Managementul sistemelor de iluminat interior

Managementul sistemelor de iluminat interior

Managementul inteligent al sistemelor de iluminat electric, cu utilizarea eficienta a iluminatului natural si limitarea iluminatului artificial la durata strict necesara realizarii functiilor sale, permite reducerea importanta a consumului de energie electrica si in consecinta a pierderilor de energie.

Principalele elemente asupra carora se indreapta atentia in cazul managementului sistemelor de iluminat sunt indicate in fig. 14.

In abordarea managementului sistemelor de iluminat electric este necesar a lua in considerare:

componentele sistemului: corpuri de iluminat si surse;

parametrii spatiali: aria incaperilor, tipul de mobila, configuratia incaperilor, modul de utilizare a spatiului;

mentenanta sistemelor de iluminat.

Realizarea unui iluminat care sa asigure un conform corespunzator, un iluminat eficient, cu costuri minime impune un control adecvat al sistemului.

Principalele mijloace pentru realizarea unui iluminat eficient sunt indicate in figura 15.

Analiza datelor din fig. 15 pune in evidenta faptul ca in obtinerea unui iluminat eficient si deci a unui confort luminos corespunzator, un rol important il au mijloacele secundare si in special operatiile de intretinere a instalatiilor de iluminat: corpuri de iluminat, surse dar si suprafetele reflectante ale incaperii. In acest sens, controlul periodic al nivelului de iluminare, comparat cu valoarea de proiectare, permite punerea in evidenta a principalelor cauze care conduc la reducerea eficientei sistemului de iluminat.

Principalele mijloace pentru cresterea performantelor sistemelor de iluminat interior sunt:

utilizarea de surse performante, cu eficienta energetica ridicata, pentru echiparea instalatiei de iluminat;

utilizarea cat mai eficienta a iluminatului natural;

utilizarea senzorilor de prezenta in infrarosu;

utilizarea programatoarelor de timp.

adoptarea unui sistem de tarifare convenabil.

Lumina naturala este cea mai confortabila sursa de iluminat ambiental. Potentialul de utilizare a luminii naturale trebuie determinat din faza de proiectare a unui spatiu printr-o atenta studiere a gradului de vitrare.

Pentru obtinerea unui confort vizual si termic optim trebuie luata in considerare lumina solara directa care patrunde prin ferestre, precum si aportul de caldura vara sau pierderea de caldura pe durata iernii, realizata prin ferestrele insuficient izolante termic.

Utilizarea unor sisteme 'inteligente' de reglaj continuu al iluminatului artificial functie de iluminatul natural, conduce la economii importante de energie, reducerea pierderilor in sistemele de iluminat si un confort sporit al utilizatorilor.

Utilizarea eficienta a iluminatului natural este principalul mijloc prin care se poate face o importanta economie de energie electrica pentru iluminatul artificial.

Reglarea iluminatului artificial (dotat cu balasturi electronice care permit modificarea fluxului luminos al lampilor) se poate face pe baza informatiilor date de un senzor de lumina exterior (fig. 16 a)) sau interior (fig. 16 b)) [4].

Informatiile de la senzorul de lumina 1 sunt transmise la unitatea de procesare 2 care asigura datele necesare modulului 3 de control al sistemului de iluminat (pornit, oprit, reglaj, control jaluzele, programare nivel de iluminare). Modulul de control 3 este plasat langa usa 5 pentru a se asigura operarea la intrarea in incapere.

Lampile electrice 4 sunt alimentate de la o sursa de alimentare controlata de modulul 3.

In cazul senzorului 1 plasat in interior (fig. 16 b)) se asigura si controlul luminii artificiale transmisa prin fereastra 6 si eventuala modificare a pozitiei jaluzelelor.

In functie de contributia iluminatului natural, diferitele siruri de lampi, plasate paralel cu fereastra sursa de lumina naturala, sunt reglate in mod diferit  (fig. 17) pentru a asigura uniformitatea nivelului de iluminare pe suprafata de lucru. In exemplul din figura 17 s-a considerat cazul des intalnit al unei instalatii de iluminat cu trei siruri de lampi plasate paralel cu fereastra. Utilizarea sistemelor de control a nivelului de iluminare permite realizarea unor importante economii (fig. 18) la factura de energie electrica [4].

Reducerea facturii energetice, in cazul instalatiilor de iluminat, se poate face numai cu realizarea integrala a parametrilor de confort vizual; printr-un management adecvat este posibil, respectand aceasta conditie de baza, realizarea unor importante economii la factura de energie electrica.

Costurile aproximative ale componentelor sistemului de control a ilumi­na­tu­lui interior sunt urmatoarele:

senzor fotoelectric de exterior – 70 $;

unitate de procesare – 350 $;

modul pentru controlul balasturilor electronice – 150 $;

balast electronic – 75 $;

senzor de miscare – 100 $;

modul de control a sistemului de iluminat – 220 $;

modul de alimentare a sistemului – 500 $;

modul de cuplare a sistemului la magistrala – 120 $.

Utilizarea sistemului de control a nivelului de iluminare conduce la cresterea duratei de functionare a lampilor pana la 15000 ore (practic o dublare), iar calculele economice arata ca rezulta o recuperare a investitiei in cel mult 3 ani [3].

Sursele de lumina actuale performate permit obtinerea de importante economii la factura de energie electrica fara a afecta confortul vizual. Astfel, in tabelul 5 sunt indicate valori orientative pentru puterea instalata la utilizarea surselor performante.

Tabelul 5

Puterea instalata pentru iluminatul interior

In prezent exista solutii tehnice pentru a asigura un confort vizual corespunzator cu un consum minim de energie electrica.

La realizarea instalatiilor de iluminat de interior trebuie sa se acorde o atentie deosebita si componentei estetice in afara componentelor luminotehnice si economice.

Mentinerea parametrilor de calitate ai sistemului de iluminat impune existenta unui program de intretinere riguros respectat.

In figura 19 este indicata structura generala a unui sistem de iluminat “inteligent” in care intreg sistemul este controlat in functie de programul inscris in memoria calculatorului, cu valori adecvate fiecarui spatiu de lucru.

Celulele fotoelectrice si senzorii de prezenta asigura informatiile necesare privind nivelul iluminatului natural, nivelul iluminatului realizat cu ajutorul sistemului de iluminat artificial si informatiile privind necesitatea efectiva a iluminatului arificial (in lipsa persoanelor din zona de lucru, controlata de senzori). Controlul manual, cu ajutorul intreruptoarelor locale, permite in general conectarea sistemului de iluminat, in continuare sistemul de calcul preluand sarcina de control.

In fig. 20 [4] este prezentat sistemul Zumtobel LUXMATE de control a sistemelor de iluminat interior dintr-o cladire publica.

Principalele module functionale ale sistemului sunt:

a) Module de control

LM-EG modul de intrare pentru programarea si controlul sistemului LUXMATE, avand functiile:

pornit/oprit;

reglare;

definirea si apelarea a cinci configuratii pentru nivelul de iluminare;

comutarea aparatelor de iluminat individual, in grupuri sau pe incaperi;

alocarea adreselor pentru componentele sistemului;

LM-SG modul de control pentru controlul aparatelor de iluminat, jaluzele, ecrane-filtru, in grupuri sau pe incaperi, avand functiile:

pornit/oprit;

reglare;

control jaluzele/ecrane

apelarea a trei configuratii pentru nivelul de iluminare;

LM-IRS telecomanda in infrarosu pentru controlul aparatelor de iluminat, jaluzele, ecrane, in grupuri sau pe incapere, avand functiile:

pornit/oprit;

reglare;

definirea si apelarea a trei configuratii pentru nivelul de iluminare;

comutarea a trei grupuri de aparate de iluminat;

LM-IRED, LM-IREL receptor in infrarosu, pentru preluarea semnalelor de la telecomanda LM-IRS; se monteaza pe tavan (LM-IRED) sau in corpul de iluminat (LM-IREL);

LM-IRB unitate de intrare/conversie a semnalelor receptionate de la cel mult trei module de telecomanda de tip LM-IRS in comenzi LUXMATE;

LM-SCE modul comutator de intrare cu patru intrari independente pentru utilizarea intreruptoarelor clasice S pentru instalatiile de iluminat in sisteme LUXMATE; poate fi programat pentru comutare pe grupuri sau pe camera; are numai functia de pornit/oprit;

LM-SDE modul de intrare comutator/reglare cu patru intrari independente pentru utilizarea intreruptoarelor clasice pentru instalatiile de iluminat in sisteme LUXMATE; poate fi programat pentru comutare pe grupuri sau pe incapere; are functii de pornit/oprit si reglare;

LM-SWE modul de intrare specializat, cu doua intrari independente, pentru conectarea detectoarelor de miscare LM-MVD sau a comutatoarelor temporale la sistemul LUXMATE; poate fi programat pentru comutare pe grupuri sau pe incapere;

b) Module de control digital

LM-DSI modul de iesire digital pentru conectarea a pana la zece balasturi digitale  (pentru lampi fluorescente) sau module de reglare pentru lampile cu incandescenta;

LM-PCA balast digital de inalta frecventa pentru lampi fluorescente normale si compacte FL; realizeaza reglarea efectiva a nivelului de iluminare intre 1% si 100% ;

LM-PHD modul de reglare pentru lampile cu incandescenta IL; reglare logaritmica in 64 de pasi intre 1% si 100%, sarcina maxima 300 VA;

LM-LVI modul de iesire digital pentru conectarea a maxim zece transformatoare digitale LM-LVT la sistemul LUXMATE;

LM-LVT transformator digital pentru alimentarea lampilor cu halogen de joasa tensiune LH (11,5 V), sarcina maxima 105 VA.

c) Module de control analogice

LM-ANA modul de iesire analogic pentru conectarea la sistemul LUXMATE a maxim zece balasturi electronice de inalta frecventa LM-HF cu control analogic  (1-10V); sarcina maxima pe circuitul de putere: 1750 VA;

LM-ANAS modul de iesire analogic pentru conectarea la sistemul LUXMATE a grupurilor de consumatori de mare putere (sarcina maxima pe circuitul de putere: 3500 VA), care permit control analogic;

LM-ADK modul de reglaj comandat cu ajutorul unui modul LM-ANAS pentru alimentarea lampilor cu halogeni de joasa tensiune (echipate cu transformatoare electronice), sarcina maxima: 1200 VA;

LM-LEK modul de reglaj comandat cu ajutorul unui modul LM-ANAS pentru alimentarea lampilor cu halogeni de joasa tensiune sau a lampilor cu incandescenta  (echipate cu transformatoare clasice), sarcina maxima: 1400VA.

d) Module de control pentru instalatii diverse

LM-RUK releu de iesire cu patru contacte independente COM, sarcina maxima pe contact 450 VA, pentru operarea diversilor consumatori prin intermediul sistemului LUXMATE;

LM-RUKS releu de iesire cu trei contacte independente COM, sarcina maxima pe contact 3500 VA, pentru operarea diversilor consumatori prin intermediul sistemului LUXMATE;

LM-JSM modul pentru controlul automat al jaluzelelor actionate electric JE; reglarea se poate face si manual, prin instalarea unui comutator independent suplimentar; sarcina maxima pe contactele de putere 600 VA.

e) Module pentru controlul bazat pe nivelul de iluminare natural pentru

instalatiile de iluminat

LM-TLR unitate de procesare pentru utilizare in configuratii bazate pe reglare in functie de nivelul de iluminare disponibil din surse naturale; poate fi utilizat in sisteme cu pana la 500 de aparate de iluminat; daca se utilizeaza interfata seriala LM-PCSI, de conectare la magistrala LUXMATE sau de conectare in retea a mai multor unitati LM-TLR, sistemul de iluminat controlat poate fi mai mare de 500 de elemente;

LM-ZSM modul pentru programarea in timp a functionarii instalatiilor de iluminat, in sisteme fara unitatea de procesare LM-TLR; necesita programare de la un calculator PC;

LM-LSD senzor fotoelectric de interior;

LM-TLS modul de reglare liniara a nivelului de iluminare artificiala dintr-o incapere in functie de aportul din surse naturale; poate controla trei grupe de cate o suta de aparate de iluminat (dotate cu LM-PCA/LM-PHD);

LM-TLM senzor fotoelectric de exterior;

LM-SEE modul cu patru intrari independente, pentru conectarea la sistemul LUXMATE a maxim patru senzori fotoelectrici (LM-TLM/LM-LSD).

f) Module diverse

LM-BE sursa de alimentare a magistralei, pentru sisteme mici, cu cel mult 15 module si un singur sector de magistrala;

LM-BV sursa de alimentare pentru sectoare de magistrala cu pana la 100 de module;

LM-BK modul de cuplare a doua sectoare de magistrala, fiecare alimentat dintr-o sursa LM-BV.

Controlul repartitiei nivelului de iluminare pe suprafata de lucru, prin masurare directa sau prin calcul, la orice modificare a componentelor sistemului permite asigurarea conditiilor corespunzatoare de confort vizual si asigurarea unei activitati eficiente in zona [5].

In tabelul 6 este indicata eficienta economica a unor masuri pentru modernizarea unui sistem de iluminat.

Tabelul 6

Eficienta unor masuri de reabilitare a sistemelor de iluminat

In anexa 1 este indicat un exemplu de calcul a repartitiei nivelului de iluminare pentru o incapere proiectata pentru 300 lx pe suprafata de lucru. Analiza diagramelor izolux permite evaluarea calitatii iluminatului si din punctul de vedere al neuniformitatii acestuia.

In exemplul prezentat in anexa 1 a fost utilizat programul de calcul al firmei Philips Lighting B.V.