LICHTREGELSYSTEMEN ZORGEN VOOR ENERGIEBESPARING

Regelsystemen voor kunstverlichting zijn een belangrijk onderdeel geworden van verlichtingsinstallaties, zowel in de residentiële als in de niet-residentiële sector. Ze worden om verschillende redenen toegepast: het verhogen van het visuele en het gebruikscomfort, het realiseren van een energiebesparing, het wegwerken van de piek in het elektriciteitsverbruik, uit esthetische overwegingen.

WAT ZIJN REGELSYSTEMEN?

Een regelsysteem voor kunstverlichting is een component of een verzameling van componenten die toelaat om op basis van een of meerdere parameters de kunstverlichting te regelen. Een regelsysteem bestaat typisch uit drie soorten componenten, elk met hun eigen functie. Over het algemeen worden de volgende functies onderscheiden: waarnemen verwerken activeren. In de eerste plaats registreert een regelsysteem informatie uit de omgeving. Bij automatische regelingen gebeurt de waarneming aan de hand van een of meerdere sensoren (bv. detectie van beweging of geluid, meting van hoeveelheid licht, bepaling van tijdstip). Bij manuele regelsystemen zijn er geen sensoren in de regeling betrokken, maar geeft de gebruiker zelf input, bijvoorbeeld via een schakelaar of een drukknop. De controller interpreteert de informatie van de waarneming en verwerkt deze (eventueel op basis van vooraf ingestelde parameters) tot een opdracht die de nieuwe toestand van de kunstverlichting vastlegt. De opdracht kan bijvoorbeeld het dimmen naar een bepaald niveau of het in- of uitschakelen van de verlichting zijn. Tot slot voert de actuator de taak uit: hij vertaalt de ontvangen opdracht naar een actie van de lichtbron. De meest bekende actuatoren zijn het voorschakelapparaat (tl-verlichting) of de driver (ledverlichting) van het verlichtingstoestel. Bij zowel manuele als automatische regelingen kunnen de verschillende componenten zowel gescheiden als samen in één toestel voorkomen.

CLASSIFICATIE LICHTREGELSYSTEMEN

De meeste lichtregelsystemen worden geplaatst om het comfort van de gebruiker (visueel of gebruikscomfort) te verbeteren en/of om een energiebesparing te realiseren. Er zijn verschillende types regelsystemen op de markt beschikbaar. Om in het uitgebreide aanbod een weg te vinden, kunnen de regelsystemen worden ingedeeld volgens hun eigenschappen. Er kan bijvoorbeeld een indeling gemaakt worden in functie van de actie die wordt uitgevoerd: een regelsysteem kan ervoor zorgen dat een lichtbron in- of uitgeschakeld wordt, of kan de lichtstroom wijzigen. Met de opkomst van de ledtechnologie komen er ook meer en meer systemen op de markt die toelaten om de kleurtemperatuur van het kunstlicht te variëren. In deze context wordt de term 'tunable white' vaak gebruikt. Het doel kan bijvoorbeeld zijn om in te spelen op de sfeer die de verlichting creëert, of om met de kunstverlichting het effect van het daglicht na te bootsen. Behalve een indeling volgens de uitgevoerde actie kan er ook een indeling gemaakt worden volgens de manier waarop de waarneming gebeurt. Het is op deze indeling dat hierna verder wordt ingegaan. Zoals eerder vermeld, kan de waarneming gebeuren met behulp van een sensor (automatische regelsystemen) of via de invoer door de gebruiker (manuele regelsystemen).

MANUELE LICHTREGELSYSTEMEN

Dit zijn systemen die afhankelijk zijn van een actie en dus een wens van de gebruiker. De typische componenten die hierbij gebruikt kunnen worden, zijn een schakelaar, een druk- of draaiknop en een afstandsbediening. Met de razendsnelle integratie van smart devices (smartphones, tablets …) in het dagelijkse leven worden ook deze toestellen meer en meer gebruikt voor het manueel regelen van de kunstverlichting. De manuele regeling kan op verschillende niveaus gebeuren. De verlichting wordt meestal per ruimte geregeld, maar het kan ook nuttig zijn om een ruimte in te delen in verschillende zones, om zo de gebruiker de mogelijkheid te geven om de kunstverlichting enkel in te schakelen in de zone waar ze ook effectief licht nodig heeft (bv. i.f.v. bezetting, i.f.v. daglichtinval …). Hierbij is wel steeds het volgende principe in gedachten te houden: hoe eenvoudiger het systeem te begrijpen en te gebruiken is, hoe efficiënter de gebruikers het zullen benutten.

AUTOMATISCHE LICHTREGELSYSTEMEN

De werking van een automatisch lichtregelsysteem is, in tegenstelling tot bij manuele systemen, niet, of nauwelijks, afhankelijk van de ogenblikkelijke wens van de gebruiker. Het systeem werkt namelijk uit zichzelf, volgens de manier waarop het bij de installatie is ingesteld. Automatische regelsystemen zijn daarom zeer geschikt als het doel is om energie te besparen, op voorwaarde dat ze correct geïnstalleerd en afgesteld werden. De waarneming die een automatisch regelsysteem doet, berust doorgaans op een of meerdere van de volgende drie principes: waarneming van tijd, aanwezigheid of licht. De sensor neemt de fysische grootheid waar en zet deze (eventueel op basis van vooraf ingestelde parameters) om in een bruikbaar signaal voor verwerking in het regelsysteem.

Op basis van tijd

Hieronder worden systemen met kloksturingen verstaan die het licht in- of uitschakelen op bepaalde tijdstippen. Hierbij valt een onderscheid te maken tussen twee types:

• Systemen met absolute tijdmeting: deze systemen zijn vergelijkbaar met een typische klok. Ze geven de tijd voor een bepaalde tijdzone weer, bv. 18.15 u. Ze kunnen een actie uitvoeren op bepaalde ingestelde tijdstippen. Het kan gaan om het dimmen van de verlichting, maar meestal worden deze systemen gebruikt om de verlichting in of uit te schakelen. Er bestaan zowel analoge als digitale systemen. Ze kunnen werken volgens een dag-, week- of jaarprogramma (al dan niet met astronomische instelling). Door het feit dat deze systemen met vaste tijdstippen werken, zijn ze vooral toepasbaar in gebouwen met een voorspelbaar bezettingspatroon. Ze kunnen gebruikt worden in kantoorgebouwen, maar zeker ook in bv. callcenters, winkels en musea.

• Systemen met relatieve tijdmeting: hier wordt de associatie met een chronometer gemaakt. De systemen kunnen namelijk een bepaalde actie uitvoeren, na een bepaalde periode waarbij ze tellen vanaf nul, meestal in seconden. Veelal gaat het om het uitschakelen van de verlichting. De meest klassieke, 'zuivere' toepassing van dit type systeem gebeurt in trappenhuisautomaten. Zoals de naam al aangeeft, zijn trappenhuisautomaten schakelaars die vaak worden gebruikt in ruimtes waar zich trappen bevinden (bv. in gemeenschappelijke zones in appartementsgebouwen of in de trappenzalen in publieke gebouwen). Maar eigenlijk kunnen ze gebruikt worden voor elke ruimte waarin men typisch korte tijd verblijft en men wil vermijden dat de verlichting langer blijft branden dan noodzakelijk, zoals in gangen, bergingen, inkomruimtes …De werking van trappenhuisautomaten is meestal zeer eenvoudig. Vaak bevinden ze zich in de schakelkast en worden ze bediend aan de hand van een of meerdere drukknoppen die zich in de geregelde ruimte bevinden. Behalve in trappenhuisautomaten wordt het principe van de tijdvertraging ook vaak toegepast in combinatie met sensoren die de aan-/afwezigheid waarnemen (zie verder).

Op basis van aanwezigheid

Terwijl de regeling bij kloksturingen gebeurt op basis van de verwachte aanwezigheid van personen in de ruimte, wordt de verlichting in deze systemen automatisch geregeld in functie van de werkelijke aanwezigheid: een sensor detecteert of er menselijke activiteit (beweging of geluid) plaatsvindt, en de controller beslist op basis van deze info of de toestand van de kunstverlichting aangepast moet worden. Voor een binnentoepassing wordt er typisch een onderscheid gemaakt tussen twee regelstrategieën: aan- en afwezigheidsdetectie. Zowel bij aan- als afwezigheidsdetectie schakelt de verlichting zich automatisch uit wanneer de sensor gedurende de ingestelde tijdvertraging geen menselijke activiteit meer waargenomen heeft. Het verschil tussen de strategieën zit in het inschakelen van de verlichting. Bij een aanwezigheidsdetectie schakelt de verlichting zich automatisch in, zodra er aanwezigheid gedetecteerd wordt, terwijl dat bij een afwezigheidsdetectie altijd manueel moet gebeuren. Voor welke regelstrategie er gekozen wordt, hangt af van de prioriteiten van de gebruiker. Vanuit een energetisch standpunt is een afwezigheidsdetectie steeds het meest interessant: de verlichting brandt enkel wanneer de gebruiker het effectief nodig vindt. De meeste producten voor aan-/afwezigheidsdetectie die vandaag op de markt aanwezig zijn, werken volgens de PIR-technologie. Bij de PIR-detectie wordt er gebruikgemaakt van bewegingssensoren die vooral gevoelig zijn voor straling met een golflengte van zowat 10 μm, de piekgolflengte van de infrarode straling (warmte) die het menselijke lichaam uitstraalt. Aangezien infrarode straling wordt geabsorbeerd door de meeste materialen (zelfs door glas), hebben PIR-sensoren, in tegenstelling tot een aantal andere technologieën, altijd rechtstreeks zicht nodig op de beweging om ze te kunnen waarnemen. Voor een buitentoepassing wordt doorgaans een 'variant type'- systeem gebruikt, de bewegingsmelder. Bewegingsmelders schakelen de verlichting gedurende een bepaalde tijd in wanneer er beweging wordt gedetecteerd, meestal om veiligheids- of bewakingsredenen. Ook voor binnentoepassingen kunnen ze soms nuttig zijn, bijvoorbeeld in parkeergarages en trappenhallen.

Op basis van licht

Lichtsensoren detecteren een lichtstroom. Ze doen met andere woorden een waarneming van de invallende hoeveelheid licht. Op basis van deze waarneming kan de kunstverlichting bijgestuurd worden. In de binnenverlichting vinden lichtsensoren typisch toepassing in daglichtregelsystemen. Hierbij wordt de lichtstroom uit de verlichtingstoestellen automatisch en continu (al dan niet werkend met een tijdvertraging) geregeld in functie van de beschikbare daglichthoeveelheid. Er bestaan enerzijds schakelende en anderzijds dimbare daglichtregelsystemen. Dimbare daglichtregelsystemen krijgen de voorkeur, aangezien ze zowel op vlak van comfort als op vlak van energetische prestaties beter presteren dan systemen die de verlichting in- en uitschakelen in functie van de beschikbare daglichthoeveelheid. Dimbare daglichtregelsystemen zorgen ervoor dat er niet meer energie verbruikt wordt dan noodzakelijk is, zonder hierbij toegevingen te doen op het visuele comfort van de gebruiker. Om de goede werking van het systeem te verzekeren, blijken een correcte installatie en een nauwkeurige afstelling wel van essentieel belang te zijn. Wanneer er gekeken wordt naar de regelstrategie, en hieraan gekoppeld de waarneming die de sensor doet, valt er een onderscheid te maken tussen openloop- en closedloopsystemen. Openloopsystemen regelen de kunstverlichting op basis van een meting van enkel daglicht. De sensor van een openloopsysteem is typisch naar buiten gericht. Closedloopsystemen worden naar het horizontale werkvlak (het bureau) gericht: behalve het daglicht 'zien' ze ook het kunstlicht dat ze bijregelen. Behalve in daglichtregelsystemen worden lichtsensoren ook gebruikt in schemerschakelaars. Een schemerschakelaar schakelt de verlichting automatisch aan wanneer er te weinig licht op de sensor invalt. Deze wordt typisch in buitenomgevingen toegepast en schakelt de verlichting dus automatisch aan wanneer het begint te schemeren. Een variant type systeem combineert de lichtsensor met een bewegingssensor in functie van aanwezigheidsdetectie. Bij waarneming van menselijke activiteit schakelt de detector de kunstverlichting dan enkel automatisch aan als het volgens de lichtsensor te donker is in de ruimte. Twee technologieën worden typisch gebruikt in de lichtsensoren die vandaag op de markt te verkrijgen zijn. Enerzijds zijn er de fotodiodes. Dit zijn eigenlijk kleine zonnecellen. Deze zetten het invallende licht om in een (kleine) elektrische stroom, die dan geïnterpreteerd wordt door de controller. Anderzijds zijn er fotoweerstanden, waarvan de weerstand varieert in functie van de invallende lichtstroom: hoe meer licht er invalt, hoe lager de weerstand.

DCF-KLOKKEN ENASTRONOMISCHE KLOKSYSTEMEN

DCF-klokken bevatten een ontvanger die het signaal van DCF77 (D = Duitsland; C = langegolfsignaal; F = Frankfurt; 77 = frequentie: 77,5 kHz) kan verwerken. DCF77 is een Duitse zender die een tijdsein uitstuurt, afgeleid van enkele atoomklokken, wat de ontvanger toelaat zeer nauwkeurig te synchroniseren. Astronomische klokken kunnen worden beschouwd als een buitenbeentje, omdat ze niet op een vast tijdstip schakelen. Intern werken ze als gewone (DCF-)klokken, maar ze kennen bovendien de tijdverschuiving van zonsopgang en -ondergang in functie van de breedtegraad. Door deze zaken te combineren, worden de schakeltijden aangepast aan de tijd van het jaar en laat het systeem de verlichting enkel functioneren bij duisternis. In bepaalde omstandigheden kan dit systeem de voorkeur krijgen op een klassieke schemerschakelaar (zie verder). In tegenstelling tot die laatste kent het systeem de reële daglichtomstandigheden echter niet en is het in toepassingen waarbij zichtbaarheid en veiligheid belangrijk zijn (bijvoorbeeld parkeerruimtes), vaak beter om toch voor een klassieke schemerschakelaar te kiezen.