Sanace osvětlení versus elektrořemesla

Vzhledem k razantním technologickým změnám, které přinášejí nové technické možnosti v oblasti osvětlení z hlediska větší účinnosti, kvality a komfortu obsluhy, ale také nových služeb, dostávají se osvětlovací systémy stále více do popředí při plánování a projektování technického vybavení budov (obr. 1).

Vzhledem k razantním technologickým změnám, které přinášejí nové technické možnosti v oblasti osvětlení z hlediska větší účinnosti, kvality a komfortu obsluhy, ale také nových služeb, dostávají se osvětlovací systémy stále více do popředí při plánování a projektování technického vybavení budov (obr. 1). Toto platí nejen u novostaveb, ale také při sanacích stávajících objektů fondu budov. Významný impulz pro modernizaci představují také trvající zákazy používání svítidel s některými typy široce používaných světelných zdrojů. Díky tomu se tak pro elektroinstalatéry otevírá velmi zajímavá oblast pro jejich profesní a obchodní aktivity.

Rychlá transformace trhu se světelnými zdroji směrem k LED technice může být v současné době považována za prakticky ukončenou. Hlavním hnacím motorem pro upuštění od klasických světelných zdrojů byl enormní kvantový skok v možnostech úspor elektrické energie adekvátně doprovázený snížením provozních nákladů. Zpravidla lze dosáhnout úspor okolo 50 %, popř. ve spojení s řízením světla dokonce až 80 %. V důsledku toho se koncepce osvětlení s LED stala již standardem v řemeslném, průmyslovém i komunálním sektoru. Tím se mj. vytvářejí technické předpoklady pro další inovace.

  
Obr. 1. LED dokážou mnohé, mj. také v oblasti architektury, Obr. 2. Moderní LED zařízení umožní průhlednost nákladů

Příkladem pro to mohou být digitální služby, neboť systémové komponenty osvětlovacích zařízení s LED jsou schopné poskytovat provozní údaje. Díky tomu je možné monitorovat, analyzovat a optimalizovat spotřebu energie. Na základě poskytovaných údajů se dají také předvídat potřeby údržby a přizpůsobit intervaly údržby vzhledem k využívání zařízení. To přináší pro elektrořemeslo jasnou perspektivu dalších technicko-obchodních aktivit u již realizovaných modernizací světelných zařízení v podobě dalších smysluplných souvisejících služeb poskytovaných zákazníkovi (obr. 2).

Další šance spočívají ve skutečnosti, že LED svítidla mohou nad rámec vlastního osvětlení také údaje (data) přijímat. Všudypřítomná LED svítidla mohou docela dobře sloužit jako nosiče pro senzory, které umožní např. v obchodech měřit a vyhodnocovat počet přítomných zákazníků v čase, a přizpůsobit tak počet zaměstnanců frekvenci návštěvníků. Také u venkovního osvětlení se nabízejí různé možnosti dodatečného využití. Senzory v LED svítidlech a stožárech svítidel mohou např. pomáhat najít volné parkovací místo, u antén WLAN připravit bezdrátový přístup na internet nebo u nabíjecích zařízení posloužit jako „čerpací stanice“ pro e-kola a elektroauta. Všechny tyto možnosti dělají právě ze sanací osvětlovacích systémů ještě zajímavější oblast pro elektrořemeslné aktivity.

Elektrotechnické firmy, které dokážou včas rozpoznat možnosti moderních osvětlovacích systémů a disponují potřebným know-how pro jejich projektování a zřizování, mají velmi dobrou výchozí pozici s perspektivou zajištěné budoucnosti.

V oblasti sanací má elektrořemeslo vynikající akviziční možnosti, neboť elektroinstalatér představuje odborné kompetentní rozhraní směrem k provozovateli osvětlovacích zařízení. Díky znalostem o technickém stavu daného zařízení může zákazníka nezávazně informovat o možnostech modernizace. Vzbudí-li u zákazníka zájem, může mu následně v souladu s jeho konkrétními potřebami nabídnout vypracování korektně volených sanačních návrhů osvětlení.

Individuální poradenství, plánování a projektování podle nejnovějšího stavu techniky a korektní realizace představují v procesu sanace faktory úspěchu. V dalším textu jsou popsána některá doporučení týkající se menších a středních sanačních projektů.

 

Důvody pro sanaci osvětlení

Pro modernizaci osvětlovacích zařízení existuje mnoho důvodů. Zde jsou uvedeny tři důležité argumenty, u nichž může elektroinstalatér zvláště dobře uplatnit svou odbornou expertízu.

 

            Spolehlivost napájení s náhradními zdroji

Již dříve vedla u žárovek nebo vysokotlakých rtuťových výbojek jejich nedostatečná světelná účinnost k zákazu používání. S evropskou směrnicí ekodesignu z 5. prosince 2019 došlo ještě k dalšímu zpřísnění požadavků. Důležitá informace pro všechny zákazníky elektrořemesla: Od 1. září 2023 nebudou smět být uváděny do oběhu lineární zářivkové zdroje T8, tedy zářivky s průměrem trubice 26 mm v délkách 600, 1 200 a 1 500 mm. To se dotkne mnohých osvětlovacích zařízení v průmyslu, obchodu i v řemeslné oblasti. Kromě toho platí od tohoto data zákaz halogenových světelných zdrojů s paticemi G4, GY6,35 a G9, které se ve velké míře používají např. v restauracích či hotelech.

Vzhledem k blížícímu se termínu zákazu není radno příliš otálet. Očekávané zákazy používání dotyčných světelných zdrojů by měly být součástí každého budoucího poradenského pohovoru se zákazníkem, aby mohla být daná situace včas vysvětlena, odsouhlasena a plánovitě uskutečnitelná.

 

            Náklady na údržbu

Požaduje-li zákazník údržbu osvětlení, lze se domnívat, že už sám zjistil jisté nedostatky. V tomto případě je dobré se neunáhlit s prostou výměnou svítidel, ale nejprve ověřit, zda je daný systém osvětlení ještě do budoucna technicky udržitelný.

V tomto kontextu si lze položit tyto otázky:

–          Je dané zařízení z hlediska elektrického, mechanického a tepelného ještě vůbec bezpečné?

–          Jsou materiály – zvláště plasty – povážlivě zestárlé?

–          Jsou kompaktní zářivková svítidla v optickém systému ještě korektně instalována?

–          Pronikají zestárlými těsněními a kabelovými průchodkami prach a vlhkost do vnitřku svítidla?

–          Jsou ještě stále k dispozici náhradní díly?

S přibývající dobou provozu se množí problémy s elektronickými předřadníky zářivkových světelných zdrojů, které již překročily svou dobu života a tu a tam vynechávají.

 

            Připomínky uživatelů

Vyjádří-li zákazník nespokojenost s osvětlením, je třeba okamžitě jednat. Důvody stížnosti mohou být různé. V takovémto případě platí, že je třeba systematicky věnovat pozornost všem světelnětechnickým kvalitativním vlastnostem osvětlovacího systému. Bohužel se může v ojedinělých případech stát, že jsou takto postižena také novější LED zařízení, u kterých byla použita kvalitativně nedostatečná svítidla nebo u kterých došlo k projektovým či instalačním chybám.

V Německu jsou odborné požadavky na revizního technika osvětlení pracovišť definovány v zásadách Německého zákonného úrazového pojištění (DGUV – Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung) v kapitole 315-201 Technik pro revize a posuzování osvětlení pracovišť. Požadovanou specializaci lze získat na odborných seminářích ve vzdělávacích zařízeních pro světelnou techniku. Přesně definovaná učební látka obsahuje 16 vyučovací hodin. Toto zvýšení kvalifikace se získáním certifikátu DGUV je v Německu považováno za konkurenční výhodu, a proto je profesními cechy vřele doporučováno pro všechny elektromontážní firmy, které se chtějí intenzivně věnovat sanacím osvětlení.

 

Stav techniky: Světlo emitující diody (LED)

Zatímco ještě před deseti lety nedopadlo technické rozhodnutí ve všech aplikačních případech vždy ve prospěch LED, jsou v současné době vlastně všechny provozní vlastnosti optimalizovány do té míry, že polovodičový zdroj světla (LED) představuje v každém případě lepší volbu. V následujícím textu jsou uvedeny tři vlastnosti LED, které hrají významnou roli v poradenství pro zákazníky.

 

           Účinnost

Důležitým faktorem pro snížení provozních nákladů je vyšší měrný světelný výkon LED zdroje. Tato veličina v jednotkách lm/W vyjadřuje, jak účinně zdroj mění vstupní energii na viditelné světlo. Zatímco např. zářivkové světelné zdroje ve svém nejúčinnějším provedení v podobě zářivky T5 se dostanou na přibližně 105 lm/W, dosahují současné LED moduly až 210 lm/W. Samotná LED svítidla dodávají další vlastní příspěvek k účinnosti. U téměř každého osvětlovacího systému s LED je možné světlo LED modulů vést z optického systému mnohem lépe a bezztrátově, než tomu bylo u optiky pro klasická osvětlovací zařízení. Výsledkem jsou mimořádně vysoké měrné světelné výkony pro celé LED svítidlo. U přístrojových konzolí pro systémy světelných pásů to jsou např. vynikající hodnoty okolo 175 lm/W.

 

            Doba života

Životnost je dalším „trumfem“ LED zdrojů oproti dosavadním světelným zdrojům. Ke snížení počátečního světelného toku o 20 % dochází u většiny běžných LED systémů teprve po asi 50 000 h. Pro speciální aplikace, jako jsou např. vysoké průmyslové haly, mají LED systémy dobu života i 70 000 h rovněž při 20% snížení světelného toku. Naproti tomu stará zařízení s trubicovými zářivkami a indukčními předřadníky vykazují 20% snížení světelného toku již po asi 16 000 h. Dlouhá životnost LED zdrojů vede navíc k významně delším intervalům údržby, což zase snižuje náklady na údržbu a zabraňuje provozním výpadkům, které pravidelně vznikají při výměně klasických světelných zdrojů.

 

            Četnost spínání a vývoj světelného toku

Mnohá dobře míněná použití pohybových hlásičů vedla v minulosti u klasických světelných zdrojů k problémům. Tak např. u zářivkových světelných zdrojů – zvláště v indukčním nebo elektronickém režimu s nedostatečným předžhavením elektrod – se vyskytovaly předčasné funkční výpadky při častém spínání. Ani pomalý vývoj světelného toku u klasických světelných zdrojů z nich nedělal právě ideální přístroje pro senzorové řízení. Naproti tomu LED zdroje jsou při častém spínání zcela nekritické. Proto tam, kde je to smysluplné, je v současnosti možné osvětlovací zařízení s LED řídit bez váhání přes hlásiče přítomnosti. K takovýmto aplikačním případům patří např. chodby, sklady nebo nakládací rampy.

 

Hlediska při výběru svítidel

LED systémy jsou v současnosti nepochybně tou správnou technickou volbou. Přesto je možné zajistit spolehlivost režimu práce a bezpečnost pouze tehdy, je-li při projektování a realizaci osvětlení věnována náležitá pozornost příslušným údajům výrobců svítidel.

 

            Aplikačně konformní doba života

Světelný tok LED svítidel postupem času klesá (vlivem degradace). Proto je definována jmenovitá doba života (L_x), která je popsána poklesem pod předem stanovenou hodnotu minimálního světelného toku x (%).

Příklad: 50 000 h, L₈₀. Příslušné údaje jsou uvedeny v podkladech výrobce svítidla (obr. 3).

Při výběru výrobku je třeba dbát na to, aby doba života celého systému (např. při zahrnutí elektronických ovládacích či funkčních zařízení) odpovídala typickým celkovým provozním hodinám daného aplikačního případu.

Obr. 3. Korektní údaje doby života sestávají z časového údaje v hodinách ve spojení s očekávaným zbývajícím světelným tokem L_x v procentech

 

            Teplota prostředí

Okolní teplota ovlivňuje provozní vlastnosti svítidla. Právě u LED svítidel hraje tato skutečnost významnou roli. Hodnota t_a stanovuje jmenovitou teplotu prostředí (v provozu smí být tato hodnota krátkodobě překročena o 10 K), při které by mělo být dané svítidlo provozováno při dodržení všech parametrů důležitých z hlediska bezpečnosti. Při hodnotě teploty prostředí t_a = 25 °C se nemusí na svítidle, resp. v dokumentaci svítidla uvádět žádné údaje.

U některých případů použití, např. v kuchyních, pekárnách nebo speciálních výrobních halách, však není paušálně možné implicitně uvažovat s teplotou prostředí 25 °C. V těchto případech se musejí použít svítidla, která jsou výrobcem určena pro teploty, které se vyskytují v daném prostředí. Přípustná hodnota teploty je uvedena na typovém štítku svítidla a ve výrobkové dokumentaci.

Při montáži je třeba věnovat pozornost tomu, aby byl zajištěn odvod tepla ze svítidla. Proto by neměla být vestavná svítidla a dolnozářiče zakrývány tepelněizolačním materiálem, není-li to výslovně povoleno výrobcem svítidla. Na tuto skutečnost upozorňuje výstražná značka (obr. 4).

Obr. 4. Výstražná značka: Svítidlo nesmí být zakryto tepelněizolačním materiálem

 

Přestavba na LED zdroje – retrofity

Nejjednodušší forma sanace spočívá v přestavbě stávající instalace na LED zdroje, tzv. retrofity. U řemeslnických zařízení je tím často myšlena výměna stávajících zářivek za LED trubice. Staré osvětlovací systémy tak mohou za relativně málo peněz profitovat z výhod LED zdrojů. Aby se však dalo předejít eventuálním problémům z tohoto řešení, měli by kvalifikovaní elektroinstalatéři provést napřed světelnou a elektrotechnickou kontrolu daného osvětlovacího systému. V následujícím textu jsou uvedeny některé z těchto kontrol.

 

            Kontrola: Světelný tok

Nejprve je třeba zkontrolovat, zda světelný tok LED retrofitů odpovídá minimálně používaným zářivkovým světelným zdrojům (viz tab.). Menší světelné toky vedou k adekvátně menším osvětlenostem. To může mít za následek skutečnost, že hodnoty osvětlenosti předepsané ve standardech pro pracoviště nebudou moci být dodrženy. Takováto světelná instalace pak již není v souladu s legislativou týkající se pracovišť.

Tabulka typických světelných toků zářivkových světelných zdrojů ve stávajících instalacích

            Kontrola: Rozložení svítivosti

Ne vždy mají LED retrofity rozložení svítivosti 360°, které je srovnatelné se zářivkovými světelnými zdroji. Toto může vést k tomu, že optika obsažená ve starých svítidlech již nebude moci plnit svou funkci buď vůbec, nebo pouze omezeně. Rozložení svítivosti svítidel bude v tomto případě odchýleno od původního stavu, což může vést k nerovnoměrnostem v rozložení osvětlenosti v prostoru. Z tohoto důvodu se doporučuje provést přestavbu nejprve ve vhodné vzorové místnosti nebo v dílčí části haly a tam provést veškerá světelnětechnická měření. Na základě takto získaných výsledků by měl následovat akceptační pohovor s uživatelem.

 

            Kontrola: Elektrotechnika

Retrofity není v zásadě možné použít stejnou měrou u všech typů předřadníků. Často jsou koncipovány pouze pro indukční nebo pouze pro elektronické předřadníky. V praxi musí být zajištěna správná kombinace. Toto platí zvláště u smíšených zařízení nacházejících se v jednom objektu. Tandemová zapojení, jak je to časté u svítidel pro 18W zářivky, stmívání a provoz na stejnosměrné napětí většinou nejsou možné.

 

Výměna svítidel 1 : 1

Lepší sanační přístup představuje výměna starých svítidel za LED svítidla v poměru 1 : 1. Výsledkem je pak osvětlovací zařízení podle nejnovějšího stavu techniky se všemi výhodami LED. Smysluplná jsou LED svítidla s certifikací nezávislého třetího subjektu: Neutrální zkušební ústav osvědčí elektrickou, tepelnou a mechanickou bezpečnost podle souboru evropských norem EN 60598 Svítidla. Svítidla jsou poté opatřena značkou VDE nebo ENEC. V těchto případech je elektroinstalatér osvobozen od vlastních kontrol s ohledem na bezpečnost výrobku.

Speciální výhoda výměny svítidel 1 : 1 spočívá v tom, že lze většinou zachovat montážní otvory a kabelové vývody. Samotná montáž pak trvá v rámci krátkého přerušení provozu pouze několik hodin (obr. 5). Nicméně i při výměně svítidel 1 : 1 jsou nezbytné odborné znalosti elektroinstalatéra. Toto platí zvláště při výběru vhodných svítidel a při přípravě světelné a elektrotechnické revize. Zvolená LED svítidla by měla mít přibližně stejné rozdělení svítivosti jako svítidla stará. Stejně tak je třeba věnovat pozornost tomu, aby nová svítidla měla minimálně stejný světelný tok jako stará svítidla. Pro stávající světelné zařízení lze tuto hodnotu vypočítat z celkového světelného toku dosud používaných světelných zdrojů na jedno svítidlo vynásobeného účinností svítidla. Z důvodu bezpečnosti by měl následovat světelnětechnický výpočet, který by dokládal splnění normalizovaných charakteristik. Kromě toho je třeba dbát na to, aby zvolená LED svítidla byla výrobcem určená pro převládající teplotu prostředí, stejně jako pro dané síťové napětí a frekvenci v místě instalace. Při zvláštních podmínkách okolního prostředí, např. s výskytem sirných nebo čpavkových par, je nezbytná konzultace s výrobcem zvolených svítidel.

Může být smysluplné provést nové osvětlovací zařízení tak, že se realizují vyšší osvětlenosti jako momentálně normalizované minimální hodnoty. Toto lze doporučit např. tehdy, když starší uživatelé osvětlení mají vyšší světelnou potřebu. V tomto případě je třeba zvolit LED svítidla s vyššími světelnými toky, ale stále s potlačením oslnění v souladu s normami. Účelově je dobré provést osvětlovací zařízení jako stmívatelné, aby si mohl uživatel flexibilně nastavovat osvětlenost podle svých individuálních světelných potřeb. Zpravidla nejsou u výměny svítidel 1 : 1 k dispozici žádná řídicí vedení. Pro tyto případy nabízejí výrobci svítidel bezdrátová řešení.

Obr. 5. Široce rozšířená kvadratická rastrová vestavná svítidla lze rychle a jednoduše nahradit účinnými LED systémy s atraktivním designem

 

Moderní plánování

Chytré osvětlovací systémy podporují digitální koncepce, jako jsou např. New Work, Industry 4.0 nebo Smart City. Pouze kompletní nové projekty vedou při sanacích zpravidla ke světelným řešením, která jsou přizpůsobena těmto novým „světům práce“. V následujícím textu jsou jako příklad plánování osvětlení uvedeny kanceláře.

Digitalizace, ale také demografické změny, individualita a rovnováha mezi pracovním a osobním životem jednotlivce (tzv. work-life balance) mění moderní pracovní struktury v kanceláři. Projekční práce, propojení sítí a neformální komunikace výrazně utvářejí všední kancelářský den, a vyžadují tak nové pracovní a prostorové koncepce. Díky tomu rostou také požadavky na osvětlení kanceláří. Dynamické a individuální osvětlení je rozhodujícím faktorem pro produktivní práci a motivované pracovníky, a to jak pro klasický kancelářský svět, tak také pro flexibilní koncepce New Work.

Projektant má zatím k dispozici různé varianty řešení: Klasické všeobecné osvětlení nástavbovými, vestavnými nebo závěsnými svítidly dokáže vytvořit téměř v každém místě prostoru dobré zrakové podmínky. Alternativně přicházejí v úvahu také svítidla pro pracovní zóny jako nástropní závěsná svítidla nebo pohyblivá stojanová svítidla. Osvětlují výborně pracovní oblast a dávají svým nepřímým světelným podílem nezbytné základní světlo do pracovního prostředí. Ve srovnání s klasickým všeobecným osvětlením představují svítidla pro pracovní zóny většinou efektivnější alternativu. Inovační přímo-nepřímo vyzařující stolní svítidla sledují světelnětechnický princip stojanových svítidel pro pracovní oblast. S použitím nové světelné techniky zabraňují tato svítidla rušivému oslnění při pohledu shora do svítidla. U variabilních kancelářských stolů je rozložení osvětlenosti v pracovní oblasti s těmito systémy nezávislé na výškovém nastavení (obr. 6).

Maximální kvalita světla je zajištěna tehdy, jsou-li osvětlovací systémy provedeny cirkadiánně, tj. přibližně s denní periodou. V principu lze tohoto dosáhnout se všemi třemi zmíněnými koncepcemi osvětlení. Osvětlenost a barevný tón světla (teplota chromatičnosti) se mění v tomto případě analogicky k dennímu světlu. To vede u člověka ke stabilizaci jeho biologického rytmu den-noc. Tím je pozitivně ovlivňována nálada, dobrý zdravotní stav a výkonová připravenost člověka.

Obr. 6. Zonální cirkadiánní osvětlení pracovních oblastí s přímo-nepřímo vyzařujícími stolními svítidly

Obr. 7. Kvalifikovaný světelný technik s certifikátem podle německých norem je světelný expert nezávislý na výrobcích svítidel

 

Závěr

Kdo chce vstoupit do podnikání v oblasti sanací osvětlení jako kompetentní elektrotechnický subjekt, musí u nových řešení osvětlení zvládat poradenství, projektování, prodej i realizaci. V Německu jsou příslušné požadavky na kvalifikaci uvedeny v normách DIN 67517 Vnitřní osvětlení a DIN 67518 Venkovní osvětlení. V tomto smyslu certifikovaný světelný technik má rozsáhlé vědomosti v oblasti světelné a osvětlovací techniky a může tuto kvalifikaci fundovaně využít pro projektování a provoz zařízení vnitřního osvětlení (obr. 7). Tento certifikát je nejen dokladem odbornosti a důvěryhodnosti elektrotechnika, ale také skvělým prostředkem, jak se prosadit na trhu.

 

Literatura:

[1] Německý odborný časopis pro elektrotechniku de, č. 10-11/2020, vydavatelství Hüthig & Pflaum Verlag GmbH München (www.elektro.net/heftarchiv).

 

Některé normy související s tématem článku

–          DIN 67517

DIN 67517:2015 Světelná technika – Požadavky na kvalifikaci světelného technika – Vnitřní osvětlení. Tento normalizační dokument vypracoval zvláštní výbor NA 058 BR-01 SO Certifikovaný světelný technik v rámci Normalizačního výboru DIN pro světelnou techniku. Dokument stanovuje požadavky na kvalifikaci fyzických osob, které pracují jako „světelný technik – vnitřní osvětlení“. Činnost těchto osob spočívá především v posuzování, poradenství, projektování, zřizování, jakož i v provozu a údržbě zařízení pro vnitřní osvětlení.

–          DIN 67518

DIN 67518:2015 Světelná technika – Požadavky na kvalifikaci světelného technika – Venkovní osvětlení. Tento normalizační dokument vypracoval zvláštní výbor NA 058 BR-01 SO Certifikovaný světelný technik v rámci Normalizačního výboru DIN pro světelnou techniku. Dokument stanovuje požadavky na kvalifikaci fyzických osob, které pracují jako „světelný technik – venkovní osvětlení“. Činnost těchto osob spočívá především v posuzování, poradenství, projektování, zřizování, jakož i v provozu a údržbě zařízení pro venkovní osvětlení.

Ing. Josef Košťál