Aydınlatma Sistemleri ve Enerji Verimliliği

Transkript

1 Aydınlatma Sistemleri ve Enerji Verimliliği 2012 Yrd. Doç. Dr. Ahmet TEKE, Hakan EZGİN Çukurova Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü , EMO Adana Şubesi

2 Aydınlatma Sistemleri İşletmelerde aydınlatmanın toplam elektrik tüketimindeki oranı %2 ile %10 arasında değişmektedir. Aydınlatma sistemlerindeki yeni gelişmelerde bu oranlarda verimlilik sağlanabilmiştir. Aydınlatma sistemlerinde verimlilik ilk kurulum aşamasında, bakım ve revizyonla veya aynı lümeni(ışık akısı) verebilen fakat daha az enerji tüketen cihazların kullanımıyla sağlanabilir. Tasarruf ve Verimlilik Enerji tasarrufu enerji ve enerji kaynaklarının verimli olarak değerlendirilmesi amacıyla, kullanıcılar tarafından alınan önlemler sonucunda harcanan enerji miktarında sağlanan azalmadır. Enerji verimliliği ise yeni teknoloji kullanma yoluyla üretimi, kaliteyi ve performansı düşürmeden, sosyal refahı engellemeden enerji tasarrufu sağlanmasıdır. Aydınlatma & Verimlilik Aydınlatma & Konfor Daha az yorgunluk Fiziksel iyilik Uyanıklık Aydınlatma ve Kalite Aydınlatma ve Güvenlik Hatanın önlenmesi Müşteri memnuniyeti Kaliteli ürün Emniyet gerekleri İş kazalarında azalma Hastalıkların önlenmesi

3 Aydınlık düzeyinin artmasıyla iş yerlerinde önemli hataların önlenmesinde ve emniyet gerekliliklerinde daha kolay sonuca ulaştığı görülmektedir. Daha iyi bir aydınlatma sistemiyle hem tasarruf edebilir hem de daha güvenli bir ortamda çalışabilirsiniz. İki lambadan birini söndürmek tasarruf, aynı aydınlatmayı sağlayan, daha az enerji tüketen teknolojik lambaların kullanılması verimliliktir. Fabrika aydınlatmasında dikkat edilecek önemli konu, aydınlatma seviyesi fabrika ya da üretim bölgesinde yapılacak işin doğasına uygun seçilmelidir. Sağlıklı ve yeterli aydınlatma ile ortam ve çalışılan nesnelerin renkleri, şekilleri ve ayrıntılar net olarak seçilebilir. İyi bir aydınlatma güvenlik ve verimliliği artırır. Yüksek dikkat gerekli ve hassas işler yapılan bölgelere uygun renk sıcaklığında aydınlatma yapılmalıdır. Uygun renk sıcaklığı seçilmez ise renk algısı gerekli işlerde verimlilik düşebilir. Lamba Çeşitleri Akkor Flamanlı Flüoresan Yüksek Basınçlı Sodyum Buharlı Alçak Basınçlı Sodyum Buharlı Metal Halojen Cıva Buharlı LED Kullanım Alanları -Parlak görüntü istenen mekânlarda -Fazla kullanılmayan yerlerde tercih edilmelidir. -Ofislerde -Endüstriyel binaların iç aydınlatmasında -Ticari binalarda -Dış aydınlatmalarda -Sanayi alanlarının aydınlatılmasında -Yol aydınlatmasında -Genellikle dış aydınlatmalarda ve cadde aydınlatmalarında -Liman ve açık hava depolarında -Renk seçiminin önemli olmadığı yerlerde - Güvenlik aydınlatması -Yüksekliği fazla olan ve üstü kısmen kapalı alanların aydınlatılmasında -Renksel geriverimin veya görselliğin önemli olduğu yerlerde -Fabrika genel aydınlatmalarında -Dış aydınlatmada -Ofis Aydınlatmasında -Fabrika genel aydınlatmalarında -Dış mekân aydınlatmalarında

4 Elektromanyetik ve Elektronik Balastların Farkları Ekonomi Elektromanyetik Balast Enerji maliyeti fazla Normal ampul ömrü Üretilen ısı nedeniyle havalandırma maliyeti Işık akısındaki kayıplar Güvenlik Yangın tehlikesi olan yerlerde özel önlem gerektirir. Stroskobik olay vardır. Basitlik ve Çevre Çok parçadan meydana gelir. Tesisatı karmaşıktır. Cıva kullanımı Elektronik Balast %25 daha az %50 daha uzun ömür %30 daha az ısı yayımı Daha az akı kaybı İlave tedbirler gerektirmez. Yoktur. Tek parçadan ibarettir. Kolay ve basit tesisat Daha az cıva vardır. Lambaların Tiplerine Göre Olumlu ve Olumsuz Özellikleri Olumlu Yanları -Etkinlik faktörü büyüktür. -İşletme gideri düşüktür. -Fazla ısınmaz ve kamaşma oluşmaz. -Çeşitli renk seçenekleri sunar. -Ömrü oldukça uzundur. Flüoresan Lamba Olumsuz Yanları -Anında ışık vermez.(manyetik balastla) -Yardımcı araçlara gereksinim duyulur. -Kuruluş masrafı fazladır. -Bazı durumlarda gürültü çıkarır. -Stroboskopik etki dikkate alınmalıdır. Olumlu Yanları -Etkinlik faktörü büyüktür. -Ömrü uzundur. -Sarsıntıya ve darbelere dayanıklıdır. -Ateşleyiciye ihtiyaç duymaz. -Isı ve gerilim değişimlerine dayanıklıdır Yüksek Basınçlı Cıva Buharlı Lamba Olumsuz Yanları -Yardımcı araçlara gereksinim duyulur. -Yaklaşık 5 dakika sonra tam ışığını verir. -Kuruluş masrafı fazladır. -Kırmızıya dönük renkleri iyi göstermez. Olumlu Yanları -Etkinlik faktörü büyüktür -Ömrü uzundur. -Renk geriverimi yüksektir. Metal Halojen Lamba Olumsuz Yanları -Loşlaşmaya (dimmer) uygun değildir. -Gerilim dalgalanmalarına karsı hassastır. -Kuruluş masrafı fazladır. Olumlu Yanları -Etkinlik faktörü büyüktür. -Ömrü uzundur. -Sisli havalarda iyi bir görüş sağlar. Sodyum Buharlı Lamba Olumsuz Yanları -Renklerin ayırt edilmesine olanak vermez. -Kuruluş masrafı fazladır. -Rengi sarıdır.

5 Aydınlatma Elemanları AKKOR FLAMANLI LAMBALAR (ENKANDESAN LAMBALAR) HALOJEN LAMBALAR Güçler : W Güçler : W Işık akısı : lm Işık akısı : lm Işıksal verim : 8-16 lm/w Işıksal verim : lm/w Renk sıcaklığı : 2700 K Renk sıcaklığı : 3000 K Ra endeksi : 100 Ra endeksi : 100 Ortalama ömür : 1000 h Ortalama ömür : h FLORESAN LAMBALAR ve TC-L TİPİ KOMPAKT FLORESAN LAMBALAR TC/TC-D/TC-T/TC-DD TİPİ KOMPAKT FLORESAN LAMBALAR Güçler : W Güçler : 5-55 W Işık akısı : lm Işık akısı : lm Işıksal verim : lm/w Işıksal verim : lm/w Renk sıcaklığı : 2700 K, 3000 K, 4000 K Renk sıcaklığı : 2700 K, 3000 K, 4000 K Ra endeksi : 85 Ra endeksi : 80 Ortalama ömür : Klasik Balast : h Ortalama ömür : Klasik Balast : h Elektronik Balast : h Elektronik Balast : h CİVA BUHARLI LAMBALAR METAL HALİDE LAMBALAR Güçler : W Güçler : W Işık akısı : lm Işık akısı : lm Işıksal verim : lm/w Işıksal verim : lm/w Renk sıcaklığı : 3300 K, 4300 K Renk sıcaklığı : 3300 K, 4000 K, 5000 K Ra endeksi : Ra endeksi : Ortalama ömür : h Ortalama ömür : h YÜKSEK BASINÇLI SODYUM BUH. LAMBALAR ALÇAK BASINÇLI SODYUM BUH. LAMBALAR Güçler : W Güçler : W Işık akısı : lm Işık akısı : lm Işıksal verim : lm/w Işıksal verim : lm/w Renk sıcaklığı : 2000 K Renk sıcaklığı : 1750 K Ra endeksi : 20, 40 Ra endeksi : Yok Ortalama ömür : h Ortalama ömür : h LED LAMBALAR Güçler : W Işık akısı : lm Işıksal verim : lm/w Renk sıcaklığı : K Ra endeksi : >80 Ortalama ömür : h

6 LEDLİ AYDINLATMA SİSTEMLERİ LED kelime olarak Light Emitting Diode Işık Yayan Diyot baş harflerinden oluşmaktadır. LED'ler aslında bir yarı - iletken diyot olmakla birlikte normal diyotlardan farklı olarak jonksiyon bölgelerinde yayınladıkları fotonlar aracılığı ile ışık verirler. Fakat yaydıkları ışık diğer akkor flamanlı lambalar veya flüoresan tüplerde olduğu gibi LED ler herhangi bir termik veya kimyasal işlemler sonucu ışınım yapmazlar. Bu sebeple ömürleri, verimleri çok daha yüksek ve fiziksel boyutları ise tam tersine çok daha küçüktür. Bu sebeple yüksek ısı yaymadıkları, kırılma olasılıkları bulunmadığı için düşük aktivasyon enerjili patlayıcı sıvıların ve gazların bulunduğu ortamlarda ve diğer kazaların ortaya çıkabileceği ortamlarda kullanılmak için en iyi çözümdür. Çevreye Dost Flüoresan, metal halide ve sodyum lambaları yüksek miktarda cıva içermektedir. Bozuk ampullerin büyük oranda geri dönüşüme tabi tutulmadığı düşünüldüğünde, bu ampullerdeki zehirli cıva toprağa ve sulara karışmaktadır. Avrupa Birliği nde RoHS (Restriction of Hazardous Substances Tehlikeli maddelerin kısıtlanması) direktifi kapsamında elektronik malzemelerde cıva, kurşun, kadmiyum ve benzeri maddelerin kullanımı yasaklanmış olup, bu yasaklı maddelerin hiç biri LED lerde bulunmamaktadır. Güvenlik LED li aydınlatma sistemleri düşük voltajla çalışmaktadır. Havada yanıcı gazların bulunabileceği ortamlarda (rafineriler, kimyasal üretim yapan fabrikalar) kullanılan gaz deşarjlı ampullerin (flüoresan, metal halide, sodyum ve cıva buharlı ampuller) oluşturduğu arklardan dolayı yangın çıkma olasılığı LED lerde yoktur. LED in Özellikleri ve Sağladığı Diğer Faydalar; -Uzun vadede daha ucuz fiyat saat ömür. -Darbe ve şoklara dayanıklı. -Yüksek enerji tasarrufu. -Nem ve suya dayanıklı. -Bol renk alternatifi. -Doğal bir ışık kaynağıdır ve UV ışıması yoktur. -Solar panellerle (DC) çalışabilme özelliği. -NS (nano saniye) seviyesinde reaksiyon verme özelliği. -Titreşimsiz yanma özelliği -Vibrasyondan etkilenmeme özelliği -UV içermediğinde, sinek ve böcek çekmeme özelliği -Düşük ısı üreterek enerjinin ısı kaybını önler -110 C bu değer akkor flamanlı ampullerde C'ye kadar çıkmaktadır.

7 Denklem Sembol Açıklama n k a b h H Aydınlatma Birimleri ve Hesapları Ampul sayısı Gerekli toplam ışık akısı Bir ampulün verdiği ışık akısı Bölge(oda)indeksi Aydınlatılacak yerin uzunluğu(m) Aydınlatılacak yerin genişliği(m) Işık kaynağının çalışma düzlemine yüksekliği(m) Işık kaynağının zeminden yüksekliği(m) Çalışma düzleminin zeminden yüksekliği(m) E Gerekli aydınlık düzeyi(lüks)* A Aydınlatılacak bölgenin alanı (m 2 d Tesisin kirlenme (bakım)faktörü Tesisin aydınlatma etkinlik faktörü Aydınlatma alanını sınırlayan duvar, tavan ve zeminin yansıtma faktörlerine, bölge indeksine göre tablodan seçilir. * Asgari Aydınlatma Şiddetleri Tablosu (Lüks) değerlerine EMO sayfasından ulaşabilirsiniz. İşletmelerde verimliliği artırıcı uygulamalar Yeni kurulumlarda veya değişimlerde yüksek verimli lambalar tercih edilmelidir Gün ışığından mümkün olduğunca faydalanılmalıdır. Ofisler, atölyeler ve kapalı alanlar doğal aydınlık avantajını daha iyi kullanacak şekilde düzenlenmelidir. Aydınlatma armatürlerinin açısı doğru ayarlanmalıdır. Armatürlerin periyodik bakımları yapılmalıdır ve reflektörlerin temizliğine dikkat edilmelidir. Programlanabilir zaman saati, fotoseller ya da hareket sensörleri vasıtasıyla aydınlatmanın kontrol edilmesi. Kontrol çözümü Tasarruf Yıllık tüketim(kwh/m2) Manüel anahtar Analiz tabanı 19,5 Programlanabilir zaman saati %10 15,2 Hareket/Varlık detektörü %20 13,2 Aydınlık seviyesi algılamalı dimmerler %29 12 Aydınlık seviyesi algılama ve Hareket/Varlık detektörü %43 9,6 Yol aydınlatmasında, yüksek basınçlı cıva buharlı lambalar yerine, yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar kullanılırsa, aynı aydınlık düzeyinde yaklaşık % 60 tasarruf sağlanır. Bahçe ve çevre aydınlatmasında ise yüksek basınçlı cıva buharlı lambalar yerine, alçak basınçlı sodyum buharlı lambalar tercih edilirse, aynı aydınlık düzeyinde yaklaşık % 70 enerji tasarrufu elde edilebilir. Düşük güç tüketimine sahip olmaları, uzun yıllar boyunca sorunsuz çalışabilmeleri dayanıklı ve çevreci olmaları ve verimli olmaları nedeniyle LED ler artık vazgeçilmez ışık kaynakları olarak görülmektedirler. Yeni aydınlatma teknolojileri bir yandan yüksek kaliteli ışık sağlarken diğer yandan CO2 salınımını önlemekte ve enerji tasarrufu sağlamaktadır. Lamba güç katsayısı 0,95 0,96 ya yükseltmekle enerji tasarrufu sağlanır. Flüoresan lambaların stroboskobik etkisinin azaltılması ve dengeli yüklemenin sağlanması için lambalar 3 faza eşit dağıtılmalıdır.

8 Aydınlatmada Yapmadan ve ya Yetersiz Aydınlatma Yaparak Enerji Tasarrufu Yapılmaz! AYDINLATMA TASARRUFU Yapılır. Referanslar: 1- Aydınlatma Türk Milli Komitesi; Prof. Dr. Sermin ONAYGİL, İTÜ Enerji Enstitüsü-TÜRK PHILIPS 2- Verimli Aydınlatma Yöntemleri, Canan PERDAHÇI ve Uğur HANLI, EMO dokümanları 3- Scheneider, Enerji Verimliliği Çözümleri Ürün Kataloğu Çukurova Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü , EMO Adana Şubesi