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Utilização Racional de Energia em Iluminação

Utilização Racional de Energia em Iluminação. Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria. Introdução.

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Utilização Racional de Energia em Iluminação

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Presentation Transcript

  1. Utilização Racional de Energia em Iluminação Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  2. Introdução Numa sociedade em que as pessoas passam mais de 90% do tempo em ambientes interiores, artificialmente criados, a iluminação artificial desempenha um papel de primordial importância. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  3. Alguns Dados • 32.8% - Edifícios de escritórios; • 34,4% - Comércio; • 20,2% - Hotéis; • 17,0% - Hospitais; • 22,4% - Escolas. • 25% em edifícios em geral (como os edifícios representam 20% do consumo global de energia  5% do consumo global em energia). • Importância Relativa dos Consumos em Iluminação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  4. Concepção da Iluminação • Consideração integrada de: • concepção dos espaços • uso da iluminação natural • fontes de luz e sistemas auxiliares • sistemas de controlo • tipo de manutenção • recuperação de calor MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  5. Algumas Definições • F - Fluxo luminosoUnidade: lumen - Lm (dF/dt) • Fluxo luminoso: quantidade total de luz emitida por uma fonte de luz por unidade de tempo (um segundo). MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  6. Algumas Definições • I - Intensidade luminosa Unidade: candela (cd) (dF/dw) • Intensidade luminosa emitida numa determinada direcção: fluxo luminoso emitido por unidade de ângulo sólido na direcção considerada. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  7. Algumas Definições • E - Iluminância ou Nível de IluminaçãoUnidade: lux (dF/ds) • Iluminância: se um fluxo luminoso de 1 lm incidir numa área de 1m2, a iluminância nessa área éde 1 lux. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  8. Algumas Definições •  -Eficiência LuminosaUnidade: Lumen/Watt (F/P) • Eficiência Luminosa: é o quociente entre o fluxo luminoso (F) emitido e a potência absorvida (P). MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  9. Qualidade da Iluminação • Alguns Parâmetros Funcionais a Considerar: • Nível de iluminação; • Restituição de cor; • Ausência de encandeamento; • Ausência de reflexões desconfortáveis.(Secretárias, monitores de computadores, p. ex.) • Aspectos psico-fisiológicos. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  10. Qualidade de Iluminação • Alguns Parâmetros Operacionais a Considerar nos Sistemas de Iluminação: • Facilidade de operação e manutenção; • Versatilidade; • Baixo consumo de energia eléctrica. • Aspectos técnicos. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  11. Níveis de Iluminação • Níveis superiores NÃO garantem a melhoria da qualidade da iluminação. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  12. Sistemas de Iluminação • Desempenho Depende Fortemente: • Fontes de luz; • Luminárias;e … • Manutenção. (nos “BONS“ sistemas de iluminação) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  13. Fontes de Luz • São Caracterizadas por Quatro Factores: • Aparência da cor; • Índice de restituição de cor; • Tempo de vida útil; • Eficiência luminosa. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  14. Aparência da Cor • Temperatura de Cor • Grandeza que expressa a aparência da cor da luz.Unidade: grau Kelvin (K). • Quanto mais alta a temperatura de cor, mais branca é a cor da luz. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  15. Aparência da Cor • Temp. de Cor - Alguns Exemplos MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  16. Nível Ilu. / Temp. de Cor • Relação entre a Temperatura de Cor e o Nível de Iluminação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  17. Restituição de Cor (IRC) • Efeito da radiação emitida por uma fonte de luz sobre o aspecto cromático dos objectos que ela ilumina (quando comparada com a radiação emitida pela luz do dia). • É medido numa escala de 0 a 100(mau a bom). MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  18. Restituição de Cor (IRC) • Índice de Restituição de Cor MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  19. Tempo de Vida Útil • Número de horas de funcionamento de uma lâmpada, à tensão nominal. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  20. Tempo de Vida Útil Influência do Envelhecimento MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  21. Lâmpadas Incandescentes • Influência da Tensão MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  22. Tipos de Lâmpadas • Incandescentes • Normais • Halogéneo • Fluorescentes • Tubulares • Compactas • Descarga MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  23. Funcionamento Lâmpada Incandescente Numa ampola cheia de gás, o filamento de volfrâmio em forma de espiral torna-se incandescente pela passagem da corrente eléctrica, para além de calor, produz-se luz, que representa somente 5% da energia consumida. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  24. Funcionamento Lâmpada Halogéneo Em lâmpadas de halogéneo, a temperatura do bulbo é suficientemente elevada para evitar condensação. O tungsténio evaporado combina com o halogéneo para formar um componente tungsténio - halogéneo, em forma de gás. Quando este, se aproxima do filamento, é decomposto pela alta temperatura em tungsténio, que é re-depositado no filamento e em halogéneo. Este último continua a sua tarefa no ciclo regenerativo (evita o escurecimento) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  25. Funcionamento Lâmpada Fluorescente As lâmpadas fluorescentes são lâmpadas de vapor de mercúrio de descarga em baixa pressão. Uma carga eléctrica provoca a agitação do vapor de mercúrio através de um campo eléctrico entre dois eléctrodos, originando a emissão de radiação UV. A matéria fluorescente utilizada no interior do tubo de vidro converte a radiação UV em luz visível. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  26. Lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão. Legenda: 1 - Mola de suporte 2- Bolbo externo de vidro duro, forma ovóide 3- Camada interna de fósforo 4- Fio de entrada/suporte 5- Tubo de descarga de quartzo 6- eléctrodo auxiliar 7- Eléctrodo principal 8- Resistência de partida 9- Base de rosca As modernas lâmpadas de descarga em alta pressão possuem um princípio de funcionamento completamente diferente das lâmpadas incandescentes. Uma descarga eléctrica entre os eléctrodos faz com que o gás de enchimento  ou vapor ionizado do tubo de descarga emita luz. A luz é produzida por um arco de descarga. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  27. Lâmpada de Indução O princípio de funcionamento de uma lâmpada de indução é o mesmo que o da lâmpada fluorescente, só que neste último a energia é “injectada” do lado de fora do tubo, por meio de campos magnéticos, daí o seu longo período de vida. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  28. CFL - Compact Flurescent Lamp MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  29. Tabela Comparativa MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  30. Lâmpadas de descarga • Vapor de mercúrio (boa restituição de cores) • “Metal halide” (boa restituição de cores) • Vapor de sódio de alta pressão (reacendimento rápido) • Vapor de sódio baixa pressão (a mais eficiente mas luz monocromática amarela) • Tempos de arranque inicial e de reacendimento Mercúrio: 5 a 7 min e 3 a 6 min “Metal halide”: 3 a 5 min e 10 a 15 min Sódio de AP: 3 a 4 min e 1 min MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  31. Eficiência dos diversos tipos de Iluminação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  32. Análise Comparativa Comparação da Eficiência Luminosa MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  33. Luminárias/Armaduras A eficiência dos sistemas de iluminação está fortemente relacionada com a eficiência das luminárias/armaduras MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  34. Luminárias • Réguas: • Não proporcionam controlo de encandeamento. Baixo custo. • Com Abas Reflectoras: • Possível dirigir fluxo luminoso. Custo reduzido. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  35. Luminárias • Com Difusores Opalinos ou Prismáticos: • Baixo rendimento, principalmente os opalinos. • Com Grelhas Opalinas ou Metálicas: • Rendimentos baixos. Em desuso. Preço intermédio. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  36. Luminárias • Com Lamelas ou Reflectores Planos: • Bom rendimento. Custo intermédio. • Com Reflectores Parabólicos (Alumínio Anodizado ou Espelhado): • Muito eficientes.As mais adequados para planos de trabalho horizontais (p.e. escritórios mesmo com computadores). MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  37. Luminárias • De Luz Indirecta: • Luz difusa. Maiores consumos de energia. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  38. Armaduras • O Problema do Aquecimento • Todos os sistemas de iluminação produzem calor (indesejável) que: • Diminui a eficiência luminosa das lâmpadas; • Sobrecarrega os sistemas de climatização (estação de arrefecimento). MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  39. Iluminação (recuperação de calor) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  40. Luminárias para Interior Descrição Rendimento luminoso Eficiência Energética Rendimento Global da Luminária Armadura Encastrar 4x18 Reflector Termolacado 58.87 % 29,67 lm/VA 17,46 lm/VA Armadura Encastrar 4x18 Reflector Plano em Alumínio Mate 64,56 % 29,67 lm/VA 19,15 lm/VA Armadura Encastrar 4x18 Reflector Plano em Alumínio Brilhante 65,55 % 29,67 lm/VA 19,44 lm/VA Armadura Encastrar 4x18 Reflector Parabólico em Alumínio Mate 61,87 % 29,67 lm/VA 18,35 lm/VA Armadura Encastrar 4x18 Ref. Parabólico em Alumínio Brilhante 66.20 % 29,67 lm/VA 19,64 lm/VA Arm. Encastrar 4x18 Ref Par Alu Brilhante Balastro electrónico 66.20 % 75 lm/VA 49,65 lm/VA Armadura Encastrar 4x14 (T5) Parabólico em Alumínio Brilhante 67 % 85,71 lm/VA 57,43 lm/VA Armadura Encastrar 3x36 Compactas Refl. Par. Alumínio Mate 65,77 % 32,22 lm/VA 21,2 lm/VA Armadura Encastrar 2x36 Iluminação Indirecta 35,05 % 31,86 lm/VA 11,16 lm/VA Arm. Encastrar 2x36 Iluminação Indirecta Balastro Electrónico 35,05 % 80,55 lm/VA 28,23 lm/VA Armadura tipo Régua 2x36 98 % 36,81 lm/VA 36,07 lm/VA Armadura Industrial Reflector Termolacada 2x36 78 % 36,81 lm/VA 28,71 lm/VA Armadura Industrial Reflector Alumínio 2x36 83 % 36,81 lm/VA 30,5 lm/VA Armadura Industrial Reflector Alumínio 2x36 Bal. Electrónico 83 % 93,05 lm/VA 77,23 lm/VA Armadura Estanque 2x36 (Difusor em Policarbonato) 70 % 36,81 lm/VA 25,77 lm/VA Rendimento Global de um aparelho de iluminação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  41. URE - Iluminação Algumas Oportunidades de Racionalização de Consumos (ORC’s) em Iluminação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  42. URE - Iluminação • Concepção do Espaços a Iluminar; • Concepção dos Circuitos de Iluminação (uso da iluminação natural); • Operação e Gestão dos Sistemas de Iluminação; • Tecnologias Eficientes; • Controlo Automático; • Manutenção. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  43. URE - Iluminação • Concepção dos Espaços a Iluminar: • Maximizar a utilização de luz natural; • Optimizar a distribuição dos espaços; • Usar revestimentos com coeficientes de reflexão adequados. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  44. URE - Iluminação • Utilizar ao máximo a luz natural: • Pressupõe a existência de adequados sistemas de protecção e difusão de iluminação natural. • Difusores internos • Palas sombreadoras • Luz zenital MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  45. URE - Iluminação • Optimizar a distribuição dos espaços: • Em função da iluminação natural disponível. • Possível aprov. luz natural • Difícil aprov. luz natural MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  46. Regulação de Persianas • Desvio da luz natural até ao interior por meio de persianas • reflectoras • Distribuição uniforme da luz natural sobre o tecto • Desvio da luz directa perturbadora MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  47. URE - Iluminação • Concepção dos Circuitos de Iluminação: • Segregar adequadamente os circuitos em função: • Luz natural; • Localização dos espaços. • Interruptores bem localizados e etiquetados. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  48. URE - Iluminação Segregação de circuitos - um exemplo Diferentes possibilidades de comando: A-A-A / B-B-B / … a / b /c ... MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  49. URE - Iluminação • Operação e Gestão dos Sistemas de Iluminação: • Desligar sistemas de iluminação que não estejam a ser utilizados; • Utilizar luz local; • Reduzir níveis excessivos. Por ex., áreas não laborais e de armazenamento; MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

  50. URE - Iluminação • Operação e Gestão dos Sistemas de Iluminação (continuação): • Rever os actuais níveis de iluminação. Considerar a remoção de algumas fontes.Por ex., retirar armaduras ou lâmpadas junto às janelas. Não esquecer de desactivar balastros. • Sensibilizar os utentes. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

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