AAN-/AFWEZIGHEIDSREGELING ALS STOK ACHTER DE DEUR
EFFECTIEVE MAATREGEL OM ENERGIEVERBRUIK TE VERLAGEN
Al te vaak blijft de verlichting in gebouwen branden wanneer er geen aanwezigheid meer is: de gebruikers hebben niet altijd de nodige discipline om de verlichting bij het verlaten van hun werkplaats uit te schakelen. Om dit onnodige energieverbruik te vermijden, kan er een stok achter de deur voorzien worden door de toepassing van een automatisch lichtregelsysteem. Er bestaan verschillende types systemen. Bij een tijdgestuurde regeling gebeurt de regeling op basis van de verwachte aanwezigheid van personen in de ruimte. Bij aan-/afwezigheidsdetectie wordt de verlichting 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 informatie of de toestand van de kunstverlichting moet veranderen. Deze beslissing is echter afhankelijk van heel wat verschillende aspecten …
Door Ruben Delvaeye en Peter D'Herdt (WTCB, Dep. Akoestiek, Energie en Klimaat
met steun van het IWT VIS-Traject Groen Licht Vlaanderen 2020 (IWT-100955))
AAN- EN AFWEZIGHEIDSDETECTIE
Er komen typisch twee regelstrategieën voor op de markt. Zowel bij aan- als afwezigheidsdetectie schakelt de verlichting zich automatisch uit wanneer de sensor gedurende een bepaalde tijd geen menselijke activiteit meer waargenomen heeft. Het verschil tussen beide strategieën zit in het inschakelen van de verlichting. Bij aanwezigheidsdetectie schakelt de verlichting zich automatisch in, zodra aanwezigheid gedetecteerd wordt, terwijl dat bij afwezigheidsdetectie altijd manueel moet gebeuren. Vanuit energetisch standpunt is afwezigheidsdetectie dan ook steeds het meest interessant: de verlichting brandt enkel als de gebruiker het effectief nodig vindt. Welke strategie men ook kiest, het is aanbevolen om steeds een manuele override te voorzien. Dit geeft de gebruiker de mogelijkheid om de verlichting op elk moment manueel uit te schakelen, bijvoorbeeld omdat hij vindt dat de daglichtinval in de ruimte volstaat, of om de ruimte te verduisteren voor een projectie. Achteraf moet de gebruiker de verlichting uiteraard ook weer kunnen inschakelen.
SENSORTECHNOLOGIEEN
Er bestaan verschillende sensortechnologieën om aan aan-/afwezigheidsdetectie te doen. In akoestische sensoren wordt gebruikgemaakt van een microfoon om op basis van geluid te bepalen of er aanwezigheid is. Bewegingssensoren baseren zich op een menselijke beweging, die afhankelijk van de gebruikte technologie op verschillende manieren waargenomen kan worden. Sensoren op basis van ultrasone golven of microgolven zenden zelf golven uit en bekijken of de karakteristieken van de weerkaatste golven veranderd zijn wanneer deze weer invallen op de sensor. Bij passieve infrarooddetectie (PIR) neemt de sensor een verplaatsing van warmte waar. De meeste producten voor aan-/afwezigheidsdetectie die vandaag op de markt aanwezig zijn, werken volgens de PIR-technologie. In het vervolg van dit artikel wordt er dan ook op de PIR-technologie gefocust.
PIR-TECHNOLOGIE
Werkingsprincipe
Bij PIR-detectie wordt 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 menselijk lichaam uitstraalt. Aangezien infrarode straling wordt geabsorbeerd door de meeste materialen (zelfs door glas), hebben PIR-sensoren, in tegenstelling tot een aantal andere technologieën, dan ook altijd een rechtstreeks zicht nodig op de beweging om ze te kunnen waarnemen. Het detectieveld van PIR-sensoren is onderverdeeld in verschillende vanaf de sensor radiaal gerichte zones. De sensor neemt de overgang van de infrarode straling (en dus de beweging van mensen) tussen twee verschillende zones van het detectieveld waar. Op een grotere afstand van de sensor worden de zones breder en wordt de afstand tussen twee overgangen dus groter. Kleine laterale bewegingen of korte bewegingen naar de sensor toe of van de sensor weg kunnen zich dan binnen eenzelfde zone afspelen, waardoor deze bewegingen niet meer gedetecteerd worden.
Positionering van de pir-detector
De correcte keuze en positionering van de detector zijn erg belangrijk om verkeerde waarnemingen door de sensor (met als gevolg 'valse aan' of 'valse uit') te vermijden. Het detectieveld van de sensor moet groot genoeg zijn om de volledige bruikbare oppervlakte van de ruimte af te dekken. Aangezien PIR-sensoren een rechtstreeks zicht moeten hebben op de beweging, moet de detector bovendien zo geplaatst worden dat de sensor alle relevante posities in de ruimte effectief kan 'zien'. Bij de keuze van de positie van de detector moet dan ook reeds rekening gehouden worden met de latere inplanting van het meubilair in de ruimte. Wanneer er voor een lichtregelsysteem gekozen wordt waarbij aan-/afwezigheidsdetectie (PIR-sensor) en daglichtregeling (lichtsensor) gecombineerd worden in één toestel, moet er met beide rekening gehouden worden bij het positioneren van het systeem. Wanneer er aan-/afwezigheidsdetectie wordt toegepast in grotere ruimtes, of in ruimtes die in verschillende delen worden verdeeld door de aanwezigheid van meubilair, lukt het vaak niet om met één detector de volledige oppervlakte van de ruimte af te dekken. In dit geval kunnen verschillende 'hulpdetectoren' aangesloten worden op de detector die de verlichting stuurt. Er is dan sprake van een 'master-slave'-combinatie van detectoren.
Vastleggen van de nalooptijd
Hoewel een correcte positionering van de detector al veel problemen kan vermijden, bestaat er altijd een risico dat de sensor gedurende een bepaalde periode geen beweging waarneemt, terwijl er toch nog personen in de ruimte aanwezig zijn. Dit kan bv. het gevolg zijn van het feit dat de personen niet of te weinig bewogen hebben (bv. tijdens het lezen van een boek, het typen op een laptop …) of dat de personen zich op de rand van (of zelfs buiten) het detectieveld van de sensor bevonden. Om te vermijden dat de verlichting vaak ongewenst zou uitvallen, wordt de verlichting niet meteen na de laatste waarneming uitgeschakeld, maar pas na een zekere periode zonder waarneming. Deze periode wordt de nalooptijd (of tijdsvertraging) genoemd. De nalooptijd is doorgaans instelbaar op de detector en kan een kritische factor zijn om de beoogde energiebesparing te halen en tegelijk een bepaald comfort te verzekeren. Een te korte nalooptijd (< 5 minuten) verhoogt het risico op 'valse uit' en kan ervoor zorgen dat de lichtbronnen veelvuldig moeten schakelen (wat de levensduur van de voorschakelapparaten negatief kan beïnvloeden). Een te lange nalooptijd (> 15 minuten) kan dan weer de energiebesparing die met het systeem bekomen wordt, hypothekeren. Een nalooptijd van 10 à 15 minuten leidt meestal tot goede resultaten, zowel voor het comfort van de gebruiker als op vlak van energiebesparing. Toch is het belangrijk om bij de keuze van de nalooptijd rekening te houden met de specifieke toepassing. Indien de ruimte gewoonlijk door grote groepen bezet wordt, volstaat meestal een kortere nalooptijd, aangezien de kans hier groter is dat iemand een beweging maakt die groot genoeg is om gedetecteerd te worden door de sensor. Op het ogenblik dat de ruimte dan toch door slechts één of enkele personen bezet wordt, verhoogt de korte nalooptijd dan wel het risico op 'valse uit'. Behalve het aantal mensen dat de ruimte bezet, is ook het bezettingspatroon van de ruimte van belang bij de keuze van de nalooptijd. Dit is zeker het geval voor ruimtes die gebruikmaken van een vast bezettingsrooster (bv. klaslokalen). Het weloverwogen kiezen van de nalooptijd, rekening houdende met de duur van de pauzes, kan in dergelijke ruimtes een aanzienlijke impact hebben op de gerealiseerde energiebesparing.
BESPARINGSPOTENTIEEL SYSTEEM
Zowel het gebruiksprofiel van de verlichting als het gedrag van de gebruiker heeft een grote invloed op het besparingspotentieel van aan-/afwezigheidsdetectie. De werkelijk gerealiseerde energiebesparing kan dan ook sterk verschillen van geval tot geval. Toch is aan-/afwezigheidsdetectie een effectieve maatregel om het energieverbruik te verlagen. Dankzij de relatief lage kostprijs kan de terugverdientijd van dergelijke systemen dan ook vrij kort zijn. Om een correctere inschatting te kunnen maken van het besparingspotentieel (om het risico op onrendabele investeringen zo veel mogelijk te beperken), kan het nuttig zijn om het het gebruiksprofiel van de lokalen en de verlichting alsook het gedrag van de gebruiker op voorhand te leren kennen. Dit kan door het plaatsen van logtoestellen die menselijke aanwezigheid en de aan- of uittoestand van de verlichting registreren. Wanneer de resultaten van de logging dan uitgezet worden in een diagram, zoals te zien in de figuur bovenaan op de pagina, kan er een inschatting gemaakt worden van de rentabiliteit van de toepassing van aan-/afwezigheidsdetectie.
