Lightingdesigner.dk / Servicetider og energibesparelser

Enorm besparelse ved valg af rette servicetid

Denne artikels formål er at vise, hvor store energimæssige forskelle der er ved brug af LED armaturer med forskellige servicetider.

Et LED armaturs servicetid er ofte fejlagtigt benævnt som værende armaturets levetid, hvilket på ingen måde er tilfældet.

Alle LED armaturer har en lysstrømnedgang, der starter den dag armaturet tilsluttes spænding og begynder at lyse.

Afhængigt af armaturets konstruktion og afhængigt af benyttede LED komponenter vil lysstrømnedgangen ske langs en mere eller mindre stejl nedadgående "lineær" kurve.

Denne kurve vil på et eller andet tidspunkt ramme bunden (ikke mere lys). I princippet er det her armaturet ikke længere kan bruges. De timer, der går inden da, er i bund og grund armaturets levetid. Men at beregne et belysningsanlæg udfra den tid, det tager inden et armatur ikke lyser mere, er ikke realistisk. Mange andre forhold vil spille ind her.

Nu er det dog ikke levetiden vi som lysdesignere er interesseret i, men i stedet, hvor stejl den nedadgående kurve er.

For med viden omkring den nedadgående kurve kan vi angive servicetid for armaturerne og benytte denne viden i dimensioneringen af belysningsanlæg.

Et LED armaturs servicetid er angivet af et antal timer efterfulgt af oplysningen om, hvor stor en lysstrømnedgang, der har været efter de angivne timer og hvor stor en usikkerhed, der er omkring det opgivne.

F.eks. 50.000 timer L70 B50, hvilket er industristandarden. Angives kun timer på et produkt er det angivet efter L70 B50.

Lysstrømmen for 50% af dioderne er efter 50.000 timer under 70% af initialværdien (L70).

80.000 timer L90B10 betyder en lysstrømnedgang til 90% af initialværdien efter 80.000 timers drift for 10% af dioderne. De resterende 90% er over denne værdi.

Figur 1 (klik på figuren for at forstørre den) viser lysstrømnedgangen over tid for hhv. L70B50 og L90B50, hvor slut værdien er hhv. 70% og 90% af udgangspunktet.

Allerede her kan man ved et studie af diagrammet se, at der er stor forskel på, om armaturet efter 50.000 timer er på 70% af startværdien eller f.eks. 95% af startværdien, som armaturet mærket 80.000 L90B50 er efter 50.000 timers drift.

Ligeledes kan man også se, at armaturet med mærkningen 50.000 timer L70 B50 ligeledes kunne være mærket med 25.000 timer L85 B50 eller 17.000 timer L90B50.
 
figur 1
 
Armaturerne kan altså mærkes med flere servicetider.

Trilux har f.eks. udviklet en on-line beregner, hvor det er nemt at beregne andre servicetider end dem, der er angivet på produktbladene.
 
figur 2
 
Bemærk, at det også er muligt at beregne udfra andre temperaturer end den på produktbladene angivne værdi.

Se f.eks. hvad der sker med servicetiden, når temperaturen ændres fra 25 til 35 grader. Servicetiden ændres fra 25.000 timer til 18.000 timer.
 
figur 3
 
Philips angiver f.eks. på deres produktblade for Coreline armaturer forskellige servicetider L70B50, L80B50 og L90B50
 
figur 4
 
Når lysdesigneren planlægger en lysberegning, skal designeren tage stilling til forskellige forhold, som danner baggrund for beregningen.

Vedligeholdelsesfaktoren (MF) er den vigtigste faktor i beregningen, fordi den har stor betydning for, hvor længe det projekterede belysningsanlæg overholder de krav, der er stillet til belysningsstyrken.

Vedligeholdelsesfaktoren er defineret som

MF = LLMF x LSF x LMF x RMF

MF: maintenance factor (vedligeholdelsesfaktor)
LLMF: lamp lumen maintenance factor
LSF: lamp survival factor
LMF: luminaire maintenance factor
RMF: room maintenance factor

Alle faktorer kan antage en værdi, som er mindre end eller lig med 1.

For at kunne angive servicetider på et LED armatur benyttes tests og interpolering. Testene er beskrevet i LM-79 og LM-80, hvorimod interpoleringen er beskrevet i TM-21.

LM-79, LM-80 og TM-21 er godkendt af Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) og vel egentlig den standard der følges over den ganske verden.

Vil du læse mere om LM-79, LM-80 og TM-21, så tag et kig på denne powerpoint, der giver et kort indblik. Er det ikke nok, så søg på internettet, der findes megen information.

For LED armaturer findes værdierne for LLMF og LSF i tabeller, hvorimod LMF og RMF kan findes i CIE 97:2005 Maintenance of Indoor Electric Lighting Systems.

CIE tager nemlig ikke højde for LED endnu, så derfor er det nødvendigt at ty til tilgængelige tabeller for hhv. LLMF og LSF. Dansk Center for Lys (DCL) kommer i løbet af 2017 med en branchevejledning for fastlæggelse af vedligeholdelsesfaktor.

Tabellen herunder er fundet på TRILUX hjemmeside.
 
figur 5
 
Som beskrevet indledningsvist omhandler denne artikel den energimæssige forskel, der vil være at observere ved valg af armaturer med forskellig servicetid.

For at tydeliggøre denne forskel tages udgangspunkt i to identiske rum monteret med to ligeledes identiske produkter, men armaturer med forskellige servicetider.

Armaturerne er hhv. Thorn BETA og Glamox C95 60x60 paneler.

Rummenes bredde er 8,0m og længden er 10,0m, monteringshøjden for armaturer er 2,7m.

Ved beregning benyttes randzone på 0,2m.

Belysningsstyrken ønskes på 500lux og regelmæssigheden skal være 60%.

Reflektanser for gulv, væg og loft sættes til 0,2, 0,5 og 0,7.

Data for de to armaturer er som følgende
 
figur 6
 
figur 7
 
Som det fremgår af data er servicetiderne

Thorn BETA LED 50.000 timer L70B50

Glamox C95 100.000 timer L80B50

Der regnes på en ønsket servicetid på belysningsanlægget på 50.000 timer.

Ved brændetid på ca. 11 timer om dagen, 5 dage om ugen, svarer det til små 18 års drift.

Armaturerne er 60x60 og armaturerne regnes monteret direkte på loft.

I beregningerne er MF beregnet som vist herunder (LMF og RMF sættes konservativt til 0,96)

MF for THORN BETA

MF = (LLMF x LSF) x LMF x RMF = (0,7 x 0,99) x 0,96 x 0,96 = 0,64

MF for GLAMOX C95

MF = (LLMF x LSF) x LMF x RMF = (0,9 x 1) x 0,96 x 0,96 = 0,83
 
figur 8
 
figur 9
 
Af beregningerne ses at det kun er nødvendigt med 16 stk. Glamox C95 armaturer, hvorimod det er nødvendigt med hele 24 stk. Thorn BETA armaturer.

Middelværdierne er i begge beregninger over 500lux og regelmæssigheden er større end 60%.

Løsningen med Glamox C95 betyder en tilsluttet effekt på 7,02 W pr. m2 (512W totalt), hvorimod løsningen med Thorn BETA betyder en tilsluttet effekt på 11,32 W pr. m2 (825,6W totalt).

Med Glamox C95 løsningen er der installeret 38% mindre effekt i lokalet.

Naturligvis er der forhold i rummenes geometri som betyder, at denne effektbesparelse ikke kan optimeres 100%.

I rum med system lofter kan geometrien betyde, at placeringen af armaturerne ikke betyder fuldt udbytte af mulighederne, men som lysdesigner bør du absolut udnytte mulighederne.

I DIALux evo er det nemt at se det årlige energiforbrug. Det er blot at angive, hvor mange timer et lokale er i brug. Det årlige forbrug vil derefter være muligt at indsætte i dokumentationen.

Årlig driftstid af et lokale kan fastsættes til ca. 2750 timer, hvis det f.eks. benyttes 11 timer pr. dag, 5 dage om ugen og 50 uger om året.

Det betyder, at Glamox C95 armaturerne har et samlet årligt energiforbrug på 1.408 kWh, og Thorn BETA armaturerne har et samlet årligt energiforbrug på 2.270kWh.
Hvert år spares 862kWh.

Gennem 18 år vil besparelsen være på ca. 15.516kWh.

Det virker måske ikke af meget, men stadigvæk er det ret stor procentvis besparelse. Og det mindre CO2 udslip er vel også værd at tage med.

Men lad os se på et andet eksempel.

I industrien med mange driftstimer, som f.eks. hvor der er 3-holds skift, har servicetiden stor betydning.

Næste eksempel tager udgangspunkt i en produktionshal, hvor belysningstyrken (Emid) ønskes på 200lux.

Området benyttes året rundt, og da lysindfaldet er minimalt, er belysningen ligeledes tændt året rundt.

Lokalets geometri er

Længde: 40m
Bredde: 30m
Armaturerne hænger 6m over gulv.

Armaturerne i eksemplet er Ledvance High Bay 200W med en servicetid på 50.000 L70 B50 og Hero 4 fra Fagerhult, der har en servicetid på 100.000 L90 B50.
 
figur 10
 
figur 11
 
Til brug for fastsættelse af LLMF og LSF benyttes nedenstående skema, som er fundet på Fagerhults hjemmeside.

Efterfølgende gennemgås to eksempler.

Det første eksempel tager udgangspunkt, hvor belysningsanlæggets levetid sættes til 50.000 og det næste, hvor levetiden sættes til 100.000 timer.

Den årlige driftstid sættes til 8.760 timer.

Servicetid på installationen er 5,7 år ved 50.000 timer og 11,4 år ved 100.000 timer.
 
figur 12
 
LMF og RMF sættes igen konservativt til 0,96, selvom det vil være oplagt at bruge andre værdier i industrien.

MF for Ledvance armaturet bliver

MF = LLMF x LSF x LMF x RMF = 0,7 x 0,99 x 0,96 x 0,96 = 0,64

MF for Fagerhult armatur

MF = LLMF x LSF x LMF x RMF = 0,95 x 1 x 0,96 x 0,96 = 0,88
 
figur 13
 
figur 14
 
Af beregningerne fremgår det, at der ved brug af Ledvance armaturer bruges 2,92 W pr. m2 og med Fagerhult armaturer bruges 1,80 W pr. m2.

Effekt og energibesparelsen er altså på 38%.

Antal armaturer benyttet er 30 stk. 200W Ledvance High Bay og 24 stk. 90W Fagerhult Hero 4.

Årligt energiforbrug med Ledvance 200W High Bay armaturerne er 30.695kWh og indtil udløb af belysningsanlæggets levetid 174.962kWh.

Tilsvarende er det årlige energiforbrug med Hero 4 fra Fagerhult 18.922kWh og ved udløb af belysningsanlæggets levetid på 50.000 timer 107.853kWh.

På 5,7 år spares over 67.000 kWh.

Nu er et belysningsanlæg med en estimeret levetid på 5,7 år ikke særligt fremsynet, så hvad hvis vi beslutter os for at anlægget skal kunne holde lys niveauet på 200lux i 100.000 timer i stedet for kun 50.000 timer.

Med brug af tabellen i figur 5 betyder det, at vedligeholdelsesfaktoren for Ledvance armaturet i stedet for 0,64 bliver 0,36 og vedligeholdelsesfaktoren for Fagerhult armaturet bliver 0,82 og ikke 0,88.

Nu er det nødvendigt med 4,67W pr. m2 ved brug af Ledvance armaturer og 1,80W pr. m2 er stadig nok ved brug af Fagerhult armaturerne.

Forskellen i tilsluttet effekt er nu over 60% mindre i Fagerhult armaturets favør. Regelmæssigheden er større end 60%. (ses dog ikke ud af beregningen)
 
figur 15
 
figur 16
 
Det årlige energiforbrug med Ledvance 200W High Bay armaturerne er nu 49.094kWh pr. år, og det samlede energiforbrug gennem anlæggets levetid 559.677kWh.

Med Fagerhult armaturerne er det årlige energiforbrug nu 18.922kWh pr. år og det samlede energiforbrug inden lys niveauet kommer under 200lux er 215.706kWh.

Her er der altså tale om et mindre energiforbrug på over 343.971kWh gennem små 12 år.

Man kan jo også vælge at skifte Ledvance armaturerne efter de 5,7 år. Det vil betyde en omkostning undervejs på 30 stk. armaturer og udgifter til udskiftning, hvilket indebærer blandt andet liftleje og mandskab.

1. anskaffelse af armaturer
2. omkostninger til installation og montering
3. drift af belysningsanlæg (bl.a. udskiftning af defekte komponenter undervejs)

Det årlige energiforbrug ved denne løsning vil for Ledvance løsningen så være tilbage på de 30.695kWh og 174.962kWh x 2 = 349.924kWh gennem 12 år.

Gennem de 12 års drift er energibesparelsen så ”kun” 134.218kWh, men der skal som skrevet så foretages en gruppeudskiftning af armaturerne ved 50.000 timer.

Hvor stor en udgift gruppeudskiftningen vil udgøre afhænger af kompleksiteten i produktionshallen. Er der mange maskiner, der vanskeliggør tilgængeligheden for lift, skal produktionen stoppes under udskiftningen og så videre.

Sammenfatning

Med LED armaturernes indtog på markedet er det uhyre vigtigt for den professionelle kunde at kunne hitte rede i, hvad der egentlig tilbydes, når der skal tages beslutning om et nyt belysningsanlæg.

Gennem årerne er det gang på gang slået fast, at det rette belysningsanlæg med den rette belysningsstyrke er vigtig. Med lys er det egentlig ganske nemt - jo mere detaljeret synsopgaven er jo mere lys skal der til.

Det er arbejdspladsens ejer, der står til ansvar for om EN12464-1 (indendørs lys) overholdes. De gener, der kommer med dårligt lys, er heller ikke gavnlige for virksomhedens bundlinje, så derfor skal der sørges for det rette lys.

Husk desuden på, at jo ældre man bliver jo mere lys skal der til.

Det er reelt set også virksomhedsejerens ansvar at tage højde for den side af sagen.

Omkring LED´s lysstrømsnedgang, så har der gennem mange år været tendens til at lade lyskilderne sidde, indtil de brænder ud, for så at skifte dem, men med LED brænder lyskilden ikke ud, den bliver svagere hele tiden. Derfor kan man sagtens gå i den tro, at belysningsanlægget er tip top i orden, fordi alle lyskilder er virksomme. Dette er på ingen måde tilfældet.

Så denne artikel viser med al tydelighed, at de data et armatur er mærket med, de skal også aktivt benyttes af lysdesigneren.

Den billigste løsning på papiret, hvis det kun er indkøbspriser, der ses på, er langt fra den billigste løsning i virkeligheden.
 
Vær opmærksom på, at der ikke findes nogen standarder for udarbejdelse af servicetider. Sammenligning mellem tabellerne i artiklen og Trilux beregneren viser, at der er forskelle mellem værdierne. Ikke store forskelle, men alligevel en forskel.
 
 
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Gem
Lightingdesigner.dk | Tranevænget 8, Hobro - Danmark | Tlf.: +4520165291 | mail@lightingdesigner.dk