Energia na potrzeby Energia na potrzeby oświetlenia oświetlenia

część 1część 1

Przemysław WronowskiPrzemysław Wronowski

Październik 2009Październik 2009

PodstawyPodstawy

Źródła światła dzielimy na naturalne i sztuczne. Źródła światła dzielimy na naturalne i sztuczne.

Światło jest rodzajem energii elektromagnetycznej promienistej, Światło jest rodzajem energii elektromagnetycznej promienistej, wysyłanej w formie bardzo małych dawek tzw. fotonówwysyłanej w formie bardzo małych dawek tzw. fotonów

Podstawowe wielkości Podstawowe wielkości oświetleniaoświetlenia

strumień świetlny strumień świetlny [lm], [lm],

światłość I [cd], światłość I [cd],

natężenie oświetlenia E [lx], natężenie oświetlenia E [lx],

luminancja L [cd/m2]. luminancja L [cd/m2].

Strumień świetlny Φ

Parametr określający całkowitą moc światła emitowanego

z danego źródła światła

Światłość

Światłość - natężenie źródła światła w danym kierunku

Natężenie oświetlenia

Gęstość strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnię

Luminancja

Luminancja – wielkość miary natężenia oświetlenia padającego w danym kierunku. Opisuje ilość światła, które przechodzi lub jest emitowane przez określoną powierzchnię. Jest to miara wrażenia wzrokowego, które odbiera oko ze świecącej powierzchni.

Natężenie oświetleniaNatężenie oświetlenia

•• Poziom 20 lx umożliwia zgrubne rozróżnienie cech twarzy Poziom 20 lx umożliwia zgrubne rozróżnienie cech twarzy i został przyjęty jako minimalny we wnętrzachi został przyjęty jako minimalny we wnętrzach

•• Pozion 200 lx umożliwia rozróżnienie cech twarzy bez Pozion 200 lx umożliwia rozróżnienie cech twarzy bez nadmiernego wysiłku, został przyjęty jako minimalny we nadmiernego wysiłku, został przyjęty jako minimalny we wnętrzach gdzie przebywają ludzie dłużej i jest wnętrzach gdzie przebywają ludzie dłużej i jest wykonywana pracawykonywana praca

•• Poziom 2000 lx został przyjęty jako optymalny ze względu Poziom 2000 lx został przyjęty jako optymalny ze względu na odczucia przyjemnościowena odczucia przyjemnościowe

•• Poziom 20000 lx wystąpi maksymalna czułość Poziom 20000 lx wystąpi maksymalna czułość kontrastowa oka.kontrastowa oka.

10 000 lx

100 000 lx

Oświetlenie naturalne

Oświetlenie sztuczneOświetlenie sztuczne

Poprawne oświetlenie to takie, które zapewnia wygodne widzeniePoprawne oświetlenie to takie, które zapewnia wygodne widzenie

Wygodne widzenie występuje gdy zdolność rozróżniania Wygodne widzenie występuje gdy zdolność rozróżniania szczegółów jest pełna, spostrzeganie jest sprawne ale nie szczegółów jest pełna, spostrzeganie jest sprawne ale nie nadmiernie męczącenadmiernie męczące

Do zapewnienia wygodnego widzenia konieczne są:Do zapewnienia wygodnego widzenia konieczne są:• • właściwy poziom natężenia oświetlenia PN-EN 12464-1: 2004właściwy poziom natężenia oświetlenia PN-EN 12464-1: 2004 • • właściwa równomierność oświetleniawłaściwa równomierność oświetlenia• • właściwy poziom ograniczenia olśnieniawłaściwy poziom ograniczenia olśnienia• • właściwy rozkład luminancjiwłaściwy rozkład luminancji• • właściwa barwa światławłaściwa barwa światła• • właściwy wspłczynnik oddawania barwwłaściwy wspłczynnik oddawania barw

Temperatura barwowa Linia ciągła - jest to obiektywna miara wrażenia barwy danego źródła światła, np.:2000 K - barwa światła świeczki 2800 K - barwa bardzo ciepłobiała (żarówkowa) 3000 K - wschód i zachód słońca 4000 K - barwa biała 5000 K - barwa chłodnobiała 6500 K - barwa dzienna 10000-15000 K - barwa czystego niebieskiego nieba 28000-30000 K - błyskawica

Wpływ barwy światła na człowiekaWpływ barwy światła na człowieka

Oświetlenie dynamiczneOświetlenie dynamiczne

Sprawność źródła światła (skuteczność źródła światła)

[lm/W]

jednostka skuteczności źródła światła = jaka część mocy elektrycznej pobranej przez źródło światła przetwarzana jest na strumień świetlny

=F/P

Im większa jest ta wartość, tym bardziej sprawne jest źródło światła. W związku z tą zależnością musimy jednak wziąć pod uwagę żywotność źródła światła.

Podstawowe parametry źródeł światła

• Moc znamionowa [W]- wartość mocy lampy przy zachowaniu określonych warunków pracy lampy.

• Trwałość absolutna – czas świecenia do chwili wygaśnięcia wskutek uszkodzenia

• Trwałość użyteczna - czas świecenia źródła światła do chwili, kiedy wartość jego strumienia świetlnego zmniejszy się o 20 ÷ 30% w stosunku do wartości początkowej

• Temperatura barwowa – określa kolor światła emitoanego przez źródło światła

• Współczynnik oddawania barw Ra- określa jak wiernie postrzegamy barwy oświetlonych przedmiotów

Porównanie źródeł światła

TypTyp Moc WMoc WStrumień Strumień świetlny w świetlny w

lmlm

Spr. Źródła Spr. Źródła światła światła lm/Wlm/W

Żywotność w Żywotność w godzinachgodzinach

Żarówka Żarówka 6060 730730 1212 10001000

Żarówka Żarówka 100100 13801380 1414 10001000

Halogenowa niskonapięciowaHalogenowa niskonapięciowa 2020 350350 1818 20002000

Świetlówka kompaktowaŚwietlówka kompaktowa 1111 600600 5555 80008000

ŚwietlówkaŚwietlówka 3636 34503450 9696 1200012000

Lampa rtęciowaLampa rtęciowa 8080 40004000 5050 1500015000

Lampa sodowa HPLampa sodowa HP 150 22500 150150 3200032000

Lampa sodowa LPLampa sodowa LP 150 30000 200200 1600016000

LEDLED 100100 11000 110110 100000100000

Żarówki tradycyjneŻarówki tradycyjne

ZALETY:ZALETY:• • produkcja żarówek o dowolnymprodukcja żarówek o dowolnymnapięciu znamionowym i dowolnej mocynapięciu znamionowym i dowolnej mocyznamionowej;znamionowej;• • zaświeca się od razu po włączeniu dozaświeca się od razu po włączeniu dosieci;sieci;• • bardzo dobre oddawanie barwbardzo dobre oddawanie barw• • nie wymaga dodatkowego stosowanianie wymaga dodatkowego stosowaniaprzyrządów zapłonowych i statecznika.przyrządów zapłonowych i statecznika.WADY:WADY:• • wrażliwość na wartość napięciawrażliwość na wartość napięciazasilającego;zasilającego;• • krótka trwałość (około 1000 h);krótka trwałość (około 1000 h);• • niska skuteczność świetlna (8 – 21niska skuteczność świetlna (8 – 21lm/W);lm/W);• • duża energochłonnośćduża energochłonność

Żarówki halogenoweŻarówki halogenowe

żarówki halogenowe w porównaniu z żarówkamiżarówki halogenowe w porównaniu z żarówkamitradycyjnymi charakteryzuje:tradycyjnymi charakteryzuje:• • większa skuteczność świetlna (18-33 lm/W);większa skuteczność świetlna (18-33 lm/W);• • mniejsze wymiary;mniejsze wymiary;• • wyższa trwałość (znamionowa trwałośćwyższa trwałość (znamionowa trwałośćok 2000 h);ok 2000 h);• • wyższa temperatura barwowawyższa temperatura barwowa(3000-3400 K, barwy oświetlanych przedmiotów(3000-3400 K, barwy oświetlanych przedmiotówsą bardziej nasycone);są bardziej nasycone);• • mały spadek strumienia świetlnego w okresiemały spadek strumienia świetlnego w okresieeksploatacji.eksploatacji.

Świetlówki kompaktoweŚwietlówki kompaktowe

ZALETY:ZALETY:

• • brak efektu stroboskopowego;brak efektu stroboskopowego;

• • mogą być stosowane wmogą być stosowane w

większości standartowychwiększości standartowych

opraw oświetleniowych.opraw oświetleniowych.

• • jest produkowana w różnych jest produkowana w różnych

temperaturach barwowychtemperaturach barwowych

Świetlówki liniowe

Zalety•• Bardzo wysoki współczynnik oddawania barw Ra>90•• Szerokie zastoswanie•• Równomierność oświetlenia•• Duży wachlarz mocowyWady• • Mała odporność na niskie temperaturyMała odporność na niskie temperatury

              

                  

Lampy rtęciowe wysokoprężne

WADY:• wpływ temperatury otoczenia na czaszapłonu;• mały współczynnik oddawania barw;• występowanie efektu stroboskopowego.• niska skuteczność świetlna (60 lm/W)

ZALETY:• niska cena w porównaniu z innymiwysokociśnieniowymi lampamiwyładowczymi;• wysoka niezawodność i trwałość wporównaniu z żarówkami (6000 - 20000 h);

Lampy sodowe wysokoprężne

WADY:• moc dostarczana do lampy może uleczmianie wskutek zmiany napięciazasilającego lampy • niski współczynnik oddawania barw Ra~20ZALETY:• są mało wrażliwe na wahaniatemperatury otoczenia• wysoka trwałość (20000 – 32000 h)

Lampy sodowe niskoprężne

WADY:• bardz niski współczynnik Ra• bardzo ograniczone możliwości zastosowań• długi czas zapłonu

ZALETY• wysoka skuteczność świetlna, nawet 200 lm/W !!!!• długa żywotność

Lampy LED

WADY:• cena• cena• cena...

ZALETY• wysoka skuteczność świetlna (i wciąż rośnie),• ekstremalnie długa żywotność (ok 100 000h)• wysoki współczynnik oddawania barw• odporna na zmiany temperatur•...................

Pomiary wielkości świetlnych

Pomiaru natężenia oświetlenia dokonuje się luksomierzem

Oprawy oświetleniowe i ich elementyOprawy oświetleniowe i ich elementy

Zastosowanie oprawZastosowanie opraw

Oświetlenie uliczne

użytkowedekoracyjne

iluminacyjne

biurowe

efekty świetlne

informacyjne

OŚWIETLENIE AWARYJNE

OŚWIETLENIE AWARYJNE EWAKUACYJNE

OŚWIETLENIE ZAPASOWE

OŚWIETLENIE DRÓG EWAKUACYJNYCH

OŚWIETLENIE STREFY OTWARTEJ

OŚWIETLENIE STREFY WYSOKIEGO RYZYKA

Rodzaje oświetlenia awaryjnego (wg PN-EN [2 ])

ROZPORZĄDZENIEMINISTRA INFRASTRUKTURYz dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki

energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielna całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej

Zapotrzebowanie na energię końcową na potrzeby oświetlenia

EK, L= EL, j·Af, [kWh/rok]

EL, j – roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię użytkową do oświetlenia [kWh/m2rok]

Af – powierzchnia użytkowa [m2]

Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię użytkową do oświetlenia

EL,j= PN·FC/1000·[(tD · Fo · FD)+(tN · Fo)], [kWh/m2rok]PN – moc wszystkich zainstalowanych opraw oświetleniowych [W/m2]Fc – współczynnik uwzględniający regulację prowadzącą do utrzymanianatężenia oświetlenia na wymaganym poziomieFD – współczynnik uwzględniający wykorzystanie światła dziennego woświetleniuFo – współczynnik uwzględniający nieobecności użytkowników w miejscu

pracytD – czas użytkowania oświetlenia w ciągu dnia [h]tN – czas użytkowania oświetlenia w nocy [h]

Średnia ważona moc jednostkowa oświetlenia budynku ocenianego

PN=[Σ Pj· Afj )]/ Σ Af [W/m2]

Pj – moc jednostkowa opraw oświetleniowych w j-tym pomieszczeniu [W/m2]

Afj – powierzchnia użytkowa j-tego pomieszczenia

Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energiępierwotną do oświetlenia wbudowanego

QP,L= wel · EK,L + wel · Eel, pom, L , [kWh/rok]

EK,L – roczne zapotrzebowanie na energię końcową przez oświetleniewbudowane [kWh/rok]

Eel, pom, L– roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną do napenduurządzeń pomocniczych systemu oświetlenia wbudowanego [kWh/rok]

wel – współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na dostarczenienośnika energii (Tab.1, zał. 5)

Ocena oświetlenia elektrycznego obietku polega na:Ocena oświetlenia elektrycznego obietku polega na:

• Inwentaryzacji odbiorników oświetleniowych w budynku i sprawdzenie ich skuteczności świetlnej;

• Sprawdzenie aktualnych aktów normatywnych dotyczących parametrów oświetleniowych w danym budynku;

• Pomiarze podstawowych wielkości świetlnych w budynku (natężenie oświetlenia, równomierność);

• Sprawdzenie w jakim stopniu oświetlenie dzienne jest wykorzystywane (znane są przypadki używania oświetlenia sztucznego pomimo,że oświetlenie dzienne wystarczałoby do zapewnienia wygody widzenia)

• Sprawdzenie sposobu sterowania oświetleniem.

Redukcję zużycia energii elektrycznej na cele oświetlenia Redukcję zużycia energii elektrycznej na cele oświetlenia obiektu można osiągnąć poprzez:obiektu można osiągnąć poprzez:

• Modernizację starego oświetlenia,Modernizację starego oświetlenia,• Wprowadzenie systemów sterowania oświetleniem,Wprowadzenie systemów sterowania oświetleniem, • Wykorzystanie w maksymalnym stopniu oświetlenia Wykorzystanie w maksymalnym stopniu oświetlenia dziennego,dziennego,• Optymalizacje zapotrzebowania na energię instalacjiOptymalizacje zapotrzebowania na energię instalacji oświetleniowej juz w fazie projektowania,oświetleniowej juz w fazie projektowania,• Podniesienie świadomości ekologicznej użytkowników obiektu,

Dodatkowo w celu optymalizacji kosztów utrzymania oświetlenia Dodatkowo w celu optymalizacji kosztów utrzymania oświetlenia należy rozważyć możliwość grupowych wymian żródeł światła w należy rozważyć możliwość grupowych wymian żródeł światła w określonym czasookresieokreślonym czasookresie

Dziękuję za uwagęDziękuję za uwagę