Introducción

Hoy en día, los países de todo el mundo están universalmente preocupados por los problemas relacionados con la población, los recursos y el medio ambiente, ya que estos temas están estrechamente relacionados con el desarrollo sostenible de la sociedad humana y la economía. Entre ellos, el campo de la iluminación es el que tiene una relación más estrecha con los recursos y el medio ambiente. La crisis energética mundial de 1973 llevó a los países a otorgar gran importancia a la iluminación de bajo consumo y propusieron principios y medidas para una iluminación de bajo consumo. En este contexto, el concepto de iluminación verde fue propuesto por primera vez por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos a fines de 1991, con el objetivo central de proteger el medio ambiente mediante el ahorro de energía de iluminación. Posteriormente, los países promovieron activamente la implementación de proyectos de iluminación verde y lograron beneficios sociales, económicos y ambientales cada vez más significativos. Las perspectivas para la implementación de la iluminación verde son amplias y tienen un enorme potencial de desarrollo.

Actualmente, China también ha hecho que la promoción de la iluminación ecológica, la promoción de la iluminación de bajo consumo y la mejora de la calidad de la iluminación sean el núcleo de su trabajo, y ha perfeccionado el sistema estándar para la iluminación ecológica. En la actualidad, China ha establecido estándares de eficiencia energética para fuentes de iluminación, balastos y otros productos de uso común, así como varios estándares de iluminación arquitectónica, y ha mejorado las medidas y los mecanismos de gestión para implementar proyectos de iluminación verde. China continúa promoviendo de manera integral el desarrollo de la iluminación verde, esforzándose por mejorar la eficiencia energética de la iluminación, reducir el consumo de energía y mejorar la calidad ambiental. Este artículo profundizará en el propósito, los principios básicos, las medidas técnicas y los criterios de evaluación de la iluminación verde en detalle.

¿Por qué elegir iluminación de bajo consumo?

El objetivo de la iluminación verde (iluminación que ahorra energía) es conservar energía, proteger el medio ambiente, mejorar la productividad, la eficiencia en el trabajo, la eficacia del aprendizaje y la calidad de vida de las personas, al mismo tiempo que se prioriza el bienestar físico y mental.

Conservación de energía: La energía eléctrica consumida por la iluminación artificial proviene principalmente de la combustión de combustibles fósiles. Sin embargo, las reservas de petróleo, gas natural y carbón de la Tierra son limitadas, lo que plantea desafíos para el suministro de energía mundial. Por lo tanto, la conservación de energía es crucial para preservar los recursos de la Tierra y lograr un desarrollo sostenible. Según estimaciones de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), el consumo de electricidad en iluminación en los países desarrollados representa aproximadamente el 11% del consumo total de electricidad, con un consumo medio per cápita de electricidad en iluminación de alrededor de 1200 kWh. En China, el consumo de electricidad para iluminación también representa aproximadamente del 10% al 12% de la generación total de energía. Con el desarrollo económico y la mejora de los niveles de vida, la demanda de iluminación continúa creciendo, lo que hace que la iluminación de bajo consumo sea muy prometedora.

Protección del medio ambiente: la combustión de combustibles fósiles libera gases nocivos como el dióxido de carbono (CO2), el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx), lo que genera problemas ambientales como el agotamiento del ozono, el calentamiento global y la lluvia ácida. El dióxido de carbono es uno de los principales factores que contribuyen al calentamiento global, con alrededor del 80% de las emisiones de CO2 originadas por la combustión de combustibles fósiles. Según datos de Estados Unidos, ahorrar 1 kWh de electricidad puede reducir significativamente la emisión de contaminantes atmosféricos. Por lo tanto, la conservación de la energía es vital para la protección del medio ambiente.

Mejora de la calidad de la iluminación: la iluminación ecológica (iluminación que ahorra energía) hace hincapié en un enfoque centrado en las personas, con el objetivo de mejorar la calidad de la producción, el trabajo, el aprendizaje y la vida diaria, al tiempo que protege el bienestar físico y mental. Además de la conservación de energía y la protección del medio ambiente, la iluminación también debe centrarse en mejorar la calidad. La iluminancia de la iluminación debe cumplir con los requisitos visuales de los entornos específicos y poseer una excelente calidad de iluminación, incluida la uniformidad de la iluminancia, el control del deslumbramiento, la reproducción cromática de las fuentes de luz y la representación cromática adecuada. La conservación de la energía y la protección del medio ambiente, al tiempo que garantizan la cantidad y la calidad de la iluminación, tienen como objetivo crear entornos de iluminación que promuevan una mayor productividad, eficiencia en el trabajo, eficacia en el aprendizaje y calidad de vida, además de salvaguardar el bienestar físico y mental. Para lograr este objetivo, es crucial el uso de fuentes de luz, luminarias y accesorios eléctricos de alta eficiencia, junto con un diseño de iluminación científicamente sólido.

Principio básico de la iluminación de bajo consumo

Los principios seguidos en la conservación de energía en iluminación tienen como objetivo minimizar el consumo de electricidad en iluminación, garantizando al mismo tiempo la calidad de la iluminación y creando entornos de iluminación favorables para la producción, el trabajo, el aprendizaje y la vida diaria. Para lograr una iluminación que ahorre energía, varios países desarrollados han propuesto principios y medidas de ahorro de energía. La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) ha resumido los siguientes nueve principios:

1. Determine los niveles de iluminancia según los requisitos de la tarea visual.
2. Diseño de iluminación energéticamente eficiente para conseguir la iluminancia deseada.
3. Utilice fuentes de luz de alta eficiencia y al mismo tiempo garantice la reproducción cromática y las temperaturas de color adecuadas.
4. Utilice luminarias eficientes y que no deslumbren.
5. Implementar materiales de alta reflectancia para superficies interiores.
6. Adecuada integración de sistemas de iluminación y refrigeración para la disipación del calor. Actualmente, son pocas las empresas que trabajan en este aspecto.
7. Instale dispositivos de iluminación ajustables que permitan apagarlos o atenuarlos según sea necesario.
8. Utilice iluminación artificial y luz natural en combinación.
9. Limpiar periódicamente los artefactos de iluminación y las superficies interiores, y establecer sistemas de reemplazo y mantenimiento de lámparas.

A partir de estos principios, es evidente que la conservación de energía en iluminación es un proyecto de ingeniería integral que considera mejorar la eficiencia energética de los sistemas de iluminación individuales. El proceso por el cual la luz de la fuente de iluminación ingresa al ojo humano y finalmente causa la percepción visual es un proceso físico, fisiológico y psicológico complejo, como se muestra en el siguiente diagrama. Para alcanzar los objetivos de ahorro energético es necesario analizar y considerar diversos factores y proponer medidas técnicas de ahorro energético.

Estrategias técnicas para iluminación de bajo consumo

La iluminación verde (iluminación de ahorro de energía) no solo se trata de mejorar la eficacia de la iluminación, sino también de contribuir a la sostenibilidad ambiental. Mediante la adopción de medidas tecnológicas sostenibles, respetuosas con el medio ambiente y de bajo consumo energético, los sistemas de iluminación pueden lograr un uso eficiente de la energía, reducir las emisiones de carbono y minimizar el impacto medioambiental. La selección racional de estándares de iluminación, la aplicación adecuada de tecnologías de iluminación (como LED), la elección de dispositivos de iluminación LED de alta eficiencia y la implementación de controles de iluminación (como Zigbee, LoRa y otros métodos de atenuación como temporizadores, sensores de movimiento, 0-10 V, Dali, etc.) pueden contribuir a crear entornos de iluminación cómodos, respetuosos con el medio ambiente y que ahorren energía, impulsando así futuros sostenibles.

Selección del estándar de iluminación

Al seleccionar los estándares de iluminación para áreas como carreteras, estacionamientos, gasolineras, fábricas y estadios, es importante considerar los requisitos específicos y las condiciones de uso de cada área. Para el alumbrado público, la atención se centra en garantizar la seguridad y la visibilidad de vehículos y peatones. La selección de estándares incluye métricas como el brillo, la iluminancia de la superficie de la carretera y la relación de uniformidad. La iluminación del estacionamiento debe proporcionar una iluminación efectiva. La selección de estándares considera los niveles de iluminancia, la uniformidad y la calidad de la iluminación. La iluminación de las gasolineras debe cumplir con los requisitos de seguridad y proporcionar un entorno de iluminación cómodo. La selección de estándares incluye iluminancia, temperatura de color e índice de reproducción cromática (CRI). La iluminación de la fábrica debe cumplir con los requisitos operativos y de seguridad. La selección de estándares considera la iluminancia, la uniformidad, la temperatura de color y el diseño antideslumbrante. La iluminación del estadio debe satisfacer las necesidades de los eventos deportivos y brindar una experiencia satisfactoria a los espectadores. La selección de estándares incluye iluminancia horizontal, uniformidad y rendimiento antideslumbrante. Además, si el estadio requiere transmisión o transmisión en vivo, es posible que se necesiten estándares más altos para la iluminación vertical y el CRI.

Al elegir los estándares de iluminación, se debe hacer referencia a los reglamentos y normas nacionales o regionales para garantizar el cumplimiento de los requisitos de seguridad, comodidad y eficiencia energética. También es recomendable consultar con diseñadores o ingenieros de iluminación profesionales, así como tener en cuenta las necesidades específicas del proyecto. Al considerar estos factores de manera integral, se pueden seleccionar los estándares de iluminación apropiados para proporcionar entornos de iluminación de alta calidad. A continuación enumeramos las normas de iluminación correspondientes a carreteras, aparcamientos, gasolineras, fábricas, campos deportivos, etc.

Selección de modos de iluminación

Al seleccionar los métodos de iluminación apropiados, aquí hay algunos escenarios comunes y sus posibles opciones de iluminación: por ejemplo, usar farolas en las carreteras, usar farolas y focos en estacionamientos, usar luces de marquesina en estaciones de servicio, usar luces de OVNI en fábricas y usar focos de alta potencia en estadios. Para lograr una iluminación ecológica (iluminación que ahorre energía), creemos que es crucial seleccionar accesorios de iluminación de alta calidad y de bajo consumo. Aquí hay varios puntos clave a considerar:

1. Elija fuentes de luz eficientes

Para nuevos proyectos, la solución de iluminación LED es una buena opción y, al mismo tiempo, eliminaremos o restringiremos el uso de fuentes de luz ineficientes (como bombillas incandescentes, lámparas halógenas, lámparas de sodio de alta presión). Las fuentes de iluminación seleccionadas deben cumplir con las normas nacionales pertinentes y adherirse a los siguientes principios:

• Alta eficacia luminosa, cumpliendo con los estándares de ahorro energético.
• Buena calidad de color con un alto índice de reproducción cromática.
• Larga vida útil.
• Alta rentabilidad.

2. Selección de luminarias eficientes

La eficiencia de los accesorios de iluminación y la configuración adecuada de la distribución de la iluminación tienen un impacto significativo en la mejora de la eficiencia energética de la iluminación. Sin embargo, aumentar la eficiencia de los accesorios de iluminación y la utilización de la luz implica cuestiones complejas que a menudo entran en conflicto con el control del deslumbramiento, la garantía de protección (impermeable, protección contra el ingreso de objetos sólidos) y el cumplimiento de los requisitos estéticos. Estos factores deben equilibrarse y considerarse integralmente. Por ejemplo, para mejorar la eficiencia de salida de luz de un dispositivo, los proveedores pueden reducir el uso de cubiertas de vidrio, pero esto puede afectar el rendimiento del dispositivo en términos de control del deslumbramiento y también tener un impacto en sus clasificaciones IP (Protección de entrada) e IK (Protección contra impactos), ya que las lentes de PC o PMMA expuestas son generalmente más frágiles.

3. Seleccione controladores LED eficientes

Los controladores LED son los componentes principales de los dispositivos de iluminación LED, y los controladores LED de alta calidad pueden prolongar significativamente la vida útil de los dispositivos LED. En los controladores LED, la alta eficiencia es crucial, ya que permite proporcionar la misma potencia de salida con un menor consumo de energía, al mismo tiempo que mejora el rendimiento térmico. La alta eficiencia (bajo consumo de energía propio) tiene un impacto positivo en la vida útil de los controladores LED. Un menor consumo de energía significa que se convierte menos energía en calor, lo que reduce la acumulación de calor dentro del controlador. El calor es uno de los enemigos de las luminarias LED, ya que las altas temperaturas pueden provocar el envejecimiento, el daño o la degradación del rendimiento de los componentes electrónicos. Al seleccionar controladores LED de alta eficiencia, se puede reducir la generación de calor, mejorando la capacidad de gestión térmica del controlador y, por lo tanto, extendiendo la vida útil de los dispositivos LED.

Aplicación de control de iluminación

Los métodos de control de la iluminación tienen un impacto significativo en la conservación de la energía. Un control de iluminación adecuado ayuda a los usuarios a encender/apagar las luces según sea necesario, evitando las luces “siempre encendidas” desatendidas, encendiendo las luces solo en áreas ocupadas y utilizando iluminación artificial cuando la luz natural del día es insuficiente. El control de la iluminación puede mejorar la eficiencia de la gestión, ahorrar mano de obra operativa y conservar la energía eléctrica. Los métodos comunes de control de iluminación se pueden clasificar en control automático y control manual. El control automático incluye control de reloj, control de iluminación, control de infrarrojos, control de radar de microondas, control de sonido, control de iluminación inteligente, etc. Uno de los principales objetivos de varios métodos de control es ahorrar energía mediante el control efectivo del funcionamiento de los accesorios de iluminación. Estos son algunos ejemplos de aplicación de control de iluminación:

Para el alumbrado público (incluidas las zonas de fábricas, las calles residenciales y los jardines), la hora de encendido/apagado de las luces debe ajustarse automáticamente en función de la ubicación geográfica (latitud y longitud) y los cambios estacionales. Las luces deben encenderse cuando la intensidad de la luz natural alcanza los 15 lx al anochecer y apagarse cuando alcanza los 20-30 lx por la mañana. Si es necesario, la iluminación vial se puede ajustar automáticamente según el tráfico o el flujo de peatones para regular el brillo en la superficie de la carretera. En situaciones donde las condiciones lo permitan, se pueden implementar sistemas de control inteligente para la iluminación vial. Tecnologías como Zigbee, LoRa, y NB-IoT pueden habilitar funciones como atenuación automática, control de tiempo, detección de fallas y alarma. Al implementar monitoreo y administración remotos, estos sistemas mejoran el rendimiento de la iluminación y los beneficios de ahorro de energía al tiempo que reducen los costos de operación y mantenimiento, así como el impacto ambiental. Los sistemas de control inteligente son una importante dirección de desarrollo para el alumbrado urbano, ya que proporcionan soluciones de iluminación eficientes y sostenibles para las carreteras.

Para la iluminación industrial, la atenuación debe basarse en los requisitos de trabajo. Se pueden emplear varios métodos de atenuación, que incluyen atenuación de resistencia, atenuación Dali, interruptores de atenuación, atenuación de 0-10 V, atenuación PWM y sistemas de atenuación inteligente. Por ejemplo, la atenuación Dali ofrece múltiples niveles de brillo para elegir, y la combinación de detección de microondas con atenuación de 0-10 V puede lograr un control de atenuación basado en la ocupación para las luminarias. La siguiente figura muestra la aplicación de sensores de microondas en la iluminación de almacenes. Cuando no se detecta actividad en el almacén, el sensor de microondas puede bajar el brillo de las luminarias para ahorrar energía. De acuerdo con las normas pertinentes, la potencia de iluminación debe reducirse al menos en un 50 % dentro de los 20 minutos posteriores a la desocupación.

La densidad de potencia de iluminación (LPD) se refiere al ahorro de energía

La densidad de potencia de iluminación (LPD) es un requisito de potencia de iluminación definido en América del Norte por ANSI, ASHRAE e IESNA. Densidad de potencia de iluminación (LPD) significa la potencia de iluminación (W) por unidad de área (pies cuadrados) de un edificio, espacio o área exterior. La densidad de potencia de iluminación técnicamente representa la carga de cualquier equipo de iluminación en cualquier área definida, o los vatios por pie cuadrado del equipo de iluminación. Sin embargo, en la industria de la iluminación, los LPD se utilizan para calcular la potencia de iluminación permitida del proyecto para cumplir con el código.

En DIALux, la densidad de potencia de iluminación se refiere a la energía eléctrica consumida por los equipos de iluminación (accesorios) por unidad de área. Es un parámetro importante en el diseño de iluminación que se utiliza para determinar la cantidad y el tipo adecuados de accesorios necesarios para lograr el nivel de iluminación deseado. Para calcular la densidad de potencia de iluminación en DIALux, siga estos pasos: Abra el proyecto de DIALux y configure el diseño de la habitación o área que necesita en el proyecto (dimensiones, muebles, paredes, etc.). En el espacio de trabajo, seleccione las luminarias adecuadas y colóquelas en las posiciones deseadas. A continuación, ejecute el cálculo y navegue hasta la página de cálculo o resultados. Los resultados del cálculo de la iluminación mostrarán el consumo de energía de las luminarias por unidad de área, que se puede utilizar como referencia para evaluar la eficiencia energética y el cumplimiento de las regulaciones y estándares de iluminación.

La siguiente figura muestra los datos de LPD (densidad de potencia de iluminación) de una simulación Dialux de farolas y luces industriales. Tenga en cuenta que los diferentes programas de simulación de iluminación pueden tener pasos ligeramente diferentes. Se recomienda consultar la guía del usuario o la documentación de su software (AGI32, Relux, Dialux) para obtener una guía precisa sobre el cálculo de la densidad de potencia de iluminación.

Resumen

Este artículo analiza el propósito, los principios básicos y las medidas técnicas (como seleccionar estándares de iluminación, elegir métodos de iluminación, seleccionar accesorios de iluminación eficientes y de alta calidad e implementar controles inteligentes) de la iluminación verde (iluminación de ahorro de energía). La iluminación verde implica la adopción de enfoques sostenibles, de ahorro de energía y respetuosos con el medio ambiente en el diseño y aplicación de la iluminación para reducir el consumo de energía, las emisiones de carbono y el impacto ambiental. La clave para lograr la iluminación verde reside en la aplicación integral de principios básicos y medidas técnicas. Esto incluye el uso de accesorios de iluminación eficientes, sistemas de control y esquemas de iluminación optimizados para reducir el consumo de energía. La selección de estándares de iluminación implica elegir estándares adecuados en función de los requisitos y las características del espacio. La elección de los métodos de iluminación depende de la funcionalidad y las necesidades de uso, e implica seleccionar equipos de iluminación eficientes y de alta calidad, incluidos productos de iluminación LED con alta eficiencia energética, larga vida útil y mínima depreciación lumínica. El indicador importante para evaluar la iluminación verde es la densidad de potencia de iluminación (LPD), que se refiere a la potencia de iluminación por unidad de área. Un valor LPD más bajo indica mayores niveles de eficiencia energética y ahorro de energía. A través de la iluminación verde, podemos lograr los objetivos de conservación de energía, protección del medio ambiente y desarrollo sostenible, que son esenciales para preservar el entorno ecológico y conservar los recursos.

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