Inteligentne oświetlenie – oszczędność, komfort czy bezpieczeństwo?
Obsługa inteligentnego oświetlenia za pośrednictwem przycisków KNX-RF oraz urządzeń mobilnych, fot. Jung
Przed każdą inwestycją, każdym wydatkiem, podjęciem decyzji powinno się rozważyć wszystkie aspekty, rezultaty zastosowania jakiegoś rozwiązania. Oświetlenie odgrywa szczególną rolę w naszym życiu, gdyż ponad 80% docierających do człowieka bodźców dzieje się za pośrednictwem wzroku. Zatem oświetlenie dobrze dostosowane do potrzeb jest podstawowym elementem wyposażenia domu czy biura. Światło wpływa na nastrój, ilość angażowanej energii. Pomaga także w relaksie i w pracy. Jest ważne w zapewnieniu bezpieczeństwa. Dlatego warto się zastanowić, czego każdy użytkownik oczekuje od oświetlenia, i inteligentnie je zaprojektować. Oświetlenie nigdy nie będzie bowiem bardziej inteligentne od tego, kto je zaplanował.
Zobacz także
Redakcja Elektro.info.pl Co robi oświetlacz podczerwieni w kamerach do monitoringu?
Skuteczny monitoring wizyjny ochranianych miejsc i obiektów to taki system zabezpieczeń, który jest w stanie zachować niezawodność pracy zarówno w dzień, jak i w nocy. To właśnie możliwość prowadzenia...
Skuteczny monitoring wizyjny ochranianych miejsc i obiektów to taki system zabezpieczeń, który jest w stanie zachować niezawodność pracy zarówno w dzień, jak i w nocy. To właśnie możliwość prowadzenia szczegółowej obserwacji przez 24 godziny na dobę jest wyznacznikiem dobrych instalacji kamer do monitoringu.
Redakcja Elektro.info.pl Jaki system inteligentnego budynku wybrać? Przegląd systemów smart home
Smart Home staje się coraz powszechniejszym zjawiskiem na rynku. Wiele osób decyduje się na nabycie takich rozwiązań, chcąc zmniejszyć zużycie prądu przy jednoczesnym zwiększeniu swojego komfortu życia....
Smart Home staje się coraz powszechniejszym zjawiskiem na rynku. Wiele osób decyduje się na nabycie takich rozwiązań, chcąc zmniejszyć zużycie prądu przy jednoczesnym zwiększeniu swojego komfortu życia. Jakie firmy oferują nam takie rozwiązania?
Redakcja Elektro.info.pl, S-LABS Sp. z o.o. Inteligentny system automatyki mieszkaniowej Appartme
Obecnie dzięki inteligentnym rozwiązaniom IoT możemy przez telefon zarządzać naszym mieszkaniem. Wystarczy jedna aplikacja, która pozwala na bieżąco monitorować zużycie energii elektrycznej, decydować...
Obecnie dzięki inteligentnym rozwiązaniom IoT możemy przez telefon zarządzać naszym mieszkaniem. Wystarczy jedna aplikacja, która pozwala na bieżąco monitorować zużycie energii elektrycznej, decydować o ogrzewaniu w mieszkaniu oraz jeśli zapomnimy zgasić światło, możemy je wyłączyć zdalnie. Wszystko to dzięki systemowi automatyki mieszkaniowej, który oferuje firma S-Labs. Co ważne system jest nie tylko oszczędny, dba o środowisko, ale też nie wymaga dodatkowego okablowania.
Funkcje oświetlenia
Wydaje się czymś oczywistym, że oświetlenie służy do oświetlania pomieszczeń mieszkalnych, miejsc pracy oraz ulic w celu poprawy komfortu funkcjonowania. Podstawowe oświetlenie musi zapewniać bezpieczną komunikację i orientację w otoczeniu. Normy (PN-EN 12464-1) podają określone wartości natężenia oświetlenia dla różnych pomieszczeń, zwykle znacznie większe od potrzeb i oczekiwań. W prywatnych wnętrzach każdy może dostosować natężenie oświetlenia do własnej percepcji i potrzeb związanych ze specyfiką pomieszczenia. To podstawowe oświetlenie stanowiące absolutne minimum niemal nigdy nie wystarcza, gdyż każde miejsce służy do zaspokajania różnych potrzeb. Zawsze występuje konieczność dostosowania oświetlenia do konkretnych czynności, jak i do potrzeb użytkownika. Dostosowania nie tylko jego intensywności, ale też temperatury barwowej i koloru. Istotnym elementem inteligentnego sterowania jest sposób załączania i wyłączania, zwłaszcza tam, gdzie między poszczególnymi strefami występują duże różnice natężenia (oświetlenia) lub wymagana jest zmiana w trakcie pobytu – dotyczy to płynnego rozjaśniania, ostrzegania przed wyłączeniem, dostosowywania oświetlenia do pory dnia, jak i wykonywanej pracy.
Oświetlenie spełnia też inne funkcje, np. dekoracyjne, kształtujące przestrzeń, ostrzegawcze, bezpieczeństwa czy sygnalizacji. Inteligentny projekt powinien uwzględniać wszystkie potrzeby przyszłych użytkowników.
Podstawowe oświetlenie zapewnia bezpieczną komunikację. Ze względów oszczędnościowych nie powinno być załączone na stałe, ale też nie powinno załączać się nagle, aby nie oślepiać czy dezorientować. Także nagłe wyłączenie, zwłaszcza bez ostrzeżenia, jest działaniem niepożądanym, a czasem wręcz niebezpiecznym.
Kolejną bardzo ważną funkcję pełni oświetlenie robocze – zarówno w domu, jak i w pracy zawsze powinno być dostosowane do potrzeb pod względem barwy, jak i natężenia. Różne prace wymagają różnych warunków oświetleniowych, np. efekt stroboskopowy może być niebezpieczny przy wykonywaniu niektórych prac kuchennych. W dobie zdalnego wykonywania pracy z domu należy zwrócić szczególną uwagę na regulację oświetlenia miejsc jej wykonywania.
Oprócz pracy w życiu musi być czas i miejsce na relaks, zabawę, odpoczynek. Ważną rolę odgrywa temperatura barwowa światła w okresie bezpośrednio poprzedzającym udanie się na spoczynek nocny. A w nocy? Zwykle wszystko jest wyłączone. Można korzystać z tzw. oświetlenia zapewniającego orientację, którym są źródła ledowe, lub dyskretnego oświetlenia podłogi załączającego się samoczynnie, gdy będzie ono potrzebne.
Warto wspomnieć o roli oświetlenia w zakresie bezpieczeństwa. Oświetlenie zwykle zniechęca potencjalnych napastników czy złodziei – czy to załączane po zmierzchu, czy po wykryciu ruchu. Specyficzną funkcją jest symulacja obecności, gdy domowników nie ma: potencjalni złoczyńcy są zdezorientowani zmieniającym się oświetleniem wewnątrz domu.
Oświetlenie pełni też ważną funkcję informacyjną. Może być sterowane w zależności od natężenia oświetlenia, natężenia ruchu i pory dnia.
Konwencjonalne sterowanie oświetleniem
Najprostszym rozwiązaniem jest sterowanie ręczne – za pomocą przycisków, wyłączników czy ściemniaczy. Nieco bardziej skomplikowane jest powiązanie tego z autonomicznymi sterownikami lamp, takimi jak np. czujki ruchu, obecności, zmierzchu, łączniki czasowe. Korzystając ze zwykłych urządzeń komutacyjnych, praktycznie można zrealizować dwie funkcje logiczne AND i OR. Oba rozwiązania mają wady. Przykładowo, połączenie równoległe czujki ruchu i wyłącznika powoduje, że przy otwartym wyłączniku czujka będzie poprawnie załączać oświetlenie, ale gdy wyłącznik znajdzie się w stanie zamkniętym, lampa cały czas będzie załączona – niezależnie od wykrywania ruchu – do momentu otwarcia styków wyłącznika. Drugą możliwością jest połączenie równoległe – wtedy czujka ruchu załączy oświetlenie wyłącznie w sytuacji, gdy wyłącznik będzie zamknięty. Gdy będzie otwarty, czujka nigdy nie załączy oświetlenia. Na szczęście ten problem został częściowo rozwiązany przez producentów poprzez zastosowanie dodatkowego wejścia sterowniczego w czujce. Dzięki niemu można impulsami powodować załączenie na czas świecenia po wykryciu ruchu, załączyć na czas dłuższy (np. 2 h) lub na podobny czas zablokować działanie czujki.
Takie rozwiązania są możliwe w przypadku pojedynczych przykładów. Niemal zawsze dotyczą wyłącznie jednej grupy lamp połączonych galwanicznie. Nie nadają się do zastosowania w pomieszczeniach spełniających różne funkcje i wyposażonych w działające niezależnie różne rodzaje oświetlenia. Rozbudowywanie układów sterowania w oparciu o konwencjonalne rozwiązania jest możliwe, ale bardzo skomplikowane i kosztowne. W szczególności tam, gdzie stan załączenia oraz parametry świecenia są zależne od wielu czynników, np. pory dnia, czasu (zwłoki załączenia lub wyłączenia), sposobu i intensywności użytkowania pomieszczenia, oświetlenia naturalnego, pozycji rolet względem żaluzji, wykonywanych w danym miejscu czynności… W takich miejscach sensowne ekonomicznie jest zastosowanie rozwiązań magistralnych, które oferują gotowe oraz rozbudowane moduły logiczne i pomiarowe.
Inteligentne oświetlenie
Określenie „inteligentna instalacja” jest kolokwialną nazwą zintegrowanych instalacji sterowniczych. Główną cechą takich rozwiązań jest oddzielenie zasilania od sterowania. Informacje są przesyłane najczęściej przewodem magistralnym, ale mogą być też transmitowane drogą bezprzewodową. Systemy magistralne są wyposażane w specjalistyczne urządzenia, które można podzielić na cztery grupy: urządzenia systemowe zapewniające funkcjonowanie instalacji, urządzenia obsługowe zastępujące przyciski i często wyposażone w różne czujki, urządzenie wykonawcze (z reguły montowane w rozdzielnicach), wyspecjalizowane do regulacji różnych rodzajów lamp, m.in. RGB, RGBW, TW, oraz urządzenia centralizujące sterowanie i obsługę, m.in. zapewniające obsługę za pośrednictwem urządzeń mobilnych, i przekazujące do nich informacje o aktualnych stanach wszystkich sterowanych urządzeń i czujek, także alarmowych.
Głównymi zaletami inteligentnych rozwiązań jest nieograniczony zakres zastosowania oraz możliwość sterowania z dowolnego miejsca na świecie. Systemy magistralne służą do sterowania i zarządzania oświetleniem w małych i wielkich obiektach: w domach, biurach, na lotniskach, stadionach, w teatrach, a także sterują oświetleniem ulic i placów. Obsługa i kontrola możliwa jest z dowolnej liczby miejsc za pomocą stacjonarnych przycisków i paneli, urządzeń mobilnych i sprzętu komputerowego. A specjalne rozwiązania z zakresu cyberbezpieczeństwa, specyficzne dla inteligentnych rozwiązań, zapewniają bezpieczeństwo komunikacji.
Oszczędność
Jedną spośród najczęściej wymienianych zalet inteligentnego sterowania oświetleniem jest oszczędność. Istotnie, zastosowanie nowoczesnej techniki pozwala na optymalizację zużycia energii. Ale należy wziąć pod uwagę, że oszczędności te wynikają jedynie z ograniczania marnotrawstwa. Kompleksowe sterowanie umożliwia dostosowanie oświetlenia do rzeczywistych potrzeb. Realizowane jest to zarówno poprzez załączanie lamp tylko tam i tylko wtedy, gdy jest to potrzebne, i wyłączanie, gdy jest to zbędne, ale też poprzez dostosowywanie oświetlenia do konkretnych warunków, np. za pomocą regulacji natężenia oświetlenia. Zastosowanie szeregu czujek ruchu, obecności, natężenia oświetlenia (zewnętrznego, wewnętrznego, stanowiskowego), zegarów sterowniczych, przycisków obecności pozwala na samoczynne załączanie wyłącznie po spełnieniu określonych warunków. Przykładowo energochłonna reklama na elewacji budynku może być załączona od zmierzchu do określonej godziny albo wyłącznie po zmierzchu, ale tylko wtedy, gdy jest rejestrowany ruch o określonym natężeniu. W okresach, kiedy nie przyciągnie niczyjej uwagi, zasilanie reklamy jest marnotrawstwem energii. Podobnie w strefach komunikacji, gdzie (zgodnie z obowiązującymi przepisami) musi być zachowane minimalne oświetlenie, czujki po wykryciu ruchu powodują płynne rozświetlenie otoczenia do poziomu odpowiedniego w danym czasie (np. korytarza biurowego w porze lunchu) i przy zmierzonym natężeniu ruchu. Innym przykładem marnotrawstwa jest załączanie oświetlenia w halach biurowych czy produkcyjnych, gdy jest zbyt ciemno, i zapominanie o wyłączaniu w okresach, gdy oświetlenie naturalne jest wystarczające. System czujek umieszczonych zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz dopilnuje, aby w godzinach pracy, na zajętych stanowiskach panowały odpowiednie warunki. Oświetlenie sztuczne zapewnia utrzymanie stabilnych warunków za pomocą ściemniaczy płynnie regulujących pracę lamp, doświetlając w razie potrzeby odpowiednie miejsca. Przy tym stacje pogodowe zapobiegną zbyt częstym zmianom, gdy po niebie przesuwają się chmury chwilowo zasłaniające promieniowanie słoneczne. Na potrzeby oświetleniowe zostanie zużyte tyle energii, ile okaże się konieczne, a opuszczone stanowiska strefy nie będą oświetlane.
Osobnym aspektem jest oszczędność czasu. Samoczynne układy eliminują konieczność odrywania człowieka od pracy, a płynne zmiany są niedostrzegalne dla pracujących, dzięki czemu zmiany warunków zewnętrznych nie wybijają nikogo z rytmu wykonywania zadań.
Bezpieczeństwo
Drugim z najczęściej poruszanych czynników jest bezpieczeństwo. Inteligentne sterowanie współpracuje z wszelkimi systemami bezpieczeństwa czy alarmowymi. Odpowiednio wysterowane lampy mogą służyć do powiadamiania o zagrożeniu, odstraszania intruzów, jak też ułatwiać prowadzenie akcji ratunkowych. Inteligentna instalacja oświetleniowa jest wyposażona w wiele czujników, np. czujniki wykrywające obecność w okresach, gdy rozbrojony jest system alarmowy, ograniczają się do sterowania oświetleniem, a po uzbrojeniu systemów bezpieczeństwa przekazują do nich informacje o wykryciu ruchu, mogąc równocześnie wskazywać zagrożone obszary załączonym oświetleniem. A nagłe załączenie oświetlenia często jest wystarczające, aby odstraszyć intruza. Zadziałanie termicznych zabezpieczeń lamp, szczególnie w okresie, gdy są one wyłączone, może być przekazywane do centralek przeciwpożarowych.
Ciekawym rozwiązaniem zwiększającym bezpieczeństwo jest symulowanie obecności. W okresie dłuższej nieobecności domowników system inteligentnego sterowania odtwarza zaplanowany program lub wszystkie zapamiętane w ciągu tygodnia zmiany stanów lamp. Załączenia i wyłączenia mogą następować w dokładnie tych samych porach każdego dnia tygodnia (jak zaplanowane lub zapamiętane dokładnie tydzień wcześniej) lub zawierać błędy (przesunięcia) czasowe wprowadzane za pomocą generatora losowego. Taki algorytm utrudnia obserwatorowi zorientowanie się, że dom pozostaje opuszczony. Dla bezpieczeństwa obiektu znaczenie ma też liczba miejsc połączeń przewodów. W inteligentnej instalacji można zminimalizować liczbę takich połączeń, a istniejące zlokalizować w miejscach ułatwiających konserwację, np. w szafach rozdzielczych.
Prestiż i estetyka
Prestiż jest często pomijaną cechą nowoczesnych instalacji. Dysonansem jest korzystanie z najnowszych wersji ipadów, wysokiej klasy sprzętu audio-wideo w pomieszczeniach wyposażonych w XIX-wieczną instalację elektryczną: nowoczesność zderzająca się z anachronizmem. Szczególną rolę odgrywa to w oficjalnych rezydencjach, ważnych obiektach biurowych, a zwłaszcza w salach konferencyjnych, gdzie zalety inteligentnych rozwiązań (lub wady przestarzałych) są zauważane przez wiele osób. Wyposażenie adekwatne do pozycji właściciela jest dyskretnym podkreśleniem jego pozycji. Równolegle z prestiżem idzie estetyka – nowoczesne formy urządzeń obsługowych, minimalizacja ich wielkości przy zachowaniu wielości funkcji, a także możliwość ich całkowitego ukrycia przed wzrokiem pozwalają na lepsze projektowanie wnętrz. Szeroka paleta urządzeń obsługowych umożliwia dostosowanie ich do każdego stylu i kolorystyki – stworzone z artyzmem, bywają efektownymi akcentami zdobniczymi.
Komfort
Wszystkie opisane powyżej cechy składają się na zapewnienie komfortu, zapewniając bezpieczeństwo, oszczędność, łatwość obsługi – nie tylko dzięki samoczynnemu działaniu czy rozpoznawaniu potrzeb. Ciekawym rozwiązaniem jest sterowanie scenami oświetleniowymi. Są to z góry wyreżyserowane stany poszczególnych lamp dostosowane do typowych, powtarzających się sytuacji, np. w sali konferencyjnej: wykład, przemówienie, prezentacja wideo, poczęstunek… A w domu, w salonie, może to być oświetlenie dostosowane barwą i natężeniem do rodzinnego przyjęcia, spożywania kolacji, oglądania telewizji czy odpoczynku przy grach planszowych, względnie oddawania się lekturze. Jednym naciśnięciem przycisku czy dotknięciem ikonki w smartfonie lub tablecie przywołana zostanie odpowiednia kreacja oświetleniowa. Każda z lamp znajdujących się w zasięgu wzroku płynnie (i z odpowiednią prędkością) dostosuje swój stan do pożądanego: zmieni jasność, kolor, temperaturę barwową. A w nocy dyskretnie i łagodnie oświetli posadzkę w drodze z sypialni do kuchni czy łazienki.
Rozwiązania techniczne
Instalacja służąca do inteligentnego sterowania instalacją oświetleniową musi być wyposażona w urządzenia obsługowe, urządzenia wykonawcze oraz ewentualnie w urządzenia centralizujące. Urządzenia wykonawcze zwykle instalowane są w rozdzielnicach. Podstawowymi są wyrobniki załączające za pomocą styków przekaźnikowych lub układów elektrycznych o obciążalności najczęściej od 6 do 16 A. Liczba niezależnie działających wyjść: od 1 do 24. Wyjścia definiowane jako NO lub NC mogą być sterowane czasowo (opóźnienia, zegar), a praca każdego wyjścia jest monitorowana. Wyrobniki załączające mają pamięć, funkcje logiczne, moduły porównujące i pomiarowe.
Do regulacji natężenia oświetlenia służą ściemniacze magistralne. W zależności od potrzeb są to urządzenia uniwersalne (służące do regulacji fazowej lamp zasilanych napięciem 230 V o charakterze rezystancyjnym, pojemnościowym lub indukcyjnym) lub wyspecjalizowane do konkretnego rodzaju lamp, np. świetlówek, a w szczególności coraz bardziej popularnych ledówek, zarówno stałoprądowych (najczęściej 350 mA, 500 mA, 700 mA lub 1050 mA), jak i stałonapięciowych (zwykle od 12 do 48 V DC) ledówek. Do tej grupy zalicza się też bramki do innych systemów analogowych lub cyfrowych, np. DALI.
Szczególnymi rodzajami ściemniaczy są urządzenia umożliwiające sterowanie temperaturą barwową białego oświetlenia oraz lampami RGB czy RGBW.
Do obsługi oferowane są urządzenia stacjonarne, tj. przyciski systemowe, zwykle wieloklawiszowe, panele dotykowe oraz różnego rodzaju czujki. Drugą grupą są urządzenia mobilne, wszelkiego rodzaju smartfony, tablety lub notebooki. Za ich pomocą można ręcznie sterować pojedynczymi lampami, dowolnymi ich grupami, jak też scenami, ewentualnie inicjować działanie sekwencji, tj. szeregów zdarzeń następujących po sobie w odstępach czasowych, z uwzględnieniem spełnienia określonych warunków logicznych. Urządzenia wyposażone w ekrany dotykowe umożliwiają płynną zmianę stanów lamp, koloru świecenia czy temperatury barwowej. Jednocześnie na wyświetlaczach wskazywane są rzeczywiste stany każdej ze sterowanych lamp: stan załączenia, natężenie, kolor, nasycenie.
Wybór sterowania
Wybór rodzaju i zakresu sterowania jest zawsze sprawą indywidualną, zależną od priorytetów przyszłego użytkownika. Dla osób szczególnie wrażliwych na ekologię inteligentne oświetlenie zostanie zaprojektowane tak, aby zapewnić maksymalną oszczędność energii przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa i funkcjonalności instalacji. W przypadku realizacji przeznaczonych dla osób, które najwyżej cenią sobie komfort, wygoda będzie zapewniona kosztem pewnego zwiększenia zużycia energii. Każdy inteligentny projekt uwzględnia wszystkie aspekty, ale zgodnie z hierarchią wartości przedstawioną przez klienta.
Jednak niezależnie od tego można pokusić się o stwierdzenie, że inteligentna instalacja oświetleniowa pod każdym względem będzie bardziej ekonomiczna, wygodniejsza i bezpieczniejsza. Automatyzacja, domyślne działanie, możliwość koncentracji funkcji zawsze przyczyniają się w jakimś stopniu do zmniejszenia zużycia energii. Aby dokonać uczciwej i rzetelnej analizy, konieczne byłoby identyczne wyposażenie oświetleniowe dwóch takich samych obiektów eksploatowanych w ten sam sposób. W obiekcie wyposażonym w sterowanie konwencjonalne nie do uniknięcia byłyby sytuacje, w których jakaś część oświetlenia jest załączona bez potrzeby albo w niewłaściwym stopniu. Także pod względem bezpieczeństwa instalacja inteligentna ma przewagę nad konwencjonalną dzięki zróżnicowaniu reakcji na obecność lub zagrożenie w zależności od pory lub sytuacji, m.in. dlatego, że inteligentna instalacja – także wtedy, gdy jest wyłączona w całym obiekcie – stale znajduje się w stanie gotowości. Przy opuszczaniu budynku jednym sygnałem (także zdalnie) możliwe jest wyłączenie wszystkich odbiorników oświetleniowych (i innych) bez konieczności fizycznego sprawdzania stanów poszczególnych lamp. Ale w razie potrzeby wystarczy dotknąć dowolnego przycisku, aby ponownie załączyć oświetlenie jakiegoś obszaru. Dzieje się tak dlatego, że system nie odcina zasilania poszczególnych obwodów, a jedynie wyłącza je wszystkie. Oczywiście w sytuacjach awaryjnych możliwe jest odłączenie zasilania całego obiektu – ręczne lub zdalne.
