Elohopealamputpois mitä tilallejamillä hinnalla?

Transkriptio

1 Elohopealamputpois mitä tilallejamillä hinnalla? AnttiRantakallio&AnneYlinen Kuntaliitto Ulkovalaistus EU:necodesingasetusjapoistuvatvalonlähteet vaihtoehtoisetvalonlähteet valaisimienominaisuudet mesooppinenvalaistusmitoitus esimerkkejä vaihtotöistä toimintamallielohopealamppujenkorvaamiseksi

2 EU:nEcoDesign-asetusjaulkovalaistus Huhtikuu2012 alleraja-arvojen(lm/w) jäävätsuurpainenatriumlamput poistuvat alleraja-arvojenjäävätmonimetallilamput poistuvat Huhtikuu2015 elohopealamput poistuvatmarkkinoilta elohopealamppujakorvaavatsuurpainenatriumlamput poistuvat Huhtikuu2017 alleraja-arvojenjäävätmonimetallilamputpoistuvatmarkkinoilta 2014 tarkistusvaihe(5vvoimaantulosta) viimeisenvaiheenvaatimuksetvoivatmuuttua taustallaoletus:ledienkehitysjatkunutvoimakkaana Korjauksiaasetukseen Elohopealamppuasuoraankorvaavasuurpainenatriumlamppuasaatoimittaamarkkinoille asti. Ilmankorjaustakorvaavatsuurpainenatriumlamputolisivat poistuneetmarkkinoiltavalovirranalenemaanjalampun eloonjäämiskertoimenvaatimuksienvuoksijo2.vaiheessaeli lähtien,mikä eiollutasetuksenalkuperäinentarkoitus

3 UlkovalaistuksenvalonlähteetSuomessa KunnatjaLiikennevirasto Elohopealamput kpl Suurpainenatriumlamput kpl Monimetallilamput 23000kpl Muut32000kpl Yhteensä 1,27miljoonaakpl (Liikennevirasto: 41000kplelohopealamppua kplsuurpainenatriumlamppua) UlkovalaistusSuomessa Elohopealamppuvalaisimienmäärä Vaihteleekunnittain (20-80%),keskimäärin58% kaikistakuntienulkovalaisimista (EU-alueellaulkovalaistuksessa20milj.elohopealamppua) Yleisinlampputeho125W Ulkovalaistuksentekniikka - Suhteellisenvakiintunutta,kustannuksetja energiankulutusollutennustettavissa - Säästöjä haettuohjauksenjaosittaisen sammuttamisenkautta

4 Muutosonkäynnissä Useidentehottomienlamppujenpoistuminen markkinoilta Korvaavienlamppujenkäyttö eivaikutapelkästään lampunvaihtoon,vaankokoulkovalaistusasennukseen (valonlähde,valaisin,liitäntälaitteet,pylväsvälija korkeus,ohjaus) Mitä tilalle? SUURPAINENATRIUM Valotehokkuus lm/W Pitkäikäinen Keltainenvalo,huonovärintoisto Hidassyttyminen,ei-portaatonsäätö ELOHOPEA Valotehokkuus45 55lm/W Polttoikä 20000h Kohtalainenvärientoisto Valovirransuurialenemaiänmyötä Ympäristöjätettä käytönjälkeen MONIMETALLI Valotehokkuus75 125lm/W Melkopitkäikäinen Laajavärivalikoima,hyvä värintoisto Hidassyttyminen,värimuutoksetsäädössä KalliimpikuinHPS INDUKTIO Valotehokkuus55-75lm/W Hyvinpitkä polttoikä (60000h) Valkoinenvalo,hyvä värintoisto Rajoittunutvalaisinvalikoima Kallis LED Kasvavavalotehokkuus Hyvinpitkä polttoikä ( h) Valkoinenvalo,hyvä värintoisto Syttyynopeasti,soveltuuohjaukseen Eielohopeaa Vähänkäyttökokemuksia

5 Korvaavantekniikankäyttöönotto monimetalli suurpainenatrium induktio LED valontuotto/jako teho polttoikä hankintahinta valokappaleenkoko värintoisto valovirranalenema säädettävyys liitäntälaite lämpötila/kosteus kestävyys ympäristöjäte valaisinvalinta investointikustannus Pylväsvälija-korkeus valkoinen/keltainenvalo energiankulutus lamppujenvaihtoväli hoitokustannukset hävityskustannukset ohjausvaihtoehdot häiriövalo häikäisy Ominaisuus Vaikutus Valonlähde Korvaavantekniikankäyttöönotto Lamppuvalinta valovirtajavalotehokkuus(lm/wliitäntälaitteineen),hyötypolttoikä (h),kuolleisuus,valovirranalenema(%),valonvärija värintoisto,hinta Valaisinvalinta uusi/vanhavalaisin,liitäntälaitteenvaihto,asennettavuus valonsuunnattavuus,valonjaonoptimointi Pylväsväli- jakorkeus valonjako,valaistuksentasaisuus,valaistuksenyli/alimitoitus Valaistuksenohjaus mahdollisuussuuriinsäästöihinjohämäräkytkimenoikealla toiminnallavalovirransäätö:askelsäätö,jatkuvasäätö Kokonaiskustannukset suunnittelu,investointi,energiankulutus,hoito,vanhankaluston hävitys

6 Ulkovalaisinmittaukset Goniofotometrilla valovoimajakaumacd/1000lm- esitettytasoissa: C0 - C180 C90 - C270 C15 - C195 Ulbrichtinpallossa - valovirta,lm - valaisinteho(lamppu+liitäntälaite),w - valaisimenvalotehokkuus,lm/w - säteilynspektrijakauma - värilämpötila,k - värintoistoindeksi 3,50E-03 3,00E-03 2,50E-03 2,00E-03 1,50E-03 1,00E-03 5,00E-04 OversolRoadlite90W 0,00E valmistajantaikunnantoimittamaavalaisinta,joista20ledivalaisimia nm Valaisimenvalonjako LED59W LED79W LED150W LED150W Induktio85W HPS100W Monimetalli45W HPS70W Oikeanvalonjaonavullahaluttuvalaistustulos kuhunkinkohteeseen

7 Valonväriominaisuudet HPS -Suurpainenatriumlampullakeltainenvalo ~ K,huonovärintoistoRa~20 - Ledeillä valkoinenvalojahyvä värintoisto lämminvalkea ~ K,Ra~70-80 kylmä valkea ~ K,Ra~ Monimetallilampuillalaajavärivalikoima ~ K,hyvä värintoisto - Induktiolampullalämminvalkeavalo jahyvä värintoisto ~3200K,Ra~80 LED Induktio Valaisimenvalotehokkuus VALAISIMEN Valonlähde Valovirta[lm] Teho[W] Valotehokkuus[lm/W] HPS50W HPS70W HPS100W(longlife) HPS100W Monimetalli45W Monimetalli50W Monimetalli100W Induktio55W Induktio85W LED LED59W LED59W LED81W LED LED120W LED150W LED150W LED150W

8 Katujavalaisevatvanhatasennukset Lusikkavalaisin,250Welohopea Ympärisäteilevä,125Welohopea Vanhallalampullavalaisimenη=14lm/W Uudella lampullavalaisimen η=25lm/w Vanhallalampullavalaisimenη=3lm/W Uudella lampullavalaisimen η=7lm/w Lusikkavalaisin,110WHPS Vanhalla lampullavalaisimen η=35lm/w Valaisin- javalonlähdevalinta VarsinkinLED-ulkovalaisimienvalonjaossasuuriaeroja oleellinenvalaistusluokkienvaatimustentäyttämiseksi(luminanssi,tasaisuus,häikäisy) Valonvärionvalaistuksenlaatutekijä HPSkeltainenvaloeipärjää laadussamuillevalonlähteille(monimetalli,induktio,led) Valaisimenvalotehokkuusainapienempikuinpelkänvalonlähteen. Valaisimienvalotehokkuusvertailukohdaksi,kunmukanaLED-valaisimia LED-valaisimienvalikoimasuuri,myösominaisuuksissasuuriaeroja Valaisimistalöytyyjokilpailijoitapurkauslamppuvalaisimille Pienitehoisetvalaisimet ~50W: HPS,MM,induktiovalotehokkuuskeskenäänkilpailukykyisiä Toisetledivalaisimetovat valotehokkuudeltaanjoparempia Valaisintehot~100W: HPSvalotehokkuuskorkein(esim.74lm/W) MM,LEDlähellä (esim.64lm/w) Valaisimenikääntyminenvähentää tienpinnalletulevaavaloahuomattavasti Siksikaduillammepaljonvalaistuksia,jotkaeivätenää täytä asetettujavaatimuksia

9 Mesooppinenvalaistusmitoitus Uusimesooppinenfotometria FOTOOPPINEN JulkaistuV(λ)1924 StandardiksiCIES010/E:2004 MESOOPPINEN JulkaistuV mes (λ)cie191:2010 Tekeillä ISO/CIEStandardi

10 Mesooppinenspektriherkkyys Luminousefficacy[lm/W Wavelength[nm] Tähänmennessä kaikkivalaistusmitoitusperustunutpäivänäkemisen (fotooppinen)spektriherkkyyskäyräänv(λ),cie1924 CIEmesooppinenfotometria2010:luminanssitasot cd/m 2 Motivaatiomesooppiseen mitoitukseen- Ääreisnäöntärkeys Näkökenttä: Ääreisnäönalue - keskeinennäkö:tappisolut (mesooppinennäkeminen) - ääreisnäkö:sauvatjatapit 2 0 keskeinennäkökenttä (fovea) 2 0 keskeinennäkökenttä

11 ValonlähteidenS/P-suhde S / P = V '( λ) painotettu valovirta V ( λ) painotettu valovirta Valonlähde S/Psuhde Pienpainenatrium 0.25 Suurpainenatrium 0.60 LED,lämminvalkoinen 1.15 Monimetalli,lämminvalkoinen 1.45 LED,kylmä valkoinen 2.15 Monimetalli,päivänvalo 2.45 Mitä korkeampis/p-suhde,sitä tehokkaampivalonlähdemesooppisessa mitoituksessa(enemmänsäteilyä lyhyemmillä aallonpituuksilla) Mesooppisenluminanssinlaskenta Input Fotooppinenluminanssi 0,75 Skotooppinenluminanssi 0,45 Output S/P=0.60 S/P-suhde Mesooppinenluminanssi 0,71 L p Adaptaatiokerroin 0,717 Katuvalaistus, suurpainenatriumlamputs/p=0.60 HPS(S/P0,60): L p =0,75cd/m 2 =>L mes =0,71cd/m 2 (- 5,5%) LEDCW(S/P2,15): L p =0,75cd/m 2 =>L mes =0,85cd/m 2 (+13,3%)

12 Mesooppinenluminanssi Erotmesooppisenjafotooppisenluminanssinvälillä (%) Photopicluminance cd m -2 S/P 0,01 0,03 0,1 0,3 0,5 1 1, LPS~ 0,25-75% -52% -29% -18% -14% -9% -6% -5% -2% 0% 0,45-55% -34% -21% -13% -10% -6% -4% -3% -2% 0% HPS~ 0,65-31% -20% -13% -8% -6% -4% -3% -2% -1% 0% 0,85-12% -8% -5% -3% -3% -2% -1% -1% 0% 0% 1,05 4% 3% 2% 1% 1% 1% 0% 0% 0% 0% MHwarmwhite~ 1,25 18% 13% 8% 5% 4% 3% 2% 1% 1% 0% 1,45 32% 22% 15% 9% 7% 5% 3% 3% 1% 0% 1,65 45% 32% 21% 13% 10% 7% 5% 4% 2% 0% 1,85 57% 40% 27% 17% 13% 9% 6% 5% 3% 0% LEDcoolwhite~ 2,05 69% 49% 32% 21% 16% 11% 8% 6% 3% 0% 2,25 80% 57% 38% 24% 19% 12% 9% 7% 4% 0% MHdaylight~ 2,45 91% 65% 43% 28% 22% 14% 10% 8% 4% 0% 2,65 101% 73% 49% 31% 24% 16% 12% 9% 5% 0% Oranssialue:ero>± 5% Mesooppinenvalaistusmitoitus ValaistusluokkaAL5 L ave =0.50cd/m 2 U o =0.4 U l =0.4 Valaisimet* 70WHPS(S/P=0.54) 59WLED(S/P=1.98) Asennus - yksiajoratainentie - ajoradanleveys7m - pylväskorkeus10m *Valaisimienvalonjako,teho,S/P-suhdemitattu Valaistusyksikössä

13 Katuvalaistus valaistusluokkaal5 Tavoiteluminanssitasona fotooppinenkeskimääräinenluminanssi L p =0.50cd/m2 mesooppinenkeskimääräinenluminanssi L mes =0.50cd/m 2 valaisinvälis(m) valaisimienasennusteho(kw/km) vuosittaisetenergiakustannukset( /km,a) AL5 L p =0,50cd/m 2 L mes =0.50cd/m 2 Valaisin/lamppu valaisinteho S S W m kw/km /km,a m kw/km /km,a HPS70W,S/P=0,54 84,1 40 2,10 HPSvs.LED ,55 HPSvs.LED 994 LED59W,S/P=1,98 79,9 46 1,74 +21% ,66 +53% 649 sähkönhinta0.10 /kwh vuosittainenpolttoaika 3900h/a Katuvalaistus valaistusluokkaal4b ValaistusluokkaAL4b L ave =0.75cd/m 2 U o =0.4 U l =0.4 Valaisimet* 100WHPS(S/P=0.56) 84WLED(S/P=1.93) 150WLED(S/P=1.16) Asennus - yksiajoratainentie - ajoradanleveys7m - pylväskorkeus7.5-10m *Valaisimienvalonjako,teho,S/P-suhde mitattuvalaistusyksikössä

14 Katuvalaistus valaistusluokkaal4b Tavoiteluminanssitasona fotooppinenkeskimääräinenluminanssi L p =0.75cd/m2 mesooppinenkeskimääräinenluminanssi L mes =0.75cd/m 2 AL4b valaisinvälis(m) valaisimienasennusteho(kw/km) vuosittaisetenergiakustannukset( /km,a) L p =0,75cd/m 2 L mes =0.75cd/m 2 valaisinteho S S Valaisin/lamppu W m kw/km /km,a m kw/km /km,a HPS100W,S/P=0,56 113,6 43 2,64 HPSvs.LED ,5 2, LED84W,S/P=1,93 110,1 40 2,75-4% +12% , HPS vs.led84 LED150W,S/P=1,16 135,1 29 4, , sähkönhinta0.10eur/kwh vuosittainenpolttoaika 3900h/a Mesooppinenvalaistusmitoitus CIEmesooppinenfotometria(2010)antaa kansainvälisenperustanmatalienvalotasojen valaistusmitoitukseen Uusitekninenperustavalonlähteidenkehitykseen Valonlähteidenvalontuotonoptimointisekä näkemisen että energiatehokkuudenkannalta Suosii valkoistavaloa Vaikutuskasvaavalotasonlaskiessa (esim.al3-al5,kevytliikenne) OhjeetmesooppiseenvalaistusmitoitukseenCIEDiv4

15 Esimerkkejä vaihtotöistä Kuvantavaluminanssimittari asennustenmittauksissa LMKMobileAdvanced+LabSoftohjelma Luminanssimittaukset:L ave,u o,u l TI-arvo

16 Case:Aittakorvenasuntoalue,Kotka Uusiasennus DEFAScoop50WHPS (400kpl) valaisimen kokonaisteho63w valotehokkuus46lm/w Vanhaasennus puistovalaisin125whpm valaisimen kokonaisteho140w valotehokkuus 3,2lm/W(vanhalamppu) 7,3lm/W(uusilamppu) Pylväsväli26m,pylväskorkeus4.5m VanhaasennusAittakorpiErämiehentie L ave U 0 =0,06cd/m 2 =0,49 U l, =0,40 L ave U 0 =0,06cd/m 2 =0,48 U l =0,38 valaistusluokkaal4b:l ave,min =0.75cd/m 2,U o,min =0.4,U l,min =0.4

17 UusiasennusAittakorpiTukkipolku L ave U 0 U l =1,20cd/m 2 =0,14 =0,32 L ave U 0 U l =1,10cd/m 2 =0,15 =0,36 asennus: L ave =1.10cd/m 2,U o =0.15,U l = 0.32 valaistusluokkaal4b:l ave,min =0.75cd/m 2,U o,min =0.4,U l,min =0.4 Tievalaistuksenelinkaarikustannukset Jäännösarvo = Rakennuskustannukset + kustannukset Käyttö- + Elinkaarikustannukset Rakennuskustannukset:purkukustannukset,vaihtokustannukset, asennuskustannukset Käyttökustannukset:energiankulutus,lamppujenjakomponenttien vaihto Jäännösarvovoiollapositiivinen(kustannus)tainegatiivinen(tulo)

18 Elinkaarikustannukset CaseAittakorpi 400kplvalaisimenvaihto,asennusvanhoihinpylväisiin Vanhaasennus: Elohopealamppuvalaisin140W Uusiasennus: Suurpainenatriumlamppuvalaisin63W Laskennallinenelinikä 30a Vanhaasennus1,9 /tiemetri,a(energia+lampunvaihdot) Uusiasennus1,0 /tiemetri,a(energia+lampunvaihdot) Asennuksenvaihtomaksaa(investointi)7,4 /tiemetri Takaisinmaksuaika:8vuotta Case:Venlantie,Kerava Vanhaasennus: 125Welohopealamput Uusiasennus: RuudLedLedWayRoad30 Valaisimen(mitattu) - teho60w - valotehokkuus57lm/w (kaukolämpöremontti)

19 Kerava,Venlantie VanhaHPMasennus L ave =0,30cd/m 2 U 0 =0,22 U l =0,15 (joka2.lamppu poispäältä) UusiLED-asennus L ave =0,62cd/m 2 U 0 =0,51 U l =0,52 (asfalttipois,sorapinta) valaistusluokkaal5:l ave,min =0.5cd/m 2, U o,min =0.4, U l,min =0.4 Jämeräntaival,Otaniemi Induktiolamppuvalaistus L ave =0,4cd/m 2 U 0 =0,6 U l =0,5 SitecoSQ85WQL Mitattuvalaisimen - kokonaisteho78w - valovirta4100lm - valotehokkuus54lm/w EstohäikäisyTI-arvot: DIALux6% Mitattu6% L ave =0,5cd/m 2 U 0 =0,7 U l =0,6

20 Valaisimensaneeraus caselahti VanhaelohopealamppuvalaisinSLOHKB13(lampputeho 250W)muutettutoimimaansuurpainenatriumlampulla(150W) Valaisinkohtainenenergiankulutuksenlasku480kWh/v(40%) (vuotuinenpolttoaika4000h/a,sähkönhinta0.1 /kwh) Muutostyönkustannuksissamukanaliitäntälaite,sen vaihtokustannuksetjauudenlampunhinta ValaisimetmuutostyönjälkeentarkistettuFimkossa, saneerauksentekijä vastaamääräystentäyttymisestä Asennusvanhoihinpylväisiin Takaisinmaksuaika2.1vuotta Valaisimensaneeraus VanhaelohopealamppuvalaisinSiemens (lampputeho125w)muutettu toimimaansuurpainenatriumlampulla(70w) HG125Wvanhakupu 19lm/W (2936lm) HG125Wuusikupu 25 lm/w (3972lm) HPS70Wuusikupu 51lm/W (4560lm) Valotehokkuudenkasvu104%,valaisintehonlasku44%

21 Toimintamalli- elohopealampuista energiatehokkaampaanulkovalaistukseen - UlkovalaistusSuomessa - Vaihtoehtoisetvalonlähteetjaniidenominaisuudet - LEDitulkovalaistuksessa - Valaistuksenmuutostyöt vaihtoehtoisiaratkaisuja - Valonlaatujaväriominaisuudet - Käyttäjäarviot - Julkisethankinnat - Yhteiskunnallisetvaikutukset UlkovalaistusSuomessa Vaihtoehtoisetvalonlähteetjaniidenominaisuudet LEDitulkovalaistuksessa Valaistuksenmuutostyöt vaihtoehtoisiaratkaisuja Valonjaväriominaisuudet Käyttäjäarviot Julkisethankinnat Yhteiskunnallisetvaikutukset Valaistuksenmuutostyöt vaihtoehtoisiaratkaisuja Vaihtoehtoisetmuutostyöt -125WHPM=>50WHPSvalaisinvaihto -250WHPM=>100WHPSvalaisinvaihto -125WHPM=>59WLEDuusiasennus -250WHPM=>150WHPSvalaisinsaneeraus -110WHPS=>108W,110W,133W,138WLEDvalaisinvaihto - HPS=>100WHPSvalaisinvaihto - HPS=>85Winduktio valaisinmittaukset:tehovs.lampputeho,valotehokkuus,valonjako,väri valaistustulos:luminanssimittauksetvs.(optimointi)laskelmat energiankulutusja-tehokkuus elinkaarikustannukset

22 Raportti: Toimintamalli- elohopealampuista energiatehokkaampaanulkovalaistukseen (lähiaikoina)