UPRAVLJANJE RASVJETOM

• Upravljanje rasvjetom
• Primjeri
• Ponuda

Osnovni uvjeti pristupanja projektiranju sustava upravljanja rasvjetom

Praksa je da investitor ili klijent prvo pristupa arhitektima, te im povjerava zadatak kako bi razvili arhitektonski koncept, obuhvaćajući sve funkcije objekta, obzirom na namjenu. Arhitekti obično dalje ugovaraju dijelove projekta sa specijaliziranim projektnim uredima (inženjeri strojarstva, elektroprojektanti…), te nakon kompletiranja projekta sa svim strukovnim dijelovima, pripremaju i izrađuju troškovnik za javno nadmetanje. Izvođenje ugovara odgovarajući ponuđač, koji također računa, nakon kvalitetno izvedene instalacije, da će dobiti priliku i na održavanju tog objekta, te nerijetko i „Facility Management i Services“ (FMS) usluge.

Dakle, za cjelovito projektno rješenje, nije dovoljno uzeti u obzir samo investicijske troškove građenja, iznimno je važno predvidjeti operativne troškove kroz vijek trajanja te investicije, odn. građevine. Inovativni koncepti rasvjete uzimaju te faktore u obzir, te opravdavaju održivost nekretnine.

Pojam “održivost” tumači se fleksibilnošću na buduće promjene u rasporedu prostorija  ili namjene prostora, održavajući operativne i troškove održavanja niskim, koristeći visokokvalitetne proizvode i sustave, integrirajući građevinu i njene usluge, sa naglaskom na čovjeka kao najvažnijim i najdragocjenijim resursom, te zadržavajući funkcionalnost sustava prikladnim potrebama i tehničkim uvjetima.

Praktična uloga upravljanja rasvjetom

Pojavom električne rasvjete, te njenom općom dostupnosti, ljudi su bili sretni što je imaju, bez previše opterećivanja oko kvalitete te rasvjete. No, s vremenom se došlo do zaključka da se kvaliteta el. rasvjete može pospješiti difuzijom svjetla, eliminacijom blještanja, te kreiranjem atraktivnih svjetiljka i rasvjetnih rješenja.
Još uvijek imamo slučaj da kvaliteta rasvjete definirana izborom i dispozicijom svjetiljaka i izvora svjetla, i prirodi površine koju rasvjetljavamo.  Ipak, postoje mnoge situacije gdje je umjetna rasvjeta korištena pod različitim okolnostima – varijabilna po promjeni parametara, npr:

• doprinos, odn. utjecaj dnevnog svjetla
• aktivnosti, odn. funkcije prostora u rasvjetljenoj zoni se mogu promijeniti
• sama aktivnost, odn.funkcija može zahtijevati različite rasvjetne uvjete

Ovim tematskim člankom prvenstveno se bavimo upravljanjem električne rasvjete, koristeći upravljanje električnim i elektroničkim veličinama, te tako područje primjene možemo podijeliti na praktične, estetske, te aplikacije za uštedu el. energije. Naravno da se one i preklapaju, no primarna svrha ostaje vodilja kako bi definirali najbolji pristup bilo kojoj namjeni. Npr., prilikom odlaska u kino, praktična je stvar da je osnovna rasvjeta upaljena prilikom ulaska u dvoranu, kako bi pronašli sjedalo, no gasi se kad film počinje, kako bi nesmetano mogli gledati film. Pitanje koje se ostavlja na prosudbu vlasniku kina, je hoće li on upravljati rasvjetom preko sklopnika, te na taj način trenutno paliti ili gasiti svjetla, ili će koristiti regulatore rasvjete (engl. “dimmers“) kako bi postepeno smanjivali/pojačavali intenzitet rasvijetljenosti, može se definirati kao estetska funkcija, no zapravo je praktična. Nagle promjene nivoa rasvijetljenosti mogu prouzročiti nesreće, odn. ozljede. Također, često paljenje/gašenje svjetiljaka znatno skraćuje životni vijek izvora svjetlosti, kao i predspojne naprave. Često se susrećemo sa raznim aktivnostima u toj kino dvorani: predavanje, kazalištne predstave, kino predstave, konferencije, prezentacijske aktivnosti, itd., gdje da bi lokacija ispunila sve gore navedene funkcije, potrebno je imati neki oblik upravljanja rasvjetom, te je pri tom najprimjerenija kontinuirana kontrola varijabli.

Tu su i druge aktivnosti, kao što su radno okruženje, trgovina u „Shopping“ centrima, posjećivanje muzeja, itd., gdje je doprinos dnevnog svjetla od velikog značaja, te je njegovo iskorištenje moguće tijekom dana, no također i gdje je nužno upravljanje umjetnom rasvjetom, kako bi se nadomjestio učinak dnevnog svjetla, a opet da postignemo optimalnu rasvjetljenost. Pitanje je samo hoćemo li to izvesti jednostavnim paljenjem rasvjete u nekoliko režima, ili ćemo prilagodbu izvesti kontinuirajuće, bez naglih promjena na promatrača. To pitanje dakako ovisi i o estetskim detaljima, ergonomskim, te dakako i o investicijskim mogućnostima investitora.

Postoje neki proizvodni procesi, uključujući one u industriji, agrokulturi i hortikulturi, koje zahtijevaju upravljanje rasvjetom iz praktičnih razloga. Imamo i aplikacije koje su primarno estetske, no koje zahtijevaju i praktičnu funkciju upravljanja, npr. davanje dovoljno radnog svjetla čistačima da počiste prostor.

U svim praktičnim aplikacijama upravljanja rasvjetom, projektirani sustav, odn. njegova primjena mora biti što jednostavnija.

Obzirom da imamo veliku ponudu tehnologija na raspolaganju, naš je zadatak pronaći najednostavniji  „paket“, kako bi osigurali praktičnost sustava, te da sustav zadovoljava jednostavnošću upravljanja krajnjeg korisnika, odn. da bude jednostavan za rukovanje.

Estetska uloga upravljanja rasvjetom

Estetska uloga upravljanja rasvjetom razvijena je u industriji rasvjete. Puno je priče potrošeno na uštedu el. energije, no zapravo te sustave prodaju ugodni rasvjetni efekti. Osnova ove uloge je da omogućava dvije stvari:
Omogućava balansiranje raznim izvorima svjetla, kako bi krajnji rezultat bio ugodna rasvjeta, te transformaciju jednog rasvjetnog stanja u drugo (rasvjetne scene).

Većina modernih projekata rasvjete ovisi o korištenju različitih izvora svjetlosti, ali i o tipovima svjetiljaka, kao i karaktersitikama optike istih. Vrlo često projektant rasvjete mora postaviti različite nivoe rasvjetljenosti individualnim kanalima rasvjete, kako bi postigao određeni nivo rasvjetljenosti ili rasvjetnu „scenu“. Kad određeni prostor iziskuje nekoliko scena rasvjete, npr. da ispuni zahtjeve u različita doba dana, ili kao dio dinamičke rasvjetne sheme, mora postojati prihvatljiva metoda promjene scena iz jedne u drugu.

Uzimajući u obzir samo tehničke alate rasvjete („wall washeri“, „downlighteri“, „spotlighteri“, difuzna rasvjeta…), ne govori nam ništa o ugođaju prostora. Najbolje je početi od emocija: je li prostor komforan, dramatičan, blag, mračan?… Ako je zadatak dobiti komforan prostor, u smislu relaksiranja, ugode, dobro dizajniran prostor, pristup je drugačiji od onog kod „dramtičnog“ prostora, koji vjerojatno priziva pridjeve kao što su: svijetlo, bliještajuće, intenzivno. Umjesto da unaprijed definira alate i tehnogije, kojima će postići cilj, dobar projektant rasvjete će prvo definirati željeni rezultat, te tome prilagoditi alate i tehnologiju kojom će to ostvariti.

Uloga upravljanja utroškom el. energije

Utrošak energije globalni je problem, kako uzimajući u obzir njezinu cijenu, tako i njen utjecaj na okoliš. U ljudskoj prirodi, a naročito onih moćnika koji i odlučuju globalno, je da se puno priča o „ispravnom“ odnošenju prema okolišu, no zapravo se jedine akcije poduzimaju u smislu ušteda, tj.cijena energije je presudan faktor.

Upravljanje rasvjetom poprilično doprinosi uštedi energije, no s tim aspektom gledanja valja biti oprezan. Gdje sustav rasvjete ima kompleksan sustav upravljanja zbog estetskih ili praktičnih razloga, moralo bi biti moguće programirati funkcije kako bi se energija koristila što učinkovitije.

Ipak, kad predlažemo instalaciju specijalnog sustava upravljanja rasvjetom (umjesto jednostavnog ručnog upravljanja instalacijskim sklopkama), temeljenog na uštedi energije, potrebno je provjeriti isplativost investicije, te vrijeme povrata investicije. Postoje slučajevi gdje kompleksni sustavi, upravljani računalima, imaju slabu investicijsku isplativost.
Kako bi se kvalitetno upravljalo energijom, potrebno je naglasiti neke osnovne karakteristike:

• U mnogim instalacijama, izbor odgovarajućeg izvora svjetlosti je najveći pojedinačni faktor u utrošku.
• Svjetlosni tok većine izvora varira tijekom životnog vijeka izvora svjetlosti. Isto tako, svjetlosni tok svjetiljaka varira ovisno o ciklusima održavanja (npr. mehan.zaštita od prodora prašine IP 20 ili IP 40). Upravljanje rasvjetom može osigurati konkretan nivo održavanja, bez trošenja energije u startu životnog vijeka izvora svjetla (definiranje startnog nivoa rasvjetljenosti u ovisnosti o faktoru održavanja, npr. 08).
• Nisu svi izvori prihvatljivi za kontinuirajuće upravljanje intenzitetom („dimanje“).
• Uvijek je nužno analizirati obuhvat uštede energije sustavom upravljanja rasvjetom, ovisno o prostoru. Ponekad ušteda izostaje.
• Nikad zaboraviti na „korisnika“ rasvjetnog sustava. Kompletno automatizirani sustavi, koji rade bez odziva na okupaciju radnog prostora, nisu uspjeh. Automatizacija da, ali uvijek uz mogućnost lokalne prilagodbe sustava pojedincu, odn. najmanjoj jedinici prostora.
• Noviji proizvodi i novije tehnologije povećavaju mogućnost uštede energije sustavima upravljanja rasvjetom.
• Važna kalkulacija u svakom sustavu upravljanja rasvjetom je isplativost, odn. vrijeme povrata uloženog. Ako uzmemo holistički pristup, izračun će biti poprilično kompleksan. Ne samo da je nužno znati cijenu svih alternativnih rješenja, već uzevši u obzir i cijene energije.
• Jasno je da će najbrži povrat investicije biti realiziran korištenjem upravljivih elektroničkih predspojnih naprava. Ipak, treba voditi računa o slijedećim upozorenjima:
• Najočitije je da će podatak o snazi sustava ovisiti o tome koliko se može iskoristiti sposobnost regulacije (engl.“dimming capability“) u praksi. Područja u središtu zgrade, koja su u potpunosti okupirana za vrijeme radnog vremena, najvjerojatnije nećemo puno uštedjeti upravljivim svjetiljkama sa mogućnošću regulacije u odnosu na one svjetiljke sa običnim elektroničkim predspojnim napravama.
• Ipak, ako imamo instalirane senzore, te vremenski zavisno upravljanje, te ako postoji bar maleni utjecaj dnevnog svjetla, i ako imamo zone koje su različito okupirane (neke zone nisu u potpunosti okupirane tijekom dana), uštede se mogu uzeti u obzir. Jasno je da je prilikom izrade projekata, potrebno znati prirodu i namjenu prostorija, te njenu funkciju u cjelini.
• Ali, da bi izračun bio ispravan, povećana cijena svjetiljke, svaki dodatni upravljački element, senzori i sl., mora se uzeti u obzir, kao i programiranje istog, te njegovo puštanje u rad. Nove generacije digitalnih elektroničkih predspojnih naprava reduciraju cijenu centralnog upravljačkog sustava, te pojednostavljuju kalkulacije.
• Slične kalkulacije mogu biti izvedene za sve sustave upravljanja rasvjetom. Nužno je uzeti sve okolnosti svake pojedinačne instalacije u obzir.

U velikim objektima (poslovnim neboderima, bolnicama, školama…), može se uzeti u obzir cijena uštede na klimatizacijskim i ventilacijskim sustavima. Toplinska energija, dobivena disipacijom izvora svjetlosti, znatno doprinosi opterećenju ventilacijskih sustava, tako da svaka redukcija u opterećenju rasvjete će se također reflektirati na smanjenje potrošnje energije na ventilacijske sustave.
U mnogim se instalacijama rasvjete koriste žarulje sa žarnim nitima (IAA) i halogene žarulje, kako bi se postigao adekvatan ugođaj (jedini izvori sa 100% uzvrata boje). Često su te svjetiljke upravljane preko faznih regulatora (engl. “fase dimmers“), kako bi se postigao zadovoljavajući nivo rasvjetljenosti. Ušteda energije korištenjem faznih regulatora nivoa rasvjetljenosti je vrlo mala (osim u slučajevima upravljanja preko zavisno-vremenskih kontrolera), ali trošak održavanja se bitno smanjuje, obzirom da na taj način produžujemo životni vijek izvora. Tu je i dodatna ušteda na radu ukalkuliranom u održavanje.

Upravljačke mreže i LMS

Distrubuirani sustavi automatskog upravljanja pokazuju se optimalnijima za primjenu u industrijskim pogonima, transportu i kućanstvima od tradicionalnih, centraliziranih.

Moderni sustavi automatskog upravljanja sadrže osnovne komponente: senzore, akuatore, upravljačke module, komunikacijske mreže, human-machine interface (HMI) i alate za upravljanje mrežom. Razlike među sustavima automatskog upravljanja dolaze od pristupa kojim različiti proizvođači i sistem-integratori pristupaju dizajniranju i korištenju tih komponenti.
Tradicionalni pristup dizajniranju sustava automatskog upravljanja bazira se na velikom broju senzora i aktuatora (ulazno/izlaznih jedinica), međusobno povezanih na upravljačku jedinicu pomoću odgovarajućeg master/slave protokola. Upravljačka jedinica sadrži moćni procesor za opsluživanje upravljačke apikacije.

U novije vrijeme, tipično unatrag 5-10 godina, takav pristup pokazao se neprikladan za moderne sustave sa sve većim brojem komponenti i sve većim zahtjevima na performanse sustava. Probleme tipične za opisani tradicionalne sustave automatskog upravljanja rješava otvorena i distribuirana arhitektura, koju karakteriziraju komponente predstavljene kao čvorovi povezani u upravljačku mrežu.

Takvi sustavi nemaju centraliziranu upravljačku komponentu, već se upravljanje obavlja u inteligentnim uređajima u mreži. U takvim sustavima svaki čvor obavlja svoju upravljačku funkciju, koja ovisi o informacijama koji se prikupljaju na bilo kojem mjestu u mreži. To znači da su mreže u sustavima automatskog upravljanja sada namijenjene više prijenosu informacija, radije nego upravljačkih naredbi – što je karakteristika tradicionalnih sustava.
Važna karakteristika modernih upravljačkih mreža je otvorenost standarda jer omogućuje da se industrijska, komunikacijska i potrošačka oprema različitih proizvođača povezuje u jednistvenu mrežu. Takav pristup osigurava bržu prihvaćenost od strane potrošača, što dovodi do masovnije proizvodnje primjenjenih uređaja i pada troškova proizvodnje.
Najpoznatiji i najprimjenjivanije upravljačke mreže, poznatiji i kao periferni sustavi upravljanja (engl. ”FieldBUS”) su:

• Luxmate Professional i LITENET
• EIB/KNX bus (eng. “European Instalation Bus”)
• LON (eng.”Local Open Network”)
• LUTRON (na bazi LON bus sustava)
• iCAN™ mreža (bazirana na CAN bus)
• CAN bus (Controller Area Network; ISO 11898/11519)
• Modbus, ProfiBUS, EtherCAT (eng. “Ethernet for control and automation tecnology”), itd.

Generalno gledajući, periferni sustavi upravljanja, mogu se podijeliti na otvorene i zatvorene sustave. Najpoznatiji otvoreni BUS sustavi su EIB/KNX i LON bus sustavi. No, nisu svi FieldBUS sustavi maksimalno iskoristivi u tehnologiji rasvjete. Većina njih ima prevoditelje protokola na protokole za upravljanje rasvjetom, kao što su DALI, DMX, 1-10V itd., ali postoje razna ograničenja aplikacijskih funkcija, koje ćemo obraditi u daljnjem tekstu.