Sistemas de iluminación y ahorro energético

ÍNDICE
E.T.S. de Ingeniería Industrial
Universidad Politécnica de Cartagena
Curso de formación en “Mercados Eléctricos”
Sistemas de iluminación y ahorro
energético
Elche, febrero de 2010
ÍNDICE
Ejemplo de aplicación
Eficiencia en la iluminación en un edificio
universitario: el proyecto GreenLight (EU)
ÍNDICE
APLICACIONES: eficiencia energética en la iluminación
Potencia instalada: 2MW (50%-60%)
Demanda pico: 1100 kW
Probar el potencial de medidas de
eficiencia energética para reducir el
consumo de energía a medio-largo plazo
Mejora de la eficiencia en:
HVAC:
Alumbrado:
40-50% demanda
25-30% demanda.
Consumo, oportunidades y mejoras del
sistema en un edificio del s. XVIII
rehabilitado para usos docentes.
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APLICACIONES: eficiencia energética en la iluminación
Antiguo Hospital de Marina de Carlos III:
Superficie: alrededor de 35.000 m2
Estudiantes: 2.500. Profesorado: 250
Características del antiguo sistema de alumbrado
Aulas Planta Baja: 3*T-8, 58W
Pasillos: halógenas de 75W (a 5,5m de altura)
Aulas de sótano: 20*150W High Intensity (HID) lámparas con
balasto magnético
El sistema presenta deficiencias graves de diseño:
Pobre eficiencia energética debido a los balastos y al tipo de
lámparas
Ejes de alumbrado erróneos
Circuitos de conmutación deficientes
No se aprovecha la luz natural
Por la altura de los techos, el mantenimiento es muy
costoso (cambios a 5,5-6m de altura)
Vida útil HID (< 6000h, < 2 años de uso)
Ruido balasto.
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Deficiencias en el diseño (2002)
Deficiencias de eje de alumbrado
Deficiencias de circuitos de conmutación
ÍNDICE
Áreas de prueba Greenlight
Definición de espacios
Planta Sótano - aulas docentes, pasillos
ÍNDICE
Planta Baja - aulas docentes, aulas informática, ALA,
pasillos y recibidores
ÍNDICE
Planta Primera - aulas docentes, pasillos y recibidores
ÍNDICE
Planta Segunda - pasillos y recibidores
ÍNDICE
Color/ Reproducción cromática
Aulas: IRC > 80 (o cualquier otra dependencia docente)
Apariencia de luz fría (aulas)
Eficiencia energética
No tenida en cuenta en una primera fase (1999)
Luz natural no aprovechada
Otras consideraciones
Reflejos de la luz natural
Ruidos
Producción de calor
Mantenimiento
ÍNDICE
Antes (2002)
Selección del tipo de lámparas y equipos. Solución
impuesta
Planta Sótano - aulas docentes
Lámparas:
Descarga de vapor de mercurio con halogenuros metálicos de
ampolla cerámica (HID)
Potencia: 150 W
HQI-E de OSRAM o similar, con casquillo E27
Equipos auxiliares:
Balasto magnético (zumbido audible en el aula)
Arrancador electrónico
Condensador de 20 μF en paralelo (compensación de reactiva)
Largos tiempo de encendido (inadecuados)
Luminaria:
Abierta, tipo downlight pendular modelo 87601 de ERCO o
similar
Reflector tipo Darklight de aluminio anonizado plateado
Fijada a la superficie del techo
Disposición: 5 luminarias x 4 filas (20 luminarias)
Sistema de control:
3 interruptores, 3 circuitos independientes (tresbolillo)
Mala adecuación al nivel de ocupación
Luz natural: lucernario, no aprovechado
ÍNDICE
Antes (2002): mala conmutación, sin aprovechamiento luz natural
ÍNDICE
Lo que había …. (2002)
Planta Baja y Planta Primera - aulas docentes, de informática y
ALA
Lámparas:
Fluorescentes estándar T-8
Potencia lámpara: 58 W
Equipos auxiliares:
Reactancia magnética
Cebadores convencionales
Condensador de 7 μF en paralelo (compensación de reactiva)
Largos tiempo de encendido (inadecuados)
Luminaria:
Tubulares
Reflector de aluminio en la parte posterior del tubo y difusores en forma
de lama
Asociadas; bandas luminosas de 3 luminarias cada una
Suspendidas del techo; 3 m de altura respecto del suelo
Disposición: paralela a las mesas de trabajo ( →deslumbramiento)
Sistema de control:
2 interruptores, (circuito de red, grupo de reserva)
Mala adecuación al nivel de ocupación
Luz natural: ventanas en aulas exteriores, no aprovechado
ÍNDICE
Pasillos y recibidores
Lámparas:
Incandescentes halógenas de ampolla cerámica clara con
casquillo B15d
Potencia: 70 W
Modelo1 Halolux Ceram de OSRAM o similar
Luminaria:
Cerradas del tipo downlight de superficie modelo 85201 de
RCO o similar
Reflector Darklight de aluminio anonizado plateado.
Disposición:
Pasillos
» 3 equipos en pasillos cortos y 6 en pasillos largos.
» Distancia no adecuada (niveles de iluminación no
uniformes).
Recibidores; en recibidores pequeños se emplean 18 equipos
Sistema de control:
interruptor temporizado situado en los puntos de acceso de las
zonas
Luz natural: en algunos recibidores existen ventanas
ÍNDICE
ÍNDICE
Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Datos medidos mediante luxómetro (caso real: 150W por
punto de luz)
Mañana
Tarde
ÍNDICE
Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Salida del software (65 W por punto de luz). Superficie de
trabajo real y altura de los ojos (UGR)
Em = 720 lx
Emin = 525 lx
Emax = 968 lx
>> Isolíneas
>>UGR
ÍNDICE
Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Datos medidos mediante luxómetro (caso real)
370
501
643
662
253
378
458
488
415
243
519
670
862
1160
1215
438
577
616
484
238
582
804
818
1257
1074
458
622
504
379
220
588
767
721
448
281
462
580
450
356
232
560
721
671
1124
1430
448
559
452
485
280
520
701
830
1298
2690
418
567
560
480
276
Mañana
Tarde
ÍNDICE
Proyecto piloto Greenlight (2003)
Antonio Gabaldón y Fernando Sequera (UPCT)
ÍNDICE
¿Estábamos bien en eficiencia?
Verificación del CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en
las instalaciones de iluminación
Niveles de iluminancia
Software:
Iluminancia media mantenida en el plano de trabajo: 720 lx > 500
lx recomendados
.
Medido:
PMEDIDA (kW)
AULA
Equipos
PNOMINAL (kW)
Media
σ
P1 – 8
18
1,044
0,992 (18x55W)
3%
Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI)
VEEI = 13 W/m2 = 1.8 W/m2/100 lx < Límite = 4
Sistema de control y regulación:
Sistema de control adecuado (sistema manual de On/Off)
Sistema de aprovechamiento de luz natural: inexistente
ÍNDICE
Planta sótano
Proceso de iluminación eficiente– Proyecto
Greenlight (UE)
Modificación del tipo de lámparas y equipos (I)
Planta Sótano - Aulas docentes
Caso base: HID
» Corta vida (reemplazo anual)
» Coste elevado
» Tiempo de encendido (proyección en aula)
» Balastos magnéticos (vida, consumo, ruido,
temperatura)
Actualización: lámparas de inducción
» Elevada vida (ausencia filamentos)
» Reencendido inmediato
» Aprovechamiento de las luminarias
» Balastos electrónicos específicos (reducción de
consumo)
ÍNDICE
Planta sótano
Especificaciones
Lámparas:
Tecnología: Inducción
Potencia: 165 W
Fabricante: Philips (QL)
Equipos auxiliares:
Generador electrónico de alta frecuencia, Philips
QL 165W S/01
Luminaria:
Sin cambios (minimización de costes)
Disposición: 16-18 lámparas Vs. 20 caso anterior
Sistema de control:
Sin cambios (manual On/Off)
Luz natural: aprovechamiento “casero” del turno diurno
(3 ó 31/2 filas de luminarias en vez de 4)
ÍNDICE
Planta sótano
ÍNDICE
Planta sótano antes (2002)
Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Salida del software (170W por punto de luz). Superficie de
trabajo real (inclinada)
Em = 827 lx
Emin = 289 lx
Emax = 1196 lx
>> Isolíneas
>>UGR
ÍNDICE
Planta sótano. Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Datos medidos mediante luxómetro (150W por punto de luz)
ÍNDICE
Planta sótano
Verificación del CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en
las instalaciones de iluminación
Niveles de iluminancia
Software:
Iluminancia media mantenida en el plano de trabajo: 827 lx > 500
lx recomendados
.
Medido:
AULA
PS – 15
Equipos
PNOMINAL (kW)
16
2,640
PMEDIDA (kW)
Media
Desv.
1,674
3%
Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI)
VEEI = 23.61 W/m2 = 2.73 W/m2/100 lx < Límite = 4
Sistema de control y regulación:
Sistema de control adecuado
Sistema de aprovechamiento de luz natural: inexistente –
obligatorio según CTE
ÍNDICE
Planta sótano posibilidades de empleo de la luz natural (tarde)
ÍNDICE
Planta sótano: posibilidades de empleo de la luz natural (mañana)
1970 2170
2300
2380
2320
2200
1830 1640
855
882
962
1020
1003
944
790
706
430
442
520
570
551
494
400
370
253
247
283
312
312
304
262
211
187
184
220
210
204
164
153
132
120
130
150
173
224
214
179
183
ÍNDICE
Cambios en las aulas planta baja (1ª planta)
ÍNDICE
Planta baja/Primera planta
Modificación del tipo de lámparas y equipos (II)
Planta Primera - Aulas docentes
Caso base: Fluorescentes
» Balastos magnéticos: incremento del consumo,
armónicos, reduce la vida
Actualización (I): balastos electrónicos
» Eleva la vida media (20000 horas)
» Reducción del consumo
» Reducción de la depreciación del flujo luminoso
Actualización (II): control
» Circuitos de mando en 3 zonas diferenciadas
(pizarra, medio y fondo)
» Sensores de presencia en dos zonas (pizarra,
medio)
Actualización (III): luz natural
» Foto-sensores en la línea cercana a las ventanas
» Balastos electrónicos regulables en la línea de
luminarias anexa a la ventana
ÍNDICE
Planta baja/Primera planta
Especificaciones
Lámparas:
Sin modificación (tubo trifósforo en algún caso)
Equipos auxiliares:
Balasto electrónico, Sylvania QuickTronic QTP
Balastos electrónicos regulables
Luminaria:
Sin cambios (ahorro coste actualización)
Disposición:
Sin cambios (ahorro coste actualización)
Sistema de control:
3 circuitos de mando
2 sensores de presencia + Relé para el control de
los circuitos
Luz natural: aprovechamiento turno diurno (3 filas de
luminarias)
Foto sensores de iluminancia + Balastos
regulables en la fila más próxima a la ventana
ÍNDICE
Planta baja/Primera planta
ÍNDICE
Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Datos medidos mediante luxómetro (caso real, con balastos
electrónicos)
ÍNDICE
¿Es posible utilizar la luz natural? SI
Posibilidades de la luz natural
Mañana
Tarde
ÍNDICE
PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera
Alternativas eficientes (PB-5)
Detectores presencia (pizarra, media aula)
Desconexión de línea de tubos de pizarra
ÍNDICE
PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera
Alternativas eficientes (PB-5)
Balasto regulable en f(luz natural)
ÍNDICE
PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera
Comparativa de resultados (PB-5)
Balasto electromagnético (BEM)
Balasto electrónico (BEN)
Balasto electrónico + fotosensor
1,70E+03
1,60E+03
1,50E+03
1,40E+03
1,30E+03
1,20E+03
1,10E+03
1,00E+03
9,00E+02
8,00E+02
9
10
11
12
13
14
15
PB 5 BEM
16
17
PB 5 BEN
18
19
20
PB 5 BEN + Foto
21
22
23
23
ÍNDICE
Planta baja/Primera planta
Modificación del tipo de lámparas y equipos (III)
Recibidores
Caso base: Incandescentes halógenas
» Vida corta (< 2000 horas)
» Elevada temperatura lámpara + luminaria
Actualización (I): Fluorescentes compactas
» Vida media (15000 horas)
» Mismo precio
» Sin límite del número de encendidos
» Sin equipo auxiliar
» ¿Inserción en la luminaria? Problema
ÍNDICE
Planta baja/Primera planta
Especificaciones
Lámparas:
Fluorescentes compactas, Osram DULUX ?????
Equipos auxiliares:
No necesita
Luminaria:
Sin cambios
Disposición:
Sin cambios
Sistema de control:
Sin cambios
Luz natural:
Sin cambios (no aprovechamiento)
ÍNDICE
Planta baja/Primera planta
ÍNDICE
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO
Muchas gracias ¿Preguntas?
www.gestiondelademanda.es
www.demandresponse.eu