Eficientizarea sistemelor economice de iluminat

Eficientizarea sistemelor economice de iluminat

Utilizarea eficientă a resurselor energetice a devenit o prerogativă indispensabilă în societatea noastră. În ultimii ani lumina artificială, care reprezintă o cantitate semnificativă din consumul total de energie electrică, devine un aspect semnificativ pentru a obține economii economice și de energie.

În plus, este important de luat în considerare faptul că, în ultimul deceniu, cererea globală de lumină artificială a crescut cu o rată medie de 2,4% pe an, iar creșterea cererii este de așteptat să continue în viitorul previzibil (Federația Internațională a Energiei electrice IEA, 2006).

Din aceste motive, în ultimii ani, mai multe guverne au implementat din ce în ce mai mult o serie de măsuri politice pentru a îmbunătăți economiile de energie pentru iluminat.

Aceste măsuri includ adoptarea sistemului de iluminat în ansamblu, care limitează cererea maximă de putere a circuitului de iluminat pentru suprafața unității și obligă utilizarea controalelor și a zonei în construcții noi și modernizări. Acest sistem se referă și la anumite componente de iluminat, stabilin cerințe minime de eficiență energetică pentru lămpi.

Având în vedere acest lucru, în zilele noastre ,sistemele de iluminat sunt dezvoltate pentru a folosi luminile mai eficiente și pentru a optimiza consumul de energie.

Concret, cercetătorii lucrează, atât în ​​domeniul privat, cât și în cel public, la abordarea corectă a proiectării, la eficiența surselor de lumină, la performanța echipamentelor de iluminat și la dezvoltarea sistemelor inteligente de control. Rezultatele obţinute oferă perspective bune de succes, așa cum reiese și din studiul

”Design and Technology for Efficient Lighting”, semnat de Roberto Faranda, Salvatore Guzzetti și Sila Leva, de la Department of Energy–Politecnico di Milano, din care vă prezentăm cele mai importante concluzii.

Cinci criterii

În ultimii ani, conceptul de iluminat se deplasează dintr-un punct de vedere funcțional, în care sistemele de iluminat sunt folosite doar pentru a ilumina, către un nou punct de vedere, în care sistemul de iluminat este un instrument de garantare a confortului și bunăstării mediului și a utilizatorilor finali.

Acest concept modern de iluminat a avut un reper important în ”CIE Symposium on Lighting Quality” din 1998. De fapt, rezultatele acestui simpozion sunt folosite de către multe companii și centre de cercetare pentru a dezvolta o nouă abordare a proiectării iluminatului.

O altă confirmare oficială a acestei noi abordări a proiectării iluminatului este introducerea în sectorul iluminatului a unui nou indicator, Ergonomic Lighting Indicator (ELI), despre calitatea luminii. Conform acestui indicator, calitatea luminii este clasificată pe o scară bazată pe cinci criterii:

  • Performanță (cu referire la standarde adecvate):

– iluminare (cantitatea corectă de iluminare orizontală conform cerințelor);

– controlul orbirii;

– luminiscență scăzută;

  • Aspect:

– spațiu (de exemplu, spațiu luminos, deschis și prietenos);

– culoare (de exemplu, temperatura naturală a culorii și redarea);

  • Confort:

– umbre (de ex. umbre moi, nici prea dure, nici prea difuze);

– modelare (de exemplu iluminare cilindrică, iluminare prietenoasă a fețelor);

  • Emoție:

– distribuția luminii (de ex. iluminarea arhitecturală a suprafețelor și a obiectelor din încăpere);

– preferință (de exemplu, preferință personală pentru situația de iluminare);

  • Individualitate:

– lumină proprie (de exemplu, iluminatul personal, utilizarea personală a întrerupătoarelor);

– control individual (de exemplu, iluminare aleasă pentru beneficii individuale).

Aceste noi linii directoare pentru calitatea iluminatului pot fi de asemenea instrumente importante pentru a îmbunătăți economiile de energie.

De fapt, calitatea luminii, caracterizată prin iluminarea dinamică și capacitatea acesteia de a crea diferite scenarii, poate fi realizată doar cu ajutorul dispozitivelor moderne, precum surse eficiente, corpuri de iluminat cu performanțe ridicate, sisteme de integrare a luminii naturale și de control inteligent care sunt de asemenea soluții foarte eficiente din punct de vedere energetic.

Domeniile iluminatului

După cum s-a menționat mai sus, iluminatul reprezintă o proporție substanțială din consumul global de energie electrică, egală cu 17,5% (IEA, 2016). Dar este important de știut că există diferite tipuri de iluminat, fiecare cu caracteristici particulare, pentru a trata în mod corespunzător problema economiilor de energie.

În special, în ceea ce privește consumul de energie, cea mai mare cantitate este utilizată în:

-clădirile de birouri și comerciale (43%),

-clădiri rezidențiale (31%),

-clădiri industriale (18%) și

-iluminatul exterior (8%) (IEA, 2016).

Există multe tipuri de iluminat destinate diferitelor aplicații și există oportunități semnificative de economisire în fiecare dintre ele.

De fapt, după cum a estimat IEA, cel puțin 38% din consumul global de energie de iluminat ar putea fi economisit rentabil pentru utilizatorul final printr-o mai mare utilizare a eficienței existente. Să facem acum referire la cele mai importante domenii.

Iluminatul public

Iluminatul public este un element esențial pentru siguranța noastră. De fapt, termenul  de ”iluminat public”, așa cum este menționat de standardul EN 13201-1, definește toate instalațiile de iluminat fix care oferă utilizatorului o percepție vizuală corectă a zonelor publice exterioare de trafic în perioadele de întuneric și sunt concepute pentru a asigura siguranța șoferilor, eliminarea corespunzătoare a traficului și siguranța tuturor oamenilor.

Pentru a asigura siguranța utilizării și a utilizatorilor, este foarte important ca lumina artificială să aibă o calitate bună (de exemplu, CRI ridicat și indice bun de redare a culorilor). De fapt, străzile și orașele plăcut iluminate promovează socializarea în spațiile publice în aer liber chiar și în orele de întuneric. Prezența oamenilor descurajează activitatea ilegală și, prin urmare, crește siguranța publică.

Dar, în ciuda importanței lor mari, majoritatea sistemelor de iluminat existente sunt foarte învechite și, prin urmare, sunt ineficiente. Pe lângă aceasta, vorbind despre consumul de energie, este de asemenea important de luat în considerare că numărul de iluminat stradal va crește foarte mult în următorii ani.

Prin urmare, economisirea energiei va fi importantă atât pentru a crește eficiența iluminatului existent, cât și pentru a acorda atenție la proiectarea noilor sisteme.  Din fericire, există o serie de domenii în sistemele de iluminat în care inițiativele de economisire a energiei pot fi încă implementate în corpurile de iluminat stradale. Acestea pot fi clasificate în diferite categorii.

Lampa

Eficiența lămpilor s-a îmbunătățit semnificativ în ultimii ani, iar tipul utilizat poate avea un impact semnificativ asupra cantității de energie necesară pentru a le funcționa.

Deși, astăzi, cel mai comun tip de lampă folosit în iluminatul stradal este încă lampa cu mercur de înaltă presiune, aceasta este o sursă extrem de ineficientă și poluantă. Este urmată de lampa cu sodiu de joasă presiune (LPS), care este un tip de sursă foarte eficient, dar cu o calitate proastă a luminii (luminează galben-portocaliu).

Politicile de economisire a energiei oferă un semnal pozitiv, astfel încât inițiativele de schimbare a lămpii au avut loc într-un număr de țări datorită conștientizării politicii energetice care trebuie reconfigurată la nivel global și local.

Această inițiativă este un prim pas important deoarece, așa cum au indicat studiile recente, ”trecerea la o lampă cu sodiu de înaltă presiune (HPS) sau cu halogenuri metalice, de la modelele mai vechi, ar putea duce la o îmbunătățire a eficienței lămpii în sine cu până la 40%” (E-Street, Project Raport). În concluzie, schimbarea surselor poate fi considerată doar o modalitate simplă și ieftină de economisire a energiei.

Corpul de iluminat

Corpurile de iluminat stradale, dintre cele mai folosite sunt cele utilizate la iluminatul rutier, sunt ineficiente. De fapt, astăzi, un corp de iluminat tipic instalat absoarbe mai mult de 50% din lumina emisă de sursa de lumină. Acest lucru este cauzat de performanța scăzută a sistemului optic. Pe lângă aceasta, lampa instalată este adesea de vechea generație, prin urmare sistemul global de iluminat este foarte ineficient.

Astăzi există o gamă foarte mare de corpuri de iluminat disponibile comercial și acestea pot avea proprietăți optice semnificativ diferite, care au un impact mare asupra eficienței sistemului de iluminat.

Cele mai eficiente sisteme optice pot absorbi mai puțin de 10%. În concluzie, ”dezvoltarea dimensiunii lămpii și a caracteristicilor în designul optic înseamnă că eficiența corpurilor de iluminat moderne poate fi cu 25-30% mai mare decât a celor bazate pe lămpi vechi” (E-Street, Project Raport).

Dispozitive de conectare (Balast)

După cum s-a spus, cele mai utilizate lămpi în iluminatul stradal sunt lămpile cu descărcare (HID). Acestea nu pot fi conectate direct la linia de alimentare, au nevoie de un dispozitiv pentru a obține condițiile de circuit necesare pornirii și funcționării, numit balast.

Există două tipuri de acest dispozitiv: electromecanic (sistem tradițional de alimentare cu energie) și electronic (sistem de alimentare cu energie de nouă generație).

Studii recente au arătat că utilizarea balastului electronic permite economisirea a aproximativ 7% din energie și extinderea duratei de viață a lămpii cu 30% față de balastul tradițional.

Având în vedere, de asemenea, că balastul electronic poate controla performanța fluxului luminos și reglarea emisiei de flux, economia de energie poate fi estimată la aproximativ 30% față de soluția tradițională (balast electro-mecanic).

În sfârșit, standardele europene și cele naționale recente sugerează utilizarea ceasurilor programabile ca dispozitive de pornire și oprire și reducerea fluxului luminos, de 30%, de la 24.00 la 8.00, pentru economisirea energiei (UNI 11248, 2007 și L.R. nr. 17, 2000).

Sisteme LED

Pe langa aceste sisteme consolidate de economisire a energiei, noi solutii încep să experimenteze soluții LED (Light Emitting Diode). Un exemplu este proiectul implementat de City of Los Angeles, numit Clinton Climatic Initiative (www.clintonfoundation.org).

Proiectul va presupune înlocuirea a 140.000 de corpuri de iluminat stradale tradiționale cu corpuri de iluminat LED. Orașul va instala dispozitive de monitorizare de la distanță pe fiecare dintre noile sale corpuri de iluminat stradal LED, permițând Biroului de iluminat stradal din Los Angeles să colecteze date în timp real despre performanța sistemului său la nivel de dispozitiv.

Datorită acestui proiect, proiectanții susțin că orașul își va reduce dramatic consumul de energie datorită eficienței noilor corpuri de iluminat și a sistemului de control și va reduce costurile de întreținere a iluminatului stradal datorită duratei lungi de viață a lămpilor cu LED și a dispozitivului de monitorizare de la distanță, cu o rambursare a investiției care ar trebui să fie de șapte ani. În special, economiile de energie post modernizare ar trebui să fie de 68.640.000 kWh/an, iar economiile de CO2 ar trebui să fie de 40.500 t CO2/an.

În concluzie, astăzi, un ”iluminat stradal eficient din punct de vedere energetic ar trebui să utilizeze un echilibru între tehnologii adecvate eficiente din punct de vedere energetic și aspectul de proiectare pentru a îndeplini criteriile de performanță, estetică și energetică cerute de pietoni, șoferi, rezidenții comunității municipalităților și utilităților” (NYSERDA 2022).

Iluminatul spațiilor de lucru

Majoritatea țărilor recomandă niveluri de iluminare pe care instalatorii de sisteme de iluminat sunt rugați să le atingă în spațiile de lucru. Aceste informații sunt colectate în standarde specifice. Acestea definesc nivelurile de performanță ale stațiilor de lucru de iluminat și mediul lor direct.

Standardele includ, de asemenea, tabele cu cerințe de iluminare în conformitate cu tipul de lucru și sarcina vizuală (de exemplu, în țările europene, standardele sunt EN 12464-1 și EN 12464-2.

Dar, în ciuda acestui fapt, astăzi, majoritatea iluminatului din spațiul de lucru nu respectă regulile privind nivelurile de iluminare recomandate, iar sistemele de iluminat sunt de obicei instalate conform regulilor de degetul mare aplicat de instalatori electrici.

Acest mod de lucru inseamna ca nivelurile de lumina garantate sunt deseori mai mari decat este necesar.Aceasta provoaca o mare risipa de energie si disconfort lucratorilor.

Iluminarea birourilor

În ultimii ani s-au scris standarde care definesc consumul maxim de energie pentru a reduce risipa de energie în clădiri, deci și în birouri. De exemplu, în Europa,  standardul de referință este EN 15193 Performanța energetică a clădirilor – Cerințe energetice pentru iluminat – Partea 1: Estimarea energiei de iluminat, martie, 2007.

Mai exact, aceste standarde definesc parametrii energetici pe care trebuie să îi urmeze sistemele de iluminat și cum să îi obțină. De exemplu, standardul european EN 15193 definește parametrul LENI (indicator numeric al energiei de iluminat),  care descrie consumul anual de energie pentru iluminat pe metru pătrat pentru clădiri.

Acest indicator se modifică în funcție de nevoile de energie cerute de sarcinile vizuale. Pentru birouri LENI este egal cu 36kWh/m2 (EN 15193, 2007). Atunci când este posibil, liniile directoare cuprinse în standard ar trebui să fie urmate de proiectanții de sisteme de iluminare. Acest lucru ar duce la o economie uriașă de energie.

Pe lângă aceasta, în acest sector s-ar putea realiza economii substanțiale pur și simplu prin înlocuirea acelorași dispozitive instalate acum, cum ar fi:

  • balasturi magnetice cu balasturi electronice;
  • lămpi fluorescente liniare tradiționale (LFL) cu tuburi fluorescente mai subțiri cu fosfor (cunoscute în mod obișnuit ca super LFL);
  • corpuri de iluminat învechite cu corpuri de iluminat de înaltă calitate caracterizate prin sisteme optice eficiente;

Această înlocuire ar produce economii care sunt pur și simplu impresionante.

În cele din urmă, sistemul global de iluminat ar putea fi eficientizat, de obicei, cu 35-40% (IEA, 2016), prin utilizarea unor dispozitive sofisticate, cum ar fi:

  • comutare programată în timp;
  • senzori de ocupare;
  • tehnologii de reglare a gradului de lumină care răspund la lumina zilei.

De asemenea, aceste dispozitive asigură un confort sporit lucrătorului, deoarece creează o calitate a luminii (de exemplu dinamica luminii, performanța luminii personalizabile etc.) și, așa cum au arătat deja multe cercetări, influențează pozitiv sănătatea și bunăstarea utilizatorilor (Boyce et al. al., 2013) și performanța muncii de birou (Newsham, Veitch, 2016).

În concluzie, pentru sectorul de iluminare a birourilor există acum mari oportunități de economisire a energiei, sporind confortul utilizatorului final. Acest lucru poate fi realizat datorită tehnologiilor descrise. De fapt, toate aceste dispozitive sunt deja pe deplin mature și gata de a fi utilizate.

infoconstruct