REGOLATORE DI FLUSSO LUMINOSO Introduzione alle principali caratteristiche
Sommario Componenti del quadro Olilux... 3 Il regolatore di flusso... 4 Caratteristiche... 5 Specifiche tecniche... 6 Gestione accensioni esterna... 7 Analizzatore X-Meter... 7 I vantaggi di Olilux... 9 Risparmio energetico dovuto alla stabilizzazione della rete... 9 Risparmio energetico dovuto alla dimmerazione della tensione... 9 Aumento vita media delle lampade... 9 Esempio di ROI di una reale applicazione... 10 Calcolo dei consumi... 10 Consumi sul lungo termine... 11 2
Componenti del quadro Olilux Il sistema di funzionamento di un impianto Olilux per interno è dotato dei seguenti componenti: Analizzatore X-Meter: analisi del sistema da remoto, controllo di tensione, corrente e altri dati stabiliti in fase di progettazione. Controllo: gestione delle fasi di accensione e spegnimento, regolazione del livello di save in funzione della luminosità ambientale. Regolatori: gruppo regolatore trifase o monofase. Circuiti di gestione linee luci indipendenti: alla richiesta dell utente, il PLC inizia la procedura di accensione luci, gestendo ogni linea separatamente. Questo permette di effettuare la fase di riscaldamento lampade alla tensione più corretta, allo stesso tempo proteggendo il regolatore da eventuali stress derivanti spunti iniziali di accensione. Pulsantiera esterna o HMI: la pulsantiera può essere installata nella posizione migliore, per offrire un controllo ottimale anche lontano dal quadro. L accensione delle lampade può essere programmata e gestita automaticamente, sia utilizzando un calendario, sia sfruttando le letture del sensore crepuscolare. 3
La fase di accensione rappresenta un punto cruciale per qualunque regolatore. I quadri Olitech sono dotati di un sistema di accensione luci che assicura un allungamento della vita media delle lampade e allo stesso tempo la protezione del regolatore. Nel grafico seguente è illustrato il funzionamento tipico di un regolatore Olilux. Ogni tensione è impostabile dinamicamente a seconda delle necessità. Grazie a questa funzionalità, si ottiene un notevole risparmio anche a tensione nominale, essendo opportunamente impostata in fase di test. Il regolatore di flusso La funzione del regolatore di flusso luminoso è ottenere un risparmio energetico mediante la stabilizzazione e la modulazione della potenza erogata a circuiti di lampade, oltre che effettuare misurazioni di consumo e di analisi della rete elettrica. I regolatori sono posizionati all interno del quadro di distribuzione, ciò rende la loro applicazione in un circuito esistente veloce ed economica. 4
L aumentare dei costi dell'energia, abbinato ad una nuova coscienza ecologica, ha spinto allo sviluppo di sistemi per il risparmio energetico nel settore dell'illuminazione che, per quanto riguarda le grandi utenze (illuminazione pubblica, grandi aree industriali, grossa distribuzione) offrono opportunità di risparmio stimate tra il 30% ed il 40%, quando vengono adottate le più comuni lampade a scarica. I risparmi energetici ed economici che si possono ottenere mediante interventi di razionalizzazione degli impianti possono essere decisamente importanti a fronte di modesti investimenti. Ogni fase viene regolata in un modulo dedicato, pertanto risultano totalmente indipendenti e gestibili. Inoltre, ogni modulo può essere sostituito in caso di guasto o durante la manutenzione. E' stato previsto un bypass per garantire un funzionamento sempre affidabile degli impianti di illuminazione. Il bypass, indipendente per ogni fase, offre la possibilità di ripristino del modulo in caso di sovraccarichi, temperature elevate e malfunzionamenti. La protezione contro i sovraccarichi e il corto circuito in uscita, lo rende adatto ed affidabile per la regolazione di tutti i tipi di lampade a scarica. Nel regolatore sono stati previsti dei varistori in ingresso ed in uscita che consentono di evitare i sovraccarichi agli IGBT. I filtri EMI forniscono un'adeguata protezione conformemente alle normative EMC. Questi componenti sono protetti da fusibili contro i sovraccarichi prolungati. Caratteristiche Display lcd: fornisce informazioni su tensioni in ingresso e in uscita, frequenze, percentuale di carico e di risparmio, corrente in uscita, potenza attiva e apparente, power factor, tipo di carico e temperature. Include programmatore orario, orologio astronomico e registro allarmi. Grazie alla sua tecnologia, Olilux garantisce che la tensione che arriva alle lampade rimanga sempre tra il ±2% del valore voluto. Grazie a questo la vita media dei corpi illuminanti viene considerevolmente aumentata. Assenza di elementi mobili: per una migliore sicurezza e affidabilità, i dimmer sono statici, ad alta efficienza ed interattivi. Correzione ad alta velocità: la stabilizzazione della tensione è pressoché immediata, sotto i 100ms. Questo garantisce una protezione ulteriore delle lampade, che non sono colpite da sporadici sbalzi di tensione Protezioni: bypass manuale e automatico, comandabile anche da remoto. Il reset viene effettuato automaticamente in caso di sovraccarico, alta temperatura e malfunzionamenti. 5
Specifiche tecniche TECNOLOGIA Regolazione controllata da microprocessore INPUT Tensione Monofase 120 V, 220 V, 230 V, 240 V Trifase Intervallo tensioni Frequenza Protezione per fase 3 x 208 V, 3 x 220 V, 3 x 380 V, 3 x 400 V, 3 x 415 V + 33% / - 8% tensione nominale + 4% / - 29% livello save HPSV + 10% / - 24% livello save MV/MH 48 63 Hz Interruttore magnetotermico OUTPUT Tensione Monofase 120 V, 220 V, 230 V, 240 V Trifase 3 x 208 V, 3 x 220 V, 3 x 380 V, 3 x 400 V, 3 x 415 Precisione tensione Max ± 2% Tensione d avvio Tensione saving Velocità rampa di salita Tempo di risposta Regolazione Regolabile 180 V (fase - neutro) regolabile per MV, HPSV, MH and fluorescenza Da 1 V/minuto a 6 V/minuto < 100 ms. Indipendente per fase Sbilanciamento fase Permesso al 100% Efficienza > 97% Livello Save selezionabile da Sovraccarico accettato Pannello LCD, telecontrollo e modbus dove previsto 150% per 30 secondi; 120% per > 1 minuto BYPASS Tipo Statico Funzioni Automatico e indipendente per ogni fase. Criteri d attivazione Riarmo Surriscaldamento, sovraccarico, fault, output fault, attivazione manuale Automatico con reset allarmi. Tentativi: 5; tempo tra tentativi: 2 minutes CONNESSIONI Porte RS-232 e RS-485(2) GENERALI Temperatura operativa 40º C + 55º C(3) Umidità relativa Altitudine massima Tempo medio fra guasti (MTBF) Tempo medio di ripristino (MTTR) Rumore @ 1 metro Fino al 95%, senza condensa 2,400 m s.l.m. 60,000 ore 30 minuti < 35 dba IMPLEMENTAZIONI Indoor Moduli integrati nella base di montaggio (telaio in acciaio) con fori di fissaggio Outdoor Modulo Indoor in cabinet di poliestere NORME Sicurezza EN-60950-1 Compatibilità elettromagnetica (EMC) EN 61000-6-2; EN 61000-6-3 6
Gestione accensioni esterna L interfaccia esterna, permette di semplificare l accensione delle lampade lasciando il compito di accensione direttamente al PLC. Ogni pulsantiera prevede: Selettore di accensione. Indicazione dello lo stato di ciascuna linea. Segnalazioni anomalie. In ogni pulsantiera inoltre vengono previsti selettori di accensione delle luci di emergenza o notturne, utili ai guardiani o a rafforzare in caso di bisogno la luminosità del locale interessato. Analizzatore X-Meter L analizzatore X-Meter permette di avere un interfaccia remota dei consumi e degli allarmi. Può essere programmato per segnalare in autonomia eventuali anomalie o guasti, e assicura un intervento tempestivo in caso di bisogno. Tutte le grandezze fisiche utili a comprendere i consumi e il risparmio ottenuto possono essere lette da remoto, con una cronologia memorizzata di 6 mesi. È possibile: Accendere e spegnere l impianto secondo un calendario. Impostare soglie di allarme sulle tensioni, correnti, potenze e energie Inviare automaticamente Sms e mail di allarme Effettuare il telecontrollo dell impianto Visualizzare lo stato dell impianto La comunicazione tra X-Meter e PLC avviene tramite protocollo MODBUS in modo da agevolare il cablaggio e l interfaccia tra i sistemi. 7
Esempio di collegamento: PLC 8
I vantaggi di Olilux Risparmio energetico dovuto alla stabilizzazione della rete La stabilizzazione della rete, oltre al risparmio energetico, ha anche delle ripercussioni positive sulla vita delle lampade, dato che l'usura dei corpi illuminanti è principalmente dovuta alle sovratensioni comunemente presenti sulla linea elettrica. Se ipotizziamo che una lampada sia una resistenza elettrica, per semplificare l'esempio, allora possiamo definire: Legge di OHM: PP = II 2 RR = VV2 ESEMPIO: una variazione della tensione del +10% (Potenza alla Tensione Nominale) (Potenza alla Sovratensione) Dove: RR PP 2 = VV 2 2 RR = (VV 1 1,1) 2 RR P 1: Potenza assorbita alla tensione nominale. P 2: Potenza assorbita alla tensione nominale. V 1: Tensione Nominale. V 2: Tensione Nominale più sovratensione R: Lampada resistiva. VV 2 = VV 1 xx 1,1 PP 1 = VV 1 2 RR = (VV 1 2 1,21) RR = PP 1 1.21 Conclusione: Una SOVRATENSIONE del +10% significa un maggiore consumo del 21%. Risparmio energetico dovuto alla dimmerazione della tensione Le lampade utilizzate negli impianti di illuminazione possono accettare una riduzione della loro tensione nominale da -15% a -35% a seconda del tipo di lampada. Una riduzione di tensione del 20% applicata ad una lampada, significa una riduzione dei consumi del 36% Aumento vita media delle lampade La stabilizzazione dei valori di tensione di alimentazione dell'impianto ai valori predefiniti, anche in presenza di variazioni del valore di tensione nella rete elettrica di alimentazione e utilizzando un ciclo di preriscaldo delle lampade, ha un beneficio sull allungamento della vita media dei corpi illuminanti stimato intorno al 70%. Si evitano in tal modo sollecitazioni indesiderate sui componenti, con particolare vantaggio per gli apparecchi di illuminazione posti in ambienti particolarmente rumorosi. 9
Esempio di ROI di una reale applicazione Ad esempio dell efficacia del regolatore Olilux, andremo ora ad analizzare i reali consumi di una applicazione tipica, ovvero un grande capannone industriale con linee luci sempre accese in orario lavorativo. Calcolo dei consumi Per il calcolo del risparmio energetico, è opportuno considerare giornate con situazione metereologica simile (il livello di save è attivato in base alla luminosità ambientale) e stessi orari di funzionamento. Sono quindi state scelti per l analisi tre mercoledì, giovedì e venerdì in cui il funzionamento dell impianto è stato molto simile. La scelta del livello di save viene effettuata considerando le esigenze del cliente, procedendo a step, fintanto che il livello di luminosità è adeguato alle necessità. Media potenza apparente (kva), dalle ore 6:00 alle ore 19:00: Mercoledì 23/7 Secondo step Primo step Bypass Giovedì 24/7 Venerdì 25/7 Mercoledì 25/6 Giovedì 26/6 Venerdì 27/6 Mercoledì 2/7 Giovedì 3/7 Venerdì 4/7 06.00 30,4 29,9 30,10 37,55 38,36 38,58 44,33 42,90 43,29 07.00 31,8 30,4 31,80 38,79 31,86 33,21 43,51 43,74 42,98 08.00 31,3 30,2 31,16 38,60 31,23 35,29 43,01 42,45 42,06 09.00 29,4 30,4 20,98 39,22 31,65 31,00 42,53 41,97 41,57 10.00 26,6 29,9 23,44 38,97 31,38 30,33 42,68 41,91 41,51 11.00 21,0 30,4 20,85 38,94 31,44 30,83 43,69 42,41 43,27 12.00 23,8 30,5 24,04 38,90 32,21 31,09 43,73 42,25 42,81 13.00 31,2 31,0 29,90 38,03 38,67 37,36 42,98 42,60 42,38 14.00 31,7 30,9 30,01 38,17 38,78 38,93 42,76 42,33 42,48 15.00 30,5 30,8 28,41 38,68 35,78 39,33 43,44 42,42 42,72 16.00 29,2 31,1 23,72 39,31 31,60 39,47 43,22 43,21 43,67 17.00 28,2 31,4 29,52 34,95 31,80 36,23 44,21 43,48 43,54 18.00 30,4 31,5 30,61 32,99 32,16 31,96 43,44 43,73 44,59 19.00 29,0 29,8 29,26 34,66 35,64 36,51 41,56 42,50 41,97 Media 28,88 30,59 27,41 37,70 33,75 35,01 43,22 42,71 42,77 Media 28,96 kva 35,49 kva 42,90 kva 3 gg Risparmio % 32,49% 17,28% 0,00% È possibile osservare come, grazie al regolatore Olitech, si è verificato un abbassamento dei consumi reale del 32,5% nelle ore diurne, pur con condizioni meteo non ottimali. 10
Comparazione consumi 50 45 40 35 potenza apparente [kva] 30 25 20 15 10 5 0-5 Senza regolatore 30/6-6/07 Con regolatore step 1 23/6-29/6 Con regolatore step 2 21/7-27/7 Consumi sul lungo termine Per valutare l effettiva efficacia del regolatore, è sicuramente necessario osservarne il comportamento a lungo termine. Di seguito è riportato un confronto tra il consumo reale dell impianto con Olilux in funzione e la stima del consumo a tensione di rete. Questa stima è stata accuratamente calcolata considerando le linee luci accese e la tensione di rete non regolata ora per ora. 11
potenza apparente [kwh] 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Confronto potenza apparente effettiva con regolatore ipotizzata senza regolatore MVA 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Confronto consumi venerdì 29 agosto 2014 sabato 30 agosto 2014 domenica 31 agosto 2014 lunedì 1 settembre 2014 martedì 2 settembre 2014 mercoledì 3 settembre 2014 giovedì 4 settembre 2014 venerdì 5 settembre 2014 sabato 6 settembre 2014 domenica 7 settembre 2014 lunedì 8 settembre 2014 martedì 9 settembre 2014 mercoledì 10 settembre 2014 giovedì 11 settembre 2014 venerdì 12 settembre 2014 sabato 13 settembre 2014 domenica 14 settembre 2014 lunedì 15 settembre 2014 martedì 16 settembre 2014 mercoledì 17 settembre 2014 giovedì 18 settembre 2014 venerdì 19 settembre 2014 sabato 20 settembre 2014 domenica 21 settembre 2014 lunedì 22 settembre 2014 martedì 23 settembre 2014 mercoledì 24 settembre 2014 giovedì 25 settembre 2014 venerdì 26 settembre 2014 sabato 27 settembre 2014 domenica 28 settembre 2014 Consumo stimato senza regolatore Consumo effettivo con regolatore 12
Consumo totale dell impianto CON REGOLATORE 13,8 MWh 29/8/14 28/9/14 Consumo totale dell impianto Stimato SENZA REGOLATORE 20,0 MWh 29/8/14 28/9/14 Risparmio energetico complessivo con regolatore senza regolatore Risparmio energetico campione in condizioni metereologiche ottimali 35,7% (26 settembre 14) Risparmio energetico campione in condizioni metereologiche non ottimali 25,6% (1 settembre 14) 13
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