vida útil dos dispositivos de iluminação poderá ser estendida. Como o ajuste de luz dos dispositivos de iluminação instalados em ambientes internos é realizado usando os painéis solares, sempre é possível garantir uma iluminação clara e segura superior à iluminação da superfície de trabalho. O uso de uma bateria de armazenamento é eficaz para assegurar a energia da iluminação, mesmo quando a energia externa é perdida.

[027] As normas industriais japonesas estabelecem o valor do incentivo da iluminação necessária para a superfície de trabalho. Este valor é chamado como a iluminação da superfície de trabalho necessária. Quando a iluminação da superfície de trabalho obtida pela luz passada pelas janelas de claraboia do tipo de difusão de luz for igual à iluminação necessária da superfície de trabalho, a energia gerada dos painéis solares é determinada como um valor de energia definido. Esse valor de energia definido é diferente em cada sistema, dependendo das condições de instalação. A energia elétrica gerada por painéis solares é enviada ao dispositivo de controle para realizar o ajuste da luz dos dispositivos de iluminação por fio ou sem fio.

DESCRIÇÃO DOS NÚMEROS DE REFERÊNCIA 01: Janelas de claraboia do tipo difusão de luz 02: Painel solar 03: Dispositivo de controle 04: Dispositivo de iluminação com controle de luz 05: Cabo de energia elétrica para controle de luz 06: Linha de fiação de sinal ou linha sem fio para controle de luz 07: Luz solar (Luz solar direta e claraboia) 08: Telhado de chapa dobrada 09: Energia elétrica gerada por painéis solares em clima claro e limpo 10: Energia elétrica gerada por painéis solares em clima fora de estação 11: Energia elétrica gerada por painéis solares em tempo nublado 12: Iluminação externa em clima claro e limpo 13: Iluminação da superfície de trabalho devido à luz passada através de janelas de claraboia do tipo difusão de luz em clima claro e limpo

14: Iluminação da superfície de trabalho necessária

15: Iluminação da superfície de trabalho devido à luz passada através de janelas de claraboia do tipo difusão de luz em clima chuvoso

16: Energia elétrica gerada por painéis solares

17: Iluminação da superfície de trabalho devido à luz passada através de janelas de claraboia do tipo difusão de luz

18: Consumo de energia dos dispositivos de iluminação

19: Valor definido (valor de iluminação definido e definir valor de energia definido)

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de ajuste de luz de dispositivos de iluminação, CARACTERIZADO pelo fato de que as janelas de claraboia do tipo difusão de luz são dispostas uniformemente em uma superfície do telhado, de modo que uma iluminação da superfície de trabalho obtida pela luz passada através das ditas janelas de claraboia do tipo difusão de luz em uma posição arbitrária interna se torne uniforme e os painéis de geração de energia fotovoltaica são dispostos na dita superfície do telhado, de modo que a luz solar seja irradiada nos ditos painéis de geração de energia fotovoltaica nas mesmas condições que as ditas janelas de claraboia do tipo difusão de luz, em que a iluminação da superfície de trabalho em uma posição opcional obtida pela luz passada através das ditas janelas de claraboia do tipo difusão de luz e a energia gerada, a corrente ou a tensão dos ditos painéis de geração de energia fotovoltaica estão associados entre si em proporção direta, e em que a energia gerada, a corrente ou a tensão dos ditos painéis de geração de energia fotovoltaica quando a iluminação da superfície de trabalho em um opcional posição obtida pela luz passada através das referidas janelas de claraboia do tipo difusão de luz é igual a uma iluminação da superfície de trabalho necessária é determinada como um ponto de referência para ligar, desligar ou ajustar a luz dos ditos dispositivos de iluminação.

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