Oświetleniowy audyt energetyczny (OAE) w

Oświetleniowy audyt energetyczny (OAE)
w budynkach użyteczności publicznej
Oznaczenia:
OAE - oświetleniowy audyt energetyczny,
Φ - strumień świetlny,
Iα - światłość w określonym kierunku,
E - natężenie światła.
Pojęcia związane z techniką oświetleniową:
1. Światło jest to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali z przedziału 400 – 780 nm.
2. Strumień świetlny jest to moc promieniowania energetycznego oceniana wg zdolności
wywoływania wrażeń wzrokowych, jednostką strumienia świetlnego jest Lumen [lm]
(oznaczenie φ).
3. Światłość (w określonym kierunku) jest to gęstość kątowa strumienia świetlnego, jednostką
światłości jest Kandela [cd] (oznaczenie Iα).
Iα =
dΦ
dω
Wartość średnią światłości we wszystkich kierunkach nazywamy średnią światłością
całoprzestrzenną (dana wzorem I= Φ/4π).
4. Natężenie oświetlenia jest to gęstość powierzchniowa strumienia świetlnego na oświetlanej
powierzchni, jednostką natężenia światła jest Luks [lx] (oznaczenie E).
E=
dΦ
dS
Wprowadzenie
Przedmiotem OAE jest system oświetlenia budynku obejmujący źródła światła wraz z oprawami i
osprzętem, elementy wewnętrznej instalacji elektro-energetycznej związane z oświetleniem,
elementy architektoniczne mające wpływ na oświetlenie budynku.
Cel OAE polega na wskazaniu do realizacji opłacalnych przedsięwzięć zmniejszających koszty
ponoszone przez użytkownika w celu zapewnienia odpowiedniego oświetlenia pomieszczeń.
Zakres audytu obejmuje inwentaryzację i ocenę stanu istniejącego, analizę przedsięwzięć
zmniejszających koszty energii z uwzględnieniem oszacowania kosztów i efektów realizacji
przedsięwzięć, wytypowanie przedsięwzięć zalecanych do realizacji.
Dodatkowo audyt może zawierać propozycję sposobu finansowania inwestycji, zasady
monitoringu i weryfikacji efektów wprowadzonych przedsięwzięć.
Opracowane poniżej zasady mają zastosowanie do typowych rozwiązań technicznych
stosowanych w oświetleniu pomieszczeń.
Zasady wykonywania OAE.
1. Identyfikacja stanu istniejącego
Pierwszym, niezbędnym elementem OAE jest przeprowadzenie identyfikacji stanu istniejącego
system oświetlenia budynku. Identyfikacja powinna być przeprowadzona w stopniu
wystarczającym do wykonania oceny stanu istniejącego i analizy techniczno ekonomicznej
możliwych do wprowadzenia przedsięwzięć.
Dla identyfikacji stanu istniejącego system oświetlenia budynku należy przeprowadzić min:
- inwentaryzację istniejących elementów systemu oświetleniowego wraz z niezbędnymi
parametrami charakteryzującymi pomieszczenia w obiekcie;
- zebranie danych o zużyciu energii elektrycznej w obiekcie;
- zebranie danych o jakości oświetlenia w obiekcie;
- określenie czasu, w którym spełnione muszą być wymogi oświetleniowe w pomieszczeniach
obiektu.
Inwentaryzacji elementów systemu oświetleniowego podlegają:
- zainstalowane źródła światła (ilość, typ, moc znamionowa),
- zainstalowane oprawy oświetleniowe (ilość, typ, sposób rozmieszczenia, stan utrzymania),
- inne urządzenia związane z oświetleniem.
Inwentaryzację należy przeprowadzić grupując inwentaryzowane urządzenia w ramach
pomieszczeń z którymi są one związane. Pomieszczenia powinny być charakteryzowane przez
wymiary geometryczne (długość, szerokość, wysokość pomieszczenia, wysokość płaszczyzny
roboczej, wysokość na jakiej zamontowane są oprawy oświetleniowe, odstępy pomiędzy
oprawami) i wymagany poziom oświetlenia.
Ważnym efektem identyfikacji stanu istniejącego powinno być określenie stanu bazowego
określającego przeciętne koszty i zużycie energii na cele oświetleniowe (miesięczne lub roczne)
połączone ze stopniem zaspokojenia potrzeb dla określonego sposobu wykorzystania obiektu. W
tym celu należy:
- zebrać dostępne dane o zużyciu energii elektrycznej (łącznym i na cele oświetleniowe) w
obiekcie, zasadach rozliczań z dostawcą energii elektrycznej;
- zebrać dane o jakości oświetlenia w obiekcie i stopniu zaspokojenia potrzeb w tym zakresie;
Podstawowym elementem charakteryzującym jakość oświetlenia jest natężenie oświetlenia
na płaszczyźnie roboczej, które możemy określić na podstawie pomiarów własnych ,
pomiarów kontrolnych lub obliczeń. Należy jednak mieć na uwadze również inne
parametry jak min: kontrast i równomierność oświetlenia.
-
określić czas, w którym spełnione muszą być wymogi oświetleniowe w pomieszczeniach
obiektu;
Dla rzetelnego wykonania OAE należy wyżej wymienione elementy uzupełnić o informacje
dotyczące awaryjności i przeprowadzonych badań elementów systemu oświetleniowego oraz
stanu instalacji elektrycznej.
2. Ocena stanu istniejącego
Ocena poziomu zaspokojenia potrzeb oświetleniowych powinna opierać się na porównaniu stanu
istniejącego z wymaganymi parametrami oświetlenia określanymi na podstawie normy: PN-84/E02033.
Dla uproszczonej analizy można posłużyć się poniższym zestawieniem:
10 lx
20 lx
50 lx
100 lx
200 lx
300 lx
500 lx
750 lx
1000 lx
ogólna orientacja w pomieszczeniach,
orientacja w pomieszczeniach z rozpoznawaniem cech średniej wielkości,
krótkotrwałe przebywanie połączone z wykonywaniem prostych
czynności,
praca nieciągła i czynności dorywcze przy ograniczonych wymaganiach
wzrokowych,
praca przy ograniczonych wymaganiach wzrokowych,
praca przy przeciętnych wymaganiach wzrokowych,
praca przy dużych wymaganiach wzrokowych,
długotrwała praca wzrokowa,
długotrwała wytężona praca wzrokowa.
Przykładowo dla sal lekcyjnych najmniejsze średnie natężenie oświetlenia powinno wynosić 300
lx.
Ogólnie, oświetlenie powinno zapewnić:
- zdolność rozróżniania szczegółów,
- sprawne spostrzeganie,
- komfort psychiczny.
Ocena poziomu zaspokojenia potrzeb powinna być uzupełniona oceną wskaźników
energochłonności istniejącego systemu oświetleniowego zarówno w aktualnych warunkach jak i
przy założeniu dostosowania jakości oświetlenia do wymagań normatywnych.
Podstawą oceny powinno być porównanie uzyskanych wskaźników z wartościami przeciętnymi
dla obiektów o podobnym charakterze.
3. Analiza techniczno-ekonomiczna możliwych do wprowadzenia przedsięwzięć
Następnym krokiem w procesie audytu powinno być przeanalizowanie możliwych przedsięwzięć
poprawiających stan oświetlenia i obniżających koszty eksploatacyjne systemu. W tym celu
najlepiej jest posłużyć się wyspecjalizowanymi programami komputerowymi, przegląd takich
programów jest dostępny na stronach internetowych IFC/GEF Efficient Lighting Iniciative (ELI)
– www.efficientlighting.net .
Program taki powinien posiadać skatalogowane informacje o możliwych do realizacji
przedsięwzięciach oszczędnościowych (warunkach, kosztach i efektach związanych z ich
realizacją) i pozwalać na przeprowadzanie symulacji zastosowania tych przedsięwzięć
(indywidualnie lub w pakietach, w części lub w całości obiektu).
Do wykonania wstępnych szacunków przydatne powinny być informacje z Tabeli I..
Tabela I. Porównanie skuteczności świetlnej i żywotności różnych źródeł światła
lm/W
h
żarówka tradycyjna
15
1000
lampa halogenowa
20
2000
lampy rtęciowe wysokoprężne
46
10000
świetlówki liniowe 38 mm
65
9750
świetlówki liniowe 26 mm
85
9750
świetlówki kompaktowe
70
10000
lampy rtęciowo-halogenkowe
80
9000
lampy sodowe wysokoprężne
125
16000
lampy sodowe niskoprężne
175
9000
Wymiana źródeł światła nie wyczerpuje zakresu możliwych przedsięwzięć energooszczędnych,
należy również zwrócić uwagę na możliwości tkwiące w poprawie stanu utrzymania istniejących
lamp, współczynnik utrzymania charakteryzujący ten stan w praktyce zmienia się od 0.5 do 0.8
(0.5 - pomieszczenia o silnym osadzaniu się brudu i utrudnionym dostępie do opraw, 0.8 pomieszczenia o słabym osadzaniu się brudu i łatwym dostępie do opraw). Innym czynnikiem
wpływającym na efektywność systemu oświetlenia jest sprawność oświetlenia zależna od
kształtu pomieszczenia, współczynników odbicia światła od przegród wewnętrznych oraz
parametrów i rozkładu zastosowanych opraw oświetleniowych. W praktyce sprawność
oświetlenia wynosi 0.2 do 0.7.
Kolejnym elementem, na który należy zwrócić uwagę są możliwości uzyskania oszczędności
tytułem zastosowania elementów sterowanie i regulacji oświetlenia pozwalających na elastyczne
dostosowanie parametrów pracy do rzeczywistych potrzeb. Przykładami urządzeń i rozwiązań w
tym zakresie mogą być różne sterowniki oświetlenia (ściemniacze), oprawy z dwoma (wieloma)
źródłami światła, zdalne wyłączniki, czujniki ruchu itp.
Zaletą tych rozwiązań jest nie tylko oszczędność energii ale również poprawa komfortu
oświetleniowego i wydłużenie żywotności urządzeń.
4. Wybór do realizacji ekonomicznie uzasadnionych przedsięwzięć, spełniających obiektywne
kryteria ekonomiczne i indywidualne wymagania inwestora (właściciela obiektu)
Ocena stanu istniejącego i analiza techniczno ekonomiczna możliwych do wprowadzenia
przedsięwzięć powinny dać podstawę do dokonania wyboru przedsięwzięć zalecanych do
realizacji. W celu dokonania wyboru należy uszeregować wyniki analiz technicznoekonomicznych względem zadanych kryteriów (okres zwrotu nakładów, ilość i koszt
zaoszczędzonej energii, całkowita wielkość nakładów inwestycyjnych ...) i wskazać najlepsze
warianty (najlepiej spełniające zadane kryteria).
5. Zaproponowanie sposobu finansowania wybranych przedsięwzięć
Po dokonaniu wybór do realizacji ekonomicznie uzasadnionych przedsięwzięć, spełniających
obiektywne kryteria ekonomiczne i indywidualne wymagania inwestora. W ramach audytu należy
zaproponować sposoby sfinansowania proponowanych przedsięwzięć i wykonać niezbędne
obliczenia z zakresu inżynierii finansowej.
6. Monitoring po wprowadzeniu przedsięwzięcia celem weryfikacji uzyskanych efektów
Sam monitoring po wprowadzeniu przedsięwzięcia nie stanowi przedmiotu audytu, ale
propozycja dotycząca zasad i zakresu monitoringu powinna znaleźć się w OAE.
7. Praktyczny schemat realizacji OAE
Przykładowa procedura realizacji audytu energetycznego została zaprezentowana na Schemacie I.
Audyt rozpoczynamy od części wstępnej (walk through audit), w wyniku której powinniśmy
podjąć decyzję czy należy przystąpić do części szczegółowej, czy nie. Jeżeli istnieją przesłanki
świadczące o potencjale oszczędnościowym i zainteresowaniu do wykorzystania tego potencjału,
to przystępujemy do części szczegółowej i wykonujemy niezbędne prace identyfikacyjne stanu
istniejącego. Jeżeli w wyniku pomiarów lub obliczeń stwierdzimy, że wymagania oświetleniowe
w obiekcie są spełnione dokładnie z wymogami normatywnymi to należy zoptymalizować system
pod względem energetycznym poprzez przeanalizowanie możliwości wymiany źródeł światła na
sprawniejsze i zastosowanie układów sterowania i regulacji. W przeciwnym wypadku zanim
przystąpimy do optymalizacji energetycznej należy zaproponować metody doprowadzenia do
stanu komfortu, jeżeli jest to możliwe poprzez zastosowanie prostych przedsięwzięć, jak:
- naprawa uszkodzonych punktów oświetleniowych,
- czyszczenie opraw i źródeł światła,
- odświeżenie, lub zmiana koloru ściany i sufit,
- zmiana źródeł światła w istniejących oprawach,
- wyłączenie zbędnych punktów,
to proponujemy zastosowanie tych przedsięwzięć a następnie przeprowadzamy optymalizację tak
jak w poprzednim przypadku. Jeżeli natomiast proste przedsięwzięcia okażą się niewystarczające
to należy zalecić wykonanie projektu nowego systemu oświetlenia zoptymalizowanego również
pod względem energetycznym.
START
Audyt wstępny (walk through audit)
Określenie:
- standardu oświetlenia ,
- energochłonności oświetlenia,
- stanu zarządzania obiektem,
- ogólnego stanu systemu oświetlenia.
Czy są przesłanki dla
wprowadzenia
przedsięwzięć
zmniejszających
k
ii ?
NIE
KONIEC
TAK
Wykonanie szczegółowej inwentaryzacji i oceny systemu
oświetleniowego
NIE
Czy spełnione są
wymagania
oświetleniowe?
TAK
Czy wymagania spełnione
są ze znacznym
nadmiarem ?
TAK
Sprawdzenie prostych przedsięwzięć, mających na celu
doprowadzenie do stanu zgodnego z wymogami
1
NIE
2
1
NIE
2
Czy proste
przedsięwzięcia
wystarczają ?
TAK
Przeanalizować opłacalność wymiany źródeł światła i
zastosowania elementów sterowania
Raport
KONIEC
Zalecić wykonanie projektu nowego
systemu oświetlenia
KONIEC
Schemat 1. Praktyczny schemat realizacji OAE
Wykonanie OAE przy pomocy arkusza kalkulacyjnego EFElight
Arkusz EFElight (napisany i wymaga do pracy programu MS Excel w wersji 97 lub nowszej)
został przygotowany jako proste narzędzie pomocne w wykonaniu audytu oświetleniowego.
Wspomaga on wykonanie audytu wg procedury opisanej wcześniej. Informacje dotyczące pracy z
arkuszem zostały umieszczone w formie komentarzy.