Minimální tepelné zatížení: Na míru vyrobené LED osvětlení usnadňuje plánování měřících a čistých místností

V novém výzkumném laboratoři Nerling budou v budoucnu podrobněji zkoumány dopady zdrojů rušení v přesných prostorách. K tomu byly v měřicím prostoru třídy přesnosti I poprvé nainstalovány nové energeticky úsporné LED lampy.

LED osvětlení umožňují v rozměrech výrazně větší flexibilitu. Například rozměry FFU byly převzaty pro lampy v měřicím laboratoři. Tak byla vytvořena modulární stropní konstrukce, u níž lze jednotlivé prvky posouvat tam a zpět.

Hlavní výhodou lamp pro systémovou rekonstrukci je, že teplo nevyzařují dolů do místnosti, ale nahoru, kde ho odnáší odtahový proud. Díky tomu jsou obzvlášť vhodné pro teplotně stabilní měřicí místnosti.

Nová výzkumná laboratoř by měla dodržovat hodnoty 0,2 K/h, 0,4 K/den a 0,1 K/m. V první sérii pokusů bude zodpovězena otázka, jak dosáhnout specifikací třídy kvality I podle nové směrnice VDI/VDE 2627. Navíc budou měřeny rychlosti proudění a koncentrace částic.

Pomocí dlouhodobých měření by mělo být zjištěno, které zdroje rušení jsou relevantní a které jsou přeceňovány. Kromě toho by měly být provedeny i měření doby odpočinku, aby se zjistilo, jak rychle se místnost znovu zotaví po rušení.

Olaf Nerling: „Chceme například odpovědět na otázku, co se děje v prostoru, když jsou LED diody stmívány nebo jsou do prostoru vneseny nesprávně temperované části,“ vysvětluje Olaf Nerling, jednatel společnosti Nerling Systemräume GmbH. „Existují koncepty místností, které při takových poruchách zhorší kvalitu o dvě třídy. Naším cílem je, aby se kvalita zhoršila pouze na krátkou dobu a maximálně o 1 třídu.“

Pro osvětlení systémových místností byly dosud obvykle používány systémy s zářivkami, které jsou náročné na údržbu a sériově dostupné pouze v několika formátech pouzder. Aby bylo možné v budoucnu umožnit flexibilnější plánování prostor, vyvinula společnost Nerling systémové lampy s LED žárovkami s flexibilními rozměry pouzder, ve kterých je možné snadno vyrábět i malé série. Tyto téměř bezúdržbové svítidla spotřebují až o 40 procent méně energie než dosud běžné lampy. Lze je použít jak v teplotně stabilních měřicích místnostech, tak v čistých prostorách, kde individuální formáty svítidel přinášejí výhodu v plánování a minimalizaci tepelného přírůstku. Aby bylo možné otestovat potenciál těchto lamp a jejich vzájemné působení s různými klimatickými komponenty, byly spolu s patentovaným vzduchovým podhledem a jednotkami s ventilátorem a filtry (FFU) instalovány v novém výzkumném laboratoři Nerling v Renningenu. V měřicí místnosti třídy kvality I budou v budoucnu prováděny různé experimenty, které mají lepší odhadnout dopad rušivých zdrojů v přesných prostředích.

„Jako měřicí místnost třídy kvality I podle VDI/VDE 2627-1 má nové měřicí laboratoř splňovat hodnoty 0,2 K/h, 0,4 K/den a 0,1 K/m,“ říká Olaf Nerling, jednatel společnosti Nerling Systemräume GmbH. „V budoucnu zde chceme testovat nové koncepty pro konstrukci měřicích prostor a provádět dlouhodobé studie o vzájemném působení různých komponent.“ Tyto nové LED svítidla jsou zde prvním testovacím objektem.

Svítidla ve formátu jednotek FFU

LED svítidla byla navržena společností Nerling speciálně tak, aby nabízela jednotný systém osvětlení pro všechny situace v systémových místnostech: „Dosud jsme v našich projektech používali zářivky. V čistých a sterilních místnostech jsme používali uzavřená čistotní svítidla, v měřicích místnostech zrcadlové mřížkové svítidla,“ vysvětluje Nerling. „Ačkoliv používáme elektronické předřadníky, tato technologie nebyla tak energeticky účinná jako LED lampy.“ Současně je u těchto svítidel k dispozici jen několik standardních formátů sériově vyráběných, což často znamená nutnost výroby drahých zakázkových řešení a dlouhé dodací lhůty.

Proto se společnost rozhodla ve spolupráci s výrobcem LED vyvinout program svítidel s větší flexibilitou v rozměrech. „Rozměry od 312 x 625 mm do 1250 x 625 mm jsou nyní bez problémů možné,“ vysvětluje jednatel. Tak je například možné vyrábět svítidla s rozměry odpovídajícími jednotkám filtračních ventilátorů – tedy 1 170 x 570 mm – což je rozměr, který je v konstrukci čistých místností poměrně často požadován. Pro svítidla v výzkumné měřicí místnosti byl systémový rozměr FFU také použit. Díky tomu vznikl modulární strop, jehož jednotlivé moduly je možné posouvat tam a zpět. Navíc je i při malých sériích objednání náhradní lampy jednoduché, protože společnost Nerling vyrábí vlastní pouzdra svítidel.

Úspora energie a odvod tepla dozadu

Díky technologii LED je možné výrazně šetřit energii. „Například pro osvětlení místnosti o rozměrech 5 x 5 m a výšce stropu 3 m je při použití otevřených mřížkových svítidel s 4 x 24 watty a 700 Lux potřeba šest svítidel,“ vysvětluje Nerling. „Celkem je to 576 wattů, průměrná světelná intenzita je 911 Lux.“ Pokud místo toho použijeme nový typ svítidla, stačí jich šest po 70 wattech, což celkově poskytne průměrnou osvětlenost 816 Lux při pouhých 420 wattů. LED řešení je tedy o 20 procent energeticky účinnější. Pokud se místo mřížkových svítidel použijí uzavřená čistotní svítidla, úspora dosahuje dokonce 40 procent. Navíc mají LED svítidla obecně velmi dlouhou životnost přibližně 50 000 hodin. „U mnoha aplikací vydrží svítidla více než pět let, takže je lze téměř považovat za bezúdržbová,“ říká Nerling. Pokud svítidlo selže, je vhodné jej úplně vyměnit. Tím se nezatěžuje životní prostředí, protože jednotlivé komponenty je možné recyklovat. Obvykle stačí vyměnit desky plošných spojů.

Hlavní výhodou těchto lamp pro systémové konstrukce je však to, že teplo nevyzařují dopředu do prostoru, ale dozadu, kde je odvod tepla zajištěn odsávacím proudem. Díky tomu jsou tato svítidla zvlášť vhodná pro teplotně stabilní měřicí místnosti, kde se tepelné zatížení oproti běžným mřížkovým svítidlům výrazně snižuje. Také v oblastech, kde jsou nutná uzavřená svítidla, je instalace LED lamp výhodná. Standardně jsou vybavena krytem, který je zde nezbytný, zatímco u předchozích řešení musel být tento kryt dodatečně instalován. „Navíc jsou svítidla dobře stmívatelná, což umožňuje další úspory energie,“ dodává odborník.

Experimenty s vzájemným působením jednotlivých komponent

Celkem je v 17 m² velké výzkumné měřicí místnosti v Renningenu instalováno 8 LED svítidel. Dosahovaná osvětlenost je možné plynule nastavit mezi 400 a 1 500 Lux. „V první sérii experimentů chceme zjistit, jak dosáhnout požadovaných hodnot třídy kvality I podle VDI/VDE 2627,“ říká Nerling. Kromě toho budou prováděny testy vzájemného působení svítidel a dalších klimatických komponent: „Chceme například zjistit, co se v místnosti děje, když jsou LED stmívány, FFU jsou sníženy, do místnosti jsou vneseny nesprávně temperované díly nebo když do místnosti vstoupí více osob najednou,“ vysvětluje Nerling. „Existují koncepty místností, které při takových rušeních zhorší třídu kvality o dvě úrovně. Naším cílem je, aby se kvalita pouze krátkodobě a maximálně o jednu třídu zhoršila.“ U vysoce přesných prostředí je možné zdroje rušení velmi těžké odhadnout. Nerling proto plánuje dlouhodobé sledování místnosti, aby zjistil, které zdroje rušení jsou relevantní a které jsou přehnané. Součástí výzkumu budou také měření doby zotavení místnosti po rušení, aby bylo možné určit, jak rychle se místnost vrátí do normálního stavu.