Archiwa tagu: LENI

Obliczanie zapotrzebowanie na oświetlenie w programie ArCADia-TERMO

Obliczanie zapotrzebowanie na oświetlenie w programie ArCADia-TERMO

W wersji ArCADia-TERMO 6.1 zmieniono domyślny sposób obliczeń zapotrzebowanie na energię do oświetlenia. Powodem były dokładniejsze wyniki jakie można otrzymać stosując wybór obliczeń: Na podstawie mocy opraw (czerwona ramka na rysunku 1).

Dzięki dostępowi do bazy danych wbudowanych opraw oświetleniowych (rys.2) użytkownik może pobrać odpowiedni typ opraw i dokładnie obliczyć wartość wskaźnika LENI.

LED

Rysunek 1. Domyślne okno obliczeń zapotrzebowania na energię do oświetlenia w programie ArCADia-TERMO

Podobnie jak w przypadku przegród, użytkownik może sam do bazy opraw dodać własną listę opraw oświetleniowych wybranych producentów, w celu późniejszego ich uwzględnienia w obliczeniach współczynnika LENI.
Włączenie opcji Na podtrzymanie systemów kontroli wymagane jest w przypadku opraw jarzeniowych i LED’owych, w celu obliczenia energii pasożytniczej przeznaczonej m.in.na podtrzymanie systemu automatyki.

Zastosowanie opraw typu LED skutecznie zmniejsza ogólną moc opraw, ułatwiając spełnienie cząstkowego warunku Delta EPL.

W praktyce wartość powierzchni oświetlanej AL równą jest powierzchni o regulowanej temperaturze Af poszczególnych pomieszczeń lub całej strefy.

Baza LED
Rysunek 2. Baza opraw oświetleniowych

Należy pamiętać, aby jednostkowy poziom mocy opraw oświetleniowych nie przekraczał 15 W/m2, a średni – około 10 W/m2, aby możliwe było spełnienie wymagań podanych w WT 2014.

Oświetlenie – wyniki obliczeń wskaźnika EPL

Oświetlenie – wyniki obliczeń wskaźnika EPL

Zgodnie z rozporządzeniem MIiR z dn. 3 czerwca 2014 roku zapotrzebowanie na energię na potrzeby oświetlenia należy wyznaczać w oparciu o polskie normy – czyli normę PN-EN 15193.
Najważniejszym parametrem jaki trzeba obliczyć jest tzw. Liczbowy wskaźnik energii oświetlenia LENI ( ang. Lighting Energy Numeric Factor) , który wyraża się wzorem:

LENI = W/A [ kWh/m2 · rok]

gdzie:
W – całkowita roczna energia zużyta na oświetlenie
A – całkowite użytkowe pole powierzchni podłogi budynku

Przy czym

W= WL + WP stąd:

LENI = (WL + WP) /A

gdzie:

WL – oszacowana roczna wartość energii oświetlenia wymaganej do spełnienia funkcji i celów oświetlenia budynku, czyli jest to podstawowe oświetlenie.

WP – ilość rocznej energii pasożytniczej wymaganej do zapewnienia energii ładowania oświetlenia awaryjnego dla energii czuwania dla sterowania oświetleniem w budynku, czyli jest to dodatkowa ilość energii zużywanej na ładowanie akumulatorów do oświetlenia awaryjnego oraz do działania automatyki gdy podstawowe oświetlenie jest wyłączone.

Wartość WL i WP oblicza się z następujących wzorów:

Rys_9b_WL

gdzie t – oznacza okres w którym oszacowana została wartość energii w pomieszczeniu lub strefie. Przy czym okres t – może dotyczyć okresu godzinowego, dziennego, tygodniowego, miesięcznego lub rocznego.

Rys_9b_WP

Przy czym nie wlicza się do WP centralnego systemu akumulatorów (np. w centrali). To oznacza, ze uwzględnia się tylko miejscowe układy akumulatorów, przeznaczone do podtrzymania napięcia w konkretnych pomieszczenich.

Można również zapisać, że WP = WP,c + WP,e
gdzie:
WP,c – moc niezbędna do sterowania automatyką
WP,e – moc niezbędna do ładowania akumulatorów oświetlenia awaryjnego

Uwaga! Jeżeli sterowanie oświetleniem jest zdalne, to należy je jest uwzględnić w obliczeniach, ale tylko wtedy gdy wartość mocy urządzeń służących do zdalnego sterowania oświetleniem jest znana.

Opisy:
FD – czynnik wykorzystania czasu światła dziennego od 0 do 1.
FD = 1 oznacza całkowity brak dostępu światła dziennego i wymaga dopasowania go do czasu użytkowania budynku w ciągu doby lub innego okresu w danej strefie budynku.

Fo – czynnik, którego wartość zależy od obecności użytkowników w danej strefie budynku
Fc – czynnik, którego wartość zależy od tego czy wewnątrz pomieszczenia lub strefy musi być automatycznie utrzymany stały poziom natężenia oświetlenia, niezależnie od padającego oświetlenia zewnętrznego.

Pce – całkowita moc pasożytnicza urządzeń sterujących oświetleniem
Pem – całkowita moc ładowania opraw do oświetlenia awaryjnego

te – liczba godzin działania oświetlenia awaryjnego
ty – liczba godzin w ciągu 1 roku równa 8760 h

Ponieważ wg normy PN-EN 15193 , gdy energia pasożytnicza istnieje ( np. oświetlenie LED, jarzeniowe, świetlówkowe), ale jej wartość nie jest znana lub trudna do oszacowania, to można przyjąć :

a) 1 kWh (m2 · rok) dla oświetlenia awaryjnego
b) 5 kWh (m2 · rok) dla automatycznego sterowania oświetleniem

Dlatego wtedy możemy obliczać wartość WP w sposób uproszczony:
WP = WP,c + WP,e = {5/ty ·[ty – (tD+ tN)]} ·AL ·1,0 kWh/(m2 · rok) + AL ·1,0 kWh/(m2 · rok)

Gdy moc opraw oświetleniowych nie jest znana, to można ją oszacować dla:
a) lamp żarowych lub statecznikowych lamp fluorescencyjnych podłączonych bezpośrednio do sieciowego napięcia zasilania jako:
Pi = Plampy · nopraw

b) lamp zasilanych pośrednio, napięciem poprzez statecznik lub transformator:
Pi = 1,2 · Plampy · nopraw

gdzie: Plampy – moc znamionowa lampy, n – liczba lamp w jednej oprawie

Podział budynku na strefy oświetleniowe:

1)Wykonując obliczenia najpierw należy podzielić budynek na strefy z dostępem oświetlenia dziennego i bez takiego dostępu.
2)Następnie strefy z dostępem światła dziennego należy podzielić na strefy ze względu na funkcję pomieszczeń w danej strefie,
3) Potem na pomieszczenia lub podstrefy z automatyczną regulacją lub bez regulacji poziomu natężenia oświetlenia.

W programie ArCADia-TERMO 6.0 najlepiej jest wpisać wartość całkowitej mocy opraw oświetleniowych w danej strefie i wcisnąć przycisk kłódki. Dane należy wziąć z projektu instalacji elektrycznej. Podany w programie wzór można stosować tylko do opraw żarowych, ponieważ do oświetlenia LED i świetlówkowego nie nadaje się.

Przykład 1.
Obliczyć EPL na oświetlenie w części biurowej (budynku biurowym) o powierzchni 200 m2. i i następujących parametrach użytkowych:

FC = 0,9 – z systemem kontroli natężenia oświetlenia
PN = 15 W/m2 – średnia moc opraw oświetleniowych na 1 m2
tD = 2250 h – czas działania oświetlenia w ciągu dnia
tN = 250 h – czas działania oświetlenia w nocy dnia
FD = 0,9 – wykorzystanie światła dziennego
FO = 0,9 – udział liczby pracowników 0,9
Ppc = 5 W/m2 – moc pasożytnicza urządzeń sterujących
Pem = 1 W/m2 – moc oświetlenia awaryjnego
te = 250 h – liczba godzin działania oświetlenia awaryjnego
ty = 8760 h – liczba godzin w roku

Przyjmy, że działa oświetlenie awaryjne oraz A = AL = Af = 200 m2.

Najpierw obliczmy:
a) Pn = PN · AL = 15 · 200 = 3000 W
b) Ppc = PN · AL = 15 · 200 = 3000 W
c) Pem = PN · AL = 15 · 200 = 3000 W

Dalej mamy wartość WL i WP równe:
Rys_9b_WL_WP

Dla jednej strefy i jednego okresu obliczeń oświetlenia t mamy:
WL = {(Pn · Fc) · [ (tD · Fo · FD) + (tN · Fo)] } /1000 =
= {( 3000 · 0,9) · [ (2250 ·0,9 · 0.9) + (250 · 0,9)] } /1000 =
= 2700 · [ 1822,5 + 225] /1000 = 5528250 /1000 = 5528,50 kW/rok

WP = WP,c + WP,e = {5/ty · [ty – (tD+ tN)]} · AL · ,0 kWh/(m2 · rok) + AL · 1,0 kWh/(m2 · rok) =
= (5/8760 · [ (8760 – (2250 + 250)]} + (1)] } · 200 =
= [(5 · 6260/8760) + 1] · 200 = 714,61 kW + 200 kW = 914,61 kW/rok

Stad wskaźnik LENI = (WL + WP)/ AL = (5528,50 + 914,61) /200 = 32,22 kWh/(m2 · rok)

Teraz można już obliczyć wartość Qk,L:

Qk,L = LENI · AL = 32,22 · 200 m2 = 6444 kWh/rok

EPL = wL · Qk,L /Af = 3,0 · 6444/200 m2 = 96,66 kWh/(m2 ∙ rok)]

Ponieważ EPL < 100 kWh/(m2∙rok)], to oznacza, ze został spełniony warunek podany warunkach technicznych WT 2014 w zakresie oświetlenia.

Podsumowanie

1.Korzystając z programu ArCAdia-TERMO 6.0 można bardzo łatwo i prawidłowo obliczyć wartość wskaźnika energii pierwotnej na oświetlenie EPL.
2. Prawidłowy podział budynku na strefy oświetleniowe pozwala na dobre oszacowanie wyników obliczeń
3. Przyjęcie założenia, że powierzchnie są równe, czyli A = AL = Af powinno tylko stanowić punkt wyjścia do dyskusji na ten temat.

Oświetlenie – planowane zmiany, czyli LENI

Oświetlenie – planowane zmiany, czyli LENI

Od 1 stycznie 2014 r. warunki techniczne (WT 2014) narzucają maksymalne wartości zapotrzebowania na energię elektryczną niezbędną do oświetlenie wbudowanego. Oznacza to konieczność osobnego, niezależnego od innych obliczeń cieplnych, zaprojektowania instalacji oświetlenia w taki sposób, aby podane maksymalne wartość EL (wynoszące 50 lub 100 kWh/(m2*rok)) mogły być spełnione niezależnie od rodzaju budynku niemieszkalnego.

Nie jest to łatwe zadanie, tym bardziej, że wcześniej, czyli do końca 2013 r. nie było tak jednoznacznych ograniczeń dotyczących ilości zużytej energii na oświetlenie.

Dlatego bardzo szybko się okazało, że instalatorzy projektując nową instalację oświetlenia muszą zmniejszyć zużycie energii około 30%, zachowując jednocześnie podane w przepisach i normach poziomy oświetlenia pomieszczeń i znajdujących się w nich stanowisk pracy.

W tabeli 1 podano wybrane wartości natężenia oświetlenia jakie powinno być zapewnione w pomieszczeniach znajdujących się w różnego typu budynków.

Tabela 1. Wartości natężenia oświetlenia w wybranych pomieszczeniach

Typ budynku Rodzaj pomieszczenia        Natężenie [ lx ]
        min.      max.
Sklepy, obiekty i galerie handlowe Sala sprzedaży 200 500
Stoły i lady sprzedażowe 300 500
Wystawione towary 500 1000
Kasy 500 1000
Budynki biurowe, banki, urzędy Pokoje biurowe 200 300
Stanowiska komputerowe 500 750
Stanowska pracy w sala bankowej 500 1000
Strefa klientów 200 300
Klatki schodowe 100 150
Budynki hotelowe Pokoje gościnne 100 200
Stoły, miejsca przed lustrem 300 500
Łazienka , toaleta 100 300
Hol wejściowy 100 200
Sale przyjęć 100 200
Kina , Teatry Estrada, scena (ośw. techniczne) 200 300
Sala teatralna podczas przerw 100 200
Garderoby artystów w czasie przebierania 500 750
Obiekty sportowe Hala sportowa 300 750
Widownia podczas zawodów 20 50

 

Typowe wartości mocy opraw oświetleniowych w pomieszczeniach niemieszkalnych przy ciągłym (bez przerw) działaniu oświetlenia podano w tabeli 2.

Tabela 2. Typowe obecnie wartości mocy opraw oświetleniowych wybranych w pomieszczeniach niemieszkalnych.

Typ budynku Rodzaj pomieszczenia W/m2
 min.
Sklepy, obiekty i galerie handlowe Sala sprzedaży 15
Stoły i lady sprzedażowe 15
Wystawione towary 18
Pasaże 11
Garaże 5
Kasy 18
Budynki biurowe, banki, urzędy Pokoje biurowe 15
Korytarze 5-10
Sale konferencyjne 9
Sale spotkań 12
Fitness 8
Garaże 5
Klatki schodowe 8
Foyer 10
Magazyny 5
Restauracje, bary Kuchnie 12
  Sala restauracji 8-11
Kina 11

 

Powyższe wartości mogą być nieco wyższe, wtedy gdy czas pracy oświetlenia jest okresowy, podczas użytkowania pomieszczeń. Taka sytuacja często ma miejsce dla pomieszczeń wykorzystywanych rzadko (np. magazyny, pomieszczenia techniczne) lub okresowo (np. garaże, klatki schodowych, łazienki, ubikacje, przebieralnie). Wtedy do obliczeń można zastosować dwa rozwiązania:

1 – podać rzeczywistą wartość mocy opraw z jednoczesnym podaniem czasu działania oświetlenia dla każdego typu (grup) pomieszczeń.
2 – podać uśrednioną wartość mocy opraw różnego typu (grup) pomieszczeń, zakładając ten sam czas użytkowania oświetlenia we wszystkich pomieszczeniach.
Pierwsze rozwiązanie jest bardziej dokładne, ale wymaga dobrego oszacowania średniego czasu pracy oświetlenia i (często) zdefiniowania dużej liczby źródeł światła, co może być uciążliwe i pracochłonne gdy jest dużo pomieszczeń o różnym przeznaczeniu w budynku.

Natomiast drugie rozwiązanie, jest znacznie szybsze, choć może być nieco mniej dokładne niż pierwsze, ale za to pozwala pogrupować pomieszczenia: o różnym przeznaczeniu, tej samej mocy opraw i takim samym czasie pracy instalacji oświetlenia.

Dlatego tylko od doświadczenia certyfikatora zależy wybór optymalnego sposobu obliczeń, aby był ona wystarczająco szybki i dokładny.

Obecny projekt Rozporządzenia Ministerstwa w sprawie nowej metodologii dotyczącej świadectw energetycznych w zakresie obliczeń oświetlenia opiera się na tzw. wskaźniku LENI. Jest to liczbowy wskaźnik energii oświetlenia wyrażony w kWh/(m2 * rok).

LENI = W/Af

gdzie: W – oznacza całkowitą ilość energii do oświetlenia

Af – całkowita powierzchnia użytkowa budynku

W = WL+ W[kWh/year]

gdzie: WL – energia wymagana do oświetlenia, WP – energia pasożytnicza, wykorzystywana do zapewnienia ładowania awaryjnego oświetlenia plus energia do sterowania oświetleniem.

Powyższe równanie na wartość W nie obejmuje energii do zdalnego sterowania oprawami oświetleniowymi i ładowania centralnego akumulatora dla systemu awaryjnego oświetlenia w budynku.

Projektując instalacje oświetlenia powinno się stosować tzw. zasadę dobrych praktyk. Oczywiście każdy projekt instalacji musi spełniać minimalne, podstawowe wymagania w zakresie oświetlenia. Jednak zawsze – jeżeli jest to możliwe, należy rozważyć zastosowanie ulepszonych rozwiązań, poprawiających komfort pracy i użytkowania pomieszczeń. Z tego powodu wyodrębniono trzy klasy ( oznaczone symbolem gwiazdki) projektowania oświetlenia dla budynków niemieszkalnych.

W tabeli 3 podano, na podstawie normy EN 15193,   wartości wskaźnika LENI dla każdego typu budynku.

Tabela 3. Wartości wskaźnika LENI

Typ budynku< Klasa1) Bez cte Z cte
R A R A
Biura *   15 42,1 35,3 38,3 32,2
**   20 54,6 45,5 49,6 41,4
*** 25 67,1 55,8 60,8 50,6
Edukacja *   15 34,9 27,0 31,9 24,8
**   20 44,9 34,4 40,9 31,4
*** 25 54,9 41,8 49,9 38,1
Szpitale *   15 70,6 55,9 63,9 50,7
**   25 115,6 91,1 104,4 82,3
*** 35 160,5 126,3 144,9 114,0
Restau-racje *   10 29,6 27,1
**   25 67,1 60,8
*** 35 92,1 83,3
Produkcja *   10 43,7 41,2 39,7 37,5
**   25 83,7 78,7 75,7 71,2
*** 35 123,7 116,2 111,7 105
Handel detaliczny *   10 78,1 70,6
**   25 128,1 115,6
*** 35 178,1 160,6
Sport.- rekrea. *   10 43,7 41,7 39,7 37,9
**   25 83,7 79,7 75,7 72,1
*** 35 123,7 117,7 111,7 106,3
Handl.- usługow. *   10 78,1 70,6
**   25 128,1 115,6
*** 35 178,1 160,6

1) – klasa jakości oświetlenia oraz wartość mocy opraw PN w W/m2
* , **, ***  –  podstawowe, dobre i pełne spełnienie wymagań oświetlenia.
cte – system kontroli stałego natężenia oświetlenia.
R – ręczne sterowanie oświetleniem
A – automatyczne sterowanie oświetleniem

Trzeba podkreślić, że podane w tabeli 3 wartość mocy opraw należy i współczynników LENI należy traktować orientacyjnie, ponieważ to osoba instalatora systemu oświetlenia ostatecznie określa wartości jakie należy przyjąć do obliczeń.
W programie ARCADia-TERMO można zdefiniować dowolną ilość źródeł oświetlenia zarówno dla pojedynczych pomieszczeń jak i dla całych grup pomieszczeń. Można też wykonać obliczenia na podstawie liczby i rodzaju opraw różnego typu.

Warto podkreślić, że obliczenie mocy opraw tylko na podstawie natężenia oświetlenia jest możliwe tylko dla żarowych źródeł oświetlenia np. zwykle żarówki oraz LED, świetlówek kompaktowych. Natomiast w przypadku oświetlenia typu świetlówkowego liniowego, moc oprawy zależy nie tylko od mocy źródła światła, ale także od układów elektronicznych, znajdujących się w oprawie, ich sprawności oraz typu i kształtu samych opraw. Dlatego takie obliczenia wymagają specjalnego programu komputerowe oraz instalatora z odpowiednim doświadczeniem zawodowym.

Literatura:
1. Norma EN 15193-1 Wersja angielska.
Andrzej Boczkowski mgr inż., „Planowane zmiany w zakresie „Warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki o ich usytuowanie”. Elektro.info. 4/ 2014