Conf Nov 2008 Moroldo Oancea

8/16/2019 Conf Nov 2008 Moroldo Oancea

1/8

EFICIENTIZAREA ENERGETICĂ A SISTEMELOR DE ILUMINATPENTRU CLĂDIRI EXISTENTE ŞI CLĂDIRI AFLATE ÎN STADIUL

DE PROIECT.

HRISIA MOROLDO Catedra de Luminotehnică şi Instalaţii electrice, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti,

[email protected] OANCEA

Catedra de Electrotehnică, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti. [email protected]

Abstract: In order to proper evaluate the energy performance of a building, it has to beanalysed and evaluated the electrical energy consumption for the general and safety lighting,

in the spaces afferent to the building , for the buildings in service as well for the recent buildones.

Lighting systems must correspond from the functional, aesthetically, economic and

energetic point of view.

Taking into consideration the four requests a lighting system must comply with, the auditor

may face a series of problems, especially when it comes to buidings in use. In case of recent

buildings, rehabilitated or in design stage, an important role comes to the projectants (the

electrical engineer and the architect) as well the beneficiary, which have to co-operate so

that the lighting systems correspond the imposed exigences.

Introducere

Pentru a evalua corespunzător performanţa energetică a unei clădiri trebuie să seanalizeze şi să se evalueze consumul de energie electrică pentru iluminatul general şiiluminatul de siguranţă al spaţiilor aferente clădirii, atât în cazul clădirilor aflate în exploatare

precum şi în cazul clădirilor nou construite.Sistemele de iluminat trebuie să corespundă atât din punct de vedere al confortului

vizual ( funcţional), din punct de vedere estetic (să satisfacă exigenţele impuse de arhitect),economic, cât şi din punct de vedere energetic.

Luând în consideraţie cele patru cerinţe cărora trebuie să le r ăspundă un sistem deiluminat, auditorul se poate confrunta cu o serie de probleme, în special în cazul clădirilor

aflate în exploatare. In cazul clădirilor nou construite sau reabilitate, aflate în stadiul de proiect, un rol important îl au proiectanţii (inginerul de electrice şi arhitectul) precum şi beneficiarul, care trebuie să colaboreze astfel încât sistemele de iluminat să corespundă exigenţelor impuse.

La crearea mediului luminos interior concur ă o serie de factori cantitativi şi calitativi,contribuind astfel la asigurarea funcţionalităţii şi esteticii încă perii.

Analiza performanţei energetice a clădirii se poate face numai în condiţiile realizăriiunui mediul luminos care să r ăspundă cerinţelor minime de confort vizual şi estetic.

In cazul clădirilor aflate în stadiul de proiect lucrurile sunt relativ simple, deoarece înurma evaluării consumului de energie electrică se pot adopta măsuri eficiente de reduce aconsumului de energie electrică, încă din stadiul de proiect, prin adoptarea unor soluţii desisteme de iluminat adecvate destinaţiilor, surse de lumină şi corpuri de iluminat performante,utilizarea luminii naturale etc.

1


2/8

In cazul clădirilor existente, auditorul trebuie să evalueze nu numai consumul deenergie electrică ci şi sistemul de iluminat cu elementele componente ale acestuia, în scopulstabilirii consumului de energie electrică în condiţiile în care sistemul de iluminat analizatcorespunde din punct de vedere calitativ şi cantitativ. In caz contrar există riscul ca deşi

sistemul de iluminat să nu fie performant din punct de vedere energetic (subdimensionare,echipamente uzate moral etc) clădirea să se încadreze într-o clasă energetică corespunzătoare.Consecinţele unei astfel de situaţii sunt: lipsa confortului vizual; influenţe negative asupra stării de sănătate a persoanelor care-şi desf ăşoar ă

activitatea în acea încă pere; consum inutil de energie electrică; aviz favorabil din partea auditorului, ceea ce nu ar reflecta situaţia reală.

Ca o primă concluzie, evaluarea performanţei energetice în cazul clădirilor vechi alecăror sisteme de iluminat nu au fost reabilitate va fi în mod obligatoriu însoţită de observaţii

pertinente din partea auditorului, observaţii care vor fi însuşite de beneficiar în scopul

reabilitării sistemelor de iluminat interior.Proiectarea corespunzătoare a sistemelor de iluminat artificial in vederea asigur ării

confortului vizual prin respectarea factorilor cantitativi şi calitativi impuşi de normativul invigoare, precum şi a implementării unor soluţii performante din punct de vedere energetic sefac luând în considerare următoarele aspecte:

• alegerea adecvată a echipamentelor electrice din punct de vedere funcţional;• alegerea judicioasă a echipamentelor electrice utilizate, astfel încât instalaţia de

iluminat să prezinte un grad ridicat al eficienţei energetice;• alegerea adecvată a tipului de sistem de iluminat din punct de vedere al distribuţiei

fluxului luminos în spaţiu;•

implementarea unor sisteme de iluminat mixte daca este cazul;• utilizarea metodelor de calcul precise pentru stabilirea soluţiei luminotehnice;• utilizarea programelor de calcul specializate pentru o dimensionare corectă a

soluţiilor de iluminat în vederea evitării supradimensionării sau subdimensionăriisistemelor de iluminat artificial.

A. Alegerea echipamentelor electrice din punct de vedere funcţional

O Alegerea sursei de lumină Sursa de lumină sau lampa electrică realizează conversia energiei electrice în energie

luminoasă.Pentru realizarea unui mediu luminos adecvat se recomandă ca, pentru alegerea sursei

de lumină să se ia în consideraţie parametrii luminotehnici ai acesteia:• culoarea aparentă;• temperatura de culoare;• redarea culorii caracterizată prin indicele de redare a culorilor, Ra;• durata de funcţionare;• durata de punere în funcţiune;• geometrie şi dimensiuni CIL.Alegerea parametrilor enumeraţi anterior se face de către specialistul în tehnica

iluminatului în funcţie de destinaţia încă perii, activitatea desf ăşurată, în consecinţă, decondiţiile minime de confort pe care trebuie să le asigure sistemul de iluminat.

2


3/8

O Alegerea corpului de iluminat

Din punct de vedere funcţional, tipul corpului de iluminat se alege în funcţie de o seriede criterii:

• activitatea desf ăşurată în încă perea respectivă;

•

estetică;• unghiul minim de protecţie vizuală;• luminanţă;• modul de distribuţie al fluxului luminos (direct, semi-direct, direct-indirect, semi-

indirect, indirect).• tipul suprafeţei pe care va fi montat;• grad de protecţie la agenţii de mediu;• grad de protecţie la electrocutare.

O Alegerea aparatajului auxiliar

Aparatajul auxiliar necesar funcţionării adecvate a surselor de lumină este reprezentatde balast şi condensator.Balastul trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:• să asigure: stabilizarea descărcării,• să introducă un procentaj redus de armonici,• să fie echipat cu sisteme de atenuare a paraziţilor radio sau TV,• să prezinte o funcţionare silenţioasă o perioadă cât mai lungă de timp,

Din punct de vedere funcţional, aceste echipamente electrice trebuie să prezintecompatibilitate electrică, astfel încât funcţionarea surselor de lumină să se facă la

parametrii nominali.

In general, corpurile de iluminat sunt distribuite de către furnizorii de echipamente,complet echipate.

B. Alegerea echipamentelor electrice din punct de vedere al performanţei energetice

O Alegerea sursei de lumină In funcţie de natura producerii radiaţiilor luminoase, sursele de lumină pot fi: surse cu

radiaţii produse pe cale termică (surse cu incandescenţă) sau surse cu radiaţii produse prinagitaţie molecular ă (surse cu descărcări, surse cu inducţie magnetică) .

Din punct de vedere al eficienţei luminoase, sursele cu radiaţii produse prin agitaţiemolecular ă sunt net superioare celor cu incandescenţă, eficacitatea luminoasă a acestorafiind de cca 3…6 ori mai mare. Deci, se recomandă utilizarea cu preponderenţă a acestorsurse, cu condiţia realizării condiţiilor de confort vizual impuse de normativ. Utilizareasurselor cu incandescenţă sau a celor cu incandescenţă cu halogen este justificată numai încazuri speciale (ex: lăcaşe de cult, foaierele teatrelor, localuri de lux etc. ), acolo undecondiţiile de confort (redare excelentă a culorilor, culoarea aparentă caldă etc.) impunaceastă soluţie costisitoare atât din punct de vedere al consumului de energie cât şi din

punct de vedere al costurilor de întreţinere.Alegerea sursei de lumină are rolul cel mai important în asigurarea performanţei

energetice a sistemului de iluminat, aceasta fiind receptorul electric cu consumul cel mai

mare de energie electrică din cadrul sistemelor de iluminat.

3


4/8


5/8

Din punct de vedere al performanţei energetice, sistemul de iluminat trebuie dimensionatastfel încât consumul de energie electrică să fie minim, în condiţiile realizării unui mediuluminos adecvat activităţii umane desf ăşurate.

La alegerea sistemului de iluminat se au în vedere următoarele aspecte:

•

sarcina vizuală specifică activităţii desf ăşurate în încă perea respectivă;• clasa de calitate a sistemului de iluminat (A - foarte înaltă calitate, B - înaltă

calitate , C - calitate medie, D - calitate scăzută, E - calitate foarte scăzută)• nivelul de iluminare impus prin normativ;• modul de distribuţie a fluxului luminos ( SIL direct, SIL semi-direct, SIL direct-

indirect, SIL semi-indirect, SIL indirect);• estetică.

Clasificarea sistemelor de iluminat normal.

Sistemele de iluminat normal se clasifică după mai multe criterii, principalul criteriu înceea ce priveşte eficienţa energetică fiind distribuţia fluxului luminos:

•

distribuţia fluxului luminos în spaţiu;• distribuţia iluminării (a fluxului luminos) în plan util;

Clasificarea sistemelor de iluminat după distribu ţ ia spa ţ ial ă a fluxului luminosClasificarea sistemelor de iluminat după distribuţia spaţială a fluxului luminos se face

în funcţie de raporturile dintre cele două fluxuri semisferice, flux inferior , flux superior

şi fluxul emis de corpul de iluminatiΦ

sΦ cΦ .

a. Sistemul de iluminat direct (SIL-D) se caracterizează prin propor ţie mare de flux

luminos dirijat în emisfera inferioar ă ( 9.0≥Φ

Φ

c

i) şi o propor ţie mică de flux emis în emisfera

superioar ă ( 1.0<Φ

Φ

c

s ). Acest sistem de iluminat este cel mai eficient din punct de vedere

energetic, deoarece fluxul luminos este dirijat direct către planul util. Eficienţa energetică este mare în cazul realizării unui sistem de iluminat direct, dar confortul vizual scade. Pentruutilizarea acestui tip de sistem de iluminat nu numai în încă perile industriale ci şi în cazulcelor cu activitate intelectuală (birouri, săli de clasă etc) se impune adoptarea unor măsuri caresă diminueze luminanţa mare a surselor de lumină care echipează corpul de iluminat (corpulde iluminat trebuie să fie prevăzut cu elemente de protectie vizuală: gratre de protecţie,difuzoare etc.).

b. Sistemul de iluminat semi-direct (SIL-SD) se caracterizează printr-o distribuţie maiechilibrată a luminanţelor în spaţiu ( creşte propor ţia de flux luminos emis de corpurile de

iluminat în emisfera superioara: 9.06.0 <Φ

Φ<

c

i şi 4.01.0 <Φ

Φ<

c

s ).

Din punct de vedere al eficienţei energetice acest sistem de iluminat este mai putin performant decât primul, dar mai confortabil: Este recomandat în cazul încă perilor cuactivitate intelectuală fiind o soluţie echilibrată.

c. Sistemul de iluminat direct-indirect (SIL-DI) asigur ă o distribuţie foarte bună aluminanţelor în spaţiu datorită emisiei de flux luminos către emisfera superioar ă într-o

propor ţie mai mare ( 6.04.0 <

Φ

Φ<

c

i , 6.04.0 <

Φ

Φ<

c

s ) conducând la un confort vizual foarte

bun. Se recomandă o astfel de soluţie în cazul încă perilor în care se impune un confort

5


6/8

luminos deosebit, de exemplu: încă peri cu activitate intelectuală, încă perile destinate odihnei,divertismentului etc. Din punct de vedere al performanţei energetice, eficacitatea acestuiascade.

d. Sistemul de iluminat semi-indirect (SIL-SID) dirijează fluxul luminos într-o

propor ţie semnificativă către emisfera superioar ă ( 4.01.0 <Φ

Φ<

s

i ), 9.06.0 <Φ

Φ<

c

s ). Acest

sistem de iluminat se utilizează, în general, în încă peri unde se impune un confort luminosdeosebit. Din punct de vedere al consumului de energie electrică aceasta este o soluţiedezavantajoasă, de aceea se recomandă adoptarea unei astfel de soluţii numai în încă perideosebite din punct de vedere al confortului ce trebuie asigurat .

e. Sistemul de iluminat indirect (SIL-ID) Acest sistem de iluminat dirijează fluxul

luminos către emisfera superioar ă în propor ţie foarte mare 1.0≤Φ

Φ

c

i , 9.0≥Φ

Φ

c

s . Fluxul

luminos ajunge pe planul util prin reflexie. Lipsa suprafeţei de luminanţă mare a corpurilor de

iluminat din câmpul vizual al utilizatorului conduce la diminuarea la minim a orbirii deinconfort, ceea ce presupune realizarea unui mediu luminos plăcut.

Din punct de vedere al consumului energetic acest tip de sistem de iluminat prezintă eficienta cea mai mică, de aceea, această soluţie se recomandă numai în încă perile în careconsiderente de ordin estetic o impun, în încă peri deosebite din punct de vedere arhitectural(clădiri monument de arhitectur ă, muzee, hoteluri de lux etc.).

Clasificarea sistemelor de iluminat după distribu ţ ia în plan a fluxului luminos.Performanţa energetică a unei clădiri poate fi ameliorată prin alegerea unui sistem de

iluminat adecvat din punct de vedere al distribuţiei fluxului luminos în planul util. Această metodă se poate aplica în cazul încă perilor de mari dimensiuni cum ar fi halele industriale,unde se poate realiza un iluminat zonat. Aceste sisteme de iluminat se caracterizează prinrealizarea unor niveluri de iluminare diferite, pe zone în care se desf ăşoar ă activităţi diferite(zone de lucru, zone de circulaţie, zone de depozitare etc).

In cazul încă perilor foarte înalte, cu sarcini vizuale care necesită niveluri ridicate deiluminat, pentru a creşte performanţa energetică a sistemelor de iluminat se recomandă completarea iluminatului general cu un iluminat local, care să mărească nivelul de iluminareîn zona sarcinii vizuale, conform cerinţelor impuse de normativ.

D. Sistemul integrat de iluminat artificial şi natural .

Sistemele integrate de iluminat au ca scop realizarea mediului luminos confortabil încondiţiile utilizării judicioase a luminii naturale. Din punct de vedere al confortului vizual şial performanţei energetice, acestea reprezintă soluţia cea mai indicată.

Deşi sistemul de iluminat al unei încă peri este conceput pentru situaţia de sear ă/noapte(iluminatul natural lipseşte sau este insuficient), proiectantul sistemului de iluminat trebuie să conceapă sistemul de iluminat ca pe un sistem integrat prin implementarea unor soluţiiagreate şi de beneficiar. Creşterea performanţei energetice a sistemelor integrate de iluminatse face prin implementarea unui anumit tip de control, în funcţie de care se poate facediferenţierea acestora din punct de vedere al gestionării judicioase a energiei electrice.

6


7/8

Controlul sistemelor de iluminat.

D1. Controlul sistemului de iluminat în func ţ ie de timpul de utilizare al încă perii.

Acest tip de control se poate realiza prin:• sisteme f ăr ă detectare automatizat ă a prezen ţ ei utilizatorilor în încă pere.

Acţionarea corpurilor de iluminat se face prin intermediul: - întreruptoarelor manuale,- întreruptoarelor manuale, la care se adaugă stingerea automată la sfâr şitul

programului, pentru a se evita funcţionarea sistemului de iluminat după terminarea programului. Stingerea automată se poate realiza prin intermediul unui ceas programator caresă comande întreruperea alimentării cu energie electrică. Scoaterea corpurilor de sub tensiunese face etapizat, prin reducerea treptată a nivelului de iluminare. Sistemul este eficient şi serealizează cu costuri suplimentare reduse.

• sisteme cu detectare automat ă a prezen ţ ei utilizatorilor în încă pere.

Acţionarea corpurilor de iluminat se poate face, în acest caz, prin intermediulsenzorilor care detectează prezenţa utilizatorilor în încă pere. Senzorul de prezenţă comandă

punerea sub tensiune a corpurilor de iluminat în momentul în care sesizează prezenţautilizatorilor în încă pere şi apoi scoaterea de sub tensiune a acestora atunci când ultima

persoană păr ăseşte încă perea. Avantajul constă în faptul că utilizarea corpurilor de iluminat seface numai pe perioada utilizării încă perii, neexistând consumuri inutile de energie electrică.Implementarea acestui sistem presupune însă costuri de investiţie suplimentare, costuri ce seamortizează în timp prin economia de energie ce se realizează.

D2.

Controlul sistemului de iluminat în func ţ ie de accesul luminii naturale.

Acest tip de control se poate realiza prin:• ac ţ ionarea sectorizat ă a corpurilor de iluminat

Aceasta presupune acţionarea corpurilor de iluminat în şiruri paralele cu ferestrele,astfel încât corpurile de iluminat să fie puse sub tensiune pe măsur ă ce iluminarea produsă delumina naturală scade în intensitate. Acest tip de control nu presupune costuri suplimentare,se poate implementa încă din faza de proiectare printr-o concepţie corectă a sistemului deiluminat. Eficientizarea sistemului prin implementarea acestui sistem r ămâne însă lalatitudinea utilizatorilor prezenţi în încă pere, existând riscul ca funcţionarea sistemului deiluminat să nu se realizeze la parametrii nominali sau să nu se realizeze parametrii de confortluminos. Deci implementarea acest tip de control presupune o urmărire atentă a acestui aspect

de către utilizatori, acţionarea corpurilor de iluminat fiind manuală.• reglarea automat ă a fluxului luminos emis de sursele de lumină ce echipează

corpurile de iluminat dintr-o încă pere prin intermediul unor fotocelule montate în încă perecare comandă variaţia tensiunii la bornele surselor de lumină artificială în funcţie de aportulde lumină naturală.

Se realizează astfel un iluminat integrat artificial – natural, cu efecte pozitive asupraconfortului vizual al utilizatorilor şi eficient din punct de vedere al consumului de energieelectrică. Costul investiţiei este mai ridicat dar, amortizarea acestora se face într-un timprelativ scurt prin reducerea semnificativă a consumului de energie pentru iluminatul spaţiilor.

D3.

Controlul mixt al sistemului de iluminat în func ţ ie de timpul de utilizare al încă perii şi

de accesul luminii naturale.

7


8/8

Acest tip de control se poate realiza prin:• control local la nivelul fiecărei încă peri

Prin combinarea celor două tipuri de control al iluminatului pot fi obţinute altevariante de control, cea mai eficientă fiind aceea în care se folosesc senzori de prezenţă pentru

acţionarea corpurilor de iluminat şi celule fotoelectrice pentru reglarea fluxului luminos înfuncţie de aportul de lumină naturală. Consumul de energie electrică se reduce semnificativ,insă investiţia este mare.

• control centralizat al instala ţ iei de iluminat din cl ădire

Un alt tip de control al iluminatului, pe tipuri de încă perii având destinaţii diferite deci programe diferite de funcţionare, se poate realiza prin intermediul implementării uneiinstalaţii BMS. Controlul şi gestiunea instalaţiei de iluminat se poate realiza prin intermediulunui program de calcul specializat care confer ă acesteia eficienţă şi flexibilitatea, permitemăsurarea consumului real de energie electrică, înregistrarea curbelor de sarcină.

Bibliografie

EN 12193, Light and Lighting - Sports LightingEN 12646-1 Light and Lighting - Lighting of work places – Part1. Indoor work places;EN 12665, Light and Lighting – Basic terms and criteria for specifying lighting requirements;EN 13032-1, Lighting applications – Measurement and presentation of photometric data oflamps and luminaires – Part 1: Measurement and file format;EN 60598, LuminairesEN 60570, Electrical supply track systems for luminaires;EN 61347, Lamp control gearVocabulaire Electrotechnique International CIE Publ. No.17.4

NP -061-02 Normativ pentru proiectarea şi executarea sistemelor de iluminat artificial dincladiriDRAFT prEN15193-1 Energy performance of buildings energy requirements for lighting –Part 1 Lighting energy estimation

8

Documents

Conf Nov 2008 Moroldo Oancea