Belysning • Behov av belysning • Ljusprogram och ljusbehov för olika djurslag • Olika ljuskällor, teknik och egenskaper • Ljusstyrning Greppa Näringen,

En presentation över ämnet: "Belysning • Behov av belysning • Ljusprogram och ljusbehov för olika djurslag • Olika ljuskällor, teknik och egenskaper • Ljusstyrning Greppa Näringen,"— Presentationens avskrift:

1 Belysning • Behov av belysning • Ljusprogram och ljusbehov för olika djurslag • Olika ljuskällor, teknik och egenskaper • Ljusstyrning Greppa Näringen, Energikollen grundkurs 9-10 maj 2012, Linköping David Hårsmar, Rådgivarna i Sjuhärad

2 Varför behövs ljus? Ljuset är till för att vi ska kunna se… Bra miljö
Trygghet, stämning Viktigt för upplevelsen OBS! Gäller även för djuren

3 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Vad är ljus? Den elektromagnetiska strålning som vi ser. (våglängder 390 – 770 nm) Djur uppfattar ljus/färger annorlunda än människor Ljus den elektromagnetiska strålning som vi ser. Nm Bild hämtad från: David Hårsmar, Rådgivarna,

4 Temperatur och färgåtergivning
Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping mars 2011 Temperatur och färgåtergivning Ljuskälla Ra-index Glödlampa 100 Halogenlampa Dagsljus Fullfärgslysrör 85 Metallhalogenlampor 85-92 Kvicksilverlampor 50 Högtrycksnatriumlampor 20 Från Wikipedia: Ljusets färgton kan definieras som dess färgtemperatur och mäts i kelvin. Hög färgtemperatur svarar mot blåaktiga färgtoner medan låg färgtemperatur motsvarar rödaktiga färgtoner. Relationen mellan färgton och temperatur bygger på strålningsegenskaperna hos en idealiserad svart kropp (svartkroppsstrålning). Användbarheten av begreppet färgtemperatur har sin grund i att många ljuskällor, som till exempel solen och en del metaller, strålar ungefär som en sådan idealiserad svart kropp. Ra, ett index (även kallat Färgåtergivningstal) för hur en belysningskälla är balanserad i färgmässigt avseende, där 100 är närmast likt referensljuskällan, som för ljuskällor med färgtemperatur 5000 K (Kelvin) eller mer är dagsljus och för lägre färgtemperaturer är en upphettad svartkropp. På engelska kallas det även CRI, vilket står för Colour Rendering Index. Det bygger på mätmetoder som utarbetats av International Commission for Illumination, (CIE). Bild hämtad från: David Hårsmar, Rådgivarna,

5 Enheter belysning Ljusflöde Ljusutbyte Ljusstyrka Belysningsstyrka
Lumen [lm] Hur mycket ljus källan avger Ljusflöde Lumen per watt [lm/W] Förhållande mellan ljusflöde och elektrisk effekt. Verkningsgrad Ljusutbyte Candela [cd] Hur ljusets sprids. Lumen per steradian Ljusstyrka Lux [lx] = [lm/m2] Hur stort ljusflöde som träffar en viss yta Belysningsstyrka Ljusflöde härleds från strålningsflödet och En rymdvinkel är den tredimensionella analogin till den vanliga vinkeln. Istället för två linjer som skär varandra i ett hörn så behövs en tredimensionell figur som möts i en punkt. Goda exempel på objekt som har denna egenskap är koner och pyramider. Rymdvinklar mäts i steradianer eller kvadratgrader. För att bestämma rymdvinkeln som objektet har kan man tänka sig en sfär centrerad i ett objektets hörnpunkt. Kvoten mellan sfärens area som befinner sig i objektet dividerat med sfärens totala mantelarea multipliceras sedan med 4π eller med 4·1802/π (129600/π) för att få önskad enhet på rymdvinkeln. Den härledda SI-enheten för rymdvinkeln är steradian (med symbolen sr). Rymdvinklar är användbara till att definiera luminositet. Rymdvinkelbegreppet kan även användas vid beskrivningen av antenners (exvis parabolantenners) riktningsförmåga. Se även: sfäriska koordinater Steradian (grek. stereos, solid) är den härledda SI-enheten för rymdvinkeln. Enhetssymbolen är sr. En steradian (sr) är rymdvinkeln hos en kon som har sin spets i centrum av en sfär och som skär av ett stycke av sfärens yta som motsvarar en area lika med arean av en kvadrat vars sidor har samma längd som sfärens radie. Det motsvarar också den sfäriska yta av en polygon som har en vinkel på 1 rad. En hel sfär har rymdvinkeln 4π steradianer; sfärens yta är 4π r ². En annan enhet för att mäta rymdvinkel är kvadratgrader.

6 Olika ljuskällor / tekniker
Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping mars 2011 Olika ljuskällor / tekniker Egenskaper Fysisk storlek / utförande Brinntid och ljusutbyte över tid Tändtid Återtändningstid Verkningsgrad – lm/W (obs! inräknat ev förluster i driftdon) Ljusutbyte vid olika omgivningstemperatur Färgåtergivning (Ra-index) Temperatur (Kelvin) Innehåll av kvicksilver etc Möjlighet att ”dimra” Storlek – ex längder på lysrör T8 och T5 (”TLD”?) gamla 40W, finns de kvar?? David Hårsmar, Rådgivarna,

7 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Översikt Källa expressel.se Bild hämtad från: expressel.se David Hårsmar, Rådgivarna,

8 Olika teknik för belysning
Plasmaljus Induktions-lampor LED Glödljus Glödlampor Halogenlampor Urladdningslampor Lågtryckslampor Lysrör T8 T5 Kompaktlysrör Lågtrycksnatrium Lysrörslampor (”Lågenergilampor”) Högtryckslampor Metallhalogen (Strålkastare) Högtrycksnatrium (gul vägbelysning) Kvicksilverlampor

9 Glödlampor Glödljus Glödlampor 1000 h 10-14 lm/W Halogenlampor h 15-36 lm/W Glödtråd upphettas av elektriskt ström, till så hög temperatur att den börjar att glöda. I en vanlig glödlampa bildar volframpartiklarna sot på glaset. I en halogenlampa är en halogen tillsatt (flour, klor, brom, jod) i lampans fyllnadsgas. Volframet bildar då en förening med gasatormerna volframhalogenid. När den föreningen kommer i kontakt med tråden upplöses den pga temperaturen, det höjer ljusutbytet och ger än längre livslängd. BRA Bra färgåtergivningsförmåga Billiga Inga driftsdon Ljusreglera Glödlampor blinkar inte trots att ljuset byter riktning, därför att tråden hinner inte slockna. SÄMRE Energidåliga (95% är värme resten ljus) Halogenglampor finns även som 12V då behöver då en transformator. Förbrukar el även när den är släkt. Bör stängas av på starkströmssidan.

10 Urladdningslampor Lågtryckslampor / h Lysrör T8 / T5 lm/W Kompakt lysrör h 46-76 lm/W Lågtrycksnatrium h 200 lm/W Lysrörslampor h 33-67 lm/W Lysrör T5 drivs alltid med HF don. Smala diameter 16 mm. T8 rör högt ljusutbyte och bra färgåtervinning. Ljusytbytet lm/W Livslängd mellan (HF don) Kompaktlysrör är 1 socklade och består av en eller flera parallella lysrör. Kräver speciella armaturer. 2 eller 4 stifts sockel HF don Lysrörslampor/ Lågenergilampor skruvsockel och inbyggt HF don. Lågtrycknatrium Innehåller natrium och ädelgaser. När lampan slås på är den till en början svagt rött då förgasas natriumet och lyser med orangegult sken. Vägbelsysning. Dålig färgåtervinning. Energieffektiva OM HF De flesta lysrörsarmaturer som säljs i Sverige är bestyckade med HF-don (högfrekvensdon). Den höga frekvensen ger högre verkningsgrad, ett flimmerfritt ljus, en låg egenförbrukning, förlänger lysrörens livslängd och spar energi. HF-don finns för direktdrift (100 % ljus) eller för steglös ljusreglering (HF dim). En stor möjlighet till energibesparing och därigenom minskning av miljöbelastningen är att välja reglerbara HF-don. wikimedia.org wikimedia.org

11 Keramiska metallhalogen
Urladdningslampor Högtryckslampor h 74-97 lm/W Metallhalogen Keramiska metallhalogen Högtrycksnatrium lm/W h Kvicksilverlampor h 63-61 lm/W Fungerar som ett lysrör. Energieffektiva Metallhalogen lampan har en bra färgåtervgivning (vidare utveckling av kvicksilverlampan). Strålkastarbelysning. 2-3 minuter att tända. Keramiska metallhalogenlampor utveckling av metallhalogenen. Stabila Populära i skyltfönster. Går att ljusreglera Högtrycksnatrium Utomhus belysning lång tid att starta upp,

12 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Lysrör Förklara märkning HE = High eff HO = High utput T8 8/8 av inch dvs 1 inch 1,25 cm Källa: Exaktor, E-katalog 2009, David Hårsmar, Rådgivarna,

13 Maximalt ljusflöde

14 Driftdon – lysrör konventionell förkoppling = konventionell reaktor = magnetisk reaktor = ”drossel” Eng: Magnetic ballast = Reactive ballast elektronisk förkoppling = elektronisk reaktor = högfrekvensdon = ”HF-don” Eng: Electronic ballast

15 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Glimtändare – lysrör Standard glimtändare Säkerhetständare Elektronisk glimtändare Fördelar med elektroniska glimtändare enligt Philips: Släcker blinkande lysrör – ökar säkerheten, ingen risk att det börjar brinna. Är självåterställande – byt lysrör, Philips elektroniska säkerhetständare tänder lysrören. Återställer även om något elektriskt fel gjort att tändaren har löst ut – man behöver inte göra någonting alls. Tänder lysrören skonsamt utan blinkningar – det förlänger lysrörens livslängd. Håller i princip lika länge som armaturerna – man slipper byta tändare. Innehåller inte bly och inte heller något radioaktivt material – det är bra för miljön. David Hårsmar, Rådgivarna,

16 Effektförlust i driftdon
Ljuskälla Märkeffekt (W) Systemeffekt (W) Omräkningsfaktor Glödlampa 60 1,00 Kvicksilverlampa 125 137 0,91 Lågenergilampa (CFL) 18 20 0,90 Metallhalogen/Metallhalid (MH) 400 440 Keramisk Metallhalogen (CDM / CPO) 70 75 0,93 Högtrycksnatrium (HPS / SON) T5 lysrör 14 17 0,82 35 39 T8 36 45 0,80 T8 med HF-don ? 0,90 LED

17 Ljusutbyte LED Källa: Ljuskultur nr 3, 2011;

18 Verkningsgrad Bild hämtad från:

19 Energieffektivisering
LED – framtiden? HPS inte med! obs Bild hämtad från: David Hårsmar, Rådgivarna,

20 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Behov av ljus Ljusprogram för olika djurslag Över dygn Över period Färg (vilka våglängder) Intensitet Arbetsbelysning Ex operationssal – hur många lux? 1000! (kolla siffran…) Mät i föreläsningssalen! David Hårsmar, Rådgivarna,

21 Behov belysning, kor Röd linje utgör behov av kapacitet elektriskt ljus Blå area skulle kunna täckas av befintlig belysning Grön area kräver komplettering för att täcka behov. Under dagsljus (gul puckel) är belysningen tillräcklig – ev. kan belysning släckas ned under denna tid. Natt helst maximalt 10 lux Dag minst 100 lux (under 16 timmar) Källa: Dansk Landbrugsrådgivning, 2006 (Byggninger, 32 A)

22 Belysning styrka [lux]
Produktion Belysning styrka [lux] Effekt lysrör W/m2 Effekt glödsljus W/m2 Rek. kapsling Nötdjursstall Mjölkrum 200 7,5–10 IP 55 Mjölkavdelning lösdrift 25-35 Djuravdelning / foderbord 150 5-7,5 IP 44 D Båsplats 250 9-12 Kalvavdelning Grisstall Box 75 2,5–4,5 Lösdriftsavdelning 50 2-3 Grisning/smågris Fjäderfästall Värphöns 5 3-5 IP 54 D Slaktkyckling 2-3,5 6-9 Häststall Spilta /box 100 3,5-5 15-20 Spannmål Spannmålslager Inlastningsavdelning 3,5–7,5 Foderberedningsutrymme 3,5-6 Övrigt Nattbelysning 0,3-0,4 0,6-0,8 Maskinhall 9-14 IP 34 Loge Verkstad IP 23 Arbetsbänk Källa: LBK-pärmen, Lantbrukets Brandskyddskommitté

23 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Designa ljus Reflektorer för högre höjder – mindre ljus läcker till tak och väggar Undvika punktbelysning – bra spridning Ljus på rätt ställe David Hårsmar, Rådgivarna,

24 Behov av nattbelysning
Källa till de första 10 kolumnerna: förutsättning att borgerlig gryning innebär tillräckligt ljus (nattlampa släcks) ger medeltal 10 h/dag under året för 58° 0' N, 13˚ 4' E (Fröstorp)

25 Energieffektivisering
Åtgärder – Belysning Utnyttja naturligt ljus Rengör fönster, tak och väggar Rengör armaturer reflektorer/ damma av lysrör Släck! (10 min regeln) Styr belysning Gruppera (eller snarare – dela upp!) Byt ljuskälla Foto: David Hårsmar Hur mycket minskar ljusutbytet med smutsiga reflektorer/lysrör? (kanske så mycket som 50% enl SLU-skrift) Ordna med dagsljusinsläpp (sin- och betäckningsavdelning) Gruppering (hel- och halvljus) av belysning i grisningsavdelningen Huvudströmbrytare för korridorer David Hårsmar, Rådgivarna,

26 Energieffektivisering
Styr belysning Foto: David Hårsmar Tid Timer Tidur / klocka Astronomiskt ur Ljus Ljusrelä / skymningsrelä Närvaro Rörelse (IR mfl tekniker) Akustisk Dimmer Astronomiskt ur, bild från: David Hårsmar, Rådgivarna,

27 Gruppera Var tredje lampa på samma fas
Omkoppling ett av två lysrör i armaturen? Godkänt? Extra lampa (exempel arbetsbänk)

28 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Byte av ljuskällor Först styra! – till slut lönar det sig inte att byta… Ekodesigndirektivet (utfasning pågår…) Nya rör i befintlig armatur? Problem med CE-märkning Byt till HF-don med lägre förluster? Troligen bättre och billigare att byta hela armaturen David Hårsmar, Rådgivarna,

29 Energieffektivisering
Ställ krav! Foto: David Hårsmar Verkningsgrad (lumen per watt, lm/W) Livslängd Brinntid Antal tändcykler Effekt över livslängd minskande ljusmängd med ökande ålder Ljusutbyte vid olika temperaturer Klassning och kapsling (IPxx) Kostnad för byte av lampor arbetstid och utbyteslampa David Hårsmar, Rådgivarna,

30 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Tips vid nybyggnation Naturligt ljus Nock och gavel Perforerad plåt Leda in ljus? Ljusa färger i tak Lätt att hålla rent Åtkomst för byte av lampa Gruppering Automatisk styrning Dubbla ljusbrytare Foto: David Hårsmar David Hårsmar, Rådgivarna,

31 Exempel mjölkgropen Nuläge: Åtgärd: Resultat:
Tänds manuellt, lyser ca 14 h/dag. Totalt 32 lysrör a 36 W. = kWh/år Åtgärd: Rutin att släcka då ingen mjölkning sker. Resultat: Tänt under mjölkning, ca 7 h/dag Hälften, dvs kWh/år sparas

32 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Varning! Hur mycket påverkar ljuset produktionen? Exempel Fröstorp, lek med tanken att det påverkar mjölkprod bara en procent… Problem med brunster etc? Spar kanske kr/år Förlorad intäkt (risk för) kr /år !! Kom ihåg – även åt andra hållet – det kan löna sig att ge mer ljus! Rätt ljus på rätt ställe, rätt mängd, under rätt tid. David Hårsmar, Rådgivarna,

33 Exempel belysningsåtgärder
Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping mars 2011 Exempel belysningsåtgärder Byggnad/plats Nuvarande funktion Nuvarande energianvändning, kWh/år Åtgärd Funktion efter åtgärd Energianvändning efter åtgärd, kWh/år Besparings-potential, kWh/år Ränne kalvstall 2 st 2x36W lysrörsarmatur plus en armatur med kvicksilverlampa lyser ca 12 h per dag (tänds samtidigt som belysning inne i kalvstallet) 1 340 Byte av armatur för kvicksilverlampa till T8-lysrör. Montering knapp med timer. Efter åtgärd totalt 6 lysrör som tänds med tryckknapp på timer (släcks automatiskt efter inställd tid). Antas vara tänd under sammanlagt 1 h/dag under hela året. 100 1 240 "Plansilo" - plats för ungdjur Tänt dygnet runt, året om 3 150 Inkoppling på samma tidur (astronomiskt) som idag styr utestrålkastare. Strålkastare ger ljus åt ungdjur i de små plåtstallarna. Kan även tändas manuellt med brytare. Som mest tänt från klockan 06:00-21:00 och släcks automatiskt ner mitt på dagen beroende på årstid. Antar medeltal tänt 2h/dag sett över året 260 2 890 Gamla verkstaden / hundhus Äldre gruppering "nattbelysning" vilket innebär 2 st 36W lysrör som lyser dygnet runt året runt 790 Montering knapp med timer för ett lysrör. Resterande rör (5 st) placeras på egen knapp för manuell tändning vid behov. Ett lysrör tänds endast vid behov då hundar hämtas/lämnas, antar 0,5 h/dag. Övriga lysrör antas vara tända 1 h/vecka i medeltal. 20 770 Mjölkgrop Tänds manuellt, lyser ca 14 h/dag. Totalt 32 lysrör a 36 W. 7 360 Rutin att släcka då ingen mjölkning sker. Tänt under mjölkning, ca 7 h/dag 3 680 Robot 1 och 2 2 st armaturer 2x36W lyser alltid över robot. Ytterligare 2 st armaturer (servicebelysning) som finns på egen brytare är också tända. 3 160 Servicebelysning kopplas till knapp med timer. Ev. med möjlighet att koppla förbi timer vid längre servicebesök Antar att servicebelysning endast lyser i medeltal 1 h/dag 1 640 1 520 Robot 3 1 st armatur 2x36 W lyser alltid över robot. Ytterligare 1 st armatur (servicebelysning) är också tänd. 1 580 820 760 Verkstad 5 st armaturer 2x36 W lyser under 14h/dag året runt. Tänds då verkstad larmas av. 2 300 Ytterligare ljuskälla på timer installeras. Halogenstrålkastare, 500 W, på timer som används vid tillfällig passering. Antas användas 0,5 h/dag. 90 2 210 Summa 13 070 David Hårsmar, Rådgivarna,

34 Energieffektivisering
Exempel LED Bild hämtad från: Foto: Baltzar Karlsson Bild hämtad från: David Hårsmar, Rådgivarna,

35 Rådgivarkurs Energieffektivisering, Linköping
mars 2011 Högtrycksnatrium Foto: David Hårsmar God spridning Få ljuskällor I detta stall kombinerat med särskild nattbelysning (11 W PL kompaktlysrör) Bild hämtad från: David Hårsmar, Rådgivarna,