I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   65 7 ~ 67 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 .i 1 . p p 65 7 - 67 2         657     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Ana ly sis  of t he  ef f ect  o f  enviro nmen tal co ndition s o energy   sa v ing s in ligh ting sy stems with  di mm ing  method i n  cam pus  buildings       Ref din a l N a zir 1 ,   F a j ril  Ak ba r 1 ,   H a s m a t   M a lik 2 ,3 ,   Dendi Adi Sa pu t ra 4 ,   I g o   Cik a l Mu ha rr a m 1   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a A n d a l a s,  P a d a n g ,   I n d o n e s i a   2 D e p a r t me n t   of   E l e c t r i c a l   P o w e r   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y si a   ( U TM ) ,   J o h o r ,   M a l a y si a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   G r a p h i c   Er a   ( D e e me d   t o   b e   U n i v e r si t y ) ,   D e h r a d u n I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   M e c h a n i c a l   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s An d a l a s ,   P a d a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 7 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Dec   1 1 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Dec   2 6 ,   2 0 2 4       Ou re se a rc h   is  in tro d u c in g   a   li g h ti n g   s y ste m   u sin g   d imm in g   lam p s   to   u ti l ize   n a tu ra su n li g h t o   sa v e   e lec tri c a e n e rg y   i n   c a m p u b u il d in g s.  It  b e g a n   with   d e sig n i n g   a n   LE D   li g h t - d imm in g   sy ste m   u sin g   AC   c h o p p e tec h n o l o g y .   I wa s   tes ted   in   li b ra ry   ro o m in   c a m p u b u il d in g s.  Its  r o o m   is  d i v i d e d   in to   th re e   z o n e (A,  B,   C)  b a se d   o n   th e   in te n sity   o n a tu ra li g h re a c h in g   th e   ro o m   a n d   th e   lo c a ti o n   o f   th e   wo rk   p o i n ts.  W e   a n a ly z e d   t h e   i n flu e n c e   o th e   e n v iro n m e n t   a ro u n d   th e   re se a rc h   o b jec t,   in c lu d in g   th e   lo c a ti o n   o wo r k   p o in ts,  we a th e r   c o n d i ti o n s,  th e   p o siti o n   o f   th e   su n ,   a n d   e lec tri c a e n e rg y   sa v in g   i n   l ig h ti n g   sy ste m u sin g   d imm in g   LE li g h t in   c a m p u b u i ld i n g s.   Th e   tes re s u lt sh o w   th a imp lem e n ti n g   t h e   p ro p o se d   d imm in g   sy ste m   c a n   re d u c e   ro o m   e lec tri c it y   c o n s u m p ti o n   b y   a n   a v e ra g e   o f   5 0 . 3 1 %   in   g o o d   we a th e c o n d i t io n s.   T h e   lo c a ti o n   o th e   wo r k   p o in i n   th e   r o o m   d ra m a ti c a ll y   in fl u e n c e th e   a m o u n o f   th is  sa v i n g s.   F o wo r k   p o i n t   lo c a ti o n i n   z o n e   C,   t h e se   sa v in g s   c a n   re a c h   9 3 . 7 0 7 % ,   wh il e   f o wo r k   p o i n ts  in   z o n e   A,   t h e   sa v in g a re   o n l y   1 2 . 1 7 7 % .   T h e   re su lt sh o th a t h e   p e rc e n tag e   o e lec tri c it y   c o n su m p ti o n   sa v i n g fro m   th e   li g h t in g   sy ste m   c a n   b e   i n c re a se d   b y   in c re a sin g   th e   n a tu ra l   li g h t   th a re a c h e th e   ro o m .     K ey w o r d s :   E n er g y   c o n s u m p tio n   E n er g y   s av in g     L ig h t d im m in g   s y s tem     Natu r al  l ig h t   Z er o   en er g y   b u ild in g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Fajr il Ak b ar     Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s itas   An d alas   L im au   Ma n ih   C am p u s ,   Pad a n g ,   W est Su m atr 2 5 1 6 3 ,   I n d o n esia   E m ail:  ijab @ it.u n an d . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h b u ild i n g   s ec to r   is   th e   s ec o n d   lar g est  s ec to r   th at  co n s u m es  p r im ar y   e n er g y   g l o b ally .   T h is   s ec to r   co n s u m es  4 0 o f   th wo r l d ' s   p r im ar y   en e r g y ,   s lig h tly   s m a ller   th an   th tr an s p o r tatio n   s ec to r ,   wh ich   r ea ch es   4 3 %,  wh ile  th in d u s tr ial  s ec to r   o n ly   co n s u m es  1 7 o f   w o r ld   en e r g y   [ 1 ] .   O f   th 4 0 %,  1 2 co m es  f r o m   em b o d ied   ca r b o n   ( E C )   [ 2 ] .   Du to   th e   s ig n if ican t   in f lu e n ce   o f   th b u ild in g   s ec to r   o n   th e   wo r ld ' s   en er g y   s u p p ly ,   th is   will  en co u r ag in ten s iv e   ef f o r ts   to   f in d   n ew  s o lu tio n s   to   r ed u ce   en er g y   n ee d s   in   th b u ild in g   s ec to r .   R ed u cin g   en e r g y   n ee d s   in   th e   b u ild in g   s ec to r ,   g lo b ally   an d   s i g n if ican tly ,   will  p lay   r o le   in   o v er co m in g   th e   wo r ld   en er g y   cr is is   an d ,   s im u ltan eo u s ly ,   ca n   r e d u ce   th g r ee n h o u s ef f ec o r   C O 2   em is s io n s .   m ea s u r em en t   in clu d in g   m a n ag em e n o f   em b o d ied   ca r b o n   h as  b ee n   ela b o r ated   o n   d if f e r en p r o b ab ilis tic  ap p r o ac h es.  Fo r   co m p an ies o r   p u b lic  i n s titu tio n s ,   r ed u ci n g   e n er g y   c o n s u m p ti o n   in   th eir   b u ild in g s   will r ed u ce   o p er atio n al  co s ts   an d ,   at  th s am tim e,   in c r ea s e   th co m p etitiv en ess   o f   t h co m p an y   o r   in s titu tio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   65 7 - 67 2   658   C u r r en tly ,   s ev er al  d ev elo p ed   co u n tr ies  h av m a d ef f o r ts   to   r ed u ce   b u ild i n g   en er g y   co n s u m p tio n   b y   o p tim izin g   th e   u s o f   lo ca l   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   ar o u n d   th b u ild in g   o n   th e n er g y   s u p p ly   s id c o m b in e d   with   ef f o r ts   to   s av o r   co n s er v en er g y   o n   th en e r g y   u s s id o f   th b u ild i n g .   T h c o n c ep is   k n o wn   as  th Z er o   E n er g y   B u ild in g   ( Z E B )   co n ce p t   [ 3 ] - [ 5 ] ) .   I ca n   b d iv i d ed   i n to   ( i)   n ea r ly   Z er o   E n er g y   B u ild in g   ( n Z E B )   if   th er is   s till   tin y   am o u n o f   en er g y   s u p p lied   f r o m   o u ts id th b u ild in g ,   an d   ( ii)  Net  Z e r o   E n er g y   B u ild in g   ( NZ E B )   if   alm o s all  th b u ild in g ' s   en er g y   n ee d s   ar m et   b y   its elf .   I n   E u r o p e,   s tar tin g   in   2 0 2 0 ,   all  n ewly   co n s tr u cted   b u ild in g s   ar s tr o n g ly   en c o u r a g ed   to   im p lem en t   th n Z E B   co n ce p [ 3 ] ,   [ 6 ]   T h ap p licatio n   o f   th Z E B   c o n ce p t o   b u ild in g s   is   in f lu e n ce d   b y   m a n y   f ac to r s ,   in clu d i n g   b u ild in g   lo ca tio n ,   clim ate  an d   wea th er ,   ch ar ac ter is tics   o f   ac tiv ities   in   th b u ild in g ,   b eh a v io r   o f   en er g y   u s er s ,   q u ality   o f   en er g y   d is tr ib u ted ,   an d   b u ild in g   s tr u ctu r e .   C lim ate  an d   wea th er   g r ea tly   in f lu e n ce   th ch ar ac ter is tics   o f   b u ild in g s '   en er g y   c o n s u m p tio n .   E u r o p e,   wh ich   h as  a   clim ate  with   f o u r   s ea s o n s   ( h o t,   co ld ,   s p r in g ,   an d   au t u m n ) ,   will  h av attr ib u tes  o f   r e n ewa b le  en er g y   s o u r ce s   an d   b u ild in g   en er g y   co n s u m p tio n   th a ar e   v er y   d if f er e n f r o m   So u th ea s Asi a,   wh ich   h as  a   tr o p ical  clim ate.   Ap ar f r o m   th at,   th en er g y   u s ed   in   E u r o p ea n   b u il d in g s   is   g en er ally   elec tr ical  an d   h ea t e n er g y .   I n   c o n tr ast,  in   tr o p ical  ar ea s ,   it o n ly   u s es e lectr ical  en er g y .     I n   ca m p u s   b u il d i n g s ,   t h e   m o s t   ex t e n s i v e   u s e   o f   e lec tr ica e n e r g y   is   f o r   r o o m   te m p e r at u r e   c o n d it io n i n g ,   wh i le   t h e   s ec o n d   m o s t   p r o m i n en t   u s e   is   f o r   t h e   li g h ti n g   s y s te m .   T h e   li g h ti n g   s y s te m ' s   el ec t r ical   e n e r g y   r e ac h es   2 5 %   o f   a ll  ele ct r ic al   e n e r g y   c o n s u m e d   b y   ca m p u s   b u il d i n g s   [ 7 ] .   I f o c u s es   o n   s a v i n g   e lec t r ic al   e n e r g y   u s f o r   ca m p u s   b u il d i n g   li g h ti n g   s y s te m s .   St u d ies   o n   s a v i n g   ele ct r ic i ty   c o n s u m p ti o n   i n   b u i ld in g   li g h ti n g   s y s t em s   h a v e   b e en   ca r r ie d   o u f o r   l o n g   t i m e .   Ge tu   a n d   Atti [ 8 ]   s t u d i e d   e n e r g y   s a v i n g s   b y   r e p l ac i n g   o r d in ar y   l am p s   wit h   L E D   l am p s   wit h   e f f ici e n te ch n o l o g y   i n   ca m p u s   li g h ti n g   s y s t em s .   A tti an d   G et u   [ 9 ]   d esi g n ed   a   li g h ti n g   s y s te m   wit h   L E la m p s   i n t eg r a te d   wit h   t im er   t o   r e g u la te  t h ei r   li f et im a cc o r d in g   t o   t h e   le ct u r s ch ed u l e.     B ah a r u m   [ 1 0 ]   u s ed   L DR   an d   PIR  s en s o r s   to   r e d u ce   e lec tr ici ty   c o n s u m p ti o n   i n   li g h ti n g   s y s tem s .   I m p le m e n ti n g   en er g y   m a n a g e m e n t   in   ca m p u s   l ig h t in g   s y s t em s   is   a   c h ea p   s o l u ti o n   f o r   s a v i n g   e n er g y   i n   c am p u s   b u i ld in g s   [ 1 1 ] Kim   e t   a l.   [ 1 2 ]   p r o p o s ed   a d j u s tin g   t h e   l o ca t io n   o f   s e n s o r s   at   wo r k   p o i n ts   t o   i n c r e ase   e n er g y   s a v i n g s   i n   li g h ti n g   s y s te m s   w it h   d a y li g h t - r es p o n s i v d i m m i n g   s y s te m s   ( DR DS) .   Ho w ev er ,   f u r th er   r ese ar ch   r eg a r d in g   u s i n g   n a tu r a l   lig h t   f r o m   s u n li g h to   i n c r ea s e   ele ctr ic al  e n e r g y   s a v i n g s   in   c a m p u s   b u i ld in g   li g h ti n g   s y s t em s   is   s till   l im i te d .   T h is   s tu d y   h y p o t h esi ze s   t h a t   u s i n g   n a tu r a li g h t   i n   b u il d i n g   li g h ti n g   s y s t em s   p o s iti v e l y   im p ac ts   ele ctr ici ty   co n s u m p t io n   i n   c am p u s   b u il d i n g s .   T h is   r esea r c h   a i m s   to   u ti liz e   t h e   a b u n d an t   n at u r al   l ig h t   o n   tr o p i ca l   ca m p u s es   t o   i n c r e ase   s a v i n g s   i n   ele ct r i cit y   c o n s u m p ti o n   r e q u i r e d   f o r   b u il d i n g   li g h ti n g   s y s te m s .   W e   a r m o ti v at e d   to   c o n d u ct   t h is   r esea r ch   b e ca u s t h li g h ti n g   s y s te m   c o n s u m es 2 5 % o f   el ec t r i ca l   e n er g y   i n   ca m p u s   b u i ld in g s   i n   tr o p ic al  cli m a tes ,   an d   n at u r al   l ig h t   s o u r c es  ar a b u n d a n t   i n   th is   r e g i o n .   I n   a d d iti o n ,   t h ca m p u s   l ig h t in g   s y s te m   in   t h e   o b j ec t   o f   s t u d y   is   s ti ll   c o n v e n ti o n al ,   wit h o u c o n s id er in g   th p o t en tial   f o r   a b u n d an n a tu r al   li g h t .   T h is   p ap er   a n aly ze s   th i n f lu e n ce   o f   th en v ir o n m en t a r o u n d   th r esear ch   o b ject,   s u ch   as th lo ca tio n   o f   wo r k   p o in ts ,   wea th er   co n d it io n s ,   an d   s u n   p o s itio n ,   o n   s av i n g   elec tr ical  en er g y   in   lig h tin g   s y s tem s   u s in g   th e   m eth o d   o f   d im m in g   lig h ts   in   ca m p u s   b u ild in g s .   T h s tu d y   b eg an   with   th d ev elo p m e n d esig n   o f   lig h t - d im m in g   s y s tem   in   th r o o m   lig h tin g   s y s tem   in   ca m p u s   b u ild in g s   as  an   ef f o r to   u tili ze   n atu r al  lig h f r o m   s u n lig h to   s av elec tr ical  en e r g y .   T h test   r esu lts   o f   th e   d e v elo p ed   s y s tem   wer a n aly ze d   to   i n cr ea s n at u r al   lig h illu m in atio n   r ea ch i n g   wo r k   p o in ts   in   th e   r o o m .   T h e   r esu lts   o f   th is   a n aly s is   ca n   b co n s id er e d   wh e n   im p r o v in g   th en v ir o n m en tal  c o n d itio n s   ar o u n d   th b u ild i n g   o r   wh en   s elec tin g   th lo ca tio n   an d   s tr u ctu r o f   th e   b u ild in g   a n d   p lan n in g   th lig h tin g   s y s tem   in   n ew  b u ild in g .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   2 . 1 .     Z er o   ener g y   bu ild ing   ( Z E B )   co ncept s   a nd   s m a rt   bu ild ing   Acc o r d in g   to   Hu [ 1 3 ] ,   Z E B   is   h o b u ild in g   ca n   p r o d u ce   its   en er g y   as  m u ch   as  it   co n s u m es  in   a   y ea r .   Fro m   an   ar c h itectu r al  p o in o f   v iew,   Z E B   is   co n ce p o f   h o w   to   d esig n   m ater ials   s o   th at  t h en e r g y   r eq u ir ed   f o r   th b u ild in g   is   m in im al  ( n Z E B ) .   I s ee m s   o n ly   to   ap p ly   to   b u ild i n g s   th at  ar to   b b u ilt.  On   th e   o th er   h a n d ,   an   a p p r o ac h   is   also   n ee d e d   f o r   b u ild in g s   th at   h a v b ee n   m ad b y   c o n v e r tin g   t h ese  b u ild in g s   in t o   in tellig en b u ild in g s .   Acc o r d i n g   to   Ma y er   a n d   E n g e - R o s en b latt   [ 1 4 ] ,   f o u r   asp ec ts   o f   en e r g y   m a n ag em en t   ar e   r eq u ir ed   to   im p lem e n t th is   in tellig en t b u ild in g   co n ce p t:   a)   Dis tr ib u ted   s en s o r s   to   o b tain   a p p r o p r iate  p ar am ete r   m ea s u r e m en ts ;   b)   Data   co m m u n icatio n   n etwo r k   with in   th b u ild in g   an d   co n n e cted   to   th en v ir o n m en t p a r am eter s ;     c)   R eliab le  co m p u tin g   s y s tem   to   r ea lize  f ast an d   p r ec is co n tr o l   an d   r e g u latio n   f u n ctio n s ; a n d   d)   Pre d ictiv alg o r ith m s   th at  co m b in in f o r m atio n   to   d eter m in o p tim al  co n tr o p r o g r am s   f o r   e n er g y   s y s tem s .   T h in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   is   ess en tial  in   th i s   ap p r o ac h .   I o T   is   an   in ter co n n ec tio n   s y s tem   b etwe en   in s tr u m en tatio n   ( to o ls )   ea ch   o th er ,   co n n ec ted   in   an   in ter n et  n etwo r k ,   an d   ca p ab le  o f   wo r k in g   to   f o r m   co h er en t   s y s tem   in   ca r r y in g   o u wo r k   a ctiv ities   [ 1 5 ] .   I n   th e   im p lem e n tatio n   o f   em b e d d ed   s y s tem   tech n o lo g y ,   I o T   ca n   s u p p o r m o n it o r in g   f ield   co n d i tio n s   with   th h elp   o f   s en s o r   s y s tem .   T h ese  p h y s ical  p ar am eter s   f r o m   r ea d in g s   an d   r em o te - co n tr o l   tech n o lo g y   ar e   b ec o m in g   tar g ets  f o r   I o T   in teg r atio n   in   cr ea tin g   in tell ig en b u ild in g s   [ 1 6 ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   o f th effec t o f e n viro n men ta l c o n d itio n s   o n   e n erg s a vin g s   in   lig h tin g     ( R efd in a l Na z ir )   659   T h co n ce p o f   s m ar b u ild in g   h as  g en e r al  d escr ip tiv a p p r o ac h .   On d ef in itio n   th at  ca n   b tak en   is   an   in teg r atio n   s y s tem   b etwe en   te ch n o lo g ies  as  co m p lem en tar y   u n it  in   b u ild in g   o b ject,   wh ich   ca n   b liv in g   s p ac ( h o u s e) ,   o f f ice,   o r   o th er s .   I also   s u p p o r ts   th f u n ctio n al  p er f o r m an ce   o f   th e   b u ild i n g .   Sen s o r s   ca n   b e   u s ed   to   m ea s u r e   tem p er at u r e,   h u m id ity ,   an d   air   q u ality .   Ap a r f r o m   th at,   s en s o r s   ca n   b e   u s ed   to   d eter m in h o w   m an y   p eo p le  a r in   t h b u ild i n g   to   ca lcu late  th im p ac o n   air   co n d itio n in g   i n   th at  r o o m   an d   u s lig h tin g   a n d   air   co n d itio n i n g   o n ly   wh e n   n e ed ed .   I t c a n   b ac h iev ed   with   v ar io u s   in s talled   s en s o r s .     T wo   s tep s   ar r eq u ir ed   to   ap p ly   th Z E B   co n ce p to   b u ild in g s .   T h f ir s s tep   is   to   r ed u ce   en er g y   co n s u m p tio n   th r o u g h   en e r g y   s av in g s   in   b u ild in g s .   T h s ec o n d   s tep   is   to   u tili ze   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   in   th b u ild in g   e n v ir o n m en t,   s u c h   as  s o lar   p o wer ,   an d   win d   p o wer ,   to   p r o v id e n er g y   f o r   th e   b u ild in g .   R en ewa b le  en er g y   is   f r ee ,   p o llu tio n - f r ee ,   an d   av ailab le  e v er y wh e r e   [ 1 7 ] .   T h s tu d y   co n d u cted   in   th is   ar ticle  f o cu s es  o n   s av in g   elec tr ical  en er g y   u s in   ca m p u s   b u ild i n g   lig h tin g   s y s tem s .       2 . 2 .     E nerg y   c o ns er v a t io n in buil d ing s   At  th b u ild in g   en er g y   co n s er v atio n   s tag e,   th m o s im p o r ta n th in g   to   p ay   atten tio n   to   is   id en tify in g   s o u r ce s   o f   e n er g y   waste  in   th e   b u ild in g .   B an iy o u n es   et  a l.   [ 1 8 ]   in tr o d u ce d   en er g y   s av in g s   b y   en u m er atin g   th e   o u td o o r   an d   in d o o r   illu m i n an ce   to   im p lem en p h o t o m etr i co m p u ter ,   wh ich   is   also   p r e s en ted   [ 1 8 ] .   E n er g y   s av in g s   o f   ar o u n d   9 - 1 5 wer also   f o u n d   in   Ap p lied   Scien ce   Priv ate  Un iv er s ity ,   Am m an ,   J o r d an ,   u s in g   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   as  th eir   b u il d in g ' s   co n tr o s y s tem   [ 1 9 ] .   Pu jan i   et  a l.   [ 1 1 ]   h a v id en tifie d   s o u r ce s   o f   elec tr ica l   en er g y   waste  in   ca m p u s   b u ild i n g s :   a)   T h f ac to r   o f   p o o r   elec tr ical  p o wer   q u ality     I n   g en e r al,   th q u ality   o f   elec t r ical  p o wer   d ir ec tly   af f ec ts   th waste  o f   elec tr ical  en er g y ,   wh ich   tak es  th f o r m   o f   h ig h   h ar m o n ic  cu r r en t   co n ten t,  lo p o wer   f ac to r ,   an d   elec tr ical  lo ad   im b alan ce .   T h ese  th r ee   f o r m s   o f   p o wer   q u ality   will  ca u s a n   in cr ea s in   cu r r en in   th p o wer   lin es  o f   th b u ild in g ,   wh ich   will  tr ig g er   an   in cr ea s in   elec tr ical  en er g y   lo s s es.  T h elec tr ical  lo ad   ch ar ac ter is t ics   o n   th b u ild in g   tr ig g e r   all  f o r m s   o f   p o wer   q u ality   m en tio n ed   a b o v e .   Act io n s   to   r ed u ce   elec tr ical  en er g y   waste  ar ca r r ied   o u b y   i m p r o v i n g   elec tr ical  p o wer   q u ality   b y   in s tallin g   h a r m o n ic   f ilter s ,   co m p en s atin g   f o r   r ea ctiv p o wer ,   an d   im p r o v in g   elec tr ical   lo ad   b alan ce .   s tu d y   o f   th ef f ec t   o f   p o wer   q u ality   o n   en e r g y   l o s s es  in   ca m p u s   b u ild in g s   h a s   b ee n   d is cu s s ed   in   r ef e r en ce   [ 2 0 ] .   b)   T h f ac to r   o f   in e f f icien t e lectr ical  eq u ip m en t/lo ad     I n   ca m p u s   b u ild in g s ,   th d o m i n an elec tr ical  lo a d   i n   en e r g y   c o n s u m p tio n   is   air   co n d itio n in g   an d   r o o m   lig h tin g   e q u ip m e n ( lam p s ) .   I n   p r ev io u s   s tu d y   b y   Pu jan i,   th p er ce n tag o f   elec tr ical   en er g y   c o n s u m ed   b y   air   co n d itio n in g   was  3 2 %,  wh ile  t h elec tr ical  e n er g y   co n s u m e d   b y   lig h tin g   s y s tem s   r ea ch ed   2 5 o f   all  elec tr ical   en er g y   co n s u m e d   b y   ca m p u s   b u ild in g s   [ 7 ] .   On ty p e   o f   A C   with   ef f icien tech n o l o g y   th at  is   ef f ec tiv an d   p o p u lar   in   air   c o n d itio n in g   s y s tem s   is   in v er ter   AC .   I n   in v er te r   AC ,   th c o m p r ess o r   m o to r   is   o p er ated   at  v a r iab le   s p ee d   wh ile  c o n tr o llin g   t h r o o m   tem p er atu r e   u s in g   a   f r eq u en cy   c o n tr o l   d e v ice.   Me a n wh i le,   in   co n v en tio n al  AC ,   th co m p r ess o r   m o to r   is   o p er ated   o n - o f f   d u r in g   r o o m   t em p er atu r e   co n tr o l.  B y   u s in g   an   in v e r ter   AC   in   a n   air   co n d itio n in g   s y s tem ,   it  will   b p o s s ib le  to   s av th e lectr i ca en er g y   co n s u m e d   b y   3 0 [ 2 1 ] .   Ho wev e r ,   th is   ty p o f   AC   is   r elativ ely   m o r ex p en s iv th an   co n v en tio n al  AC .     L ig h tin g   tech n o lo g y   is   cu r r e n tly   d ev elo p i n g   v e r y   r a p id ly   i n   ter m s   o f   th e   ef f icien c y   o f   co n v er tin g   elec tr ical  en er g y   in to   lig h en e r g y .   Star tin g   f r o m   i n ca n d escen lam p s ,   wh ich   a r v e r y   e n er g y - in ten s iv an d   wer e   g en er ally   u s ed   at  th e   b eg in n in g   o f   th eir   d is co v er y ,   to   L E D   lam p s   with   ef f icien tec h n o lo g y ,   wh ich   ar m o s wid ely   u s ed   in   to d ay ' s   lig h tin g   s y s tem s .   T h e   elec tr ical  en e r g y   c o n s u m ed   b y   th e   lam p   is   co n v er ted   in to   lig h en er g y   an d   h ea t e n er g y .   I n   in c an d escen t la m p s ,   th h ea t e n er g y   is   m u ch   g r ea ter   th an   th e   lig h t e n er g y ,   wh ile  i n   L E lam p s ,   th e   lig h t   en er g y   is   m u ch   g r ea ter   th a n   t h h ea en er g y .   T h er e f o r e,   if   y o u   lo o k   at  th lig h tin g   s y s tem   r eq u ir em e n ts ,   L E lig h ts   ar v er y   ef f icien t c o m p a r ed   to   in c an d escen t lig h ts   f o r   lig h tin g   s y s tem s .   c)   T h f ac to r   o f   g eo m etr ic  s h ap e   an d   b u il d in g   s tr u ctu r   T h g e o m etr ic  s h ap e   an d   p h y s ical  s tr u ctu r will  s ig n if ican tly   im p ac b u ild i n g   e n er g y   waste,   esp ec ially   in   b u ild in g s   o p e r atin g   f o r   lo n g   tim e.   Gen er ally ,   th m o s s ig n if ican elec tr icity   co n s u m p tio n   in   b u ild in g s   is   u s ed   f o r   r o o m   c o o lin g   ac co r d in g   to   co m f o r s tan d ar d s   an d   r o o m   lig h tin g   ac c o r d i n g   to   h ea lth   s tan d a r d s .   B u ild in g   s tr u ctu r es  with   lo t h er m al  in s u latio n   will  r eq u ir e   h ig h   elec tr ical  en er g y   co n s u m p tio n   to   co n d itio n   th air   tem p er atu r e   in s id th b u ild in g .   Me an wh ile,   c r ea tin g   s tr u ctu r es  th at  ca n   u tili ze   n atu r a illu m in atio n   f r o m   s u n lig h will  r ed u c th elec tr icity   co n s u m p tio n   n ee d ed   to   co n d itio n   th e   illu m in atio n   in   th b u ild in g .   T h e   co m b in atio n   o f   L E lig h tin g   a n d   n at u r al  lig h tin g   f r o m   s u n lig h u s in g   th d ay lig h t - r esp o n s iv d im m in g   s y s tem   ( DR DS)   m eth o d   h as  b ee n   d escr ib ed   in   th liter atu r [ 1 2 ] .   Osak Un iv er s ity ,   J ap an ,   h as  also   d ev elo p ed   lo w - r is d o u b le - g laze d   win d o ws  to   r ed u ce   b u ild in g   en er g y   waste  an d   in cr ea s its   b u ild in g s '   th er m al  in s u latio n   [ 2 2 ] .   d)   T h f ac to r   o f   b eh av io r   o f   b u il d in g   u s er s   T h m is s io n   im p lem en ted   in   th is   r esear ch   is   to   u s e   elec tr ica en er g y   as  n ee d ed .   Hu m an   b eh av io r   as  co n s u m er s   o f   elec tr ical  e n er g y   g r ea tly   in f lu e n ce s   elec tr ical  e n er g y   co n s u m p tio n   in   b u ild in g s ,   esp ec ially   wh en   elec tr ical  en er g y   is   n o r eq u ir ed .   B ased   o n   s tu d y   co n d u c ted   at  Ken Un iv er s ity ,   E n g lan d ,   in cr ea s in g   th m o tiv atio n   o f   s tu d en d o r m ito r y   r esid en ts   in   en er g y   co n s er v atio n   th r o u g h   p ar ticu lar   web s ite  an d   ed u ca tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   65 7 - 67 2   660   d eliv er ed   b y   en er g y   d eleg ates  h as  r ed u ce d   elec tr ical  en er g y   c o n s u m p tio n   b y   1 5 [ 2 3 ] .   H u m an   b eh av i o r   is   o n o f   th m ain   co m p o n en ts   in f l u e n cin g   en e r g y   waste,   b u t it  co u l d   b im p r o v e d   in   b etter   d ir ec tio n .     2 . 3 .     E nerg y   ef f iciency   in lig hting   s y s t em s   As  s tated   in   th p r ev io u s   s ec tio n ,   th e   lig h tin g   s y s tem   co n s u m es  ca m p u s   b u ild in g s '   s ec o n d   lar g est  elec tr ical  en er g y .   T h e r ef o r e,   r e d u cin g   en e r g y   c o n s u m p tio n   in   ca m p u s   b u ild in g s '   lig h tin g   s y s t em s   m u s b tak en   s er io u s ly .   As  d is cu s s ed   b elo w,   s ev er al  ef f o r ts   h a v b ee n   m ad to   r ed u ce   elec tr ical  e n e r g y   c o n s u m p tio n   i n   lig h tin g   s y s tem s .   a)   R ep lace m en t o f   lam p s   with   m o r ef f icien t te c h n o lo g y   C u r r en tly ,   th r ee   ty p es o f   la m p   tech n o lo g y   ar e   co m m o n ly   u s e d   as lig h tin g   s o u r ce s ,   n am ely   tu b lig h ts   ( T L ) ,   c o m p ac f l u o r escen la m p s   ( C PL) ,   an d   lig h t - em itti n g   d io d es  ( L E D) .   T h ese  th r ee   ty p es  o f   lam p s   h av e   im p r o v e d   with   m o r ef f icien t ec h n o lo g y ,   s tar tin g   wi th   T L ,   C FL,   an d   L E D   lam p s .   T ab le   1   s h o ws  th ef f icien c y   an d   life tim o f   Ph illi p   b r an d   l am p s   with   d if f er e n t te ch n o l o g ies [ 2 4 ] .     As  s h o wn   in   T ab le   1 ,   L E D   lam p s   ar e   cu r r e n tly   t h m o s ef f icien tech n o lo g y   a n d   h av e   th m o s t   ex ten d ed   life s p an ,   b u t th p r ic is   r elativ ely   h ig h   co m p a r ed   t o   o th er   lam p s .   B esid es th at,   th is   ty p o f   lam p   ca n   co n v er m u c h   m o r elec tr ical  en er g y   in to   lig h th a n   h ea t,  s o   in s tallin g   th is   lam p   alm o s d o es  n o in cr ea s th r o o m   tem p er atu r e.   I n   2 0 1 2 ,   Getu   an d   Attia  [ 8 ]   s tu d ied   e n er g y   s av in g s   b y   r e p lacin g   o r d in ar y   lam p s   with   ef f icien t L E tech n o lo g y   lam p s   in   th ca m p u s   lig h tin g   s y s t em .   b)   tim er   ad ju s ts   th lam p ' s   tu r n - o n   s ch ed u le  ac co r d in g   to   n ee d s   Attia  an d   Getu   [ 9 ]   h av d esig n ed   lig h tin g   s y s tem   with   L E D   lig h ts   in teg r ated   with   t im er   t o   r eg u late   its   life tim ac co r d in g   t o   th e   le ctu r s ch ed u le.   Fo r   e x am p le,   i n   a   class r o o m ,   t h tim er   is   s et  to   tu r n   o n   t h lig h s witch   ac co r d in g   to   t h lectu r tim a n d   tu r n   o f f   th lig h s witch   o u ts id lectu r h o u r s   o r   wh en   c h an g i n g   b etwe en   2   lectu r s ch e d u les.   c)   T h u s o f   s en s o r s   to   r eg u late  o n /o f f   li g h ts   T wo   s en s o r s   ar e   wid ely   u s ed   i n   lig h tin g   s y s tem s   to d a y m o tio n   a n d   illu m in atio n   [ 1 0 ] .   Mo ti o n   s en s o r s   u s u ally   u s p ass iv in f r ar e d   ( PIR)  s en s o r s   to   d etec th p r e s en ce   o f   p e o p le  in   r o o m s   a n d   b u ild in g   co r r i d o r s ,   wh ich   p r o v id es  in f o r m atio n   f o r   r elay s   to   tu r n   o n   o r   t u r n   o f f   t h lig h ts .   Me an wh ile,   illu m in a tio n   s en s o r s   u s u ally   u s lig h t - d e p en d e n t   r esis to r   ( L DR )   s en s o r s   to   d etec t   th a v ail ab ilit y   o f   s u n lig h t,   wh ich   is   g e n er ally   u s ed   to   tu r n   g ar d en   lig h ts   o n   o r   o f f .   d)   T h lig h tin g   s y s tem   with   lig h t - d im m in g   m eth o d   lig h tin g   s y s tem   with   a   lig h t - d im m in g   m eth o d   ca n   u tili ze   n atu r al   lig h t   f r o m   s u n lig h t   [ 1 2 ] .   Usi n g   n atu r al  lig h t c an   r ed u ce   th el ec tr ical  en er g y   n ee d ed   f o r   lig h ts   o r   in cr ea s elec tr ical  en er g y   s av in g s .       T ab le  1 .   T h p er f o r m a n ce   co m p ar is o n   f o r   d if f er en t ty p es o f   lam p s   [ 2 4 ]   P e r f o r ma n c e   i n d i c a t o r s   La mp   t e c h n o l o g y   TL   C F L   LED   Ef f i c i e n c y   ( Lu me n / W a t t )   5 5   -   65   6 0   -   70   1 0 0   -   1 5 0   Li f e t i me   ( h o u r s)   1 0 0 0 0   1 0 0 0 0   1 5 0 0 0   -   3 0 0 0 0       3.   M E T H O D   3 . 1 .     T he  o bje ct   o f   s t ud y   T h o b ject  o f   s tu d y   f o r   th is   r esear ch   is   th E lectr ical  E n g in ee r in g   Dep ar tm en B u ild in g ,   U n iv er s itas   An d alas,  wh ich   is   in   th L im a u   Ma n ih   ar ea ,   Pad a n g ,   I n d o n e s ia.   T h is   b u ild in g   h as  a   lo ca tio n   with   c o o r d in ates   0 °5 4 ' 5 0 . 5 "S  1 0 0 °2 7 ' 5 4 . 0 "E .   U s th d ep ar tm e n t' s   m in lib r ar y   ( r ea d i n g   r o o m )   o n   th 3 r d   f lo o r   as  s am p le  r o o m   in   o n co r n e r   o f   th is   b u ild in g .   Fig u r 1 ( a )   s h o ws an   ae r ial  p h o to   an d   f lo o r   s k etch   o f   th r o o m ,   s h ad ed   with   a   y ello d iag o n al  lin e.   T h r ea d i n g   r o o m   h as  s h elv es,  b o o k s h el v es,  an d   th r e r ea d in g   tab les,  e ac h   with   ca p ac ity   o f   6   p e o p le,   as  s h o wn   in   t h s k etch   in   Fig u r 1 ( b ) .   T h r o o m   with   co n cr ete   walls  is   d ep icted   with   a   s h ad ed   b o x ,   wh ile  th u n s h ad e d   b o x   is   win d o w.       3 . 2 .     M ea s urem ent   o f   na t ura l lig hting   lev els    T o   d esig n   th p r o p o s ed   lig h tin g   s y s tem ,   m ea s u r in g   th in te n s ity   o f   n atu r al  lig h ar r iv in g   at  th wo r k   p o in in   th r o o m   is   n ec ess ar y .   B y   co n s id er in g   f ield   co n d itio n s   th at  in f lu en ce   th in ten s ity   o f   n atu r al  lig h t   r ea ch in g   th wo r k   p o in t,  th s am p le  r o o m   is   d iv id ed   in to   th r ee   zo n es  ( A,   B ,   an d   C ) ,   as   s h o wn   in   Fig u r 1 ( b ) I n   zo n e   A,   n atu r al  lig h en ter s   th r o u g h   g lass   win d o ws  f r o m   th ea s t,  b u th s p r ea d   o f   th is   lig h will  b s lig h tly   d is tu r b ed   d u to   th tr ee   in   f r o n o f   th win d o w.   I n   zo n B ,   n atu r al  lig h also   en ter s   f r ee ly   f r o m   th ea s th r o u g h   th g lass   win d o ws  with o u t   an y th in g   b lo ck in g   it.  Me an w h ile,   n atu r al  lig h en ter s   zo n e   C   f r ee ly   th r o u g h   g lass   win d o ws  f r o m   th e   ea s an d   we s t.  Fo r   ea ch   zo n e,   o n wo r k in g   p o in is   d eter m in e d ,   wh ich   is   u s ed   as  r ef er en ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   o f th effec t o f e n viro n men ta l c o n d itio n s   o n   e n erg s a vin g s   in   lig h tin g     ( R efd in a l Na z ir )   661   p o in f o r   m ea s u r in g   th lev el  o f   n atu r al  lig h r ea ch in g   th r o o m .   I is   ass u m ed   th at  p o in ts   th at  ar ar o u n d   th e   wo r k   p o in t a n d   ar s till   with in   th s am zo n alwa y s   h a v cl o s to   th s am lev el  o f   n atu r a l lig h t le v el.   Me asu r em en o f   n atu r al  lig h lev els  r ea ch in g   ea ch   wo r k   p o i n u s in g   d ig ital  lu x   m eter   ty p AS8 0 3   m ea s u r in g   in s tr u m en t.  T h m ea s u r in g   d e v ice  is   p lace d   o n   t h r ea d i n g   tab le   with   th e   s en s o r   f ac in g   u p war d s .   Me asu r em en ts   wer ca r r ied   o u d u r in g   wo r k in g   h o u r s   f r o m   0 8 . 0 0   AM   to   0 4 . 0 0   PM  f o r   o n wee k ,   with   d ata  co llectio n   f r eq u e n cy   o f   ev er y   3 0   m in u tes.  W ea th er   c o n d iti o n s   d u r in g   d ata   r ec o r d in g   ar e   class if ied   in to   f iv e   cr iter ia:  s u n n y ,   clea r   clo u d y ,   c lo u d y ,   d r izzlin g ,   an d   r ain y .           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   T h o b ject  o f   s tu d y ( a)   ae r ial  p h o to   an d   ( b )   r o o m   s k etch       3 . 3 .        P ro po s ed  s y s t em   de s ig n   3 . 3 . 1 .   L ig hting   s y s t em   des ig n   T h s am p le  r o o m   u s ed   as th o b ject  o f   th is   r esear ch   is   m in i lib r ar y   r o o m   o r   wh at  is   u s u ally   ca lled   a   r ea d in g   r o o m   in   th d e p ar tm e n t b u ild in g .   T h ar ea   o f   th is   r o o m   r ea ch es 5 8 . 5   m 2 ,   with   s ea tin g   ca p ac ity   o f   1 8   p eo p le.   R ea d in g   s o u r ce s   in   te x tb o o k s ,   jo u r n als,  o r   p r o ce ed i n g s   ar lim ited   to   elec tr ical  e n g in ee r in g   o n ly .   As  ex p lain ed   in   s ec tio n   3 . 2 ,   b ased   o n   th e   in ten s ity   o f   n atu r al   l ig h en ter i n g   t h r o o m ,   th e   r o o m   is   d i v id ed   in to   zo n e s   A,   B ,   an d   C .   Fo r   th is   r ea s o n ,   th lay o u an d   n u m b er   o f   lam p s   in s talled   o n   th e   r o o m ' s   ce ilin g   ar r ea r r an g e d   ( r ed esig n ) .   B ased   o n   lig h tin g   s tan d ar d s   ( SNI ) ,   th lig h in ten s ity   r eq u ir ed   in   th r ea d in g   r o o m   is   3 5 0   lu x .   Ass u m in g   n o   n atu r al  lig h is   co m in g   f r o m   o u ts id th r o o m ,   th is   is   n ec ess ar y   f o r   th r o o m ' s   illu m in an ce   lev el   at  n ig h t.  T h is   r o o m ' s   wo r k in g   h o u r s   ar 0 8 . 0 0     1 6 . 0 0 .   Fr o m   th r esu lts   o f   m ea s u r in g   th il lu m in an ce   lev el  o f   n atu r al  lig h th at  r ea c h es  th wo r k in g   p o in d u r in g   wo r k i n g   h o u r s ,   th s m a lles v alu o f   ad d itio n al  illu m in an ce   f r o m   o u ts id th e   r o o m   c o m es  to   1 0 0   lu x ,   s o   th m a x im u m   n ee d   f o r   ar tific ial  lig h f r o m   li g h tin g   lam p s   is   2 5 0   lu x .   T h er e f o r e,   t h s tan d ar d   r o o m   r eq u i r em en is   3 5 0   lu x .   W in s talled   s ix   lam p s   p er   zo n with   9 W   L E lam p s ,   8 0 6   lu m e n s   ea ch ,   to   f u l f ill th s tan d ar d .   I t is b ased   o n   ca lcu l atio n s   th at  we  m ad [ 2 5 ] .   W h av cr o s s - ch ec k e d   with   d ir ec m ea s u r em en ts   u s i n g   d ig ital  L u x m eter   at  ea ch   wo r k   p o in t.  Fo r   r o o m   u s o u t s id wo r k in g   h o u r s ,   s u ch   as  1   h o u r   b ef o r e   o p e n in g   an d   1   h o u r   af ter   clo s in g ,   to   clea n   th r o o m ,   a n   ar tific ial  lig h in ten s ity   o f   2 5 0   lu x   is   s u f f ici en f o r   em er g en cy   p u r p o s es  at  n ig h t.  T h p r o p o s ed   lig h tin g   s y s tem   d esig n   is   s h o wn   in   Fig u r 2 .   T h e   r o o m   is   d i v id ed   i n to   th r ee   zo n es  b ased   o n   th d i r ec tio n   o f   n atu r al  lig h c o m in g   in to   e v er y   p ar o f   th e   r o o m .   Z one   h as o n win d o o n   th n o r th ea s t sid e,   b u t a   lar g tr ee   b lo ck s   lig h t f r o m   en ter in g   th win d o w.   Z o n B   is   wh er th n atu r al  lig h s o u r ce   co m es  f r o m   a   win d o w   m ea s u r in g   3 . 6   x   1 . 8   m eter s   a n d   is   n o o b s tr u cted   b y   tr ee s .   Z o n C   is   zo n e   th at  h as  two   win d o ws  w ith   two   d ir e ctio n s   o f   n at u r al  lig h s o u r ce s   f r o m   t h n o r th ea s t   an d   n o r th west si d es so   th at  th am o u n o f   n at u r al  lig h t is th m o s t.     3 . 3 . 2 .   Co ntr o s y s t em  des ig n   Fig u r 3   illu s tr ates  th co n ce p o f   th p r o p o s ed   co n tr o s y s tem .   V ref   r ep r esen ts   th d esire d   illu m in atio n   tar g et  v alu e.   T h e   v alu e   ap p lied   r ef e r s   to   th e   s tan d ar d   illu m i n atio n   v alu f o r   r ea d in g   r o o m   o f   3 5 0   lu x .   T h is   v alu r elate s   to   t h SNI   s tan d a r d   [ 2 6 ] .   T h i n p u t   f r o m   th e   p la n is   th d if f er en ce   v alu e   b etw ee n   V ref   an d   V   f r o m   th s en s o r   r ea d in g s .   T h tr an s f er   f u n ctio n   in   th p lan will  d e ter m in th r elatio n s h ip   b etwe en   Δ V   an d   th d u ty   cy cle  th at  will  b u s ed   in   P W M.   PW will  co n tr o th V AC   v o ltag o r ig in atin g   f r o m   th u tili ty   s u p p ly   b y   th e   AC   C h o p p er   to   p r o v i d v o ltag to   th lig h ts   ( V L ) .   T h in ten s i ty   o f   lig h p r o d u ce d   b y   th la m p   ( ε L )   ad d e d   to   t h   N E Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   65 7 - 67 2   662   illu m in an ce   o f   n at u r al  lig h ( ε 0 )   is   th in ten s ity   o f   lig h in   th r o o m   ( ε v ) .   T h is   lig h in ten s ity   will  b m ea s u r ed   ag ain   as  f ee d b ac k   to   th s y s tem .   Utilizin g   m icr o co n tr o ller   m ak es  all  tr an s f er   f u n ctio n s   f r o m   th p lan t,  PW M,   an d   s en s o r s   ea s ier   to   im p lem e n t a s   p r o g r am   co d e.           Fig u r 2 .   L i g h tin g   s y s tem   d esi g n           Fig u r 3 .   B lo ck   d iag r am   o f   th p r o p o s ed   d esig n   c o n tr o l sy s t em       3 . 4 .     Ca lcula t i o n o f   elec t ricit y   co ns um ptio n sa v ing s   T h m ain   o b jectiv o f   u s in g   t h p r o p o s ed   d esig n   s y s tem   in   th lig h tin g   s y s tem   o f   th e   s tu d y   o b ject  is   to   s av elec tr icity   co n s u m p tio n .   T h f ir s s tep   is   to   ca lcu late  th am o u n o f   e n er g y   co n s u m ed   b y   th lam p   b y   in teg r atin g   th p o wer   cu r v P ( t)   o v e r   wo r k in g   h o u r s .   T h e   f o llo win g   eq u atio n   e x p r ess es  th elec tr ic  en er g y   eq u atio n   f o r   lam p :     = ( )  0                  ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   o f th effec t o f e n viro n men ta l c o n d itio n s   o n   e n erg s a vin g s   in   lig h tin g     ( R efd in a l Na z ir )   663   W h er E L is   elec tr icity   co n s u m ed   b y   th lam p   d u r in g   tim t 0   to   t n an d   P L ( t)   is   e lectr ic  p o wer   r eq u ir ed   b y   t h lam p   at  tim t.   T h e   ( 1 )   ca n   b s o lv ed   n u m er ically   u s in g   th t r ap ez o id al  m eth o d   [ 2 7 ] .   T h P L ( t)   cu r v is   d iv id e d   in to   n   s eg m en ts   with   th s am e   wid th   as   ea ch ,   as sh o wn   in   Fi g u r 4 .   E ac h   s eg m e n t is a  tr ap ez o id - s h ap ed   p la n with   p ar allel  s id es  P (t i )   & P(t i+ 1 )   an d   h eig h h .           Fig u r 4 .   I n teg r atio n   o f   th la m p   p o wer   f u n cti o n   P L ( t)   u s in g   th tr ap ez o id   m eth o d       T h s o lu tio n   to   ( 1 )   is   s o lv ed   b y   ad d i n g   u p   th e   ar ea   o f   th e   tr a p ez o id   f o r   all  s eg m e n ts ,   as sh o wn   b y   ( 2 ) .     = { ( ) + ( + 1 ) ) } 2 = 0          ( 2 )     T o   ca lcu late  elec tr icity   co n s u m p tio n   s av in g s   f o r   ea ch   zo n e ,   we  f ir s n ee d   to   d eter m in elec tr icity   co n s u m p tio n   b ef o r e   u s in g   th d im m in g   m et h o d .   T h e   n u m b er   o f   lig h ts   in s talled   in   ea ch   zo n is   s ix   lam p s   with   p o wer   o f     w atts   ea ch ,   s o   th to tal  p o we r   p er   zo n is   5 4   W atts .   B ef o r u s in g   th d im m in g   m eth o d ,   it  is   as s u m ed   th at  th lig h ts   ar o n   co n tin u o u s ly   f o r   1 0   h o u r s   if   th e   r o o m   is   o p en ed   s o   th at  th e   elec tr ical  en e r g y   n ee d ed   b y   th e   lig h ts   is   5 4 0   W h th v o ltag f r o m   t h u ti lity   s u p p ly   in f lu e n ce s   th is   v alu e.   I m ea n s   th at  th p er c en tag o f   elec tr ical   en er g y   s av i n g s   p er   d ay   f o r   ea c h   zo n ca n   b ca lc u lated   f r o m   ( 3 ) .     =   × 100%      ( 3 )     3 . 5 .     E x perim ent a s et up   T h ex p e r im en tal  s etu p   o f   th co n tr o s y s tem   th at   p r o p o s e d   d esig n   was  ca r r ie d   o u d ir e ctly   in   th e   d ep ar tm en t   r ea d i n g   r o o m ,   wh ich   was  u s ed   as  s am p le   o b ject  o f   s tu d y .   T h e   test   v ar iab le s ,   wh ich   c o n s is o f   r o o m   lig h in ten s ity   lev el  ( v ) ,   d u ty   cy cle  ( ) ,   lam p   v o ltag ( V L ) ,   an d   lam p   p o wer   ( P L ) ,   ar r ec o r d e d   o n   th d ata   lo g g er ,   as sh o w n   b y   th cir cu it   in   Fig u r 5 .   R ec o r d in g   t est d a ta  is   ca r r ied   o u t e v e r y   f i v m in u tes.   Fig u r 5 ( a)   ex p lain s   th s y s tem   d esig n .   Me an wh ile,   th im p lem en tatio n   r esu lts   o f   th s y s t em   d esig n   ar s ee n   in   Fig u r 5 ( b ) .   Fig u r e   5 ( b )   s h o ws  p ictu r o f   th c o n tr o an d   s en s o r   d e v ices  m ad an d   in s talled   in   th e   lib r ar y   r o o m .   Me an wh ile,   Fig u r 5 ( c)   s h o ws  lig h tin g   s y s tem   with   n atu r al  lig h eq u ip p e d   with   l am p   d im m er   au to m atio n .   I is   s ee n   th at  z o n C   h a d   n o   a r tific ial  lig h f r o m   th e   lam p s   b ec au s 3 5 0   lu x   was  m et,   wh ile    zo n e   B   an d   s till   n ee d ed   ad d i tio n al  lam p s .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O   4 . 1 .     T he  m ea s urem ent   re s ults o f   inte ns it y   na t ura l lig ht   Fig u r s h o ws   th r esu lts   o f   m ea s u r in g   th in ten s ity   o f   n at u r al  lig h t a r r iv in g   at  wo r k   p o in ts   in   zo n e A,   B ,   an d   C .   T h d ata  in   g r ap h   Fig u r s h o ws  th m ea s u r em en r esu lts   o n   T u esd ay ,   1 4   No v e m b er   2 0 2 3 ,   d u r in g   wo r k in g   h o u r s 0 8 . 0 0   AM     0 4 . 0 0   PM.   As  s h o w n   in   Fig u r 6 ,   th i n ten s ity   o f   n at u r al  l ig h ar r i v in g   at  th e   wo r k in g   p o in in   zo n C   g iv es  th m o s s ig n if ican v alu e.   I n   c o n tr ast,  th in ten s ity   o f   n atu r al  li g h at  th wo r k in g   p o in in   z o n s h o ws  th s m allest  v alu e.   T h is   r esu lt  f o llo ws  th o p p o r t u n ity   c o n d itio n s   f o r   n at u r al  lig h to   en ter   ea ch   zo n e.   I n   zo n C ,   n a tu r al  lig h ca n   en ter   f r o m   b o th   s id es  o f   th g lass   win d o w,   an d   n o   o b jects  o r   tr ee s   ar b lo ck in g   it f r o m   en ter i n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   65 7 - 67 2   664   Me an wh ile,   in   zo n A,   n atu r al   lig h en ter s   o n ly   f r o m   o n s id o f   th g lass   win d o w,   an d   tr ee   in   f r o n t   b lo ck s   it.  W ea th er   co n d itio n s   also   g r ea tly   d eter m in t h in te n s ity   o f   n atu r al  lig h th at  r ea c h es  th wo r k   p o in t.   Su n n y   wea th e r   co n d itio n s   wi ll  in cr ea s t h n at u r al  lig h t   co m in g   t o   th e   wo r k   p o in t ,   w h ile  r ain y   wea th er   co n d itio n s   will  r e d u ce   th i n ten s ity   o f   n atu r al   lig h r ea ch in g   th e   wo r k   p o in t.  T h s u n ' s   e lev atio n   an g le  also   in f lu en ce s   th am o u n o f   n atu r al  lig h th at  r ea ch es  th wo r k   p o in t.  I n   th m o r n in g ,   wh en   t h s u n   is   at  s lig h t   elev atio n   an g le,   th n atu r al  li g h th at  co m es  to   th wo r k   p o in is   les s   th an   d u r in g   th d ay   wh en   th s u n 's   elev atio n   an g le  is   ar o u n d   90 o L ik ewise,   in   th e   af ter n o o n ,   w h en   th e   s u n   is   at   an   ele v atio n   an g le  ap p r o ac h in g   1 8 0   d eg r ee s ,   th in ten s ity   o f   n atu r al  lig h ex p er ien ce s   s h ar p   d ec r ea s e.   Fig u r e   s h o ws  th in ten s ity   o f   n atu r al  lig h r ea ch in g   wo r k   p o i n ts   in   zo n C   d u r i n g   wo r k in g   h o u r s   b etwe en   1 0   a n d   1 6   No v em b er   2 0 2 3 .   As  s h o wn   in   Fig u r 7 ,   f o r   o n wee k ,   th e   in t en s ity   o f   n atu r al  li g h r ea c h in g   wo r k   p o in ts   i n   th e   m o r n in g   an d   af ter n o o n   is   q u ite   lar g e,   wh ile  th s m allest n atu r al  lig h t in ten s ity   o cc u r s   ar o u n d   4   AM .       ( a)     ( b )     ( c)       Fig u r 5 .   C ir cu it a n d   p h o to g r a p h   test s : ( a)   cir cu it test,  ( b )   h a r d war im p lem e n tatio n   o f   th co n tr o l sy s tem     th at  h as b ee n   in s talled   in   th e   lib r ar y   r o o m ,   an d   ( c)   d escr ip tio n   o f   th co n d itio n   o f   th lib r a r y   r o o m     with   lig h tin g   s y s tem           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   o f th effec t o f e n viro n men ta l c o n d itio n s   o n   e n erg s a vin g s   in   lig h tin g     ( R efd in a l Na z ir )   665       Fig u r 6 .   T h in ten s ity   o f   n atu r al  lig h t r ea ch in g   th wo r k   p o i n t           Fig u r 7 .   T h d is tr ib u tio n   o f   n atu r al  lig h t in ten s ity   r ea c h in g   t h wo r k in g   p o in t in   zo n C   f o r   o n wee k       4 . 2 .         T est  re s ults o f   pro po s e d sy s t em   des ig n   4 . 2 . 1 .   M o nito ring   re s ults o f   t est  v a ria bles   Fo u r   v ar ia b les  ar m o n ito r ed   d u r in g   th test in g   o f   th e   p r o p o s ed   d esig n   s y s tem ,   in clu d in g   lig h t   in ten s ity   lev el  at  th wo r k i n g   p o in ( v as  th co n tr o lled   v a r iab le,   d u ty   c y cle  ( ) ,   an d   lam p   v o ltag ( V L )   as  th co n tr o llin g   v ar iab le.   I n   co n tr a s t,  th lam p ' s   elec tr ical  p o wer   ( P L )   is   co n tr o lled   v ar ia b le.   Fig u r es   8 ( a )   an d   8 ( b )   s h o w   th m o n ito r in g   r esu lts   o f   test   v ar iab les o n   5   Dec em b er   2 0 2 3   at   zo n e   B   wo r k   p o i n t.     4 . 2 . 2 .   T he  ef f ec t   o f   wo rk ing   po int  po s it io n o n r o o m   lig ht  inte ns it y   a nd   la m p po wer   T h r o o m   u s ed   as  th o b ject  o f   s tu d y   is   d i v id ed   i n to   zo n e   A ,   zo n B ,   a n d   z o n C .   Fig u r es   9 ( a ) ,   9 ( b )   an d   9 ( c )   s h o th test   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   d esig n   s y s tem   f o r   ea c h   wo r k   p o in in   zo n es  A,   B ,   an d   C   o n   Frid ay ,   1   Dec em b er   2 0 2 3 .   T o d ay ,   th e   wea th er   is   s u n n y   a n d   clo u d y   f r o m   m o r n in g   u n til n o o n ,   s tar tin g   at  0 2 . 3 0   AM ,   an d   th wea th e r   b ec o m e s   clo u d y   an d   r ain y   af te r   0 4 . 0 0   PM.   As  s h o wn   in   Fig u r 9 a   an d   9 b ,   f r o m   0 8 . 0 0   AM   to   0 2 . 3 0   PM,   o n   a v er ag e,   at  wo r k in g   p o in ts   in   zo n es  an d   B ,   th lig h in ten s ity   ac co r d in g   to   t h ap p licab le   s tan d ar d   ca n   b ac h iev ed   at  3 5 0   lu x .   I n   co n tr ast,  th lig h in ten s ity   co n s is ten tly   ex ce ed s   th ap p licab le  s tan d ar d   at  th wo r k in g   p o in t   in   z o n e   C   as  s ee n   in   Fig u r e   9 ( c ) .   I is   p o s s ib le  b ec au s th i n ten s ity   o f   n atu r al  lig h a r r iv in g   in   zo n e   C   co n s is ten tly   ex ce e d s   th tar g et,   as  d is cu s s ed   in   s e ctio n   4 . 1 .   Fr o m   m o r n in g   u n til  n o o n ,   f o r   wo r k i n g   p o in zo n A,   th elec tr ical  p o wer   co n s u m ed   b y   th lam p   o n ly   s lig h tly   d ec r ea s es  f r o m   th m ax im u m   p o wer   u s ed .   At  wo r k in g   p o i n zo n B ,   th d ec r ea s in   lam p   p o wer   is   q u ite  s ig n if ica n t,  wh ile   at  wo r k in g   p o in z o n e   C ,   th lam p   p o wer   is   alwa y s   ze r o ,   o r   th lig h is   alwa y s   o f f .   T h en ,   d u r in g   th af te r n o o n ,   b ec au s th wea th er   co n d itio n s   ch an g e d   to   r ain ,   th illu m in an ce   lev el  ( ε v )   at  th wo r k in g   p o in f o r   all  zo n es  d id   n o m ee th s tan d ar d   ev en   th o u g h   th lig h ts   wer tu r n ed   o n   at  m ax im u m   p o wer .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   65 7 - 67 2   666   ( a)     ( b )       Fig u r 8 .   T h r esu lts   o f   m ea s u r in g   test   v ar iab les:   ( a)   d u ty   c y cle  ( )   &   lam p   v o ltag ( V L )   an d     ( b )   lig h t i n ten s ity   ( v )   &   lam p   p o wer   ( P L )       4 . 2 . 3 .   T he  ef f ec t   o f   wea t her  c o nd it io ns   o n r o o m   lig ht  inte ns it y   a nd   la m p po wer   Fig u r 1 0   ( s ee   Ap p e n d ix )   s h o ws  th test   r e s u lts   f o r   th ef f ec o f   d if f er e n wea th er   co n d itio n s   o n   lam p   p o wer .   Me asu r em en ts   wer e   c ar r ied   o u c o n s ec u tiv ely   f o r   s ev en   d ay s ,   s tar tin g   2 8   No v e m b er   2 0 2 3   u n til  5   Dec em b er   2 0 2 3 ,   wh ich   was  ca r r ied   o u d u r in g   wo r k i n g   h o u r s   at  zo n C .   T h wea th er   co n d itio n s   d u r in g   th test   h av b ee n   tab u lated   in   T ab le   2 .   I n   clea r ,   s u n n y ,   an d   clo u d y   wea th er   co n d itio n s ,   th e   in ten s ity   o f   n atu r al   lig h t   r ea ch in g   zo n C   co n s is ten tly   ex ce ed s   th s tan d ar d   r eq u ir e m en f o r   r o o m   lig h in ten s ity   o f   3 5 0   lu x ,   s o   th is   co n d itio n   will  ca u s all  t h la m p s   to   b o f f .   T h is   c o n d itio n   o cc u r r e d   o n   2 8   No v em b er   a n d   2   Dec em b er   2 0 2 3 ,   in   th m o r n in g   an d   af ter n o o n ,   as  s h o wn   in   Fig u r es  1 0 ( a )   an d   1 0 ( b ) .   I n   a d d itio n ,   wh en   th e   r o o m   is   o p en e d   i n   th m o r n in g ,   th lam p s   co m o n   f o r   f ew  m in u tes,  th en   tu r n   o f f   af ter   n o o n .   I ca n   b s ee n   in   Fig u r es  1 0 ( a) ,   1 0 ( c) ,   a n d   1 0 ( d ) .   T h s u n ' s   ele v atio n   an g le  is   s till   tin y   in   th m o r n in g ,   s o   th in ten s ity   o f   n a tu r al  lig h r ea ch in g   th wo r k   p o in is   b elo w   th r e q u ir ed   s tan d ar d   ( 3 5 0   l u x ) .   On   3 0   No v em b er   2 0 2 3 ,   as  s ee n   i n   Fig u r e   1 0 ( e) ,   th wea th er   co n d itio n s   will  b clo u d y   in   th m o r n in g ,   o v e r ca s an d   d r izzly   in   th af ter n o o n ,   an d   clo u d y   in   th e   af ter n o o n .   I is   th d ay   d u r in g   th test in g   p er io d   wh en   th e   a m o u n o f   n atu r al   lig h r ea ch in g   th w o r k   p o i n is   th s m allest,  s o   th lig h tin g   in   th wh o le  z o n is   alm o s all  d ay .   Du r i n g   th e   test   p er io d ,   in   th af ter n o o n   af ter   0 4 . 0 0   AM ,   th wea th er   co n d it io n s   wer alwa y s   clo u d y   an d   r ain y ,   s o   th is   ca u s ed   th lig h t i n ten s ity   lev el  in   th e   r o o m   n o t to   r ea ch   th tar g et  ev en   th o u g h   all  th lig h ts   wer tu r n ed   o n ,   as sh o w n   in   Fig u r es  1 0 ( f )   an d   1 0 ( b ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.