METODOLOGIE DE CALCUL A PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR

ILUMINAT INTERIOR

Dpv. energetic, Europa se confrunt cu dou mari probleme:- nclzirea global- dependena energeticUna din cauzele nclzirii globale este emisia n atmosfer a gazelor cu efect de ser (CO2, CH4, N0x, etc.)

Emisiile de CO2 sunt rezultate in urma producerii energiei electrice, transporturilor, arderii combustibilului fosil, despduririi, etc..90% dintre emisiile de CO2 sunt produse de rile dezvoltate din:-Europa-Asia-America de Nord

Hot-spot-urile de pe grafice sunt bazate pe medierea masurrilor concentratiei de NO2 n troposfer, n octombrie 2008.

Exist peste 250 de acorduri mondiale ncheiate cu privire la mediu. Cel mai restrictiv este protocolul de la Kyoto semnat de 141 ri, dintre care 30 puternic industrializate;oblig rile semnatare s reduca emisiile de gaz cu efect de sera cu cel puin 5,2% sub nivelul emisiilor din 1990;Romnia s-a angajat s reduc emisiile cu 8% fa de 1989. (legea 3/2001)S.U.A. nu au ratificat protocolul de la Kyoto, totui emit 36% din totalul de CO2 emis global.

Conform protocolului, se repartizeaz fiecarei tri o cot limit de gaze cu efect de ser ce pot fi emise n atmosfer, n megatone echivalent CO2, cot pe care ara nu are voie s o depeasc.Reducerea emisiilor poate costa scump economia unei ri. De aceea exist mecanisme de flexibilitate:crearea unei piee pentru tranzacionarea drepturilor de a emite;investiii ale rilor dezvoltate n afara teritoriului naional -->ara investitoare beneficiaz de credite de emisie;investiia n tehnologii curate n rile n curs de dezvoltare;

IDEEA DE BAZ:Atmosfera este una singur i nu conteaz locul n care se face reducerea emisiilor de gaze cu efect de ser, consecinele benefice pentru ntreaga omenire sunt aceleai.

Problema dependenei energetice a Uniunii Europene.

Exist 4 direcii de reducere a dependenei energetice:

diversificarea surselor de energie, promovarea surselor alternative de energie( 12% n 2010).creearea unei piee interioare a energiei, pentru a evita o criz energetic;controlul ofertei externe prin consolidarea relaiilor cu rile furnizoare de petrol i gaze;controlul cererii de energie pe plan intern, prin creterea eficienei energetice; este suficient o cretere a eficienei energetice cu 1% pe an, pn n 2010, pentru a realiza 2/3 din potenialul de economisire al U.E. => realizarea a 40% din obiectivele protocolului de la Kyoto.

Consum mic de energie electrica inseamn c sistemul de iluminat este performant? Analiza performanei energetice a cldirii se poate face numai n condiiile realizrii unui mediu luminos care s corespund cerinelor de confort vizual i estetic. Sistemul de iluminat trebuie s corespund dpv. al confortului vizual (functional), estetic (exigente impuse de arhitect), economic (costuri reduse) si energetic.

CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE I EFICIENTIZAREA ENERGETIC A SISTEMELOR DE ILUMINAT INTERIORB. NORMATIVE I STANDARDE CONEXEEN 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 of lamps 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.17.4NP -061-02 Normativ pentru proiectarea i executarea sistemelor de iluminat artificial din cldiriDRAFT prEN15193-1 Energy performance of buildings energy requirements for lighting Part 1 Lighting energy estimation

MARIMI FOTOMETRICE1. Fluxul luminos, Mrime derivat din fluxul energetic prin evaluarea radiaiei dup aciunea sa asupra observatorului fotometric de referin CIE.Unitate de msur: lumenul, [lm]

2. Iluminarea, - Raportul dintre fluxul luminos incident pe un element de suprafa care conine punctul considerat i aria dA a acestui element de suprafa. Unitate de msur: luxul, [lx] 3. Intensitatea luminoas (a unei surse, ntr-o direcie dat), Raportul dintre fluxul luminos emis de surs n unghiul solid pe direcia dat i acest unghi solid elementar;Unitate de msur: candela, [cd]4. Luminana, Mrime definit ca raportul dintre intensitatea luminoas emis de o suprafaa luminoas infinit mic ctre ochiul observatorului i aceea suprafa infinit mic perceput de ochiul observatorului.Unitate de msur: candela/m2 [cd/m2]

TERMENI. DEFINITIIPuterea instalat a unui sistem de iluminat dintr-o zon delimitat sau ncpere reprezint suma puterilor nominale ale tuturor surselor de lumin montate n corpurile de iluminat aferente sistemului de iluminat la care se cumuleaz puterea total a aparatajului auxiliar.

Relaia de calcul este:

unde:N - numrul de corpuri de iluminat; n - numrul de surse de lumin montate n corpul de iluminat;Pc - puterea nominal a unei surse de lumin [W];Pa - putere aparataj auxiliar [W];Unitate de msur: wattul, [W]

TERMENI.DEFINITIIPuterea specific a unui sistem de iluminat, - reprezint raportul dintre puterea instalat a acestuia i suprafa total a ncperii iluminate;Relaia de calcul este:

Unitate de msur: [W/m2]. Puterea electric a corpului de iluminat - este reprezentat de puterea consumat de sursele de lumin care echipeaz corpul de iluminat, balast (balasturi) i alte aparate electrice necesare funcionrii acestora, considerat n situaia funcionrii normale sau n cazul emisiei unui flux luminos maxim, atunci cnd corpurile de iluminat pot fi acionate prin intermediul unui variator de tensiune.Unitatea de msur: [W]

Puterea parazitar este puterea nominal a corpului de iluminat msurat cnd acesta este n stand-by. Pentru corpurile de iluminat cu detector de prezen, puterea parazitar este puterea absorbit de detector, iar pentru cele din iluminatul de siguran puterea parazitar este puterea necesar pentru a ncrca bateriile. Unitatea de msur:[W]

TERMENI. DEFINITIIFlux luminos nominal al unei surse de lumin reprezint fluxul luminos iniial declarat de fabricant, lampa funcionnd n condiiile specificate de fabricant. Fluxul luminos nominal este uneori marcat pe lamp. Unitate de msur: lumenul, [lm].

Eficacitatea luminoas a unei surse de lumin, Raportul dintre fluxul luminos nominal emis de o surs de lumin i puterea nominal - consumat de aceasta, fr s se ia n consideraie puterea consumat de aparatajul auxiliar.Unitate de msur: [lm/W]

Eficacitatea luminoas global a unei surse de lumin, Raportul dintre fluxul luminos nominal emis de o surs de lumin i puterea nominal - consumat de aceasta la care se cumuleaz puterea consumat de aparatajul auxiliar (balast);Unitate de msur: [lm/W]

TERMENI. DEFINITIIRandament optic al unui corp de iluminat, Raportul dintre fluxul total emis de corpul de iluminat, msurat n condiiile specificate de fabricant i suma fluxurilor individuale ale surselor de lumin componente considerate n funciune n interiorul acestuia.

CALCULUL ENERGIEI ELECTRICE ANUALE UTILIZATE PENTRU ILUMINAT

Metodele de calcul pentru estimarea energiei electrice necesare se vor aplica urmtoarelor tipuri de cldiri:

birouri;cldiri de nvmnt;spitale;hoteluri i restaurante;sli de sport;fabricicldiri pentru servicii de comer;alte tipuri de cldiri consumatoare de energie electric.

Calculul energiei electrice necesare iluminatului unei cladiri existente sau date in exploatare se face cu ajutorul a dou metode de calcul, prezentate n continuare: D.2 Metoda simplificatPrima metod este o metod rapid de calcul i const n aplicarea urmtoarei relaii de calcul:unde:

Pn- puterea instalat;tD - timpul de utilizare SIL lund n consideraie lumina de zi n funcie de tipul cldirii (tabel 1, Anexa II.4.B1)tN - timpul n care nu este utilizat lumina natural (tabel 1, Anexa II.4.B1)FD- factorul de dependen de lumina de zi ( tabel 2 Anexa II.4.B1) care depinde de sistemul de control al iluminatului din cldire i de tipul de cldire. FO- factorul de dependen de durata de utilizare (tabel 3 Anexa II.4.B1)A - aria total a pardoselii folosite din cldire.Numrul 6 din relaia de calcul reprezint (consumul de energie estimat pentru

ncrcarea bateriilor corpurilor de iluminat de siguran) la care se adaug (consumul de energie electric pentru sistemul de control al iluminatului

Tabel 1: Timpul de utilizare anual, n funcie de tipul cldirii

Tipul cldiriiOrele de funcionare, anualtDtNttotalCldiri de birouri22502502500Cldiri de nvmnt18002002000Spitale300020005000Hoteluri300020005000Restaurante125012502500Sli de sport200020004000Cldiri pentru servicii de comer300020005000Fabrici250015004000

Tabel 2 FD - Factorul de dependen de lumina de zi.

Tipul cldiriiTipul sistemului de controlFDBirouri, fabrici, cldiri sportiveManual1,0Variator de tensiune - iluminare constant0,9Celul foto iluminare cu senzor lumin natural0,8Hoteluri, restaurante, magazineManual1,0Celul foto - iluminare constant0,9Cldiri de nvmnt, spitaleManual1,0Variator de tensiune - iluminare constant0,9Celul foto iluminare cu senzor lumin natural0,7Not: Se consider c cel puin 60% din iluminat este controlat prin intermediul sistemul considerat

Tabel 3 Fo- factorul de dependen de durata de utilizare;

Tipul cldiriiTipul sistemului de controlFoBirouri, cldiri de nvmntManual1,0Automat 60% din ncrctura conectat0,9Fabrici, cldiri sportive, restauranteManual1,0Automat 60% din ncrctura conectat0,7HotelManual0,7SpitalManual (control automat)0,8Not: Se consider control automat cu senzori de prezen, cel puin unul n fiecare ncpere, iar pe suprafee mari, cel puin unul la 30m2

Metoda complex

Pentru calculul cu acurate a estimrilor consumului de energie electric pentru iluminat se folosete relaia:

Pp- puterea parazitar; tp - timpul operaional al puterii parazitare; Pn - puterea instalat a unui sistem de iluminat;tD - timpul de utilizare al luminii de zi n funcie de tipul cldirii; tN - timpul n care nu este utilizat lumina natural; FO - factorul de dependen de durata de utilizare;FD - factorul de dependen de lumina de zi.

RECOMANDRI PRIVIND REABILITAREA SISTEMELOR DE ILUMINAT IN VEDEREA REALIZRII CONFORTULUI VIZUAL N CONDIII DE PERFORMAN ENERGETIC A SISTEMELOR DE ILUM INATalegerea adecvat a echipamentelor electrice din punct de vedere funcional;alegerea judicioas a echipamentelor electrice utilizate, astfel nct instalaia de iluminat s prezinte un grad ridicat al eficienei energetice;alegerea adecvat a tipului de sistem de iluminat din punct de vedere al distribuiei fluxului luminos n spaiu;utilizarea metodelor de calcul precise pentru stabilirea soluiei luminotehnice;utilizarea programelor de calcul specializate pentru o dimensionare corect a soluiilor de iluminat n vederea evitrii supradimenionrii sau subdimensionrii sistemelor de iluminat artificial;

ALEGEREA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE DIN PUNCT DE VEDERE FUNCIONAL

Sursa de lumin sau lampa electric realizeaz conversia energiei electrice n energie luminoas

ALEGEREA SURSEI DE LUMIN. Caracteristici luminotehnice ale sursei de lumin:

culoarea aparent;temperatura de culoare;redarea culorii caracterizat prin indicele de redare a culorilor, Ra;durata de funcionare;timpul de amorsare;geometrie i dimensiuni CIL.

Alegerea parametrilor enumerai anterior se face de ctre specialistul n tehnica iluminatului n funcie de destinaia ncperii, activitatea desfurat, n consecin, de condiiile minime de confort pe care trebuie s le asigure sistemul de iluminat.

ALEGEREA CORPULUI DE ILUMINAT

Corpul de iluminat este un aparat electric care are rolul de a dirija, distribui i de a transforma lumina emis de una sau mai multe surse de lumin montate n interiorul acestuia. In plus, CIL mai are rolul de a susine, de a proteja i de a asigura legarea la reeaua electric a surselor de lumin Din punct de vedere funcional, tipul corpului de iluminat se alege n funcie de o serie de criterii:

activitatea desfurat n ncperea respectiv;estetic; unghiul minim de protecie vizual;luminan;modul de distribuie al fluxului luminos (direct, semi-direct, direct-indirect, semi-indirect, indirect).tipul suprafeei pe care va fi montat;grad de protecie la agenii de mediu;grad de protecie la electrocutare.

ALEGEREA APARATAJULUI AUXILIARBalastul trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

s asigure stabilizarea descrcrii, s introduc un procentaj redus de armonici, s nu influeneze negativ alte receptoare electrice, s prezinte o funcionare silenioas o perioad ct mai lung de timp

Din punct de vedere funcional, aceste echipamente electrice trebuie s prezinte compatibilitate electric, astfel nct funcionarea surselor de lumin s se fac la parametrii nominali.

ALEGEREA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE DIN PUNCT DE VEDERE AL PERFORMANEI ENERGETICEPerformana energetic a cldirii depinde de tipul echipamentelor electrice utilizate pentru realizarea sistemelor de iluminat.

ALEGEREA SURSEI DE LUMINIn funcie de natura producerii radiaiilor luminoase, sursele de lumin pot fi: + surse cu radiaii luminoase produse pe cale termic (surse cu incandescen)+ surse cu radiaii luminoase produse prin agitaie molecular (surse cu descrcri sau surse cu inducie) . Din punct de vedere al eficienei luminoase, sursele cu descrcri folosite n interiorul cldirilor sunt net superioare celor cu incandescen, eficacitatea luminoas a acestora fiind de cca 36 ori mai mare. Deci, se recomand utilizarea cu preponderen a surselor cu descrcri, cu condiia realizrii condiiilor de confort vizual impuse de normativ. Utilizarea surselor cu incandescen sau cu halogen ar trebui s se fac numai n cazuri speciale (ex: lcae de cult, foaierele teatrelor, localuri de lux etc. ), acolo unde condiiile de confort (redare excelent a culorilor, culoarea aparent cald etc.) impun aceast soluie neeconomic

ALEGEREA CORPULUI DE ILUMINAT

Din punct de vedere al performanei energetice, alegerea corpului de iluminat se va face n funcie de randamentul optic al acestuia.

Randamentul optic al corpurilor de iluminat variaz n funcie de tipul corpului de iluminat i de firma productoare, acesta avnd o gam de valori cuprins ntre 0.28 i 0.98. Alegerea unor corpuri de iluminat cu randament necorespunztor duce la reducerea eficienei energetice a sistemului de iluminat.

n consecin, se va opta cu preponderen pentru corpuri de iluminat cu randament optic mare, n condiiile n care calitatea mediul luminos a unei ncperi (oricare ar fi destinaia acesteia) este cea indicat prin normativul n vigoare.

ALEGEREA APARATAJULUI AUXILIARBalasturile utilizate n circuitul de alimentare cu energie electric a surselor de lumin pot fi: balasturi electromagnetice balasturile electronice. Balasturile electronice au un consum energetic redus, utilizarea acestora conducnd la o important reducere a consumului global de energie electric (pentru ntreaga cldire) i, de asemenea, la o serie de avantaje din punct de vedere funcional, cum ar fi: creterea eficacitii luminoase a lmpilor fluorescente,creterea duratei de funcionare a acestor surse, posibilitatea varierii fluxului luminos n funcie de necesitile utilizatorului.

Balasturile electromagnetice pot fi utilizate, dar numai cele performante, n vederea gestionrii judicioase a energiei electrice.

SISTEMUL DE ILUMINAT

Sistemul de iluminat este un ansamblu de corpuri de iluminat echipate cu surse de lumin corespunztor alese, amplasate astfel nct s asigure mediul luminos confortabil necesar desfurrii activitii omului

Sistemele de iluminat interior trebuie, prin mod de concepie i realizare, s asigure mediul luminos funcional, confortabil i estetic, n funcie de activitatea desfurat n ncpere, lund n considerare criteriile de realizare a performanei energetice.

Sistemele de iluminat interior pot fi clasificate din punct de vedere funcional, astfel:sisteme de iluminat normal care asigur desfurarea activitii umane n condiii optime de confort vizual, n cazul n care iluminatul natural nu este satisfctor sau lipsete.sisteme de iluminat de siguran care trebuie s asigure condiii optime pentru evacuarea persoanelor din cldire n caz de urgen, continuarea lucrului, marcarea hidranilor, starea de veghe, circulaia persoanelor etc.

ALEGEREA TIPULUI DE SISTEM DE ILUMINAT NORMALAlegerea sistemului de iluminat se va face lund n consideraie urmtoarele aspecte:

sarcina vizual specific activitii desfurate n ncperea respectiv;clasa de calitate a sistemului de iluminat (A - foarte nalt calitate, B - nalt calitate , C - calitate medie, D - calitate sczut, E - calitate foarte sczut)nivelul de iluminare impus prin normativ;modul de distribuie a fluxului luminos ( SIL direct, SIL semi-direct, SIL direct-indirect, SIL semi-indirect, SIL indirect);estetic

CLASIFICAREA SISTEMELOR DE ILUMINAT NORMAL Sistemele de iluminat normal se clasific n funcie de:

distribuia fluxului luminos n spaiu;Sistemul de iluminat direct (SIL-D)Sistemul de iluminat semi-direct (SIL-SD) Sistemul de iluminat direct-indirect (SIL-DI) Sistemul de iluminat semi-indirect (SIL-SID) Sistemul de iluminat indirect (SIL-ID) distribuia iluminrii (a fluxului luminos) n plan util;Sistemul de iluminat general uniform distribuit Sistemul de iluminat general uniform distribuit Sistemul de iluminat general localizat sau zonat

SISTEMUL INTEGRAT DE ILUMINAT ARTIFICIAL I NATURAL Sistemele integrate de iluminat au ca scop realizarea mediului luminos confortabil n condiiile utilizrii judicioase a luminii naturale. Din punct de vedere al confortului vizual i al performanei energetice reprezint soluia cea mai indicat. Sistemul de iluminat al unei ncperi este conceput pentru situaia de sear/noapte (iluminatul natural lipsete sau este insuficient), In vederea creterii performanei energetice a cldirii trebuie s se implementeze sistemele de iluminat integrat prin adoptarea unor soluii agreate i din punct de vedere financiar Creterea performanei energetice a sistemelor integrate de iluminat se face prin implementarea unui tip de control, n funcie de care se poate face diferenierea acestora din punct de vedere al gestionrii judicioase a energiei electrice.

Controlul sistemului de iluminat n funcie de timpul de utilizare al ncperii.

sisteme fr detectare automatizat a prezenei utilizatorilor n ncpere Acionarea corpurilor de iluminat se face prin intermediul:- ntreruptoarelor manuale, - ntreruptoarelor manuale, la care se adaug stingerea automat la sfritul programului, pentru a se evita funcionarea sistemului de iluminat dup terminarea programului. Stingerea automat se poate realiza prin intermediul unui ceas programator care s comande ntreruperea alimentrii cu energie electric. Scoaterea corpurilor de sub tensiune se face etapizat, prin reducerea treptat a nivelului de iluminare. Sistemul este eficient i se realizeaz cu costuri suplimentare reduse.

sisteme cu detectare automat a prezenei utilizatorilor n ncpere Acionarea corpurilor de iluminat se poate face, n acest caz, prin intermediul senzorilor care detecteaz prezena utilizatorilor n ncpere. Senzorul de prezen comand punerea sub tensiune a corpurilor de iluminat n momentul n care sesizeaz prezena utilizatorilor n ncpere i apoi scoaterea de sub tensiune a acestora atunci cnd ultima persoan prsete ncperea. Avantajul const n faptul c utilizarea corpurilor de iluminat se face numai pe perioada utilizrii ncperii, neexistnd consumuri inutile de energie electric. Implementarea acestui sistem presupune ns costuri de investiie suplimentare, costuri ce se amortizeaz n timp prin economia de energie ce se realizeaz.

Controlul sistemului de iluminat n funcie de accesul luminii naturale

acionarea sectorizat a corpurilor de iluminat reglarea automat a fluxului luminosControlul mixt al sistemului de iluminat n funcie de timpul de utilizare al ncperii i de accesul luminii naturale

Acest tip de control se poate realiza prin:Prin combinarea celor dou tipuri de control al iluminatului pot fi obinute alte variante de control, cea mai eficient fiind aceea n care se folosesc senzori de prezen pentru acionarea corpurilor de iluminat i celule fotoelectrice pentru reglarea fluxului luminos n funcie de aportul de lumin natural.

MULTUMESC PENTRU ATENTIE! conf. dr. ing. HRISIA MOROLDO