Ontsluit het maximale besparingspotentieel van daglichtsturingen

Daglichtsturingen helpen om een continu optimaal visueel comfort te voorzien voor de gebruikers van een ruimte, en tegelijk besparen ze energie. In vele gevallen wordt echter niet hun volledige besparingspotentieel ontsloten. Vooreerst bemoeilijken de vele systemen en mogelijkheden al het kiezen van de juiste daglichtsturing. Vervolgens zijn ook nog een correcte installatie en afstelling van het systeem vereist. 

Functies van daglichtsturing

Energiebesparing

Daglichtsturingen worden ingezet om in een binnenruimte met daglichtopeningen een optimaal lichtniveau te voorzien voor de gebruikers, al naargelang de behoeften en/of het gebruik van de ruimte.

Ze helpen om maximaal te profiteren van het daglicht, waarbij de kunstverlichting slechts een aanvullende rol krijgt – door middel van dimming of schakelen wordt deze automatisch bijgesteld om het optimale lichtniveau te handhaven.

In combinatie met aanwezigheidsdetectoren zijn daglichtsturingen dan ook het ideale instrument om energie te besparen. Bijvoorbeeld in tertiaire gebouwen, op de indirecte personeelskost die kunstverlichting er betekent. Met name in grotere gebouwen met vele en/of grote glaspartijen kan de besparing oplopen.

Comfort

De uitvinding van het kunstlicht heeft de mens dan wel productiever gemaakt, maar vele uren werken in een binnenruimte onder slechte lichtomstandigheden maakt ons moe, lusteloos, depressief... 

Voor een gezond, efficiënt levensritme hebben we de natuurlijke veranderingen in daglicht nodig. Blootstelling aan de juiste hoeveelheden natuurlijk licht versterkt de afstemming op ons circadiaan ritme. Dit zorgt voor een gevoel van algemeen psychisch welzijn en helpt ons bijvoorbeeld ook om langer geconcentreerd en dus ook productief te blijven.

Tegenwoordig is het mogelijk om bij de inschakeling van daglichtsturingen de verlichting niet alleen qua helderheid (van 1% tot 100%, traploos) aan te passen volgens de voorkeuren en activiteiten, maar ook de kleurtemperatuur (van warm wit 2700 K tot koud wit 6500 K). De bekendste technologie hiervoor heet tunable white. 

Groeiende aandacht voor daglicht

Er is een toegenomen kennis van en groeiende aandacht voor de positieve effecten van daglicht op de mens. Getuige daarvan bijvoorbeeld de daglichtnorm EN 17037 en de integratie van daglicht in de recentste versie van NBN EN 12464-1:2021 (rond verlichting van binnenwerkplekken). 

Het element natuurlijk licht wordt steeds vaker geïntegreerd in architecturale concepten, wat zich concreet vertaalt in grotere/meer daglichtopeningen.

Daarnaast valt op dat mensen thuis steeds meer bekend raken met en vervolgens ook verknocht raken aan het comfort van domotica, waardoor daglichtsturingen binnenkort waarschijnlijk ook vaker in publieke gebouwen zullen toegepast worden.

Digitale meters en gebouwbeheersystemen maken nauwkeurigere verbruiksmonitoring mogelijk, en ook binnen energieprestatiecontracten heeft men baat bij een optimaal efficiënt verlichtingssysteem.

Werking van daglichtsturing

Een daglichtsturing registreert via een sensor in real time het invallende natuurlijke licht in een binnenruimte en past op basis daarvan de lichtstroom van de betrokken verlichtingstoestellen automatisch en continu aan door dimmen en/of schakelen.

Lichtsturingen combineren in de regel drie componenten die elk een andere functie vervullen en zowel gescheiden als gecombineerd in één toestel kunnen voorkomen. Sensoren registreren bepaalde info uit de omgeving. Een controller interpreteert en verwerkt dit vervolgens, wat in feite neerkomt op een vertaling van de waarneming in een concrete opdracht, en de overdracht daarvan via een bepaald communicatieprotocol. Een actuator (bij ledverlichting is dit het stuurprogramma), ten slotte, zorgt  ervoor dat het verlichtingstoestel de opdracht uitvoert.

Toepassing van daglichtsturing

Daglichtsturing is niet in elke situatie zinvol. Een eerste voor de hand liggende voorwaarde is dat de implementatie gebeurt in combinatie met een energie-efficiënte lichtinstallatie.

Daglichtsturing is niet in elke situatie zinvol 

Een andere voorwaarde is dat het betreffende gebouw veel daglichtopeningen heeft, er overdag vaak mensen aanwezig zijn en de verlichting vaak aanstaat (kantoorgebouwen, scholen, zorgcentra...) In die gevallen geldt: hoe langer de kunstverlichting er overdag brandt, hoe groter de besparing.

Cruciale overwegingen

De keuze van de daglichtsturing komt veelal toe aan de installateur. Hoewel het basisprincipe eenvoudig is, komt er in de praktijk veel meer bij kijken dan louter de installatie van drie componenten. Er bestaan immers zoveel systemen en componenten dat het geen sinecure is om er één uit te kiezen, laat staan om dat vervolgens correct te installeren en af te regelen.

Om de juiste overwegingen te maken, zijn naast het lastenboek in ieder geval ook een licht- en behoeftestudie noodzakelijk. Zij laten niet alleen toe om de verlichtingsinstallatie zelf vorm te geven, maar bieden eveneens een belangrijke leidraad voor de volgende, cruciale vraagstukken.

Open-loop of closed-loop?

Bij open-loopsystemen meet de lichtsensor enkel het invallende daglicht, waarbij er een gekend verband is met de hoeveelheid daglicht in de zone waar de kunstverlichting aangestuurd wordt. Bij sommige van deze systemen plaatst men de sensor binnen, gericht naar een daglichtopening. Bij andere komt hij buiten op het dak of tegen de gevel waarlangs het daglicht binnenvalt. Bij de aanwezigheid van zonwering zijn open-loopsystemen enkel toepasbaar bij een koppeling met de sturing daarvan.

In closed-loopsystemen is de sensor gericht naar het taakoppervlak, waar hij het invallende daglicht én kunstlicht meet en op basis daarvan de lichtoutput bijstelt, waarbij ook het signaal naar de sensor wordt aangepast. Dit systeem biedt meer zekerheid over het specifieke lichtniveau op het taakoppervlak maar kan iets 'nerveuzer' werken.

Ongeacht het type dient een goede afregeling het visuele comfort van de gebruiker te helpen garanderen.

Dimmen of schakelen?

De keuze valt zowat altijd op een dimbare daglichtsturing. De dimming kan al bij weinig daglicht, terwijl schakelende systemen meer invallend daglicht vereisen voor de uitschakeling van de verlichting. Bovendien bieden dimbare systemen met hun geleidelijke lichtniveauveranderingen meer visueel comfort dan de bruusk aan/uit schakelende systemen.

Dimsystemen vereisen in elk geval compatibele stuurprogramma's, en die zijn er in de meeste gevallen ook. Dit leidt mee tot de doorgaans hogere prijs.

Volledig automatisch of niet?

Een manuele bediening kan in bepaalde gevallen toch nog gewenst zijn, bijvoorbeeld in een projectieruimte. Er bestaan diverse draadloze systemen (met of zonder batterijen), die zich laten installeren zonder kap- en slijpwerk.

Per armatuur, per groep of per lokaal?

Bij een regeling per armatuur zijn sensoren en controllers veelal rechtstreeks in de armaturen geïntegreerd.

Bij een regeling per groep armaturen of per lokaal wordt er gebruikgemaakt van één of meer sensoren in het lokaal (eventueel buiten, bij een open-loopsysteem) en een centrale controller – die stuurt dan de verlichtingstoestellen aan, op basis van de metingen en dimprofielen.

Mogelijk zijn alle armaturen als één groep aan te sturen, maar veelal kiest men voor een aparte aansturing van bijvoorbeeld elke rij, evenwijdig aan de ramen. De keuze zal onder meer afhangen van de schaal en geometrie van het lokaal, het type sturing en project.

Systemen met een sensor en controller in de armatuur lenen zich met name voor renovaties. Let echter op voor verschillen in het dimniveau. Afhankelijk van de omstandigheden kan de ene armatuur bijvoorbeeld meer of minder gedimd zijn, wat bij een directe inkijk onbehagen kan veroorzaken.

Gaat de keuze naar een of meer centrale sensoren, dan is de juiste plaatsing cruciaal. Eén sensor centraal in het lokaal, of meerdere sensoren in master-slaveopstelling? De lichtmeting moet in elk geval representatief zijn voor de volledige geregelde zone.

Open of gesloten protocol?

Gesloten digitale protocollen worden gebruikt door fabrikanten met een volledig eigen systeem. Ze bieden een beperkte flexibiliteit – je blijft immers op elk niveau en moment afhankelijk van de fabrikant. Gaat er een onderdeel kapot en blijkt de fabrikant het niet meer te produceren, dan moet de volledige installatie vervangen worden.

Totaaloplossing of zelf samengesteld?

Steeds meer fabrikanten bieden totaaloplossingen aan waarbij de communicatie gebeurt volgens bijvoorbeeld DALI. Dit is interessant voor installateurs die slechts sporadisch in aanraking komen met daglichtregelsystemen. Immers, de verlichtingsfabrikant zorgt doorgaans zelf voor de afregeling en inbedrijfstelling.

Wie zich als specialist wil profileren, kiest beter voor een zelf samengesteld systeem. Zo behoudt men de volledige vrijheid inzake productkeuze én de nodige controle over de betrokken werken.

Digitaal of analoog? 

Niet-adresseerbare systemen die gebruikmaken van een analoog 0/1-10 V signaal (niet langer aangeboden door verlichtingsfabrikanten) of bijvoorbeeld DALI Broadcast, vragen aandacht bij het bedraden en bieden minder flexibiliteit bij toekomstige wijzigingen. Elke groep van armaturen mag immers alleen verbonden zijn met die lijn waarop hun regelsignaal wordt gestuurd. Wijzigingen in de sturing kunnen dus ertoe leiden dat alles opnieuw opengebroken en bekabeld moet worden.

Wijzigingen in de sturing kunnen ertoe leiden dat alles opnieuw opengebroken en bekabeld moet worden

Bij digitale systemen zijn de diverse componenten met elkaar verbonden in een netwerk of via een bussysteem. Elke driver krijgt in dergelijke systemen een adres, en de sturing kan onafhankelijk van de voeding verlopen. Dit maakt de aanpassing van groepen in bekabelde systemen mogelijk zonder extra breekwerk – mits wat programmeerwerk.

Er bestaan diverse digitale protocollen, waaronder DALI (DALI-2), bluetooth, Zigbee ... In verschillende sectoren is DMX (voluit DMX512) aan een sterke opmars bezig, maar voor functionele verlichting is DALI nog steeds dé referentie. Op elk DALI-subnet kunnen tot 64 DALI-outputs (drivers, relays en dimmers) en 64 DALI-2 inputs (sensoren, schakelaars en drukknoppen) aangesloten worden met een beperking van 250 mA per bus, die in maximaal 16 groepen aan te sturen zijn. 

Opgelet: enkel 'DALI Compliant' onderdelen garanderen dat het systeem volledig conform de DALI-standaard zal werken (enkel bij DALI-2). 'DALI Compatible' onderdelen integreren diverse elementen uit de standaard maar bieden geen 100% garantie. Als je ervoor kiest om enkele DALI 1 onderdelen te vervangen, overweeg dan altijd om ook de controller te vervangen door een DALI-2 controller. Alleen op deze manier kun je alle functionaliteiten van de nieuwe versie zeker gebruiken.

Draadloos of bekabeld?

Nieuwe kabels trekken is overbodig dankzij draadloze sturingssystemen die communiceren via bluetooth of andere RF-signalen. Deze kunnen autonoom werken of zijn op gebouwniveau aan een bekabeld systeem te koppelen. Ook binnen de bekabelde systemen bestaan er opties om met adressen te werken, zodat wijzigingen in het systeem niet per se kapwerk vereisen.

Lokaal of via centraal GBS?

Lichtsturingen worden in steeds meer gevallen in een centraal gebouwbeheersysteem (GBS) geïntegreerd, zodat de verschillende systemen (zonnewering, daglichtsturing...) efficiënt op elkaar af te stemmen zijn.

Ofwel centraliseert één controller in het gebouwbeheersysteem de sturing van alle verlichtingselementen in het gebouw, ofwel wordt er per lokaal een controller voorzien die via een gateway met een centrale controller in het gebouwbeheersysteem communiceert.

Vanwege de kostprijs en de mogelijkheden – een GBS gebruikt doorgaans een ander protocol – zal men vandaag quasi altijd voor de tweede optie kiezen. De daglichtsturing blijft dan in handen van de installateur, terwijl het bovenliggende niveau veelal door een systeemintegrator geoptimaliseerd wordt. 

Gecombineerde systemen

Diverse controllers faciliteren de combinatie van een daglichtsturing met tijdssturing of aanwezigheidsdetectie – veelal in eenzelfde toestel verenigd. Zorg dan voor een optimale vervulling van beide functies door een doordachte plaatsing.

Afstelling

Het volle besparingspotentieel van daglichtsturing benutten veronderstelt een correcte afstelling. Daglichtregelsystemen zijn sterk afhankelijk van de concrete installatieomstandigheden.

Hoewel fabrikanten ontwerpmatig het installatietechnisch werk vereenvoudigen, is het belangrijk dat standaardinstellingen steeds geverifieerd en waar nodig aangepast worden. Sommige verlichtingsfabrikanten voorzien deze afregeling zelf, om de drempel naar daglichtsturing te verlagen.

Je kunt de inbedrijfstelling echter ook zelf tot een goed einde brengen. De volgende principes helpen je alvast op weg.

Op maat van het systeem

Open-loop en closed-loop systemen dienen anders te worden afgesteld vanwege de verschillen in waarneming. Ook het merk van de onderdelen bepaalt de afstellingswijze. Bij sommige systemen zal de afstelling bijvoorbeeld gebeuren door de sensor meer of minder aan invallend licht bloot te stellen, terwijl er bij andere systemen een afstandsbediening aan te pas zal komen.

Op maat van de gebouwfunctie

Meet de verlichtingssterkte op verschillende plaatsen op het taakoppervlak. Als referentie gelden doorgaans de voorschriften uit NBN EN 12464-1 – het lastenboek kan strengere eisen opleggen. Door onder verschillende daglichtomstandigheden (zonnig, bewolkt …) de verlichtingssterkte op het taakoppervlak te meten, kunnen dimprofielen ingesteld worden.

Op maat van de omstandigheden

In principe gebeurt de afstelling pas in het finale stadium van de bouw, idealiter wanneer de lokalen reeds bemeubeld en geschilderd zijn. Enkel zo kunnen de juiste verlichtingssterktes in reële omstandigheden gegarandeerd worden.

Demping

Demping voorkomt dat de ledverlichting helderder gaat schijnen telkens wanneer er een wolkje voor de zon passeert. Voorzie indien mogelijk op elke daglichtsturing een demping.

Opvolging

Voorzie regelmatige controles, zeker in het eerste jaar na de plaatsing. Controleer de werking van de daglichtsturing in verschillende weersomstandigheden en seizoenen.

Bekijk ook het energieverbruik en bevraag de gebruikers. Daaruit kun je leren of het systeem ook onder andere weersomstandigheden de gewenste performantie haalt, kun je de installatie aanpassen aan een eventuele herinrichting van het lokaal en stel je jezelf op de hoogte van eventuele problemen.

Voldoende aandacht voor energiebesparing

In theorie koppelt een perfect afgestelde daglichtsturing maximaal comfort aan een maximale energiebesparing. Echter, in de praktijk nemen installateurs en fabrikanten veelal voldoende marge op de verlichtingssterkte om met name het comfort te garanderen. 

Maar hoe meer energiemonitoring aan belang wint – en hoe hoger het aandeel van energieprestatiecontracten – hoe meer het energieaspect in rekening zal moeten worden gebracht. Wie dan nog steeds te veel veiligheidsmarge inbouwt voor het behalen van comfort – een keuze die bijna per definitie ten koste gaat van energiebesparing – zal ongetwijfeld te maken krijgen met klachten van opdrachtgevers en gebouwbeheerders.

Streef er dus best nu al naar om het vereiste comfort aan een minimaal energieverbruik te koppelen.

Met dank aan ABB, B.E.G. Brück Electronic GmbH, Esylux, Gira, Groen Licht Vlaanderen, Helva, Ledvance, Trilux