Wyłączniki z czujnikiem ruchu – proste systemy sterowania oświetleniem

fot. Bemko

Systemy automatycznego sterowania wspomagające energooszczędne rozwiązania oświetleniowe mają zastosowanie w miejscach, gdzie proces załączania instalacji odbywa się z dużą częstotliwością, niesystematycznie i nieprzewidywalnie oraz uzależniony jest od obecności użytkownika.

Architektury przyjmują różne postacie: od zaawansowanych struktur złożonych z sieci czujników, wyłączników, kontrolerów oraz jednostek sterujących realizujących predefiniowane funkcje oświetleniowe do prostych zwartych urządzeń typu all-in-one. Nie wszyscy użytkownicy wymagają ogromu funkcji, jakie gwarantują rozbudowane układy sterowania charakteryzujące się, oprócz niewątpliwych zalet, kilkoma wadami:

• wysokim kosztem inwestycji,
• koniecznością dostosowania instalacji elektrycznej do wymagań systemu komunikacji,
• dość wymagającą wstępną konfiguracją systemu.

W odróżnieniu do skomplikowanych systemów sterowania, kontroli oświetlenia wymagających wiele komponentów producenci proponują użytkownikom alternatywę w postaci prostych, autonomicznych urządzeń zawierających w swojej zwartej obudowie wszystkie niezbędne elementy sterujące do zapewnienia pełnej funkcjonalności. Wyłączniki z czujnikiem ruchu bez względu na swoje przeznaczenie i konstrukcję zawierają:

• czujnik ruchu– element wykrywający zmiany pola promieniowania, ruch użytkownika w zasięgu pola detekcji,
• czujnik zmierzchowy – element światłoczuły definiujący aktualny poziom natężenia oświetlenia na powierzchni,
• kontroler – element elektroniczny przetwarzający informacje z czujnika i sterujący wyłącznikiem,
• wyłącznik – element wykonawczy, najczęściej przekaźnik elektromechaniczny bistabilny załączający zasilanie odbiornika.

Przegląd dostępnych rozwiązań

Wyłączniki z czujnikiem ruchu dostępne są w wielu odmianach w zależności od przeznaczenia:

• Wyłączniki z czujnikiem podczerwieni (IR) do zastosowań wewnętrznych – montaż podtynkowy lub natynkowy,
• Hermetyczne wyłączniki z czujnikiem podczerwieni (IR) do zastosowań zewnętrznych – montaż natynkowy,
• Wyłączniki z czujnikiem mikrofalowym do zabudowy.

Wszystkie wyłączniki posiadają potrójny układ konfiguracji pozwalający dopasować charakterystykę działania do indywidualnych potrzeb użytkownika:

• zasięg pola detekcji, czułość detektora ruchu,
• czas załączenia odbiornika, zwłoka wyłączenia,
• czułość elementu światłoczułego, próg zadziałania czujnika zmierzchu;

Produkty dostępne na rynku cechują się zróżnicowaną budową, stopniem szczelności i zaawansowaniem konfiguracji w zależności od przeznaczenia oraz indywidualnych wymagań użytkownika.

W ofercie wiodącego producenta osprzętu elektrotechnicznego dostępny jest model czujnika ruchu w wersji podtynkowej, przystosowany do pracy przy napięciu sieciowym 230V oraz maksymalnym obciążeniu do 1200W. Zastosowanie elektronicznego układu sterującego przekaźnikiem mechanicznym oraz wykorzystanie instalacji trój-przewodowej, do niezależnego zasilania elementu wykonawczego czujnika oraz odbiornika, pozwala na zastosowanie czujnika ruchu SES04 do współpracy z odbiornikami o niewielkiej mocy w tym źródłami światła LED. Detekcja odbywa się za pomocą promieniowania podczerwonego. Czujnik wykrywa ruch w zasięgu 6m w promieniu 360º przy zalecanej wysokości montażu od 2,3m do 4m nad powierzchnią podłogi. Użytkownik dysponuje możliwością regulacji czasu załączenia w zakresie od 10 sekund do 7 minut. Urządzenie standardowo wyposażone jest w element fotoczuły, wykorzystywany do ustalenia progu zadziałania czujnika w zależności od poziomu natężenia oświetlenia otoczenia. Kompaktowe wymiary umożliwiają prosty montaż czujnika SES04 w standardowej puszcze instalacyjnej Ø60mm. Solidna konstrukcja, wysokiej jakości materiały i klasyczny wygląd daje możliwość wykorzystania czujnika do sterowania oświetleniem w pomieszczeniach mieszkalnych, biurowych oraz przemysłowych.  

Studium przypadku

Zastosowanie dla przykładowego urządzenia jest wszechstronne, a ograniczeniem są jedynie parametry techniczne produktu oraz pomysłowość instalatora podczas projektowania instalacji Klasycznym rozwiązaniem implementacji wyłącznika z czujnikiem ruchu we wnętrzach są ciągi komunikacyjne w obiektach mieszkaniowych (klatki schodowe, korytarze, hotele), oraz powierzchnie użyteczności publicznej charakteryzujące się wysokim wskaźnikiem wykorzystania.

Zastosowanie wyłączników z czujnikiem ruchu pozwala na uzyskanie miarodajnych oszczędności płynących z racjonalnego wykorzystania energii elektrycznej.

Zakładając oświetlenie typowego korytarza hotelowego oparte na oprawach konstrukcji typu downlight 2x26W ze źródłem wyładowczym PLC, otrzymujemy wymagany poziom oświetlenia Em≥150lx na płaszczyźnie pracy (podłoga) wykorzystując 11 opraw o łącznej mocy 590W. W przypadku konwencjonalnego układu sterowania (ręczne załączanie i wyłączanie) opraw zużycie energii elektrycznej, określone na podstawie oszacowania energetycznego uwzględniającego typowe wartości zmiennych parametrycznych dla danego typu pomieszczenia, w rocznym okresie rozliczeniowym wynosi 1902kWh/rok.

Zastosowanie prostego wyłącznika z czujnikiem ruchu, wymiennie za wyłącznik świecowy, schodowy lub krzyżowy, wprowadza, oprócz wyższego komfortu obsługi, uwzględnienie współczynnika dla efektywności kontroli obecności, który dla automatycznego sterowania (opcja włącz/wyłącz) określa się na poziomie 0,9 w stosunku do 1.0 dla sterowania ręcznego. Stąd uzyskuje się ponad 12% ograniczenie rocznego wykorzystania energii elektrycznej na oświetlenie (zużycie energii elektrycznej wynosi 1664kWh/rok).

Większość wyłączników z czujnikiem ruchu posiada również wbudowany układ czujnika światła. Umożliwia on parametryzację pracy urządzenia dla działania tylko w warunkach nocnych lub dezaktywację po przekroczeniu zadanego poziomu natężenia oświetlenia w otoczeniu. Element światłoczuły (najczęściej fotorezystor) poprzez zmianę stanu przekazuje do kontrolera informacje określającą aktualny poziom oświetlenia w otoczeniu. Zastosowanie powyższej funkcji pozwala uwzględnić dodatkową zmienną tj. współczynnik dla kontroli światła sztucznego zależny od światła dziennego. Wykorzystanie światła dziennego umożliwia ograniczenie energochłonności instalacji o ponad 40% (720kWh na rok) w odniesieniu do bazowego systemu sterowania co przy aktualnie wysokiej cenie energii elektrycznej( średnio 0,55zł/kWh) przynosi relatywne oszczędności rzędu 400zł netto rocznie tylko dla jednego przykładowego pomieszczenia.  

Zautomatyzowanie procesu wykorzystania światła sztucznego do doświetlania pomieszczenia oświetlonego światłem dziennym umożliwia wyeliminowanie sytuacji bezcelowego użytkowania światła sztucznego w chwili, gdy promieniowanie słoneczne zapewnia wystarczający poziom natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej. Wykorzystanie oświetlenia sztucznego jest zależne bezpośrednio od pory dnia, pory roku oraz aktualnych warunków atmosferycznych. Miesięczny schemat zużycia energii elektrycznej symulowanej instalacji przedstawiono na wykresie:

Podsumowanie

Zastosowanie automatyki do kontroli i sterowania systemami oświetlenia sztucznego bezpośrednio wpływa na zmniejszenie energochłonności instalacji, przynosząc wymierne korzyści ekonomiczne i ekologiczne. Dodatkowo zmniejsza czas pracy źródeł światła przyczyniając się do wydłużenia okresu konserwacji. Wprowadza również udogodnienia poprzez zdalne włączania i wyłączanie obwodów elektrycznych czyniąc system oświetlenia bezobsługowy. Warto zatem już dziś pomyśleć o wymianie standardowego „kontaktu” na wyłącznik z czujnikiem ruchu.

Źródło: Bemko