ILLUMINAZIONE E RISPARMIO DI ENERGIA

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1 1 ILLUMINAZIONE E RISPARMIO DI ENERGIA Milano, 3 marzo Premessa Negli ultimi anni l industria illuminotecnica si è mobilitata per consolidare la propria posizione a livello internazionale anche sui temi ambientali, che stanno sempre più assumendo carattere primario. Di fatto, se vengono esaminati i comparti che possono portare il maggior contributo al contenimento degli sprechi energetici e di conseguenza alla riduzione delle emissioni di CO2, tenuto conto della tempistica prevista per l adeguamento, risulta evidente che devono essere presi in considerazione anzitutto quelli più fattibili, fra i quali risultano ai primi posti gli impianti di illuminazione. In generale, l uso razionale dell energia per queste applicazioni può essere ottenuto principalmente riducendo al minimo due variabili: la potenza installata ed il tempo di funzionamento. Ma come ogni buon strumento deve essere bene impiegato per raggiungere lo scopo, il massimo risparmio richiede, oltre ad efficienti apparecchiature, che la progettazione e gestione dell impianto siano effettuate da specialisti. 2 - Le possibilità di risparmio L energia può essere efficacemente convertita in luce visibile in primo luogo mediante la scelta appropriata degli apparecchi, delle lampade e delle unità di alimentazione( nel seguito : alimentatori). Gli apparecchi Gli apparecchi devono avere il massimo rendimento (%), compatibilmente con il campo di applicazione (vedi sotto). Essi servono a distribuire la luce prodotta dalle lampade secondo svariate forme, dette solidi fotometrici, e sono generalmente costituiti da un vano ottico con riflettore, che è il fattore principale del rendimento e dalla eventuale schermatura contro l abbagliamento. Attraverso un appropriata scelta dei materiali ed una precisa conformazione del gruppo ottico è possibile massimizzare l emissione del flusso luminoso a parità di potenza di lampada e quindi ridurre il carico complessivo, cioè il consumo. Il fattore di riflessione del gruppo ottico può variare, a seconda del materiale, dal 60% per riflettori verniciati, al 95% per quelli in alluminio iperpuro brillantato. Tuttavia, qualunque sia il tipo di materiale adottato, il risultato sarà scarso a meno che il riflettore non sia accuratamente studiato al fine di ottenere la distribuzione ottimale delle intensità luminose. L impiego di vani ottici chiusi mediante calotte traslucide a tenuta ( IP 5X o 6X) o sigillate, soprattutto nelle applicazioni esterne, è un criterio assai valido per mantenere elevato nel tempo il rendimento dell impianto. Negli apparecchi per interno la schermatura, indispensabile per contenere o eliminare l abbagliamento ai normali angoli di visione( fra i 55 e 85 dalla verticale ), può provocare significative cadute di rendimento ; ad esempio, i vecchi tipi con griglia in materiale plastico assorbono fino al 50%,per cui, in tal caso ; sarebbe sicuramente conveniente sostituire subito gli apparecchi stessi. Perciò, quando si sceglie un apparecchio per una data applicazione, è necessario individuare il modello appropriato : l energia può essere risparmiata solo scegliendo tipologie che soddisfino il compito visivo previsto nel modo più efficace, in pratica con il massimo coefficiente di utilizzazione, al fine di ottenere un impianto che, fra l altro, possa rispondere ai requisiti attuali dell ergonomia, in conformità

2 2 al Dlgs 626/94. E ormai di fatto accertato che le condizioni di illuminazione degli ambienti di lavoro, determinate dai tipi di apparecchio e dalla loro disposizione, influiscono considerevolmente sulle funzioni visive fisiologiche (prestazione) e su quelle psicologiche (comfort )e, di conseguenza, sulla sicurezza, produttività e benessere generale; d altra parte è noto che condizioni di affaticamento insorgono frequentemente a seguito di attività svolte con inadeguata illuminazione. Allo stato attuale ed in linea di massima, i valori di rendimento secondo il tipo di applicazione sono : domestico : 55%-70% terziario : 52%-75% industriale : 65%-70% residenziale : 60%-70% grandi aree : 65%-70% stradale : 65%-70% gallerie : 65%-70% ( dalla Ricerca /studio dei Gruppi ANIE-ASSARREDO in materia di risparmio energetico) E inoltre in corso a livello CELMA (Federazione Europea dei Produttori di Apparecchi e Componenti di Illuminazione)la procedura normalizzata per la classificazione degli apparecchi in relazione al potenziale risparmio energetico in funzione del campo di applicazione(ler= luminaire efficacy rating).esso è in sintesi il rapporto fra il flusso luminoso emesso dall apparecchio e la potenza totale assorbita, con valori di soglia secondo il tipo di distribuzione fotometrica ( diretta morbida, diretta stretta, diretta media, diretta larga, diretta diffusa, diretta indiretta, indiretta diretta, indiretta ) e il tipo di gruppo ottico (aperto o chiuso ) ; risulterà quindi più preciso rispetto alla attuale valutazione generica del rendimento. Le sorgenti luminose Anche le lampade devono essere scelte sulla base della massima efficienza luminosa (lumen /watt), compatibilmente con l applicazione. Quelle ad incandescenza tradizionali convertono in luce visibile circa solo il 5% dell energia, il resto viene dissipato in calore. La loro efficienza luminosa è al massimo pari a 14 lumen / watt. Le lampade a scarica a bassa pressione,ad esempio, le fluorescenti compatte ( una valida alternativa all incandescenza in molte applicazioni ) hanno un efficienza superiore di almeno 5 volte(oltre la durata da 6 a 10 volte, rispettivamente per i tipi con o senza l alimentatore incorporato ). Per le applicazioni in interni, la possibilità di risparmio è data in particolare dalle lampade fluorescenti lineari a tre bande che hanno efficienze dell ordine di 90 lumen/watt,pari al 135% rispetto al tipo standard e 7-8 volte l incandescenza ; o dalle lampade ad alogenuri con efficienze intorno ai 100 lumen /watt.. Nell illuminazione stradale,sono oggi prevalenti le lampade a vapori di sodio ad alta pressione che raggiungono i 135 lumen/watt, pari al 245 % rispetto alle lampade a vapori di mercurio tradizionali. E quindi fattibile un buon ricupero dell energia scegliendo lampade caratterizzate da efficienza e mantenimento del flusso elevati ( o impiegando se del caso lampade adatte a sostituire quelle installate, se di tipo con minor efficienza). In base al Decreto 10 luglio 2001 del Ministero attività Produttive, le lampade ad incandescenza e a fluorescenza di tipo sia lineare che compatto devono essere dotate di imballo contrassegnato da etichetta EEL(energy efficiency label)

3 3 Una trattazione a parte può riguardare lo sviluppo dei LED per applicazioni particolari, quali la segnaletica e le insegne luminose. Gli alimentatori Quasi tutte le lampade a scarica richiedono un alimentatore, che mediante induttanze e capacità (in bassa frequenza ) o convertitori e invertitori (in alta frequenza), limita la corrente di lampada al valore di funzionamento prescritto. Anche gli alimentatori devono essere selezionati, essendo diversi a parità di prestazioni. Considerevoli risparmi di energia possono essere ottenuti impiegando alimentatori di tipo induttivo a basse perdite o di tipo elettronico, che riducono le perdite al loro interno dal 35% al 65%. La classificazione energetica, per ora limitata alle applicazioni più comuni (per ambienti interni), prevede sette categorie di alimentatori per lampade fluorescenti a cui è stato assegnato l indice di efficienza (EEI = energy efficiency index)distinto da lettere e numeri, cioè : A1-A2-A3-B1-B2-C-D. L efficienza decresce passando dalla A1 alla D. La categoria A riguarda gli alimentatori elettronici, B le basse perdite, C i convenzionali, D quelli più scadenti. Sulla base della Direttiva 2000/55/CE non possono essere commercializzati alimentatori per fluorescenza che non siano controllati sulle perdite. Conseguentemente, la categoria D è già stata vietata; per la C il divieto entrerà in vigore il 21 novembre Il valore dell indice EEI deve essere riportato con i dati di targa. A breve, la Comunità EU stabilirà le fasi per le altre categorie ; ed ha già in corso un ulteriore mandato per gli alimentatori delle lampade a scarica ad alta intensità. I comandi Possono essere suddivisi in due categorie, manuali e automatici. I primi servono per accendere, spegnere o regolare parti semplici dell impianto, mentre i secondi gestiscono i comandi e le regolazioni complesse. I comandi manuali,(ad es.il doppio interruttore a parete)quando usati per parzializzare l impianto, producono discreti risparmi di energia rispetto al controllo unico ; sono quindi utili soprattutto negli uffici o locali a pianta aperta ed i sistemi possono essere più o meno complessi, dall interruttore sopracitato per due o più linee, a quello a fune su ogni apparecchio, al telecomando a infrarossi, fino al controllo centralizzato attraverso la linea telefonica o appositi doppini(vedi sotto i sistemi di regolazione). I comandi automatici variano dall interruttore fotoelettrico sugli impianti esterni, ormai generalizzato; al temporizzatore o al sensore di presenza, da impiegare dove l illuminazione tende a rimanere accesa anche quando non viene usata, come nei locali pubblici o aree comuni, scale, corridoi e servizi;fino al comando centralizzato che, inserito in un elaboratore, consente di ridurre l illuminazione in determinati intervalli, come durante la pausa -pranzo o a fine giornata.

4 4 Le regolazioni Il sistema normalizzato per l illuminazione DALI (digital addressable lighting interface) o quelli più complessi BUS ( EIB, LON,ecc), combinando alimentatori elettronici, temporizzatori e sensori di presenza, consentono una sofisticata gestione dell illuminazione,che sarebbe impensabile mediante i sistemi tradizionali. In ogni caso, un sensore fotoelettrico misura la luminosità diurna presente al momento e regola l illuminazione artificiale in modo da mantenere costante il livello prefissato nell area interessata. La regolazione ad illuminamento costante può risparmiare il 60% di energia rispetto all alimentazione elettronica ordinaria (cioè non dimmerata). Una nuova possibilità è data dai cosiddetti scenari, cioè da una particolare regolazione della luminosità di ciascun apparecchio dell ambiente associata ad un particolare evento, ad esempio,per un salone di soggiorno, la cena, il cocktail, la lettura, la conversazione, il ballo ; e tutto questo memorizzato e richiamabile con la semplice azione su un tasto. Inoltre, all esigenza di comandare le lampade si aggiunge, sempre più spesso, la necessità di visualizzarne lo stato : questa funzione può essere utile nella villetta per verificare,da un unico punto, se sono state spente le luci in garage o in giardino ma diventa indispensabile per le grandi strutture dove gli ambienti fuori vista sono numerosi e distanti. Per l illuminazione pubblica, è oggi possibile applicare un gruppo regolatore nei vari punti di consegna provvedendo così alla riduzione del flusso emesso dell ordine del 50% dopo 3 ore dall accensione dell impianto e riportandolo al valore iniziale a fine notte, circa un ora prima dello spegnimento. Detti sistemi, sia negli impianti interni che negli esterni, attualmente in forte espansione, possono ridurre del 30-40% i consumi. La progettazione Un impianto efficiente richiede una adeguata progettazione. Il calcolo fotometrico, al fine di garantire il massimo comfort visivo al minimo consumo mediante la scelta delle caratteristiche degli apparecchi e dei componenti, la corretta valutazione dei fattori di riflessione dell ambiente, ecc., richiederà una diffusione della cultura della luce basata su criteri moderni : il riconoscimento del ruolo chiave del progettista illuminotecnico dovrebbe stimolare nuovi percorsi formativi ai vari livelli, superiore e universitario, in linea con i Paesi più avanzati ; e far crescere notevolmente il peso,anche in ambito progettuale,degli specialisti in luce. In questo contesto è da notare la recente possibilità offerta dal Marchio IMQ PERFORMANCE, intesa a certificare i dati dichiarati dal produttore (fra cui rendimento, fattori di utilizzazione, ecc.) per i principali tipi di apparecchi (fissi, mobili, a luce radente, proiettori, stradali, di arredo urbano, di emergenza). La manutenzione Una corretto piano di manutenzione contribuisce notevolmente al risparmio energetico, in quanto consente di mantenere elevato il livello di illuminamento medio, a parità di potenza installata. In assenza di un ciclo di pulizia e ricambio lampade a programma, la prestazione dell impianto scende in genere drasticamente con la relativa eventuale rispondenza al sopracitato Dlgs 626/94; il criterio di

5 5 sovradimensionare gli impianti al doppio del valore nominale, è ormai incompatibile con la buona tecnica. Attraverso la scelta dell intervallo di manutenzione a programma, i necessari livelli di illuminamento o luminanza possono essere ottenuti ai costi minimi di gestione(energia + mano d opera + ammortamento). 3 - L attività legislativa e normativa Può essere utile riepilogare il notevole impegno delle Istituzioni per un radicale miglioramento energetico dei prodotti elettrici immessi sul mercato ; in particolare: La Direttiva 92/75 / CE del Consiglio del ,concernente l indicazione del consumo di energia mediante etichettatura e informazioni sul prodotto, in modo che i consumatori possano scegliere apparecchiature più efficienti dal punto di vista energetico; Il DPR 9 marzo 1998,n.107, regolamento di attuazione di detta Direttiva; La Direttiva 98/11/CE della Commissione che stabilisce le modalità di applicazione della Direttiva sopracitata per quanto riguarda l etichettatura (EEL )indicante il consumo di energia delle lampade per uso domestico ed il Decreto di recepimento del 10 luglio 2001 emanato dal Ministero delle Attività Produttive; La Norma EN (CEI 34-87,agosto 99,fasc.5265) in vigore dal 1.agosto. 99, relativa alle condizioni di prova ed al metodo di misura del flusso luminoso, della potenza di lampada e della vita ai fini della etichettatura sull imballo, nonché alla procedura di verifica dei dati dichiarati. La Direttiva 2000/55/CE riguardante il divieto di commercializzare gli alimentatori a basso indice di efficienza (EEI) ed il Decreto di recepimento del 26 marzo 2002 emanato dal Ministero delle Attività Produttive; La Norma EN (CEI 34-85, aprile 99, fasc.5114) in vigore dal 1 giugno 99,relativa al metodo di misura della potenza dei circuiti alimentatore-lampada, tenendo conto dei fattori di flusso degli alimentatori, ai fini della classificazione; Il Mandato M 268 EN della Commissione EU del 6 aprile 98 circa un metodo di misura normalizzato per la determinazione dell efficienza luminosa degli apparecchi di illuminazione con lampade fluorescenti e la relativa classificazione, tenendo conto della direzione e distribuzione del flusso, in pratica delle diverse applicazioni. 4 Conclusioni Ricerche effettuate a più riprese da Organismi autorevoli e indipendenti quali il CADDET(Centre for the Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies), l IEA (International Energy Agency)ed il recente Green Light Programme della Commissione EU( hanno richiamato l attenzione sulle attuali tecnologie che, correttamente utilizzate, consentono notevoli risparmi di energia, fino a 2/3. Inoltre, una efficiente illuminazione produce molto meno calore e può ridurre i relativi consumi per il condizionamento dei grandi edifici. I criteri sopra elencati, validi anche per gli impianti di illuminazione all esterno, sono stati finora generalmente intesi quali scelte costose ed eccessive ;mentre d altra parte hanno provato di essere validi investimenti, se si tiene conto dei risparmi energetici e di mano d opera nella manutenzione a programma. Queste alternative sono anche applicabili agli impianti esistenti tradizionali, per i quali la sostituzione degli apparecchi con nuove lampade/alimentatori e l installazione di sistemi di controllo o regolazione risultano già adesso economicamente vantaggiosi