Minimalne wprowadzenie ciepła: Niestandardowe lampy LED ułatwiają planowanie pomieszczeń pomiarowych i czystych

W nowym laboratorium badawczym Nerling będą w przyszłości dokładniej badane wpływy źródeł zakłóceń w precyzyjnych pomieszczeniach. W tym celu w pomieszczeniu pomiarowym klasy dokładności I po raz pierwszy zamontowano nowe, energooszczędne lampy LED.

Lampy LED zapewniają znacznie większą elastyczność w formatach. Na przykład w laboratorium pomiarowym przyjęto wymiary FFU dla lamp. W ten sposób można było stworzyć modułowy sufit, w którym poszczególne elementy można przesuwać tam i z powrotem.

Główną zaletą lamp w systemowej przebudowie pomieszczeń jest to, że nie oddają ciepła w dół do pomieszczenia, lecz do góry, gdzie strumień wywiewny je odprowadza. Dzięki temu są one szczególnie odpowiednie do pomieszczeń pomiarowych o stabilnej temperaturze.

Nowe laboratorium badawcze ma spełniać wartości 0,2 K/h, 0,4 K/dzień i 0,1 K/m. W pierwszej serii eksperymentów ma zostać odpowiedziane na pytanie, jak osiągnąć specyfikacje klasy jakości I zgodnie z nową dyrektywą VDI/VDE 2627. Dodatkowo będą mierzone prędkości przepływu i stężenie cząstek.

Przez długoterminowe pomiary mają zostać ustalone, które źródła zakłóceń są istotne, a które są przeceniane. Ponadto mają być przeprowadzone pomiary czasu odpoczynku, aby ustalić, jak szybko pomieszczenie wraca do normy po zakłóceniach.

Olaf Nerling: „Chcemy na przykład odpowiedzieć na pytanie, co się dzieje w pomieszczeniu, gdy diody LED są przyciemnione lub gdy do pomieszczenia wprowadza się nieodpowiednio wyregulowane części“, wyjaśnia Olaf Nerling, dyrektor generalny Nerling Systemräume GmbH. „Istnieją koncepcje pomieszczeń, które w przypadku takich zakłóceń pogarszają się o dwie klasy. Naszym celem jest, aby pogorszenie trwało tylko krótko i nie przekraczało maksymalnie jednej klasy.“

Do oświetlenia pomieszczeń systemowych dotychczas zwykle stosowano systemy z lampami fluorescencyjnymi, które są wymagające w konserwacji i dostępne seryjnie tylko w kilku formatach obudów. Aby w przyszłości umożliwić bardziej elastyczne planowanie przestrzeni, producent systemów Nerling opracował program lamp LED z elastycznymi rozmiarami obudów, w którym również małe serie mogą być realizowane bez problemu. Prawie bezobsługowe oprawy zużywają do 40 procent mniej energii niż dotychczasowe lampy. Mogą być stosowane zarówno w temperaturze stabilnych pomieszczeń pomiarowych, jak i w czystych pomieszczeniach, w których indywidualne formaty opraw zapewniają korzyści planistyczne oraz minimalizują wprowadzanie ciepła. Aby zbadać potencjał lamp oraz współdziałanie różnych komponentów klimatycznych, zostały one zamontowane w nowym laboratorium badawczym firmy Nerling w Renningen, razem z opatentowaną sufitową prowadnicą powietrza i jednostkami filtrującymi wentylatorów (FFU). W pomieszczeniu pomiarowym klasy jakości I będą przeprowadzane różne serie testów, aby lepiej ocenić wpływ źródeł zakłóceń w wysokiej precyzji pomieszczeń.

„Nowe laboratorium pomiarowe, zgodnie z normą GQ klasy I według VDI/VDE 2627-1, ma utrzymywać wartości od 0,2 K/h, 0,4 K/dzień i 0,1 K/m,” mówi Olaf Nerling, dyrektor firmy Nerling Systemräume GmbH. „Chcemy w przyszłości testować tam nowe koncepcje przebudowy pomieszczeń pomiarowych i przeprowadzać długoterminowe badania współdziałania różnych komponentów.” Pierwszym obiektem testowym są nowe lampy LED.

Lampy w formacie jednostek FFU

Lampy LED zostały specjalnie zaprojektowane przez Nerling, aby zapewnić jednolity system oświetlenia dla wszystkich sytuacji w pomieszczeniach systemowych: „Dotychczas w naszych projektach stosowaliśmy lampy fluorescencyjne. W czystych i higienicznych pomieszczeniach korzystaliśmy z zamkniętych lamp czystych pomieszczeń, a w pomieszczeniach pomiarowych z lustrzanych opraw rasterowych,” wyjaśnia Nerling. „Chociaż stosujemy elektroniczne zasilacze, technologia ta nie była tak energooszczędna jak lampy LED.” Jednocześnie dostępne są tylko nieliczne standardowe formaty seryjne tych źródeł światła, co często wymusza kosztowne zamówienia na wymiar i długi czas realizacji.

Dlatego firma zdecydowała się, we współpracy z producentem LED, opracować program lamp, który znacznie zwiększa elastyczność w zakresie formatów. „Obecnie możliwe są rozmiary od 312 x 625 mm do 1250 x 625 mm,” wyjaśnia dyrektor. Dzięki temu można na przykład wyprodukować lampy o wymiarach jednostek wentylatorów filtracyjnych – czyli 1170 x 570 mm – co jest dość często wymagane w przebudowie pomieszczeń czystych. System ten przejęto także dla opraw w pomieszczeniu badawczym. W ten sposób stworzono modułowy sufit, w którym poszczególne moduły można przesuwać. Dodatkowo, nawet w małych seriach, zamówienie zapasowej lampy nie stanowi problemu, ponieważ Nerling sam produkuje obudowy lamp.

Oszczędność energii i odprowadzanie ciepła do tyłu

Dzięki technologii LED możliwe są znaczne oszczędności energii. „Na przykład, aby oświetlić pomieszczenie o wymiarach 5 x 5 m i wysokości sufitu 3 m, przy użyciu otwartych opraw rasterowych 4 x 24 W i 700 luksów, potrzebne jest sześć lamp,” wyjaśnia Nerling. „To łącznie 576 W, a średnia wartość natężenia światła wynosi 911 luksów.” Zamiast tego, używając nowego typu lamp, wystarczy sześć sztuk po 70 W, co daje łącznie średnią jasność 816 luksów przy zaledwie 420 W. Rozwiązanie LED jest więc o 20 procent bardziej energooszczędne. Jeśli zamiast opraw rasterowych zastosuje się zamknięte lampy czystych pomieszczeń, oszczędności sięgają nawet 40 procent. Dodatkowo, lampy LED mają ogólnie bardzo długą żywotność – około 50 000 godzin. „W wielu zastosowaniach lampy wytrzymują ponad pięć lat, więc można je niemal uznać za bezobsługowe,” mówi Nerling. Jeśli lampa się zepsuje, warto ją wymienić w całości. Nie obciąża to środowiska, ponieważ poszczególne komponenty można poddać recyklingowi. Wystarczy wymienić płytki drukowane.

Główną zaletą lamp do przebudowy pomieszczeń systemowych jest jednak to, że ciepło nie jest odprowadzane do przodu do pomieszczenia, lecz do tyłu, gdzie odciąg powietrza je odprowadza. Dzięki temu te źródła światła są szczególnie odpowiednie do pomieszczeń pomiarowych o stabilnej temperaturze, w których w porównaniu do stosowanych wcześniej opraw rasterowych, wprowadzanie ciepła jest znacznie ograniczone. Również w obszarach, gdzie konieczne są zamknięte oprawy, instalacja lamp LED jest korzystna. Standardowo są one wyposażone w niezbędne osłony rozpraszające światło, podczas gdy w poprzednich rozwiązaniach trzeba było je montować osobno. „Dodatkowo, lampy są łatwo ściemniaczne, co umożliwia dodatkowe oszczędności energii,” wyjaśnia ekspert.

Serie testowe współdziałania poszczególnych komponentów

W sumie w 17 m² dużym pomieszczeniu badawczym w Renningen zamontowano 8 lamp LED. Uzyskany poziom oświetlenia można regulować w zakresie od 400 do 1500 luksów. „W pierwszej serii testów chcemy odpowiedzieć na pytanie, jak osiągnąć wartości klasy jakości I zgodnie z wytycznymi VDI/VDE 2627,” mówi Nerling. Dodatkowo będą przeprowadzane testy współdziałania lamp i innych komponentów klimatycznych: „Chcemy na przykład sprawdzić, co się dzieje w pomieszczeniu, gdy lampy LED są ściemniane, FFU są zmniejszane, do pomieszczenia wprowadzane są nieodpowiednio schłodzone elementy lub gdy do środka wchodzi kilka osób naraz,” wyjaśnia Nerling. „Istnieją koncepcje pomieszczeń, które przy takich zakłóceniach pogarszają się o dwie klasy. Naszym celem jest, aby pogorszenie trwało tylko krótko i maksymalnie o jedną klasę.” W pomieszczeniach o wysokiej precyzji źródła zakłóceń są bardzo trudne do oszacowania. Nerling planuje więc długoterminową obserwację pomieszczenia, aby ustalić, które źródła zakłóceń są istotne, a które są przesadzone. Dodatkowo mają być przeprowadzone pomiary czasu odzyskiwania, aby móc ocenić, jak szybko pomieszczenie wraca do stanu stabilnego po zakłóceniach.