Energieffektiv belysning Milstolpar energibesparing med modern belysning Lysrör + magnetiska driftdon Lysrör + energieffektiv a magnetiska driftdon Lysrör + elektroniska driftdon Dimbara elektroniska driftdon Dimbara elektroniska driftdon Dimbara system Dagsljusavkänning Närvarostyrning T8 System (lysrör med d = 26 mm) T5 System (lysrör med d = 16 mm) Tidigare situation Potential Belysning i offentliga verksamhetslokaler Belysning i industrin Belysningen står, generellt, för 30 % av elanvändning i offentliga verksamhetslokaler. En av förklaringarna kan vara gamla belysningsarmaturer. Ofta gamla omoderna lysrörsarmaturer. Belysningen står, generellt, för 30 % av elanvändning. Belysningen är ofta tänd även när ingen vistas i lokalen. 1
Begrepp att känna till Färgåtergivning Ra-index är ett mål på ljuskällans förmåga till att återge färger korrekt och graderas från 0-100. Färgtemperatur mäts i Kelvin och beskriver ljusets färgintryck < 4000K = varmt ljus ; > 4000K = kallt ljus. Ljusflödet mäts i lumen (lm) och är ett mått på hur mycket ljus en ljuskälla avger. Belysningsstyrkan mäts i lux och är samma sak som lm/m 2. 2
Energi = Effekt x tid Effekt Val av ljuskälla Val av armatur Placering av belysning Lokalens färg och utformning Spänningsreglering Dagsljusreglering Tid Beteende Tidstyrning Närvarostyrning Driftdon Drossel u Egen effektutveckling hos drossel Lysrör 18 W = 22 W inklusive drossel och tändare Består av en elektrisk komponent som begränsar strömmen till rätt värde. u u Lysrör 36 W = 43 W inklusive drossel och tändare Lysrör 58 W = 71 W inklusive drossel och tändare Finns ofta i äldre konventionell teknik. Har egen energiförbrukning u u Hg 125 W = 135 W inklusive drossel och tändare Hg 250 W = 265 W inklusive drossel och tändare 3
Driftdon Glödlampor HF-don Ersätter drosseln i modernare lysrörsarmaturer. Bättre ljuskomfort (inget flimmer). Lägre energiförbrukning. Längre livslängd på ljuskällan. För ljusreglering krävs en speciell typ av HF-don som finns i analoga eller digitala system. Brett ljusspektrum och ger således ett behagligt ljus med god färgåtergivning. Lätt att byta. Endast 5 % av energin blir synligt ljus resten är värmestrålning. Billig att köpa men dyr i drift. Ljusutbyte 6-13 lm/w. Färgtemperatur 2700K Ra-index 100 Livslängd ca 1000 timmar. T8-Lysrör T5-Lysrör Förbrukar bara en femtedel i energi av vad en glödlampa förbrukar. Stor driftsäkerhet. Finns ofta i äldre anläggningar. Vanligt med drosselteknik vilket ger hög egen energiförbrukning. Ljusutbyte 64-89 lm/w. Färgtemperatur 2500-5500K Ra-index Enkelfärg < 80, fullfärg >80 (specialrör över 90) Livslängd 9000-17000 timmar beroende på driftdon. Nästan all utveckling av nya armaturer sker för T5-rör. Fungerar endast med elektroniska driftdon vilket ger ett flimmerfritt ljus. Energieffektiva då HF-don har låg egen energiförbrukning. Ljusutbyte 67-104 lm/w. Färgtemperatur 3000-7000K Ra-index Enkelfärg < 80, fullfärg >80 (specialrör över 90) Livslängd 17000 timmar. 4
Kvicksilverlampor Metallhalogenlampor Används för väg och gatubelysning. Lång medellivslängd men ljusutbyte och färgåtervinning försämras med tiden. Ljusutbyte 36-61 lm/w. Färgtemperatur 3000-4000 K Ra-index ca 50-60 Livslängd 6000-12000 timmar. En vidareutveckling av kvicksilverlampan. Har betydligt bättre färgåtergivning. Lämpliga som strålkastare. Ljusutbyte 74-97 lm/w. Färgtemperatur 2800-4200K Ra-index 78-96 Livslängd 6000 12000 timmar. Upptändningstid på 2-3 minuter. Keramiska metallhalogenlampor Keramisk metallhalogen forts. Tack vare sitt högre ljusutbyte och större livslängd kommer den förmodligen att ersätta vanliga halogenglödlampor i butiker. Ljusutbyte 90 106 (120) lm/w. Färgtemperatur: 3000 och 4200 K Ra-index 90-95 Livslängd 9000 20 000 timmar. Återstart av varm lampa: upp till 15 min. Dyra i inköp - kräver även speciella armaturer. Reflektorn är precisionstillverkad för att tillvarata ljuskällans egenskaper optimalt. Spridningslinser med rektangulär ljusbild Linssystemet ger en stor flexibilitet vid ljusberäkningar och leder inte sällan till längre avstånd mellan ljuspunkter. Exempel: Lyktstolpar (6 m höga) längst en gång- och cykelväg kan placeras med 60 m avstånd i stället för 20 m om linsen 10ºx160º används. Elektroniskt drivdon 5
Lågenergilampan liksom alla andra lysrör innehåller kvicksilver Philips MASTER TL-D Eco Lågenergilampan innehåller mellan 1-5 mg kvicksilver per lampa Driftdonet sitter i lampans sockel, vilket betyder att hela driftdonet kastas när lampan byts. Användningsområden Passar i alla inomhusanläggningar (omgivningstemperatur 20 ºC) Kan användas med både EM-don och HF-don 18W-16W, 36W-32W, 58W-51W Ljusutbyte Lysdioder LED Goda egenskaper för tex effektbelysning, ficklampor, trafikljus, displayer mm. Många färgnyanser. Dålig färgåtergivning. Ljusutbyte vit 80-150 lm/w Livslängd ca 50 000 timmar. Avger ej IR och UV strålning. 6
LED applikationer Effekter från ca 1-5 W LED Industriarmatur jämförelse LED o T5 Displayer Dekorationsbelysning Utebelysning Billjus LED Retrofit Ersättning T8 - LED LED Retrofit Ersättning T8 - LED 7
LED applikationer Effekter från 30-100 W Vad bör man tänka på vid byte av belysning Finns idag som industri, gatu och butiksbelysning Effekt från 30-100W Ljusflöde: 80-130 lm/w Färgtemperatur: standard 3800K, IP-klass: IP44-IP66 på förfrågan Färgåtergivning?? Bild från industri Bild från industri 8
Vilken miljö ska armaturen placeras? Ekodesigndirektivet Är verksamheten försmutsande? Tex svetsning, oljedimma samt damm. Vilka temperaturer ska armaturen verka i? Tex vinterklimat, mycket värme? Typ av produktion? Livsmedel (får ej trilla ner delar från belysning). Explosionsrisk? En ny lag om ekodesign av energianvändande produkter infördes den 1 maj 2008. Lagen innebär att tillverkare måste ta hänsyn till energianvändning och andra miljöfaktorer redan när produkten formges. Ekodesignkraven i form av EUförordningar gäller för alla medlemsländer i EU. Ekodesigndirektivet Ekodesigndirektivet Direktivet gäller alla energianvändande produkter utom transportmedel och täcker alla energikällor. Både tillverkare och importörer påverkas av direktivet. Tekniken utvecklas och blir energieffektivare, men är ibland dyrare i förhållande till äldre tekniker vilket kan göra att utvecklingen går långsamt och inte får avsedd effekt. Direktivet handlar om produktens hela livscykel från utvinning av råvaror, produktion och distribution av den färdiga produkten till användning, återvinning eller skrotning av den kasserade produkten. Som ett exempel är utbytestakten för belysning är, cirka 3 procent per år. 9
Ekodesigndirektivet Ecodirektiv av gatu-, kontors- och industribelysning Ekodesignkraven tillsammans med energimärkningen beräknas kunna minska energianvändningen: 2014 Genomgång och uppföljning av EUkommissionen 1116 TWh. inom EU år 2020 2015 Utfasning av kvicksilverlampor (HQL) Utfasning av Plug-in/retrofit högtrycksnatriumlampor** (= direkta ersättningar av högtrycksnatriumlampor) Det är ca 5 % av primärenergin. 2017 Utfasning av metallhalogenlampor med undermålig prestanda (berör endast E27/E40/PGZ12) Välj effektiva armaturer Styrteknik för belysning Med armaturer som har blanka reflektorer kan man rikta ljuset så att det ger mest nytta. Välj armaturer som är lätta att hålla rena. Täta armaturer ger hög temperatur vilket minskar ljusutbytet. Anpassa val av armatur till miljön. Dimning Sänka spänningen med energisparmodul Konstantljusnivå Närvarostyrning Dynamisk belysningsstyrning Sektionering 10
Dimning Dimning av LED Dimmer används för att variera ljusstyrkan på lampor. Genom att minska eller öka spänningen är det möjligt att variera intensiteten på ljuseffekten. Detta kan göras manuellt eller automatiskt. Alla LED-lampor är inte dimbara Det är nödvändigt att veta vilken driftsteknik respektive dimmerteknik som måste användas för ett gott resultat. Matcha dimmern till den typ av LED-lampa samt den typ av driftdon som används Spänningssänkning med energisparmodul Genom att sänka spänningen i belysningsanläggningar med lysrör och konventionell drossel, kan man minska energianvändningen. Energisparmodulen tar först upp spänningen till 100 procent, under ca 10 minuter. Därefter reduceras spänningen/effekten med ca 30 procent. Fungerar bra i större anläggningar som har långa drifttider. Tveksamt vid nyinstallation Spänningssänkning med energisparmodul Styrenheten installeras i anslutning till elcentral 11
Spänningssänkning med energisparmodul Konstantljusnivå LAMPTYP Högtrycksnatrium (V.S.A.P.) Kvicksilver (V.Hg) Kvicksilver med sparmodul DS Lågtrycksnatrium (V.S.B.P.) Metallhalogen Halogen incandescense Lysrör Max. sänkning 170 V 190 V 180 V 185 V 200 V 170 V 180 V Med hjälp av en sensor regleras nivån på belysningen efter infallande dagsljus. En ökning av dagsljuset reglerar ner den artificiella belysningen vilket spar energi. Närvarostyrning Närvarostyrning Närvarodetektorer registrerar personer i rörelse inom bevakningsområdet. Det bevakade området belyses endast då någon är på plats. Denna typ av styrning passar bäst i lokaler med kort ojämnnärvaro, t.ex. i omklädningsrum, garage och i trapphus. Olika detekteringsprinciper IR-detektor Akustisk detektor http://www.extronic.se/ 12
Dynamisk belysningsstyrning Avancerad dimning Sektionering Metoden bygger på dimbara lysrörsarmaturer, närvarostyrning och alternativa belysningsnivåer. Det är en teknik för energieffektivare ljus i lokaler med många korta Vid närvaro ser en eller flera detektorer till att ljuset tänds upp t.ex. 80 %. Där ligger det sedan kvar tills närvaron har upphört. Då sänks belysningen omedelbart till en grundnivå ca 1-3% Registreras det sedan inte någon närvaro i lokalen under en längre period, släcks belysningen ner till noll. Metoden minskar slitaget på driftdonen och lysrören. Sektionering och närvarostyrning Belysning En del belysning alstrar mycket värme. Det kan medföra onödig ventilation och kylning. Sektionering och närvarostyrning är lämpligt i till exempel större lagerlokaler Finns dessutom fönster i lokalen är det lämpligt att kombinera med dagsljusreglering Layout Lokalernas över Belysning lokalerna Mått Installation och Sammanställning ytoroch effekter 2x135=270 W => 12,6 W/m 2 3,9 m 125 W Hg 21,45 m 2 Samtliga 2x36 W lysrör Samtliga 250 W Hg Samtliga 2x36 W lysrör 17,4 m 6x2x43=516 W => 6,2 W/m 2 60 W glöd 7,7 m 60 W glöd 2x60+1x43=163 W => 6 W/m 2 3x2x43+3x265=1053 W => 11 W/m 2 26,95 m 2 1x36 W lysrör 95,70 m 2 3,5 m 5,5 m 3,9 m 21,4 m 83,46 m 2 SHN 13
Goda Före T8 lysrör 58W Keramisk metallhalogen Efter 35 W keramisk metallhalogen EXEMPEL Närvarostyrning i verktygsförråd Byte från kvicksilverbelysning Innan 20 stycken 2*70W (inklusive drivdon) T8 lysrör. Drifttiden var 6240timmar (treskift) Efter 20 stycken 2*70W (inklusive drivdon) T8 lysrör. Installation av IRnärvarosensor Drifttiden blev 874 timmar Energianvändning: 2,8kW*6240h=17472 kwh/år Energianvändning: 2,8kW*874h=2447 kwh/år 24 äldre kvicksilverlampor, på vardera 400 W 30 keramiska metallhalogenlampor150 W. Besparing: 15025 kwh/år Investeringskostnad: 5 646kr Återbetalningstid: 0,38 år Investeringskostnaden var ca 120000 kr. Bättre ljusstyrka 600 lux att jämföra med 200 lux. Den sammanlagda installerade effekten minskade från 12 kw till 5 kw. Elkostnaden för belysning minskade ned 60 %. Investeringen beräknas vara betald på 8 år och livslängden för den nya belysningen är ca 15-20 år. 14
75 m 2 75 m 2 41 m 2 41 m 2 Medel 23,6 W/m 2 50 m 2 58 m 2 Medel 9,4 W/m 2 50 m 2 58 m 2 400 m 2 400 m 2 Gamla installationen Area 624 m 2 Armaturer (T8) 3x58W 69 st Totaleffekt 14,7 kw (23,6 W/m 2 ) Drifttid ca 5000 h/år Årlig energianvändning 73 485 kwh Ny installation Area 624 m 2 Armaturer (T5) 2x49W 46 st 2x28W 14st Totaleffekt 5,9 kw (9,4 W/m 2 ) Drifttid ca 5000 h/år Årlig energianvändning 29 320 kwh Besparing Ny belysningsstyrning: Förutsättningar Effektreduktion Energireduktion Elpris Kostnadsreduktion Total investering Återbetalningstid 8,8 kw (säkringskund, ej sänkbart abonnemang) 44 165 kwh/år 0,78 kr/kwh 34 450 kr/år 70 100 kr 2,03 år 420st armaturer med högtrycksnatrium lampor. Effekt 400W lampor totalt ca 189 kw. Styrning med tryckknappar. Brandtillbud i armaturer. All belysningen tänd. Kabeltillverkare Nässjö: Pryismian Group 15
Ny belysningsstyrning: Krav Ny belysningsstyrning: Lösning Endast använda energi till belysning när vi producerar. Ecosave lysrör som ej släcks, går ner till 3%. Styrning via maskiner och rörelsegivare. Gruppering i zoner som kan programmeras om. Webinterface för övervakning/kontroll. Energimätare för huvudgrupper. Möjlighet att bygga ut KNX buss till fjv styrning och ventilation samt energimätningar. 560st Dali styrda armaturer T5 Eco Saver lysrör. Effekt 73W/rör totalt ca 82 kw. Styrning via maskiner och rörelsegivare. Gruppering i, maskinzoner med hög/låg zon, lagringszoner samt gångzoner. Dalibuss mellan armaturer och KNX buss mellan grupper. Webinterface för övervakning/kontroll. Energimätare för 4st huvudgrupper. Ny belysningsstyrning: Zonindelning Ny belysningsstyrning: Zonindelning 16
Ny belysningsstyrning Ny belysningsstyrning: Nivåer Nersläckt 3% Maskiner 70% Gångar 50% Lager 25% Drift och Underhåll 90% Nertrappning Drift och Underhåll 60% Ny belysningsstyrning: Summering Byte till dynamisk belysningsstyrning i ett trapphus Nu använder vi energi till belysning till produktionsenheterna. Totala effekten har halverats från 189 kw till ca 89kW. Besparing ca 600 000 kr/år. Investering ca 1 800 000 kr 3 200 kr/armatur. Dessutom räknar vi med att styrningen ger möjlighet att spara ytterligare 20%. Innan 13 stycken 2*22,5W (inklusive drivdon) lysrörsarmaturer med kontinuerlig belysning. Energianvändning: 585W*8760h=5125kWh/år Besparing: 3513 kwh/år Investeringskostnad: ca 15 000 kr Återbetalningstid: 4,2 år Efter 13 stycken 31 W (inklusive drivdon) T5- lysrör som är dimmbara. Reglering av ljusnivån sker med en akustisk styrning Unit Label Ave Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 0,18 0,00 0,31 30,72 Energianvändning: 31kWh/v*52v=1612 kwh/år 17
Byte av belysning i ett trapphus Mer information! Effekttoppar en söndag mellan 00.00 06.00 Slutsats: Energibesparingen kunde varit större om man installerat en styrning som är anpassad för ändamålet. Tändningarna är relaterade till borrmaskinsljud, ljud från innergården, bussen som stannade utanför samt ytterdörren till garaget i källarplanet. www.ljusbanken.se www.energimyndigheten.se www.ljuskultur.se www.ehs.nu www.energisystem.se www.extronic.se www.onet.energi.org/publikationer/dokument/seminarier /20050907/energi_belysningskvalite.pdf http://exepsilon.slu.se/archive/00001185/01/examensarbete2.pdf Kontakta kommunens energirådgivare Kontakta energi- eller elkonsulter med kunskap om belysning 18