Riadenie osvetlenia telocvične

Osvetlenie telocvične o rozmeroch 36m x 18m s výškou stropnej konštrukcie 9m je pomerne veľká výzva v tom, že takmer 6000m³ priestoru je potrebné osvetliť čo najrovnomernejšie, aby komfort prevádzania činnosti v telocvični bol čo najvyšší. Základné atribúty komfortného umelého osvetlenia, vhodného pre dlhodobú pracovnú činnosť sú:

• Vyžarovací uhol svetelných zdrojov 120°: základ pre priestorovo rovnomerné osvetlenie.
• Korelácia farebnej teploty osvetlenia CCT=4000K: charakter neutrálne bieleho svetla, energetický kompromis vhodný pre dlhodobú pracovnú činnosť (studené biele svetlo: vysoká energia = rýchla únava), (teplé biele svetlo: nízka energia = rýchla únava aj napriek vysokému indexu farebného podania).
• Index farebného podania CRI=85 (minimálne je nutné CRI=80): lepšie podanie farieb a farebných kontrastov menej unavuje ľudský organizmus.

Tieto atribúty spĺňajú LED od firmy Osram DurisE5, ktoré sú vyvinuté pre komerčné priestory s dlhodobo pracovnou činnosťou. Pre naprojektovanie osvetlenia bol použitý projektový program Dialux. Data pre program boli zmerané pomocou trigonometrického fotometra priamo vo firme Osram. Takto vyzerá čiastkový textový výpis optických dát .ldt pre program Dialux:

• PALCO IT
• 1
• 0
• 144
• 2.5000
• 73
• 2.5000
• HD_40 PALCO IT artif
• HD_40 artif
• 22.04.2015/Palco
• 100.00
• 100.00
• 100.00
• 100.00
• 100.00
• 0.00000
• 0.00000
• 0.00000
• 0.00000
• 99.996
• 100.00
• 1.0000
• 0.00000
• 1
• 1
• Measured luminous flux of luminaire/lamp
• 4860.80
• 39.200
• 1.0000
• 1.0000

Kde bol nameraný celkový svetelný tok 4860,8 lúmenov pri príkone (na vstupných svorkách 230VAC) 39,2W. Celková účinnosť svetelnej technológie je 129lm/W. Ak energetický „odčítame“ účinnosť LED predradníkov (typický 89%), potom samotné LED majú nameranú účinnosť 144lm/W, čo zodpovedá katalógovým údajom výrobcu Osram. Pri predpokladanom priemernom osvetlení 300lx, nám vyšiel naprojektovaný príkon 1600W pre konkrétny priestor telocvične. Vypočítaná projektovaná rovnomernosť Emin/Emax je 56%. Poznamenávam, že pôvodná osvetľovacia technológia malá nominálny príkon 7.900 W (reálne asi o 10% viac – straty na indukčných predradníkoch), technológia metal-halogenid – výbojky, svietidla typu Bay-lamp 60°. Namerané priemerné osvetlenie <200lx, s vysokou nerovnomernosťou Emin/Emax < 5%. Meranie osvetlenia bolo prevadzané po 21:00 hod., bez asistencie denného osvetlenia. V telocvični je osadených 40 kusov LED modulov PALCO IT DurisE5_HD 40W. Rozmery LED modulu 42cm x 21 cm, kde je osadených 240ks. LED Osram DurisE5 na substrate: materiál jednostranný FR4, hrúbka 2mm. Namerané priemerné osvetlenie pri príkone 1700W bolo 320lx, rovnomernosť > 60%. Meranie bolo vykonané o 21:30 (bez prítomnosti denného osvetlenia cez svetlíky). Budenie LED je 50% nominálnym prúdom (60mA), čo má za následok zvýšenie účinnosti asi o 4%, súčasne zníženie tepelnej straty na LED o cca 55%, to má významný vplyv na zvýšení spoľahlivostného parametra LM70 @50000hodín, takmer o desiatkovú rádu. Takto vyzerá nainštalovaná LED osvetľovacia technológia Osram DurisE5 v telocvični.

LED modul DurisE5_HD 40W: je napájaný 40-timy LED predradníkmi 44W typu Flyback s aktívnym PFC, ktoré sú dostupne umiestnené v rozvodných skriniach, v paralelne zapojenej topológií.

LED predradník ACDC PFC 44W:

Rozvodná skriňa s LED predradníkmi: dve rozvodné skrine s 20-timy LED predradníkmi sú uzamknuté umiestnené vo výške 1,5 metra na stene s pohodlným prístupom pre profilaktiku a servis. Paralelné zapojenie LED predradníkov (zapojenie cez oddeľovacie schotky diódy) technický zabezpečuje pri poruche jedného alebo viacerých predradníkov, že ostatné predradníky sú plne funkčné. LED moduly sú napájané cez paralelné 4mm vodiče s minimálnym úbytkom napätia pri max. 20A prúde. Dĺžky vodičov sú 35 metrov. V telocvični sú vytvorené 2 nastaviteľné nezávislé svetelné vetvy: Vetva pri okne [Pravá] a Vetva pri dverách [Ľavá]. To umožňuje nastaviť rovnomerné osvetlenie počas dňa pri asistencií denného osvetlenia.

Riadiaca jednotka osvetlenia telocvične: sa zapína klasickým „lustrovým“ jednopólovým spínačom.. Vstupnému prívodu je predradená prepäťová ochrana typu „D“ s prídavným sieťovým filtrom (16A), čím sa násobne zvyšuje odolnosť celého zariadenia proti prepäťovým impulzom (surge). Riadiaca jednotka umožňuje nastaviť 2 režimy osvetlenia: Denný režim [Deň] a Nočný režim [Noc]. Režimy sa prepínajú jednopólovým prepínačom Deň / Noc. Výkonnostné úrovne sa dajú nastaviť nezávislé pre každý režim (podľa nasledujúcej tabuľky). Výkonnostné úrovne sú registrované v „nonvolatilnej“ pamäti typu EEPROM, pre každý režim nezávislé. To znamená, že výkonnostné úrovne ostanú zapamätané aj po vypnutí napájania. V každej osvetľovacej vetve (Ľavá, Pravá) sa dajú nastaviť diskrétne výkonové úrovne. Maximálny výkon vo vetve je 800W.

Výkonnostné úrovne sú percentuálnym vyjadrením z maximálneho výkonu, podľa nasledujúcej tabuľky:

Z dôvodu zamedzenia pomýlenia obsluhy je v ľavej vetve nastavená minimálna úroveň 5%. Týmto sa po privedení napájania do osvetlenia, pri ľubovoľnom nastavení výkonu (aj pri minimálnom), vždy aktivuje osvetlenie. Riadiaca jednotka sa ovláda rádio frekvenčnou kryptovanou kľúčenkou.

Tabuľka funkcií diaľkového ovládača:

Riadiaca jednotka sa taktiež ovláda Android aplikáciou AndroLit manažment osvetlenia. Ovládanie Android zariadenia je umožnené po zadaní „PIN“, ktoré si môže užívateľ zmeniť. Ak sa nesprávne zadá PIN, potom aplikácia iba informuje o spotrebe elektrickej energie a platbe. Pri neúspešnom aktivovaní PIN čísla sa môže použiť (červené) tlačidlo „Help“, pre kontaktovanie s výrobcom. Nasledujúci výpis („screenshot“) z Android zariadenia je vytvorený po 6 týždňovej prevádzke osvetlenia telocvične (ročné obdobie – od začiatku septembra do polovice októbra).

Tlačidlami si nastavujem výkonnostné úrovne nezávislé v 2-och osvetľovacích vetvách:

• Ľavá: svetelná vetva pri vstupe do telocvične.
• Pravá: svetelná vetva pri okne telocvične.

Aplikácia vyhodnocuje kumulatívne veličiny:

• Spotreba elektrickej energie [kWh].
• Prevádzkový čas [hodiny].
• Platba za spotrebu elektrickej energie [€].

Dočasné veličiny s možnosťou nulovania:

• Dočasná spotreba elektrickej energie [kWh].
• Dočasná platba za spotrebu elektrickej energie [€].

Sieťové veličiny:

• Napätie [V].
• Prúd [A].
• Okamžitý činný príkon [W].
• Power Factor.
• Priemerný hodinový činný príkon [W].

Porovnanie s pôvodným osvetlením vychádza nasledovne: Spotrebovaná energia – 134,25kWh, pri sadzbe 0,197€/kWh je platba 26,4€. Prevádzková doba bola 168hodín. Priemerný príkon je 796W (čo je asi polovica z maximálneho príkonu). Pôvodné osvetľovanie, za dobu 168 hodín spotrebovalo 1456kWh, čo pri rovnakej sadzbe činí platbu 287,6€. Vyhodnotenie úspory: Usporená energia: 1322kWh (v ovzduší o 250kg menej CO2) a pasívny príjem činí: 261,2€ (počas 6 týždňov). Predpokladaná ročná úspora vám prinesie 2307€. Výkonnostné úrovne sa spínajú pomocou RELE. Keďže záťaž (LED predradníky) má kapacitný charakter, RELE sa spínajú pri „prechode nulou“ (sieťové napätie v okamžiku zapnutia má približne napätie 0V). Týmto sa eliminuje „karbonizovanie“ kontaktov RELE, čo zvyšuje o „rady“ spoľahlivosť celého zariadenia.

Schéma zapojenia riadiacej jednotky osvetlenia telocvične: