M01 Illuminazione. Franco Bua

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1 M01 Illuminazione LPQI is a member of Leonardo Energy LPQI has been co-financed by Franco Bua franco.bua@ecd.it Impianti di produzione e distribuzione dell'energia INGEGNERIA DEI SISTEMI E DEI SERVIZI PER IL TERRITORIO E PER L AMBIENTE A.A. 2007/2008 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA - SEDE DI MANTOVA

2 Sommario Mappa mentale

3 Decreti sull efficienza energetica Sistemi per l illuminazione In Appendice ai Decreti sono elencate le possibili Tipologie di interventi ammissibili Tra le tipologie di interventi ammissibili sono inclusi i Sistemi per l illuminazione tipologia n 3 - tab. A per distributori di elettricità tipologia n 8 - tab. B per Distributori di gas (limitatamente al 50% dell obiettivo da raggiungere)

4 Decreti sull efficienza energetica Interventi sui sistemi di illuminazione Installazione di sistemi e componenti più efficienti (lampade, alimentatori, apparecchi di illuminazione, regolatori) Installazione di sistemi automatici di accensione e spegnimento, e di regolazione dell intensità (p.e. rivelatori di presenze, sensori di illuminazione naturale) Aumento dell efficienza degli impianti di pubblica illuminazione

5 Illuminazione razionale ed efficiente Definizioni Flusso luminoso (Φ) [lumen, lm] Quantità di energia luminosa emessa nell unità di tempo da una sorgente Intensità luminosa (I) [candela, cd = lm / sr] Flusso luminoso emesso all interno dell angolo solido unitario (steradiante) in una direzione data Illuminamento (E) [lux, lx = lm / m²] Rapporto tra flusso luminoso ricevuto da una superficie e area della superficie stessa

6 Illuminazione razionale ed efficiente Strumenti Metodo del flusso globale N = n L E Φ L S U F M N = numero di apparecchi di illuminazione E = illuminamento medio richiesto (lx) S = superficie da illuminare (m2) nl = numero di lampade dell apparecchio ΦL = flusso unitario della lampada U = fattore di utilizzazione FM = fattore di manutenzione

7 Illuminazione razionale ed efficiente Strumenti Fattore di utilizzazione (U); dipende: Dimensioni dell ambiente (volume) indice del locale K Tipologia della sorgente luminosa Rendimento ottico dell apparecchio Solido fotometrico Posizione relativa rispetto alla superficie da illuminare Fattori di riflessioni delle pareti K = A B H ( A + B) U

8 Illuminazione razionale ed efficiente Strumenti Fattore di utilizzazione (U): Tipico di ogni apparecchio di illuminazione Tabellato in funzione: Fattore di riflessione delle pareti, soffitto e pavimento Indice del locale

9 Illuminazione razionale ed efficiente Aree di intervento lampade apparecchi di illuminazione alimentatore sistemi di regolazione e controllo

10 Lampade secolo... HQI LED Im/W Obiettivo 50 lm/w Im/W % <1% 5 9% 25 30% 30 35% 20 30%

11 Lampade Lampada alogena Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata W (12V) 30 lm/w 3000 K h Valore teorico raggiunto al 19 % Lampada ad alogeni IRC Limitazione della efficienza luminosa a causa di punto di fusione del tungsteno a 3680 K

12 Lampade LED Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata fino a 1 W fino a 40 lm/w (col.) fino a 20 lm/w (bianco) 6000 K (bianco) h Valore teorico raggiunto al 20 % Limitazione della efficienza luminosa a causa di estrazione della luce (efficienza interna / efficienza esterna) materiali disponibili per la generazione della luce

13 Lampade Lampada fluorescente lineare Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata W (T5) lm/w 2700, 3000, 4000, 6000 K h Valore teorico raggiunto al 45 % Limitazione della efficienza luminosa a causa di conversione UV in luce (efficienza dei quanti) perdite negli elettrodi perdite negli alimentatori (molto ridotte negli alimentatori elettronici)

14 Lampade Lampada fluorescente compatta Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata W lm/w K h

15 Lampade Lampada fluorescente lineare T8 (Ø 26 mm) flussi luminosi a 25 C T5 (Ø 16 mm) 600 mm 900 mm mm mm 18 W 30 W 36 W 58 W lm lm lm lm 550 mm 850 mm mm mm 14 W 21 W 28 W 35 W lm lm lm lm 24 W 39 W 54 W 49 W / 80 W lm lm lm lm / lm flussi luminosi a 25 C

16 Aree di intervento Apparecchi di illuminazione Interventi migliorativi su: Ottiche ottimizzazione della geometria in funzione delle lampade utilizzate e della distribuzione di luce desiderata utilizzo di alluminio ad alta riflettanza Corpo apparecchio attenzione alla temperatura interna per ottimizzare l efficienza delle lampade T5 contenimento delle dimensioni complessive

17 Aree di intervento Apparecchi di illuminazione Risparmi potenziali Ottimizzazione geometrica delle ottiche (10-12 %) Temperatura ottimale di funzionamento (6-10%) Nuovi materiali dei riflettori (10-16%) Potenziale di incremento di efficienza (26-38%)

18 Aree di intervento Sistemi di controllo Modi: Modulazione dell intensità emessa mediante alimentatori dimmerabili (40-50%) Sensori a luce costante collegati a sistemi di modulazione dell intensità luminosa (46-70%) Sensori di presenza Sistemi di gestione delle situazioni ambientali con automatica modifica dei parametri di illuminamento

19 Case Study - Obiettivi Risparmio energetico: si utilizza sempre la sola potenza necessaria ad ottenere il livello desiderato, inoltre quando è chiuso al pubblico l illuminazione viene ridotta notevolmente (le lampade rimangono accese 24 ore su 24). Risparmio sulla manutenzione: si allunga la vita media delle lampade fluorescenti. Case study: Fonte DUEMMEGI Economia Energetica 2007

20 Case Study Alcuni dati Supermercato corpi illuminanti per un totale di W EE oltre kwh/anno (senza regolazione)

21 Case Study Architettura Di Sistema Sensori di luce (e di presenza) Corpi illuminanti dimmerabili Moduli di Ingresso Analogico (Sensori) Moduli di Ingresso (Pulsanti) Moduli Dimmer Modulo di Controllo MCP XT Alimentatore 24Vcc

22 Case Study Componenti N 1 Modulo di Controllo (MCP XT) N 1 Alimentatore N 4 Sensori luminosità da interno (LDF LRV) N 1 Modulo ingresso analogico (MOD4AM12/V) N 5 Moduli di uscita 0-10V (MOD4DV) (sono stati individuati 19 gruppi di accensioni)

23 Case Study - Valutazione del Payback Risparmio Energetico: 30%1 Energia Risparmiata: kWh/anno Risparmio Economico: kwh x 0,12 /kwh2 = /anno Investimento Sistema (TCO): Il risparmio con Luci Dimmerabili e Sistema di Regolazione può variare dal 30% a oltre il 70% (Fonte: Green Light). 2 Costo dell Energia Elettrica stimato per Forniture MT pari a 0,12 /kwh (Fonte: EURO-STAT ).

24 Case Study - Valutazione del Payback PayBack Sistema di regolazione: 3 mesi PayBack Sistema di regolazione + reattori dimmerabili: 1,5-2 anni

25 Bibliografia

26

27 Direttiva 2000/55/CE Gli alimentatori per lampade fluorescenti presentano, per un dato tipo di lampada, livelli di potenza assorbita diversi e quindi rendimenti energetici variabili. Scopo della direttiva 2000/55 è quello di aumentare l efficienza degli alimentatori per lampade fluorescenti passando progressivamente ad alimentatori a maggior rendimento.

28 Direttiva 2000/55/CE Cosa dice Fissa limiti massimi della potenza assorbita in ingresso dal circuito alimentatore sorgente luminosa

29 Classificazione CELMA L efficienza energetica dei circuiti di illuminazione a fluorescenza dipende dalla combinazione alimentatore-lampada CELMA ha sviluppato un sistema di classificazione di alimentatori

30 Classificazione CELMA IEE Classificazione CELMA La massima potenza corretta in ingresso nel circuito alimentatore-lampada è definito come: Indice di Efficienza Energetica del sistema lampada-alimentatore (EEI) Vi sono sette classi di efficienza

31 Classificazione CELMA IEE Classificazione CELMA

32 Decreti sull efficienza energetica Il sono stati emessi i Decreti sul Risparmio di energia stabiliscono l obbligo per i Distributori di energia elettrica e gas di raggiungere Obiettivi annuali di riduzione di consumi negli usi finali con azioni di Demand Side Management costituiscono i Titoli di Efficienza Energetica (TEE) i TEE vengono rilasciati a: Distributori e loro società controllate Società di servizi energetici: ESCOs a fronte di interventi realizzati per il miglioramento dell efficienza con risparmi riconosciuti.