Februari 2004
ECN-C--04-017
Verlichtingsenergie in Amsterdam
Besparing komt aan het licht F.G.H. Koene R. Schuitema
Verantwoording Deze studie is uitgevoerd in opdracht van de Dienst Milieu en Bouwtoezicht (DMB) van Amsterdam onder projectnummer 7.4932.
Abstract Energy for lighting makes up a substantial part of the total energy consumption of a building. In addition, practically all electrical energy is converted into heat, which can lead to overheating of the building in summertime. Thus application of energy efficient lighting has two advantages: both energy consumption and the risk of overheating in summertime decreases (alternatively energy consumption for cooling decreases in case the building is cooled). To assess the potential savings of energy efficient lighting, ECN-DEGO has carried out a study for the Amsterdam Environmental & Building Department (DMB). Directives were drafted for acceptable lighting levels and specific lighting powers (per m2 of floor space) for a number of sectors, based on a literature study and a field study. In addition some thirty options for lighting energy savings are given as background information for the inspectors. This information and the directives should provide the necessary tools for the inspectors to assess the potential for energy savings in a building and to assess the need for an in depth study on energy savings.
ECN-C--04-017
2
INHOUD LIJST VAN TABELLEN
4
LIJST VAN FIGUREN
4
SAMENVATTING
5
1.
INLEIDING
7
2. 2.1 2.2 2.3
BASISBEGRIPPEN VERLICHTING Grootheden en formules Gevoeligheid van het menselijk oog Typen verlichting
8 8 9 10
3.
LITERATUURONDERZOEK
12
4. 4.1 4.2 4.3
PRAKTIJKONDERZOEK Winkels Parkeergarages Hotels
14 14 19 20
5.
RESULTATEN ONDERZOEK
22
6. 6.1 6.2 6.3
BESPARINGEN OP VERLICHTINGSENERGIE Verlaging van het aantal branduren Verlaging van de hoogte van het benodigd elektrisch vermogen van de lampen Aandacht voor verlichtingsenergie
24 24 25 26
7.
AANDACHTSPUNTEN VOOR DE INSPECTEUR
27
8.
REFERENTIES
29
BIJLAGE A
HOEVEEL LICHT VOOR WELKE TOEPASSING
30
BIJLAGE B
EFFICIENCY VAN LAMPTYPES
31
ECN-C--04-017
3
LIJST VAN TABELLEN Tabel 1
Tabel 2 Tabel 3 Tabel 4 Tabel 5
Tabel 6 Tabel 7 Tabel 8 Tabel 9 Tabel 10
Gegevens en informatie uit de literatuurstudie. Cursieve getallen zijn schattingen op basis van de vuistregel van 2-3 W/m2 per 100 lux.Waarden zijn inclusief energiegebruik door voorschakelapparatuur. ........................................13 Praktijkmetingen bij winkels................................................................................15 Voorbeelden van invulling van het 'quotum' van 20 W/m2 aan verlichtingsenergie..............................................................................................18 Praktijkmetingen bij hotels..................................................................................20 Samenvattende tabel voor ALARA- en maximale niveaus, opgesteld naar aanleiding van het literatuuronderzoek en de praktijkmeting. Waarden, gebaseerd op literatuur waarden en de vuistregel zijn cursief weergegeven. ........23 Maatregelen om het aantal branduren van de verlichting te verminderen [5]. Genoemde besparing is slechts een indicatie en is afhankelijk van de situatie. .....25 Maatregelen om het benodigd elektrisch vermogen voor verlichting te verminderen [5] ..................................................................................................26 Overige maatregelen om de verlichtingsenergie te verminderen [5].....................26 Toepassing van maatregelen, afhankelijk van aanwezigheid en hoeveelheid daglicht...............................................................................................................27 Gewenste verlichtingssterktes voor verschillende werkzaamheden .......................30
LIJST VAN FIGUREN Figuur 1
Figuur 2 Figuur 3 Figuur 4 Figuur 5
Verband tussen ervaren lichtniveau E en gemeten lichtintensiteit I. In het middengebied, dat wil zeggen tussen 10 (101) en 10.000 (104) lux is de lijn bij benadering recht en is het oog min of meer logaritmisch gevoelig........................10 Lichtintensiteit uitgezet tegen specifiek vermogen voor metingen in winkels en parkeergarages ...................................................................................................16 Percentage accentverlichting in de bezochte winkels ...........................................17 TL-balk 'verdwijnt' in het plafond........................................................................18 Accentverlichting zonder reflector, die weinig toevoegt aan het lichtniveau .........19
ECN-C--04-017
4
SAMENVATTING De energie die voor verlichting nodig is, vormt vaak een aanzienlijk deel van de totale energievraag van een gebouw. Daarnaast wordt vrijwel alle verlichtingsenergie in warmte omgezet, waardoor er in de zomer problemen met oververhitting kunnen ontstaan. Gebruik van energiezuinige verlichting heeft dus twee voordelen: verminderde energievraag voor verlichting en verminderde oververhitting in de zomer (als het gebouw wordt gekoeld: een lagere energievraag voor koeling). Om het besparingspotentieel van energiezuinige verlichting na te gaan, heeft ECN-DEGO voor de Dienst Milieu en Bouwtoezicht (DMB) van Amsterdam een studie uitgevoerd. Op basis van een literatuuronderzoek en een praktijkonderzoek zijn voor een aantal sectoren richtlijnen opgesteld voor verlichtingsniveaus en specifiek vermogen (per m2 vloeroppervlak). Daarbij zijn onderscheiden een ALARA-niveau (As Low As Reasonably Achievable) en een maximaal niveau. Deze waarden zijn in onderstaande tabel samengevat. Branche
Toepassing
Kantoor
werkplekken gangen e.d. winkel lobby/entree gangen, trappen kamers betaalpunten
Winkels Hotels
Parkeergarages
wegen, P-plaatsen Bedrijventerrein Gevelverlichting Trappen-huizen Luifelverlichtin g tankstations
ALARA verlichtingssterkte [lux] 400 100 geen 400 100 400 400
ALARA Pspec [W/m2] 10 3 20 10 3 10 10
maximaal Pspec [W/m2] 13 4 27 13 4 13 13
50
1,5
2
20-50
1
130
2
100 400
3 6-7
4
Voor omrekenen van verlichtingsniveau naar specifiek vermogen is een vuistregel van 2-3 W/m2 per 100 lux gebruikt [12]. Deze literatuurwaarde is in het praktijkonderzoek geverifieerd. Als achtergrond voor de inspecteurs is een dertigtal besparingsopties voor verlichtingsenergie benoemd, die zijn onderverdeeld in: 1. Verlaging van het aantal branduren. 2. Verlaging van het benodigd elektrisch vermogen van de lampen. 3. Aandacht voor besparing van verlichtingsenergie door de gebruiker. Om de inspecties door de inspecteurs van de DMB te vergemakkelijken, zijn bovengenoemde besparingsopties als aandachtspunten in vraagvorm samengevat. De hoofdvragen zijn:
ECN-C--04-017
5
1. 2. 3. 4.
Wordt het licht automatisch uitgeschakeld/gedimd? Wordt er efficiënte apparatuur gebruikt? Is het lichtniveau niet te hoog in relatie tot de aard van het werk? Krijgt verlichtingsenergie aandacht?
De achtergrondinformatie en opgestelde richtlijnen (ALARA) moeten de inspecteur voldoende 'gereedschap' in handen geven om bij een inspectie te kunnen beoordelen of besparing op verlichtingsenergie mogelijk is, waar de meeste mogelijkheden voor energiebesparing liggen en om te beslissen of het bedrijf verplicht moet worden tot een nader onderzoek naar energiebesparing.
ECN-C--04-017
6
1.
INLEIDING
De energie die voor verlichting nodig is, vormt vaak een aanzienlijk deel van de totale energievraag van een gebouw. Daarnaast wordt vrijwel alle verlichtingsenergie in warmte omgezet, waardoor er in de zomer problemen met oververhitting kunnen ontstaan. Gebruik van energiezuinige verlichting heeft dus twee voordelen: verminderde energievraag voor verlichting en verminderde oververhitting in de zomer (als het gebouw wordt gekoeld: een lagere energievraag voor koeling). Om het besparingspotentieel van energiezuinige verlichting na te gaan, heeft ECN-DEGO voor de Dienst Milieu en Bouwtoezicht (DMB) van Amsterdam een studie uitgevoerd. Er is gestreefd naar het opstellen van richtlijnen voor verlichtingsniveaus en specifiek vermogen (per m2 vloeroppervlak) voor een aantal sectoren. Daarbij wordt uitgegaan van het ALARA-principe (As Low As Reasonably Achievable). De werkzaamheden richten zich op de volgende branches: • Kantoren • Hotels (horeca) • Detailhandel, specifiek de volgende bedrijfstakken: - Warenhuizen - Showrooms - Doe-het-zelf bedrijven - Kledingwinkels - Supermarkten
Daarnaast wordt gekeken naar de verlichtingaspecten van: • • • •
Verlichting Parkeergarages en –terreinen (openbaar en particulier) Verlichting bedrijventerreinen (geen openbare verlichting) Gevel- en architectonische verlichting Verlichting van Trappenhuizen.
ECN-C--04-017
7
2.
BASISBEGRIPPEN VERLICHTING
2.1
Grootheden en formules
In deze paragraaf wordt kort ingegaan op een aantal algemene grootheden, die de energievraag voor verlichting bepalen. Een lamp gaat branden als energie in de vorm van elektriciteit wordt toegevoerd. Een deel van die elektriciteit wordt in licht omgezet, de rest in warmte (de lamp wordt daardoor warm). Sommige typen lampen gaan efficiënter met de elektriciteit om dan andere. Hierop wordt in paragraaf 2.3 verder ingegaan. Spaarlampen zijn bijvoorbeeld efficiënter dan gloeilampen en produceren relatief minder warmte. Daardoor kan een spaarlamp vaak met de hand worden vastgepakt, maar een brandende gloeilamp is daarvoor al snel te warm. De hoeveelheid elektriciteit, of meer algemeen, de hoeveelheid energie, die een brandende lamp gebruikt is evenredig met het vermogen van de lamp (uitgedrukt in W of kW) en de tijd dat de lamp aanstaat (het aantal branduren). De energie drukken we uit in kWh. In formulevorm: verlichtingenergie (in kWh) = vermogen lamp(en) (in kW) x branduren (h) 1. Besparing is dus mogelijk door het vermogen van de lampen te verminderen (zie hieronder) of door het aantal branduren te verminderen. Soms is weinig besparing mogelijk in verlichtingsvermogen, maar wel in vermindering van het aantal branduren (zie hoofdstukken 6 en 7). De hoeveelheid licht, die een lamp afgeeft, wordt uitgedrukt in lumen (lm). Sterkere lampen (dat wil zeggen lampen met een hoger vermogen) geven meer lumen af. Bij hetzelfde vermogen geven efficiënte lampen meer lumen af dan minder efficiënte lampen. De efficiency wordt uitgedrukt in het aantal lumen per W. In formulevorm: hoeveelheid licht (lm) = het vermogen (in W of kW) x efficiency van de lamp (in lm/W of lm/kW) Omgekeerd: hoe hoger de efficiency van de lamp des te lager het vermogen voor het bereiken van dezelfde lichtsterkte. Over efficiency van diverse typen lampen, wordt in Bijlage B uitgebreid ingegaan. De lamp(en) beschijnen een bepaald oppervlak (bijvoorbeeld een bureaublad of de vloer in een kamer). Het lamplicht wordt dus over een bepaald oppervlak 'verdeeld'. Hoe groter het oppervlak, dat een lamp moet beschijnen, hoe lager het lichtniveau op het oppervlak zal zijn. De verlichtingssterkte op een bepaalde plek (uitgedrukt in of lm/m2 of lux) wordt dus bepaald door de hoeveelheid licht, die de lamp(en) afgeven (in lm) gedeeld door het oppervlak, waarover het licht wordt verdeeld (in m2). Er is nog een aantal zaken, die de verlichtingssterkte op een plek bepalen. Ten eerste de efficiency van het armatuur rondom de lamp. Dit geeft aan hoeveel van het licht, dat door de lamp wordt uitgezonden, naar de gewenste plek wordt 'gestuurd'. Een lamp zal immers licht in alle richtingen uitzenden. Als de lamp aan het plafond hangt, gaat het naar boven uitgezonden licht 'verloren', tenzij het licht door het plafond, of nog beter, door een spiegel, weer naar 1
Voor bijvoorbeeld TL lampen moet daar nog de energie van de voorschakelapparatuur (vsa) bij worden opgeteld. Voor 'oude' vsa komt er 25-30% bij, voor nieuwe (elektronische) vsa is dat 10-15%.
ECN-C--04-017
8
beneden wordt weerkaatst. Gebruik van een spiegel is dan ook een manier om de efficiency van het armatuur te verbeteren (spiegelarmatuur). Ook de efficiency van het vertrek speelt een rol. Een deel van het door de lamp uitgezonden licht wordt door de muren, plafond etc, weerkaatst naar bijvoorbeeld een bureau. Hoe meer de muren het licht weerkaatsen (en hoe minder absorberen), hoe meer licht op het bureau terechtkomt. Lichte vertrekken hebben dan ook een hogere efficiency dan donkere vertrekken. Ook de verhoudingen van het vertrek spelen een rol. In een hoge smalle ruimte (gang) zal meer licht via de muren op de vloer terechtkomen dan in een grote kamer. Als we de bovenstaande factoren in formulevorm zetten, krijgen we verlichtingssterkte (in lux of lm/m2) = efficiency vertrek (%) x efficiency armatuur (%) x hoeveelheid licht (lm) / oppervlak vertrek (m2)
Vervuilde reflectiekappen of het ontbreken daarvan verlagen de efficiency van het armatuur en daarmee het lichtniveau op het bureau. Omgekeerd verhogen lichte kleuren van vloer, wand en plafond de efficiency van het vertrek en daarmee het lichtniveau op het bureau. Voorbeeld Als voorbeeld nemen we een kantoorruimte van 20 m2, waar 5 TL-buizen van 36W hangen. TLbuizen zijn relatief efficiënt en geven ca. 80 lm/W af. Daarbij laten we de vsa (voorschakelapparatuur) even buiten beschouwing. De hoeveelheid licht (in lm), die van de lampen afkomt is dan: 5 x 36W x 80 lm/W = 14.400 lm. Verder nemen we een efficiency van 80% voor het armatuur en een efficiency van 70% voor het vertrek. De verlichtingssterkte op de vloer is dan: 80% x 70% x 14.400 / 20m2 = 400 lm/m2 of 400 lux. Het verlichtingsniveau uit het voorbeeld is ook ongeveer het gewenste verlichtingsniveau voor een kantoorruimte. Streefniveaus voor verschillende soorten ruimten worden in Bijlage A besproken. Als de verlichting uit het voorbeeld het hele jaar door 24 uur per dag brandt (er zijn 8760 uren in een jaar), zijn hiervoor jaarlijks 5*36/1000 kW x 8760 h = 1580 kWh nodig. Een gemiddeld gezin in Nederland gebruikt 3300 kWh per jaar, dus deze ene kamer zou daar al de helft van gebruiken! Brandt de verlichting enkel tijdens kantooruren (5 dagen per week, 10 uren per dag zijn 2600 uren per jaar2), dan kost deze verlichting slechts 470 kWh per jaar. Hieruit blijkt de grote besparing door op het aantal branduren te letten. We kunnen het verlichtingsvermogen ook uitdrukken per m2 kantoorruimte: 5*36W/20m2 = 9 W/m2. Deze grootheid, die we specifiek vermogen noemen, komt in de volgende paragrafen een aantal keren terug.
2.2
Gevoeligheid van het menselijk oog
Het menselijk oog is op een bepaalde manier gevoelig voor lichtintensiteit, zoals Figuur 1 weergeeft [1].
2
Zie bijvoorbeeld ook bijvoorbeeld Cijfers en Tabellen, uitgave NOVEM 2003, pag. 49
ECN-C--04-017
9
Figuur 1
Verband tussen ervaren lichtniveau E en gemeten lichtintensiteit I. In het middengebied, dat wil zeggen tussen 10 (101) en 10.000 (104) lux is de lijn bij benadering recht en is het oog min of meer logaritmisch gevoelig.
In het middengebied (tussen 10 en 10.000 lux) is de lijn in Figuur 1 bij benadering recht, wat inhoudt dat het verband tussen ervaren lichtniveau en gemeten lichtintensiteit ongeveer logaritmisch is. Dat houdt bijvoorbeeld in dat, indien we de lichtintensiteit zouden halveren (bijvoorbeeld van 1000 naar 500 lux), een persoon dat ervaart als een afname van slechts ca. 10%. Een verdubbeling van het luxniveau ervaart men als een toename van ca. 10%. In de praktijk betekent dat bijvoorbeeld dat de verschillen tussen de daglichtzone (bij het raam) en de kunstlichtzone (bij de deur) als veel minder groot worden ervaren dan op basis van gemeten lichtintensiteit. Het oog strijkt de verschillen deels glad. De logaritmische gevoeligheid maakt ook dat het weinig zin heeft om het lichtniveau veel te verhogen. Als een winkelier bijvoorbeeld een lichtniveau van 400 lux te donker vindt en wil bereiken dat de mensen zijn winkel 40% lichter ervaren dan de winkel van zijn buurman die ook 400 lux heeft, zal hij 20.000 lux moeten realiseren. De kosten voor verlichting voor een winkeloppervlak van 100 m2 stijgen daardoor van € 280,- naar ruim €14.000,- per jaar3. Daarbij komt een aanzienlijke verhoging van de interne warmteproductie, met navenant hogere oververhitting in de zomer. De gevoeligheid van het oog vertoont overeenkomsten met de gevoeligheid van het oor [2]. Ook hier is sprake van een logaritmische relatie tussen gemeten geluidsintensiteit en ervaren geluidsniveau: geluid met een 10 keer zo hoge geluidsintensiteit wordt als 2 keer zo luid ervaren. Dit is een van de redenen om bij geluid een logaritmische schaal te gebruiken.
2.3
Typen verlichting
Er is een groot aantal verschillende lampen verkrijgbaar. Voor wat betreft energiezuinigheid zijn de lampen grofweg in drie categorieën te verdelen. 1.
Temperatuurstralers In deze categorie vinden we vooral gloeilampen en halogeenlampen. Het zijn de minst energiezuinige lampen, die maximaal 25 lm/W produceren. Omdat een groot deel van de elektriciteit in deze lampen in warmte wordt omgezet, worden ze vaak zo warm, dat ze niet met de hand zijn beet te pakken. In het praktijkonderzoek (hoofdstuk 4) blijken
3
400 lux kwam in ons voorbeeld overeen met 9 W/m2; 100 m2 x 9 W/m2 x 52 weken/jaar x 6 dagen/week x 10 uur/dag x € 0,10/kWh = € 280,-. Voor 20.000 lux: 50 keer zoveel = € 14.040,-/jaar.
ECN-C--04-017
10
2.
3.
gloeilampen weinig meer voor te komen omdat 'spaarlampen' een goed alternatief vormen. Halogeen verlichting wordt nog wel veel vaak gebruikt, vooral voor sfeer- of accentverlichting. Fluorescentielampen Aanzienlijk zuiniger met energie zijn de fluorescentielampen, zoals TL-lampen en 'spaarlampen' met maximaal 95 lm/W. Deze lampen zijn een stuk efficiënter dan gloeilampen en produceren dan ook relatief weinig warmte. Daardoor kan een spaarlamp of TL-lamp vaak met de hand worden vastgepakt. Daarnaast hebben deze lampen een veel langere levensduur, waardoor vervanging veel minder vaak nodig is. Besparing op personele kosten in verband met vervanging is dan ook vaak een reden om dit soort lampen te gebruiken. Gasontladingslampen De energiezuinigste lampen zijn gasontladingslampen zoals hoge druk ontladingslampen. Deze kunnen meer dan 150 lm/W produceren. Ze hebben echter specifieke eigenschappen (zoals bijvoorbeeld een slechte kleurweergave), waardoor deze lampen vaak alleen voor speciale toepassingen, zoals straatverlichting geschikt zijn. In de praktijk van het onderzoek zijn vrijwel uitsluitend lampen uit de eerste twee categorieën gevonden.
Meer informatie over verschillende typen lampen is te vinden in bijlage B.
ECN-C--04-017
11
3.
LITERATUURONDERZOEK
Er is begonnen met een literatuurscan naar verlichtingseisen, verlichtingsmethoden en mogelijkheden om energie te besparen op verlichting. Om een overzicht te krijgen van de eisen en mogelijkheden van de verschillende branches is Tabel 1 opgenomen. De branches zijn verticaal uitgezet en onderverdeeld in een aantal belangrijke toepassingssituaties. Ook zijn de speciale thema's opgenomen (parkeergarages, gevelverlichting, enz.). In de verschillende kolommen is achtereenvolgens weergegeven: Per branche of thema staan horizontaal achtereenvolgens uitgezet: • De branche • Toepassingsgebied binnen de branche. • De minimale verlichtingseisen uit de normen. • In de literatuur gevonden waarden voorbeelden van energiezuinige toepassingen, uitgedrukt in specifiek vermogen (W/m2) of verlichtingsniveau (lux). • Het haalbare vermogen volgens het principe van ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Hiervoor is niet het allerlaagste niveau aangehouden, maar een redelijkerwijs haalbaar niveau (zoals de naam al zegt). Met name in situaties waar kleurechtheid of sfeer vereist of gewenst is (hotelkamers, sommige winkelschappen), is het ALARA niveau wat minder scherp gesteld. Deze waarde kan worden gezien als richtlijn. Uitgaande van de mogelijkheden van de verlichtingstechniek mag worden verondersteld dat met dit geïnstalleerd vermogen ook aan de eisen kan worden voldaan. Dit geldt in elk geval voor nieuwbouwsituaties. Een algemene vuistregel is dat voor elke 100 lux een specifiek vermogen van 2-3 W/m2 nodig is [12]. 4 Voor situaties in, waarin geen direct getal voor specifiek vermogen in de literatuur is gevonden, is deze vuistregel gebruikt voor het omrekenen van verlichtingssterkte (in lux) naar specifiek vermogen (in W/m2). Waar dit het geval is, zijn in Tabel 1 de waarden cursief weergegeven
4
Dit is ook als volgt in te zien: nemen we b.v. TL buizen, die ca. 80 lm/W afgeven. Na aftrek van (efficiënte) voorschakelapparatuur blijft daar ongeveer 65 lm/W van over. De hoeveelheid licht, die op de gewenste plek terechtkomt hangt vervolgens af van het rendement van het armatuur rond de lamp (zeg 80%) en lichtabsorptie door wanden, vloer en plafond van de ruimte (rendement grootteorde 70%). Voor 100 lux (=100 lm/m2) hebben we dan nodig: 100 lm/m2 / 80% /70% / (65 lm/W) = 2,7 W/m2.
ECN-C--04-017
12
Tabel 1
Gegevens en informatie uit de literatuurstudie. Cursieve getallen zijn schattingen op basis van de vuistregel van 2-3 W/m2 per 100 lux.Waarden zijn inclusief energiegebruik door voorschakelapparatuur.
Branche
Toepassing
Kantoor
Winkels
werkplekken gangen e.d. gemiddeld basisverlichting
Hotels
accentverl. kassa gemiddeld lobby/entree
Parkeergarages
gangen, trappen kamers gemiddeld in/uitgang betaalpunten wegen, P-plaats gemiddeld
Verlichting-sterkte (minimale eis)
400 lux [6] 100 lux [6] 400 lux 300 lux haalbaar in supermarkt /warenhuis [10]
Specifiek vermogen, ALARA
10 W/m2 [7] 7 - 11 W/m2 [10]
geen norm 400 lux [10] 6-9 W/m2 400 lux ('werkplek') [6] 100 lux [6] 200-300 lux [9]
2-3 W/m2 8.5 W/m2 [9]
200 lux [8]
4-6 W/m2
400 lux [6] 20-50 lux [8] 100 lux [8]
8-12 W/m2 <1 W/m2 4 W/m2
Bedrijventerrein
geen norm
Gevelverlichting
geen norm
Trappenhuizen
100 lux [8]
ECN-C--04-017
Voorbeelden zuinige verlichting. [Pspec, lux]
4 W/m2 [8], voorbeeld 6 20-50 lux [8], afh.van functie (oriëntatie, herkenning) 15-130 lux, afh van gevel-materiaal [11], Marriot Hotel: 60 lux, 2W/m2 [8]
0,5-1,5 W/m2
2 W/m2 [8]
2-3 W/m2
13
4.
PRAKTIJKONDERZOEK
Om te zien in hoeverre de literatuurwaarden in de praktijk voorkomen is een praktijkonderzoek uitgevoerd. In ruim 30 warenhuizen, showrooms, doe-het-zelf zaken, detailhandel, supermarkten (samengevat onder de term ‘winkels’), parkeergarages en hotels zijn metingen verricht. Het verlichtingsniveau is met een luxmeter gemeten en de verlichting is geïnventariseerd (type lamp, type armatuur, aantal lampen, oppervlak vertrek). Daarbij is onderscheid gemaakt tussen 'basisverlichting' en accentverlichting 5. Met basisverlichting wordt bedoeld de verlichting, die ervoor zorgt dat het in de winkel gewenste lichtniveau wordt bereikt. Accentverlichting, die bedoeld is om bepaalde delen van de winkel of bepaalde producten te accentueren of ‘eruit te lichten’ zit niet in de basisverlichting. Kantoren zijn niet meegenomen in het praktijkonderzoek, omdat voor die branche al een grote hoeveelheid kennis en ervaring beschikbaar is. Het verlichtingsniveau van bedrijventerreinen, gevelverlichting en trappenhuizen is niet gemeten, omdat voor hiervoor in de literatuur voldoende informatie beschikbaar is om richtlijnen te kunnen opstellen.
4.1
Winkels
De resultaten voor de bezochte winkels zijn in Tabel 2 weergegeven. Verticaal staan de bezichtigingen, zonder naam. Het is immers de bedoeling om algemene trends in de praktijksituatie te signaleren en die te vergelijken met de algemeen geaccepteerde mogelijkheden op het gebied van de verlichtingstechniek. Bij de metingen bleek er weinig verschil te bestaan tussen verlichtingsniveaus in de winkel en aan de kassa. De 400 lux, die er minimaal aan de kassa moet zijn (zie Tabel 1), bleek ook vaak minimaal aanwezig in de winkel. Er is daarom in Tabel 2 geen onderscheid gemaakt tussen winkel en kassa. In de verschillende kolommen staat achtereenvolgens: • De gemiddelde verlichtingssterkte van de basisverlichting in lux. De verlichtingssterkte is gemeten met een luxmeter op ca. 1m hoogte. Daarbij is het gemiddelde genomen van de gemeten range. Als het verlichtingsniveau bijvoorbeeld varieerde tussen 700 en 800 lux, is 750 lux als gemiddelde aangenomen. • Het specifiek vermogen van de basisverlichting in W/m2. Dit is berekend uit het aantal lampen in de winkel, het vermogen per lamp en het oppervlak van de winkel. Dit laatste is geschat door de grootte van het winkeloppervlak 'uit te stappen'. Verder is er een toeslag gerekend voor het vermogen van de vsa, afhankelijk van het type vsa en het lampvermogen [4]. Niet in alle gevallen kon met zekerheid worden achterhaald of de vsa oud of nieuw was. Bij twijfel is oude voorschakelapparatuur aangenomen. In een aantal gevallen bleek het lampvermogen niet af te lezen of anderszins te achterhalen en is het lampvermogen geschat. De op basis van schattingen berekende getallen zijn in Tabel 2 cursief weergegeven. • De hoeveelheid accentverlichting ten opzichte van het totaal van basis- en accentverlichting. Daartoe is eerst het vermogen van de accentverlichting bepaald uit het aantal lampen (vaak halogeen spots) en het vermogen per lamp. Het weergegeven percentage wordt vervolgens berekend uit: Paccent/(Paccent+Pbasis) x100%. Indien het lampvermogen van de basisverlichting of de accentverlichting is gebaseerd op een schatting, is het percentage in deze kolom cursief weergegeven. • Een opmerkingenveld
5
In de literatuur is geen richtlijn of vuistregel gevonden voor een acceptabele verhouding tussen efficiënte lampen en minder efficiënte lampsoorten, bijvoorbeeld voor respectievelijk basisverlichting en accentverlichting.
ECN-C--04-017
14
Tabel 2
Praktijkmetingen bij winkels
Branche
Basisverlichting: gemiddelde verlicht.sterkte [lux]
Basisverlichting: Spec. vermogen [W/m2]
750 1250 525 1100
27,6 30,9 23,2 29,1
18% 7% 4% 0%
1100
29,3
0%
350
19,2
0%
225 325
2,4 11,5
80% 61%
650
26,0
64%
550
28,5
30%
325 725
20,0 14,9
46% 36%
650 325 550
32,3 16,0 8,3
32% 100% 68%
450
21,7
19%
550
16,2
23%
Warenhuizen
Showrooms
Doe-het-zelf
Detailhandel
Supermarkten
Verlichting accent /totaal Opmerkingen
ook daglichtzone vol lampen TL-balken deels in plafond TL-balken deels in plafond verlichtingsniveau wordt over 2-3 maanden verhoogd (!) maakt enigszins donkere en verouderde indruk hi-tech uitstraling, relatief weinig licht, forse lampen voor (buiten)gevelverlichting 1 pad gemeten, geëxtrapoleerd naar gehele winkel 32 paden waarvan 5 met accentverlichting (die nauwelijks extra licht geeft) deel winkel gemeten (ca. 1/4 van het oppervlak) 's zomers vaak gehele dag airco aan, kassa 700 lux enkel halogeen spotjes in plafond lichte ruimte door hoge ramen 1 straat gemeten, armaturen verkeerd om (?), accentverlichting bij brood halogeen op elke kopstelling; accentverlichting bij brood, vriesgedeelte
De gemeten waarden voor verlichtingssterkte en specifiek vermogen zijn in Figuur 2 tegen elkaar uitgezet. De meetwaarden zijn als symbolen weergegeven. Daarbij is onderscheid gemaakt tussen: • energiezuinige verlichting (TL lampen met nieuwe vsa en/of met spiegelarmatuur, donkerblauwe symbolen), • overige TL verlichting (minder energiezuinig, lichtblauwe symbolen), • halogeen verlichting (niet energiezuinig, gele symbolen).
ECN-C--04-017
15
1400 TL met nieuwe vsa of spiegelarmatuur overig TL
lichtintensiteit [lux]
1200 1000
halogeen
TL nieuw 2.9W/m2 /100lx
800 600
TL 4.7 W/m2 /100lx
400 200
Halogeen 5.6 W/m2 /100lx
0 0
5
10
15
20
25
30
35
specifiek vermogen [W/m 2]
Figuur 2
Lichtintensiteit uitgezet tegen specifiek vermogen voor metingen in winkels en parkeergarages
Zoals te verwachten was, blijkt dat het verlichtingsniveau hoger is naarmate het specifiek vermogen hoger is. Er is voor elke categorie een trendlijn weergegeven. De steilheid van de lijn is een maat voor de efficiency van de lampen in die categorie. In de figuur is dat weergegeven als het aantal W/m 2 per 100 lux. Vergelijking met vuistregel Er wordt een flinke spreiding van de waarden rondom de trendlijn gevonden. Redenen hiervoor zijn: • Er is overdag gemeten en de hoeveelheid daglicht is meegemeten. Vooral voor ondiepe winkels met hoge ramen is de hoeveelheid daglicht ten opzichte van kunstlicht relatief hoog. Dat houdt in dat de gemeten lichtintensiteit een stuk hoger is dan op basis van het specifiek vermogen van de kunstverlichting kan worden verwacht. • Er bestaan verschillen tussen de ouderdom van de lampen, de rendementen van de armaturen, het rendement van de ruimte (mate van reflectie van muren, plafond en vloer) in de bezochte panden etc. Zoals in paragraaf 2.1 is besproken, bepalen deze parameters (mede) welk deel van het door de lamp uitgezonden licht op de gewenste plek terechtkomt. • Onnauwkeurigheden in de meting. Zo is het oppervlak van de winkel bepaald aan de hand van de 'uitgestapte' afmetingen en is in een aantal gevallen het opgenomen vermogen van de vsa geschat. Gemiddeld presteert de meest energiezuinige categorie 2,9 W/m2 per 100 lux. Gezien de spreiding van de meetpunten kan de lijn ook ca. 20% steiler of minder steil lopen. We vinden dan een range van 2,5-3,5 W/m2 per 100 lux, wat redelijk overeenkomt met de vuistregel in de literatuur van 2-3 W/m2 per 100 lux [12]. De andere twee categorieën scoren aanzienlijk lager: er zijn meer W/m2 nodig voor het bereiken van een lichtniveau van 100 lux. Het percentage accentverlichting is in Figuur 3 grafisch weergegeven. Er blijkt een groot verschil in percentage accentverlichting te bestaan, van 0 tot ca. 70%.
ECN-C--04-017
16
% accentverlichting 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
nummer van de bezochte winkels
Figuur 3
Percentage accentverlichting in de bezochte winkels
ALARA-niveaus Uit Tabel 2 en Figuur 3 blijkt dat er een relatief grote spreiding is in de gevonden resultaten, waardoor de verschillende branches nauwelijks van elkaar onderscheiden kunnen worden. Als er meer winkels bezocht zouden worden, zou die spreiding naar alle waarschijnlijkheid nog verdere toenemen. Het ligt dan ook niet voor de hand om per branche verschillende ALARAniveaus op te stellen. Uiteindelijk hebben alle winkels gemeen dat ze producten verkopen en dat ze die met kunstlicht voor het koperspubliek goed zichtbaar willen maken. Het grootste deel van de lichtintensiteiten ligt lager dan 600 lux. Hoewel er in de literatuur een waarde is gevonden van 300 lux voor een supermarkt, lijkt dit in de praktijk moeilijk realiseerbaar. Zelfs bij het bezochte filiaal van Albert Heijn, waar moderne energiezuinige TLbuizen worden gebruikt en waar volgens de geraadpleegde bedrijfsleider indertijd een verlichtingsadviesbureau is ingeschakeld, bleek het gemeten verlichtingsniveau 450 lux. Onze inschatting is dat verlichtingsniveaus veel lager dan 450 lux als te 'donker' zullen worden ervaren, zeker als alle producten (ook de wat donker gekleurde) in de schappen goed gepresenteerd moeten kunnen worden. Om een zekere marge aan te houden, wordt voorgesteld om het ALARA-niveau op 600 lux te stellen. Op basis van de prestaties van de energiezuinige verlichting (2,5-3,5 W/m2 per 100 lux) kan een niveau van 600 lux worden gerealiseerd met 1521 W/m2. Wat het percentage accentverlichting betreft, is het moeilijker om een ALARA-niveau aan te geven. Sommige (typen) winkels kiezen voor het effect van sfeer en minder voor een goede verlichting van de producten. Daarom wordt het volgende voorgesteld. Gezien de praktijkmetingen (Figuur 3) lijkt het (als tussenresultaat) redelijk om het percentage accentverlichting op 30% te maximaliseren. Dat houdt in dat het toegestane vermogen voor verlichting van 15-21 W/m2 voor basisverlichting wordt verhoogd tot 20-27 W/m2 (voor basisén accentverlichting). Samenvattend is waarde van 20 W/m2 gebaseerd op de meest energiezuinige verlichting, die in het onderzoek is gevonden (de zuinigste gevallen binnen de energiezuinige categorie), met inbegrip van een toeslag van 30% voor accentverlichting. Het lijkt ons redelijk om deze waarde
ECN-C--04-017
17
(20 W/m2) als ALARA niveau aan te houden. De waarde van 27 W/m2 is gebaseerd op de wat minder presterende verlichting (de minder zuinige gevallen binnen de energiezuinige categorie), ook hier met inbegrip van een toeslag van 30% voor accentverlichting. Het lijkt ons redelijk om deze waarde (27 W/m2) als maximum niveau aan te houden. Het is vervolgens aan de gebruiker om dit 'lichtquotum' op te souperen. In Tabel 3 is een drietal voorbeelden gegeven. In het eerste voorbeeld wordt het quotum volledig ingezet voor basisverlichting. Met efficiënte verlichting (2,5 W/m2 per 100 lux) kan de gebruiker een verlichtingsniveau van 800 lux realiseren. In het tweede voorbeeld zet de gebruiker 30% van zijn quotum in voor accentverlichting. Voor basisverlichting kan hij nog steeds een verlichtingsniveau van 560 lux bereiken. In het derde voorbeeld wordt het volledige quotum voor accent- of sfeerverlichting ingezet. Met een efficiency van 5,6 W/m2 per 100 lux, wordt dan een (gemiddeld) verlichtingsniveau van 360 lux bereikt. Dat is dan als basisverlichting te beschouwen, aangezien er in dit voorbeeld geen andere verlichting aanwezig is. Tabel 3 Voorbeelden van invulling van het 'quotum' van 20 W/m2 aan verlichtingsenergie. voorbeeld totale % accent basis basis verlichtingsenergie verlichting verlichtingsenergie verlichtingsniveau * 1 20 W/m2 0% 20 W/m2 800 lux 2 2 20 W/m 30% 14 W/m2 560 lux 2 2 3 20 W/m 100% 0 W/m 360 lux * Uitgaande van 2,5 W/m 2 per 100 lux voor efficiënte verlichting en 5,6 W/m2 per 100 lux voor accentverlichting (voorbeeld 3). Opmerkelijke zaken tijdens het praktijkonderzoek Tot slot worden wat opmerkingen geplaatst bij een aantal geconstateerde opmerkelijke of onverwachte zaken. Daarbij moet worden aangetekend dat de steekproef te klein is om uitspraken te kunnen doen over de branche in zijn algemeenheid. Over het algemeen wordt er weinig rekening gehouden met het beschikbare daglicht. Aan de ramen (de daglichtzone) branden vaak net zoveel lampen als achter in de winkel (de kunstlichtzone). Door gebruik te maken van lichtgestuurde dimmers, kan hier aanzienlijk op verlichtingsenergie worden bespaard. Bij een aantal winkels bleek een deel van de TL-balk in het verlaagd plafond te verdwijnen, blijkbaar omdat de TL-armaturen niet helemaal pasten in een plafondplaat (Figuur 4). Het verborgen deel van de TL-balk draagt niet bij aan de verlichting van de ruimte en verlaagt dus het systeemrendement.
Figuur 4
TL-balk 'verdwijnt' in het plafond.
ECN-C--04-017
18
Autoshowrooms bleken over het algemeen een hi-tech uitstraling te hebben, vermoedelijk ter associatie met het hi-tech karakter van het product. Hier treffen we dan ook nogal eens efficiënte (='hi-tech') verlichting aan. Van de verwachte overmaat van licht bleek hier nauwelijks sprake. Dit is in schril contrast met zaken met een aanzienlijk geringere hi-tech uitstraling zoals dekbedden- en tapijtwinkels. Hier werden lichtniveaus gemeten, die in een fijnmechanische werkplaats thuishoren. Gezien de opmerkingen over de logaritmische gevoeligheid van het oog (paragraaf 2.2) lijken die lichtniveaus weinig zinvol. Hetzelfde geldt voor een grote sportzaak, waar een verlichtingsniveau van 1100 lux werd gemeten, en waar het verlichtingsniveau binnenkort zal worden verhoogd omdat er wat 'donkere plekjes in de winkel' waren. Die laatste hebben wij overigens niet waargenomen. In een aantal doe-het-zelf zaken werd accentverlichting gerealiseerd met TL-lampen zonder reflector, wat nauwelijks een verhoging van het verlichtingsniveau tot gevolg heeft (Figuur 5). Reflectoren zouden hier veel extra licht brengen.
Figuur 5
4.2
Accentverlichting zonder reflector, die weinig toevoegt aan het lichtniveau
Parkeergarages
Er is een drietal publieke parkeergarages bezocht. Parkeer- Basis-verlichting: Basisgarage nr. gemiddelde verlichting: verlicht.sterkte Spec. vermogen [lux] [W/m2]
Betaalpunt: gemiddelde verlicht.sterkte [lux]
1 2
50 75
3,0 2,1
300 500
3
20
1,6
500
Opmerkingen
oude TL, geen reflector, aantal stuk grotendeels leeg, overal licht
Het in de praktijk gemeten verlichtingsniveau in de parkeergarage komt redelijk overeen met haalbare waarden uit de literatuur (20-50 lux). Dat geldt ook voor het verlichtingsniveau van de betaalpunten literatuur: 400 lux.
ECN-C--04-017
19
Bij de ingang is geen verlichtingsniveau gemeten omdat hier een geleidelijke overgang plaatsvond van daglicht (>1000 lux) naar het niveau van de parkeerplaatsen (50 lux). Afhankelijke van waar gemeten wordt zal het gewenste niveau al dan niet worden gehaald. De parkeerruimte onder de Arena boulevard bleek op het moment van bezoek grotendeels leeg. Hoewel het verlichtingsniveau in deze parkeergarage laag was, bleek het uitschakelen van verlichting in niet bezochte delen hier een duidelijk besparingspotentieel6. Dit zou bijvoorbeeld kunnen met sensoren (lussen in de weg, bewegingsmelders etc.), die op basis van aanwezigheid bepaalde sectoren aanschakelen en na een aantal uren weer uitschakelen (tenzij er in de tussentijd opnieuw aanwezigheid wordt gedetecteerd). ALARA niveaus Op basis van de verlichtingsterke van energiezuinige verlichting kan voor de parkeerplaatsen een verlichtingsniveau van 50 lux worden gerealiseerd met 1,5 W/m2. In tegenstelling tot de situatie bij winkels wordt hier voorgesteld om ook een minimaal verlichtingsniveau van 20-50 lux te handhaven i.v.m. veiligheid. Overigens is het ervaren lichtniveau bij 20 lux slechts ca. 20% lager dan dat bij 50 lux, door de logaritmische gevoeligheid van het oog (paragraaf 2.2). Voor de betaalpunten lijkt een verlichtingsniveau van 400 lux goed realiseerbaar met 10-13 W/m2, uitgaande van energiezuinige verlichting (2,5 -3,3W/m2 per 100 lux). Als ALARAniveau wordt daarom 10 W/m2 voorgesteld, en als maximaal niveau 13 W/m2.
4.3
Hotels
Er is een negental hotels bezocht in Egmond en Castricum. Eén van deze hotels bleek gesloten en één hotel weigerde medewerking. Metingen van de overige 7 hotels staan in Tabel 4. Hierin is onderscheid gemaakt tussen de lobby, de gang en de kamers. Tabel 4
Praktijkmetingen bij hotels
Hotel nr.
verlichtingssterkte. lobby [lux]
verlichtingssterkte gang [lux]
verlichtingssterkte kamer [lux]
aantal kamers
1 2 3 4 5 6
60 30-60 50 40-80 50-100 450
10-20 25-30 20 40 35-60 -
170 -
8 52 38 20 39
7
70-80
10-20
170-1200
300 kamers+30 conf. zalen
opmerkingen
1200 lux door daglicht
De verlichtingssterkte, die in de lobby is gemeten, bleek aanzienlijk lager dan de minimale waarde uit de literatuur (400 lux). Waarschijnlijk speelt hierbij dat wordt gestreefd naar het bereiken van een intieme sfeer. In een aantal gevallen is wel een bureaulamp of hanglamp bij of boven de balie geplaatst om de administratie en betaling goed te kunnen regelen. Voorstel is om voor lobby's een ALARA niveau van 400 lux aan te houden met bijbehorend vermogen van 10 W/m2. Net als bij de winkels en parkeergarages mag het maximaal vermogen 30% hoger zijn: 13 W/m2. De gangen bleken bijzonder spaarzaam verlicht. Het minimale niveau uit de literatuur (100 lux) werd nergens gehaald. Een ALARA-niveau voor verlichtingssterkte van 100 lux en voor
6
Voor de Arena is de jaarlijkse besparing, uitgaande van een bezettingsgraag van 50%: 50%*8000m2 *1,6 W/m2 *8760 h/jaar * 0,1 €/kWh = 5600 €/jaar. (de waarde van 8000 m2 is geschat)
ECN-C--04-017
20
specifiek vermogen van 3 W/m2 lijkt hier zeker haalbaar. Maximaal mag het specifiek vermogen 30% hoger zijn: 4 W/m2. De verlichtingssterkte in de kamers is slechts een enkele keer gemeten omdat dit niet zo zinvol lijkt. De kamers zijn namelijk vaak ondiep, waardoor er een relatief veel daglicht de kamers binnenkomt. Voor wat betreft het kunstlicht, zijn er geen exorbitante verlichtingsniveaus gevonden. Een verlichtingsniveau van 400 lux lijkt dus alleszins haalbaar en het voorstel is dan ook om hier net als bij de lobby een ALARA-niveau voor het specifiek vermogen van 10 W/m2 en een maximaal niveau van 13 W/m2 aan te houden.
ECN-C--04-017
21
5.
RESULTATEN ONDERZOEK
In Tabel 5 zijn de belangrijkste gegevens uit de vorige tabellen samengevoegd. Op basis van het literatuuronderzoek en het praktijkonderzoek is onder meer een ALARA niveau vastgesteld voor verlichtingssterkte en specifiek vermogen (per m2 vloeroppervlak). Zoals de naam al doet vermoeden, zijn de voorgestelde waarden niet de laagst haalbare, maar niveaus die alleszins haalbaar worden geacht zonder al te grote concessies of moeite voor betrokkenen. Voor kantoren zijn waarden uit de literatuur voor het verlichtingsniveau aangehouden. Op basis van de vuistregel van 2,5 W/m2 per 100 lux (die in het praktijkonderzoek is geverifieerd) zijn hieruit ALARA niveaus voor het specifieke vermogen (per m2 vloeroppervlak) berekend. Het maximale specifieke vermogen mag 30% hoger liggen dan het ALARA niveau. Ook waarden voor verlichting in trappenhuizen zijn op deze manier gevonden. Voor gevelverlichting zijn in de literatuur waarden gevonden van 15-130 lux, vooral afhankelijk van de vraag of er lichte of donkere gevelsteen is gebruikt. Gezien het beperkte toepassingsgebied wordt voorgesteld eenvoudigweg het maximale niveau van 130 lux aan te houden. Voor deze toepassing is het echter mogelijk om zeer energiezuinige verlichting, zoals hoge druk lampen (zie Bijlage B) te gebruiken (eventueel ook lage druk natriumlampen), zodat een ALARA niveau van 2 W/m2 haalbaar lijkt. Voor bedrijventerreinen is het opstellen van een ALARA-niveau moeilijker, gezien de verschillen in functie van verlichting. Voor oriëntatie volstaat 20 lux, voor herkenning (in verband met veiligheid) is 50 lux nodig. Voor dat laatste niveau zouden we op basis van de vuistregel een ALARA-niveau vinden van 1,5 W/m2. Gezien de mogelijkheid van het gebruik van zeer energiezuinige lampen, zoals hoge druk lampen (zie Bijlage B), lijkt het alleszins mogelijk om het ALARA-niveau te verlagen naar 1 W/m2. Voor nieuw aan te leggen bedrijventerreinen kan de richtlijn nog een factor 2 scherper. Door optimale plaatsing van armaturen, gebruik van zeer energiezuinige verlichting en 'slimme' regelingen zoals dimregelingen kan met 0,4-0,45 W/m2 worden volstaan [16]. Voor bestaande terreinen wordt daarentegen een ALARA-niveau geadviseerd van 1 W/m2. Het is wellicht verstandig om te zien hoe de ALARA-niveaus voor bedrijventerreinen en gevelverlichting in de praktijk van inspecties uitpakken. Het lijkt dan ook voorbarig om nu al maximale niveaus hiervoor op te stellen. Aangezien zowel bedrijventerreinen als gevels slechts verlicht hoeven te worden als het donker (of schemerig) wordt, is voor deze toepassingen een schemerschakelaar of eventueel een tijdschakelaar een zeer zinvolle besparingsoptie. Voor gevels van bijvoorbeeld hotels kan een combinatie overwogen worden met een openingstijdenschakelaar. De resultaten zijn samengevat in Tabel 5. Ter vergelijking zijn hier ook de resultaten voor pompstations uit een eerdere studie weergegeven [16].
ECN-C--04-017
22
Tabel 5 Samenvattende tabel voor ALARA- en maximale niveaus, opgesteld naar aanleiding van het literatuuronderzoek en de praktijkmeting. Waarden, gebaseerd op literatuur waarden en de vuistregel zijn cursief weergegeven. Branche Toepassing ALARA ALARA maximaal opmerkingen verlichtings Pspec Pspec -sterkte [W/m2] [W/m2] [lux] Kantoor werkplekken 400 10 13 gebaseerd op literatuur waarden en vuistregel gangen e.d. 100 3 4 gebaseerd op literatuur waarden en vuistregel Winkels winkel geen 20 27 basisverlichting en accentverlichting samen genomen, geen aparte eis voor verlichting kassa Hotels lobby/entree 400 10 13 gangen, 100 3 4 trappen kamers 400 10 13 Parkeerbetaalpunten 400 10 13 garages wegen, 50 1,5 2 naast maximale ook P-plaatsen een minimale waarde i.v.m. veiligheid van 20-50 lux Bedrijven20-50 1 gebaseerd op terrein literatuur waarden en zeerenergiezuinige verlichting Gevel150 2 gebaseerd op verlichting literatuur waarden en zeerenergiezuinige verlichting Trappen100 3 4 gebaseerd op huizen literatuur waarden en vuistregel Luifel400 6-7 enigszins afhankelijk verlichting van de grootte van de tankstations luifel. Voor deze toepassing speciaal ontwikkelde zeer energiezuinige verlichting mogelijk
ECN-C--04-017
23
6.
BESPARINGEN OP VERLICHTINGSENERGIE
Zoals in paragraaf 2.1 besproken, kunnen we voor het terugbrengen van verlichtingsenergie onderscheid maken in maatregelen, die het aantal branduren terugbrengen, en maatregelen die het benodigd elektrisch vermogen van de lampen verlagen, zoals gebruik van efficiënte lampen en verlaging van een eventueel te hoog verlichtingsniveau. Daarnaast hebben onderhoud, en bewustzijn van en aandacht voor besparingsmogelijkheden een grote invloed op het energiegebruik. Op deze maatregelen wordt in de volgende paragrafen ingegaan.
6.1
Verlaging van het aantal branduren
Belangrijk is om onderscheid te maken tussen de 'daglichtzone' en de 'kunstlichtzone'. De 'daglichtzone' is het gedeelte van de ruimte waar voldoende daglicht kan toetreden. De omvang ervan hangt onder meer af van de grootte en hoogte van de ramen, maar is ruwweg het gebied binnen enkele meters van het raam. De rest van het vertrek is de 'kunstlichtzone'. Op een heldere dag kan het verlichtingsniveau op een afstand van 1 m van het raam wel 1000 lux of meer bedragen. De lampen bij het raam (de 'daglichtzone') hoeven dan natuurlijk niet aan. Daarentegen zal in de kunstlichtzone, waar veel minder daglicht toe kan treden, over het algemeen wel kunstlicht branden om het verschil in verlichtingsniveau tussen kunstlicht- en daglichtzone niet te groot te doen worden. Ook kan er onderscheid worden gemaakt tussen veel en weinig gebruikte ruimten (opslagruimten etc, soms toilet). Voor veel gebruikte ruimten, waar de verlichting een groot deel van de tijd onnodig aanstaat, is het zinvol om efficiënte verlichtingsapparatuur te gebruiken. Automatisch inschakelen bij aanwezigheid heeft hier weinig zin omdat er vrijwel altijd wel iemand aanwezig is. Daarentegen is een aanwezigheidsschakeling heel zinvol bij weinig gebruikte ruimten om te voorkomen dat het licht blijft branden als men de ruimte verlaat. Gebruik van efficiënte (en dus relatief dure) verlichting heeft hier nauwelijks zin aangezien de lampen zo weinig branden dat de absolute besparing per jaar gering is. In Tabel 6 wordt een aantal maatregelen genoemd, met daarbij aangegeven het toepassingsgebied van de maatregel en een schatting van het percentage besparing, dat met die maatregel mogelijk is [5].
ECN-C--04-017
24
Tabel 6
Maatregelen om het aantal branduren van de verlichting te verminderen [5]. Genoemde besparing is slechts een indicatie en is afhankelijk van de situatie. Maatregel Toepassingsgebied Besparing (%) Breng een schakelklok (voor de verlichting) aan Breng een lichtgevoelige sensor of daglichtafhankelijke schakeling aan
Pas een dimregeling toe Pas aanwezigheidsafhankelijke schakeling toe Verdeel de verlichting over meerdere groepen, zodat uitschakelen per groep mogelijk is (scheiding tussen daglichtzone, kunstlichtzone). Vooral voor grote ruimten zoals kerk, fabriekshal of tekenkamer. Pas een veegschakeling* toe (er moet dan wel een oriëntatieverlichting aanwezig zijn om te voorkomen dat mensen geheel in het donker kunnen komen te zitten). Gebruik een doorwerkknop voor de schoonmaakploeg. Na het schoonmaken moet de verlichting worden uitgeschakeld. Dit kan worden gekoppeld met de toegangscontrole of een veegschakeling* bijvoorbeeld een half uur na einde schoonmaken. Pas een centrale lichtbediening naar functionaliteit toe Regel een lager verlichtingsniveau tijdens de nacht
algemeen daglichtzone, trappenhuizen, hal of gang met veel glas, buiten daglichtzone weinig gebruikte ruimten algemeen
5-15 5-20
algemeen
5-20
algemeen
5-10
algemeen
5-40
algemeen
20-40
10-40 5-20 5-20
*Een veegschakeling bestaat uit een centrale schakelaar, waarmee een groep verlichtingsarmaturen kan worden uitgeschakeld, en lokale schakelaars waarmee per armatuur het licht weer kan worden ingeschakeld. Met een veegschakelaar kan de verlichting worden uitgeschakeld om te voorkomen dat het licht onnodig blijft branden, bijvoorbeeld na werktijd. Een veegschakeling kan ook worden gebruikt om een groep armaturen in een kantoor uit te schakelen als er voldoende daglicht is. Dit kan bijvoorbeeld onder de middagpauze gebeuren, waarna iedere gebruiker vervolgens kan besluiten om zijn lamp weer aan te doen.
6.2
Verlaging van de hoogte van het benodigd elektrisch vermogen van de lampen
Hierbij kunnen we maatregelen onderscheiden, die het verlichtingsniveau terugbrengen, bijvoorbeeld omdat het verlichtingsniveau in relatie tot de aard van het werk, veel te hoog is. In de voorgaande paragrafen is hierop al ingegaan en zijn er voor de onderzochte branches richtlijnen opgesteld. In Bijlage A wordt in meer detail ingegaan op verlichtingsniveaus, die horen bij verschillende soorten werk. Daarnaast zijn er maatregelen, die bij gelijkblijvend lichtniveau, het benodigde elektrisch vermogen van de lamp(en) terugbrengen, zoals efficiëntere apparatuur.
ECN-C--04-017
25
Tabel 7
Maatregelen om het benodigd elektrisch vermogen voor verlichting te verminderen [5] Maatregel toepassingsgebied Besparing (%) Pas het verlichtingsniveau aan aan gebruik van ruimten Vervang gloeilampen door PL/SL lampen Pas TL armaturen met een hoger rendement toe Gebruik hogedruk metaalhanogenide lampen accentverlichting, zoals de CDM-spots van Philips Pas spiegeloptiekarmaturen toe Schilder ruimten in lichte kleuren
6.3
algemeen algemeen veel bezochte ruimten voor accentverlichting algemeen algemeen
5-40 60-80 5-40 40-70 5-40 5-20
Aandacht voor verlichtingsenergie
Onder deze maatregelen vallen onder meer regelmatig onderhoud en het bewustmaken van de gebruiker. Vaak is het in geval van overdadig gebruik van verlichtingsenergie geen onwil van de gebruiker maar onwetendheid of onbekendheid met de materie en de mogelijkheden. Bewust maken van de mogelijkheden (besparingsvoorbeelden) om het personeel enthousiast krijgen voor besparingen lijken daarom van minstens zo groot belang als toepassen van de nieuwste technieken. De maatregelen zijn in Tabel 8 in samengevat. Tabel 8 Overige maatregelen om de verlichtingsenergie te verminderen [5] Maatregel toepassingsgebied
Maak armaturen en lichtsensoren regelmatig schoon als dat algemeen nodig is Pas schakelklokinstellingen aan (bijvoorbeeld aan algemeen zomer/winter of veranderende wensen van gebruikers); wees alert op veranderingen in het gebruik van ruimten in verband met verlichtingssterkte. Verstandig gebruik van zonwering Gebruiker bewust maken van besparingsmogelijkheden algemeen
ECN-C--04-017
Besparing (%) 20-40 5-40
0- 50
26
7.
AANDACHTSPUNTEN VOOR DE INSPECTEUR
In een gesprek met de beheerder/eigenaar kan de inspecteur zichzelf (en de beheerder) de volgende vragen stellen: 1.
Wordt het licht automatisch uitgeschakeld of gedimd? Deze maatregelen zullen vooral het aantal branduren verlagen. In de daglichtzone, zeg maar binnen enkele meters van het raam, kunnen dimschakelaars worden toegepast, die het kunstlicht dimmen als er voldoende daglicht is. Een veegschakeling schakelt alle lampen uit tijdens pauzes en na bedrijfstijd. Op toiletten kan een aanwezigheidsschakelaar het licht aanschakelen als er iemand aanwezig is. In hallen en gangen met veel daglicht kan het licht daglichtafhankelijk worden geschakeld.
2.
Wordt er efficiënte apparatuur gebruikt? Gebruik zoveel mogelijk spaarlampen, moderne TL-lampen met elektronische voorschakelapparatuur en spiegelarmatuur kan het elektrisch vermogen voor verlichting aanzienlijk verlagen. Hoewel deze lampen duurder zijn, verdienen ze zich binnen één of enkele jaren terug door de lagere energiekosten, langere levensduur en geringer onderhoud.
3.
Is het lichtniveau niet te hoog in relatie tot de aard van het werk (meting met luxmeter)? Het gaat hierbij niet om het verschil tussen 400 en 450 lux, want variaties in de praktijk zullen er altijd bestaan. Het gaat vooral om het verschil tussen bijvoorbeeld 400 en 1000 lux. Gebruik hierbij Tabel 5 om te bepalen wat redelijk is. In Tabel 10 staat aanvullende informatie over gangbare lichtniveaus voor verschillende werkzaamheden. Let er ook op dat een lichtniveau van 400 lux niet in elke uithoek van de ruimte nodig is. Plaatsen, waar niet of nauwelijks wordt gewerkt is een niveau van 200 lux vaak ook heel acceptabel.
4.
Krijgt verlichtingsenergie aandacht? Is bekend wat verlichting per jaar kost. Elke kW, die continue wordt 'verstookt', kost 8760 kWh ofwel zo'n € 900 per jaar7. Weet de gebruiker hoe hij de verlichtingsenergie en de kosten daarvan kan verminderen? Wordt verlichting wel eens wordt schoongemaakt (stof, vervuiling). Door vervuiling kan het rendement van het armatuur met 20-40% afnemen.
Tenslotte is in Tabel 9 een kort overzicht gegeven van de meest geschikte besparingsopties, afhankelijk de aanwezigheid van mensen in een ruimte en de hoeveelheid daglicht.
1. Wordt het licht automatisch uitgeschakeld/gedimd? 2. Wordt er efficiënte apparatuur gebruikt? 3. Is het lichtniveau niet te hoog in relatie tot de aard van het werk (meting met luxmeter)? 4. Krijgt verlichtingsenergie aandacht?
Tabel 9 Toepassing van maatregelen, afhankelijk van aanwezigheid en hoeveelheid daglicht. condities veel daglicht weinig of geen daglicht handschakelaars aanwezigheids-, timer- of mensen vaak afwezig (gecombineerd met veegschakelaars veegschakeling) daglichtafhankelijk dimmen efficiënte lampen en armaturen: mensen vaak (gecombineerd met aanwezig veegschakeling) 7
Bij 10€ct/kWh
ECN-C--04-017
27
De achtergrondinformatie en opgestelde richtlijnen (ALARA) moeten de inspecteur voldoende 'gereedschap' in handen geven om bij een inspectie te kunnen beoordelen of besparing op verlichtingsenergie mogelijk is, waar de meeste mogelijkheden voor energiebesparing liggen en om te beslissen of het bedrijf verplicht moet worden tot een nader onderzoek naar energiebesparing.
ECN-C--04-017
28
8. [1] [2] [3]
[4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]
[13] [14]
[15] [16]
REFERENTIES Eye Fysiology http://www.icaen.uiowa.edu/~aip/Lectures/eye_phys_lecture.pdf http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/loud.html NOVEM brochure "Dat licht zó!!! Energie-efficiënte verlichting in utiliteitsgebouwen: de normen". Samenstelling: ir. C.L.M. Leenaerts, ir G.A.M. van Schaik en ing R. Visser, 1998. NOVEM brochure 'Cijfers en Tabellen', uitgave NOVEM 2003, pag 48 NOVEM brochure 'Cijfers en Tabellen', uitgave NOVEM 2003, pag 53 NOVEM brochure "Dat licht zó!!! Energie-efficiënte verlichting: achtergrondinformatie" (deel 0) NOVEM brochure "Dat licht zó!!! Energie-efficiënte verlichting in kantoren" (deel 1) NOVEM brochure "Dat licht zó!!! Energie-efficiënte verlichting rondom gebouwen" (deel 4) NOVEM brochure "Dat licht zó!!! Energie-efficiënte verlichting in hotels" (deel 5) NOVEM brochure "Dat licht zó!!! Energie-efficiënte verlichting in de detailhandel" (deel 6) International Commission on Illumination, CIE 94 "Guide for floodlighting", 1st ed. 1993, ISBN 3 900 734 31 3 Thermie Programme Action, European Commission Directorate-General for Energy (DG XVII), Technology Summary Leaflet "Energy Efficient lighting in offices", sept. 1995, opgesteld door the Irish Energy Centre. (www.irishenergy.ie/uploads/documents/upload/ publications/ee_lighting_in_offices.pdf) NEN 1890 "Binnenverlichting, Functionele eisen", Nederlands Normalisatie Instituut, 1e druk, aug. 1991. Fördergemeinschaft Gutes Licht (FGL), "Economical lighting comfort with lighting electronics" (part 12), Uit de serie: "Information on lighting applications", ISBN 3926 193-30-1. Onderzoek energiebesparing bij stuwadoorsbedrijven, DWA DMB Amsterdam, P. Teunissen, interne notitie 'Aanpassing uitgangspunten', augustus 2003, naar aanleiding van onderzoek door N.C. Sijpheer, ECN
Overige geraadpleegde literatuur [17] http://www.nsvv.nl/index.html [18] http://apps.philipslighting.com/search.pl?q=CDM+spotlight [19] NEN 1891 "Binnenverlichting, Meetmethoden voor verlichtingssterkten en luminanties" [20] NEN 3087 "Ergonomie – Visuele ergonomie in relatie tot verlichting – principes en toepassingen" [21] Fördergemeinschaft Gutes Licht, "Good lighting for trade and industry" (part 5), "Good lighting for sales and presentation" (part 6), "Prestige lighting" (part 9), "Good lighting for hotels and restaurants" (part 11). [22] Thermie Programme Action, European Commission Directorate-General for Energy (DG XVII), " Rational use of energy in the hotel sector" en " Energy efficient lighting in buildings"
ECN-C--04-017
29
BIJLAGE A
HOEVEEL LICHT VOOR WELKE TOEPASSING
Om een gevoel te krijgen voor de vereiste maar meestal ook gewenste verlichtingssterktes voor verschillende werkzaamheden is de onderstaande tabel opgenomen [13]. Tabel 10 Gewenste verlichtingssterktes voor verschillende werkzaamheden Standaard Aard van de verlichting Typering van de taak Voorbeeld verlichtingsst erkte (lux) 50 oriëntatieverlichting (geen waarnemen grote objecten Opslagruimtes, of slechts incidenteel en beweging van personen parkeergarages gebruik als werkruimte) 100 idem waarnemen zeer grove gangen, trappenhuizen details en herkenning personen 200 werkverlichting (permanent waarnemen van grove grof constructiewerk, gebruik als werkruimte) details (werk-)magazijn 400 idem lezen, schrijven en kantoor, leslokaal, kassa waarnemen van vergelijkbare details en contrasten. 800 waarnemen van kleinere tekenkamer, fijn details en zwakke montagewerk contrasten 1600 speciale waarnemen zeer fijne precisiewerk, kadastraal werkplekverlichting details en zwakke tekenwerk, fijn contrasten op donkere inspectiewerk achtergronden >3200 idem waarnemen aan de grens microminiaturisatie, van het gezichtsvermogen operatietafel
ECN-C--04-017
30
BIJLAGE B
EFFICIENCY VAN LAMPTYPES
In onderstaande tabel is informatie opgenomen over verschillende lampsoorten [3].
In aanvulling op bovenstaande tabel is de onderstaande figuur opgenomen, waarin horizontaal het lampvermogen uitgezet en verticaal de efficiency (in lm/W). Het vermogen van de voorschakelapparatuur is hierbij ook meegerekend, waardoor de TL-lamp bijvoorbeeld niet hoger dan 55 lm/W uitkomt. De drie gebieden (1 t/m 4, 5 t/m 8 en 9 + 10) komen grofweg overeen met de 3 lampsoorten genoemd bij de vorige tabel en paragraaf 1.3.
ECN-C--04-017
31
Bron: [21]. 1 t/m 4 zijn temperatuurstralers: gloeilampen en halogeenlampen. 5 en 6 zijn spaarlampen met een extern voorschakelapparaat 7 is TL verlichting 8 is een spaarlamp met een intern voorschakelapparaat (de spaarlamp van thuis) 9 en 10 zijn hoge druk gasontladingslampen (9 metaalhalogenide en 10 natrium)
ECN-C--04-017
32
