Valaistuksen energiatehokkuus standardinSFS-EN 15193 mukaan

Matti Sinisalo

1.5.2011

Sisältö

1 Johdanto 2

2 Valaistuksen numeerinen energiatehokkuusindikaattori 32.1 Pikalaskentamenetelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Tarkka laskentamenetelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2.1 Ylimitoituksen kompensointikerroin . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2.2 Läsnäolokerroin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2.3 Päivänvalon riippuvuuskerroin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3 Laskentaesimerkit 103.1 Pikalaskentamenetelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2 Tarkka laskentamenetelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.2.1 Ennen remonttia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.2.2 Remontin jälkeen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4 LENI-luku ja DIALux 15

5 Johtopäätökset 22

Kirjallisuutta 23

1

Luku 1

Johdanto

Euroopan unionin jäsenmaat ovat Kioton sopimuksessa sitoutuneet vähentämään kasvi-huonepäästöjä 8% vuoden 1990 tasosta vuosiin 2008–2012 mennessä. Suomen tavoitteeksion tässä yhteydessä sovittu päästöjen rajoittaminen enintään vuoden 1990 tasolle. Hiili-dioksidipäästöjen vähentämiseksi on annettu energiatehokkuusdirektiivi (2002/91/EY) jasiihen liittyvän parannuksen on Euroopan parlamentti hyväksynyt vuonna 2010. [1, 2]

Julkisten rakennusten sisävalaistuksen energiatarve voidaan arvioida numeerisella va-laistuksen energiatehokkuusindikaattorilla (LENI-luku), jonka laskenta- ja mittausmene-telmät on esitetty standardissa SFS-EN 15193 (2008) ja sen korjausosassa AC (2010).Julkiset rakennukset jaotellaan toimistoihin, kouluihin, sairaaloihin, hotelleihin, ravinto-loihin, urheilutiloihin, tukku- ja vähittäismyymälöihin ja tuotantolaitoksiin. Ulkovalaistus-asennuksia, vaikkakin ne saattavat kuluttaa merkittävästi energiaa, ei sisällytetä mukaanLENI-lukuun. Valaistuksen energiatehokkuutta arvioitaessa oletetaan, että valaistus onsuunniteltu ja asennettu hyväksi todettujen valaistuskäytäntöjen mukaisesti. Uusien ra-kennusten valaistus oletetaan suunnitelluksi viimeisimpien eurooppalaisten valaistusstan-dardien mukaisesti ja valaisimien, niiden syöttöjärjestelmät ja valaisimien liitäntälaitteetovat eurooppalaisten standardien mukaisia. LENI-luvun menetelmä ja saatujen tulostenesitystapa täyttävät rakennusten energiatehokkuutta koskevan direktiivin 2002/91/EYvaatimukset. [3]

2

Luku 2

Valaistuksen numeerinenenergiatehokkuusindikaattori

Standardissa SFS-EN 15193 on kuvattu yleiseurooppalaiset menettelytavat julkisten ra-kennusten valaistuksen energiatarpeen määrittämiseksi ja laskentamenetelmä sisävalais-tuksen energiankulutuksen laskemiseksi (LENI-luku). On tärkeää huomata standardinsoveltamisala: julkiset rakennukset ja sisävalaistus. Standardissa oletetaan, että valais-tussuunnittelu ja -asennus perustuu hyviksi todettuihin käytäntöihin. Kuvattu lasken-tamenetelmä täyttää rakennusten energiatehokkuutta koskevan direktiivin 2002/91/EYvaatimukset. LENI-luku lasketaan käyttäen yhtälöä

(2.1) LENI =W

A,

missä W on valaistuksen vuotuinen energiankulutus (kWh/m2) ja A on valaistu huo-neistoala (m2). Valaistuksen energiatehokkuus riippuu siis vuotuisesta energiankulutuk-sesta ja huoneistopinta-alasta. Koska rakennuksen huoneistopinta-ala on rakennuksen kiin-teä ominaisuus, on tarkastelu keskitettävä vuotuiseen energiankulutukseen. Huoneen taialueen arvioitu kokonaisenergia voidaan jakaa kahteen pääosaan:

(2.2) Wt = WL,t +WP,t,

missäWL,t on valaistuksen toimintaan ja käyttötarkoitukseen vaadittava energia ajan-jaksolla t ja WP,t turvavalaistuksen akkujen varaamiseen ja valaistuksen ohjausjärjestel-mien valmiustiloihin kuluva lepokulutus ajanjaksolla t. Yksinkertaistaen WL on energia,joka kuluu lamppujen ollessa päällä ja WP on energia, joka kuluu lamppujen ollessa poispäältä. Yhtälön (2.2) termejä voidaan edelleen tarkentaa:

3

(2.3) WL,t =Pn × FC × (tD × FO × FD + tN × FO)

1000[kWh],

missä Pn on kaikkien huoneessa tai alueella olevien valaisimien yhteenlaskettu teho(W ), FC on kerroin, joka huomioi säästön, kun vakiovalosäädin pienentää ylimitoituksenaiheuttamaa energiankulutusta uudessa asennuksessa, tD on valaistuksen käyttöaika, kunpäivänvaloa on saatavilla (h), FO läsnäolokerroin, joka kuvaa valaistuksen käyttöä suh-teessa aikaan, jolloin tilassa oleskellaan, FD on päivänvalon riippuvuuskerroin, joka ottaahuomioon vakiovalosäätimellä saatavan päivänvalosta johtuvan säästön energiassa ja tNon valaistuksen käyttöaika, jolloin päivänvaloa ei ole saatavilla (h).

(2.4) WP,t =Ppc × (ty − tD − tN) + Pem × tem

1000[kWh],

missä Ppc on alueella olevien valaisinten ohjausjärjestelmien ottoteho, kun lamput eivätole päällä, ty on 8 760 h, Pem on alueella olevien turvavalaistuksen akkujen varausteho (W )ja tem on turvavalaistuksen akkujen varausaika (h). Yhtälön (2.1) W saadaan laskemallajokaisen alueen vuotuiset energiankulutuksen arviot yhteen.

2.1 PikalaskentamenetelmäPikalaskentamenetelmää käytettäessä palataan yhtälöön (2.2), mutta tarkasteluaika onyksi vuosi. Pikalaskentamenetelmä soveltuu erityisesti luonnossuunnitteluvaiheen valais-tuksen energiankulutusarviointiin. Sitä voidaan käyttää ennen kuin mitään varsinaisiavalaistussuunnitelmia on edes tehty. Pikalaskentamenetelmässä voidaan käyttää valmiiksitaulukoituja arvoja (SFS-EN 15193/AC, liite F) tai LENI-luku voidaan laskea yhtälöllä

(2.5) LENI = FC×PN

1000×(tD×FD×FO+tN×FO)+1+

5

ty×(ty−tD−tN) [kWh/m2/a],

missä PN on rakennuksen asennettu valaistusteho (W/m2). Suureille tD, tN , FC , FD

ja FO saadaan arvot SFS-EN 15193 liitteiden E, F ja G mukaisesti. Yhtälössä (2.5) Wp

koostuu kahdesta jälkimmäisestä termistä, joiden perusteella turvavalaistuksen akkujenlataukseen kuluu 1 kWh

m2 ja ohjausjärjestelmien lepokulutukseen 5 kWhm2 , kun lamput ovat

pois päältä.Jos LENI-luku arvioidaan taulukkoarvoja käyttäen, on tehtävä oletus valaistussuun-

nittelun luokittelukriteereistä. Luokkia on kolme ja ne on listattu taulukossa (2.1).

4

Taulukko 2.1: Valaistussuunnittelun luokittelukriteerit.

F FF FFF

Ylläpidettävä valaistusvoimakkuusEm,horizontal † † †

Häikäisyn esto (UGR) † † †

Välkynnän ja stroboskooppiilmiön välttäminen ‡ ‡ ‡

Kiiltokuvastuminen jaheijastushäikäisyn hallinta ‡ ‡

Parannettu värintoisto † †

Jyrkkien varjojen tai liianhajaantuneen valon välttäminen ‡ ‡

Valaistuksen kunnollinenjakaantuminen huoneessa (Evertical) ‡ ‡

Erityistä huomiota kiinnitetäänkasvojen valaisemiseen visuaalisessakommunikoinnissa (Ecylindrical) ‡

Erityistä huomiota kiinnitetäänterveysnäkökohtiin ‡

Taulukossa †tarkoittaa, että kyseisen kohdan on täytettävä standardin SFS-EN 12464-1 taulukon 5.3 arvot ja ‡tarkoittaa, että kyseisen standardin sanallisina esitetyt vaatimuk-set on täytettävä. Valaistusluokalle F annetaan standardissa SFS-EN 15193 ohjeellinenteho 15 W/m2, luokalle FF 20 W/m2 ja luokalle FFF 25 W/m2. On todettava, et-tä terveydellisistä syistä johtuen voidaan joutua käyttämään paljon enemmän tehoa kuinnormaalisti ja siitä syystä W/m2-arvo voi kasvaa suureksi. Standardin SFS-EN 14264-1vuoden 2002 painoksessa ei anneta numeerisia raja-arvoja pystypintojen valaistusvoimak-kuudelle, sylinterivalaistusvoimakkuudelle, eikä varjonmuodostukselle, mutta seuraavassapainoksessa nämäkin valaistuksen laatua kuvaavat tekijät aiotaan ottaa paremmin huo-mioon.

5

2.2 Tarkka laskentamenetelmäKäyttämällä tarkkaa laskentamenetelmää saadaan tarkemmat arviot valaistuksen ener-giankulutukselle vuosi- tai kuukausitasolla. Tarkempaa, mutta myös selvästi työlääm-pää, laskentamenetelmää motivoi käyttämään se, että sillä saadaan pienempi LENI-lukukuin pikalaskentamenetelmällä. Tarkassa laskentamenetelmässä käytetään yhtälöitä (2.3)ja (2.4). Tarkassa laskentamenetelmässä korostuu korjauskertoimien FC , FO ja FD yksi-tyiskohtainen määrittely.

2.2.1 Ylimitoituksen kompensointikerroin

Valaistusasennuksien tuottama valaistusvoimakkuus alkaa heikentyä ajan kuluessa siitähetkestä, kun valaistusasennus on otettu käyttöön. Valaistusvoimakkuuden alenema huo-mioidaan alenemakertoimella, joka on ylläpidettävän ja alkuhetken valaistusvoimakkuu-den suhde. Jos valaistusasennuksessa on himmennysjärjestelmä, on mahdollista vähentääalussa tuotettavaa valovirtaa, jotta saadaan vaadittu ylläpidettävä valaistusvoimakkuus.Valovirran tuoton heikentyessä voidaan valovirtaa suurentaa (ja myös tehoa), jotta alene-mat voidaan kompensoida. Silloin, kun valaistusvoimakkuuden kompensointiin tarvittavatehonlisäys saavuttaa valaistusjärjestelmän täyden tehon, on ryhdyttävä huoltotoimenpi-teisiin.

Ylimitoituksen kompensointikerroin on valaisimen tietyn ajan kuluessa ottama keski-määräinen teho suhteessa alkutilanteen tehoon. Siten

(2.6) FC =1 +MF

2,

missä MF on valaistuksen alenemakerroin. Ylimitoituksen kompensointikerroin on ai-na FC < 1. LENI-luvusta tulee periaatteessa aina pienempi, jos kerroin FC on mahdol-lisimman pieni, mikä tarkoittaa mahdollisimman pientä alenemakerrointa MF . Toisaaltataas pienen alenemakertoimen käyttö johtaa merkittävään ylimitoitukseen.

2.2.2 Läsnäolokerroin

Läsnäolokerroin voi saada arvoja FO ≤ 1. Tietenkään käytännössä arvo nolla ei ole miele-käs, sillä se tarkoittaisi, että tilassa ei oleskeltaisi lainkaan ja siten myös yhtälö (2.3) saisiarvon nolla. Jos tilassa ei oleskella koskaan, ei sinne liene tarpeellista asentaa keinovalais-tusta ylipäätään.

Jos kuitenkin tilassa oleskellaan aina eli FO = 1 lisätarkasteluja ei tarvitse tehdä riip-pumatta siitä, mikä ohjausjärjestelmässä valaistusasennuksessa on käytössä. Lisäksi katso-taan olevan voimassa FO = 1 silloin, kun valaistus kytketään päälle keskitetysti (useampi

6

kuin yksi huone kerralla) esimerkiksi ajastimella tai yhdellä manuaalisella kytkimellä jakun valaistavan tilan pinta-ala, joka valaistaan yhtä aikaa kytkettävällä valaisinryhmälläon suurempi kuin 30 m2.

Läsnäolokertoimesta voidaan käyttää arvoja FO < 1 kokoushuoneissa, joiden valais-tusta ei kytketä päälle keskitetysti ja muissa huoneissa, joissa yhtä aikaa kytkettävä va-laistava alue on enintään 30 m2 ja ohjattavien valaisimien pitää olla samassa huoneessa.Myös läsnäoloanturin ohjaama alue saa olla enintään 30 m2.

Läsnäolokertoimen FO käytön tarkoitus kuvata valaistusohjausjärjestelmän energiate-hokkuutta. Se on kahden kertoimen funktio: valaistusohjausjärjestelmän toimintaa kuvaa-va kerroin FOC ja poissaolokerroin FA. Standardissa SFS-EN 15193 valaistusohjausjärjes-telmät on jaettu manuaalisiin ja automaattisiin järjestelmiin. Edelleen ryhmät voidaanjakaa sen mukaan, onko valaistus himmennettävissä ja sen mukaan onko valaistukselleautomaattinen kytkentä päälle ja pois. Kertoimen FOC kohdalla pienempi arvo tarkoittaaparempaa energiatehokkuutta valaistuksen ohjauksen kannalta. Poissaolokerroin kuvaatoiminta-ajan (tD + tN) osaa, jolloin tilassa ei oleskella. Nukkumista pidetään myös pois-saolona. Poissaolokertoimelle on taulukoitu ohjeelliset arvot erilaisten rakennustyyppienerilaisille huonetyypeille. Läsnäolokerroin lasketaan yhtälöllä

(2.7) FO =

1− (1−FOC)×FA

0,2kun 0, 0 ≤ FA < 0, 2

FOC + 0, 2− FA kun 0, 2 ≤ FA ≤ 0, 9(7− 10× FOC)× (FA − 1) kun 0, 9 ≤ FA ≤ 1, 0

Standardin SFS-EN 15193 liitteessä D on myös taulukoitu joitakin läsnäolokertoimenarvoja poissaolokertoimen ja valaistusohjausjärjestelmätyypin perusteella.

2.2.3 Päivänvalon riippuvuuskerroin

Vaikkakin standardin SFS-EN 15193 liitteessä C esitetään yksinkertaistettu menetelmäpäivänvalon riippuvuuskertoimen FD määrittämiseksi, on tämä työvaihe selvästi vaikeinja työläin. Kerroin FD huomioi huoneen geometrian ja ikkunoiden ja kattoikkunoiden si-jainnin ja koon. Kertoimen FD arviointiin suositellaankin tietokonelaskentaa manuaalisenlaskennan sijaan [4]. Päivänvalon riippuvuuskerroin lasketaan yhtälöllä

(2.8) FD,n = 1− FD,S,n × FD,C,n,

missä FD,S,n on päivänvalon saatavuuskerroin, joka ottaa huomioon yleisen päivänvalonsaatavuuden vyöhykkeellä n tietyllä paikkakunnalla ja FD,C,n on päivänvalo-ohjauksesta

7

riippuva ohjausjärjestelmäkerroin, joka huomioi järjestelmän kyvyn hyödyntää päivänva-loa vyöhykkeellä n. Kerroin FD,n voidaan määrittää halutulle ajanjaksolle, esimerkiksivuosittain tai kuukausittain. Vyöhykkeillä, joissa ei ole päivänvaloa FD = 1.

Tarkastellaan ensin kerrointa FD,C,n. Sen arvo riippuu keinovalaistuksen ohjausjärjes-telmän tyypistä ja päivänvalon saatavuudesta (taulukko 2.2).

Taulukko 2.2: Kerroin FD,C,n päivänvalon saatavuuden funktiona.

Keinovalaistuksenohjausjärjestelmä heikko keskimääräinen voimakas

Manuaalinen0,20 0,30 0,40

Automaattinen, päivänvalon mukaan säätyvä 0,75 0,77 0,85

Standardissa SFS-EN 15193 käytetään päivänvalon sisäänpääsylle neljää eri luokkaa:ei lainkaan päivänvaloa, heikko, keskimääräinen ja voimakas. Luokittelu perustuu päivän-valokertoimeen, jonka määrittely on vaativa tehtävä ja siihen ei nyt perehdytä tarkemmin.Luokat on määritelty taulukon (2.3) mukaan, missä D on vyöhykkeen päivänvalokerroinja DC on julkisivun tyypistä riippuva päivänvalokerroin. Näiden kahden päivänvalokertoi-men välinen yhteys selviää yhtälöstä

(2.9) D = DC × τD65 × k1 × k2 × k3 [%],

missä τD65 on ikkunapinnan suora puolipallon muotoinen läpäisevyys, k1 on ikkunoi-den kehysten varjostavan vaikutuksen huomioiva kerroin, k2 on ikkunalasien likaisuudenhuomioiva kerroin ja k3 on kerroin, joka huomioi valon tavallista jyrkemmän tulokulmansuhteessa julkisivuun.

Päivänvalon saatavuuskerroin FS,n pystysuorille julkisivuille voidaan arvioida leveys-piireille 38◦–60◦ leveysasteiden funktiona käyttäen lineaarista mallia

(2.10) FD,S,n = a+ b× γsite,

missä a ja b ovat mallin parametreja, jotka riippuvat ylläpidettävästä valaistusvoimak-kuudesta ja päivänvalon saatavuudesta, ja γsite on rakennuksen sijaintipaikan leveysaste.

8

Taulukko 2.3: Kerroin FD,C,n päivänvalon sisäänpääsy päivänvalokertoimen funktiona.

Dc D päivänvalon saatavuus

Dc ≥ 6% D ≥ 3% voimakas

6% > Dc ≥ 4% 3% < D ≥ 2% keskimääräinen

4% > Dc ≥ 2% 2% < D ≥ 1% heikko

Dc < 2% D < 1% ei lainkaan

Suomi sijaitsee leveyspiirien 59◦ ja 71◦, joten aivan eteläisintä Suomea lukuunottamat-ta yhtälö (2.10) ei periaatteessa ole voimassa (Esimerkiksi Helsinki sijaitsee leveyspiirillä60◦10’15” N.). Suomenkielisessä huomautuksessa on kuitenkin sallittu mallin ekstrapo-lointi, jotta arvo saataisiin koko Suomeen. Päivänvalon saatavuuskerroin pätee, kun päi-vittäinen toiminta-aika on 8.00–17.00.

9

Luku 3

Laskentaesimerkit

Tässä SFS-EN 15193 sovellusoppaassa esimerkkikohteena käytetään kyläkoulua, joka si-jaitsee leveyspiirillä 68◦ keskellä peltoja. Ympärillä ei ole varjostavia rakenteita. Koulussaon yksi luokkahuone, yksi käytävä ja yksi henkilökunnan huone (kuva 3.1). Valaistusasen-nus on luokan F mukainen. Esimerkeissä näytetään LENI-luku ennen valaistusremonttia(manuaalinen ohjaus kytkimillä) ja jälkeen (automaattinen päivänvalon mukaan säätyvä).Pikalaskentamenetelmässä tarkastellaan koko rakennusta ja tarkassa laskentamenetelmäs-sä keskitytään vain genkilökunnan huoneeseen. Kyläkoulussa ei ole turvavalaistusta.

Kuva 3.1: Toimistohuoneen tasopiirustus ja leikkaus.

10

3.1 PikalaskentamenetelmäKäytetään yhtälöä (2.5), johon muuttujat kerätään annettujen oletusten perusteella. Kunvalaistusasennus on luokan F mukainen, saadaan SFS-EN 15193/AC mukaan seuraavatarvot ennen remonttia ja jälkeen (taulukko 3.1).

Sijoitetaan taulukon (3.1) yhtälöön (2.5) saadaan ennen remonttia LENI-luvuksi

LENI = 1× 15

1000× (1800× 1× 1 + 200× 1) = 30 [kWh/m2/a],

ja remontin jälkeen

LENI = 0, 9× 15

1000× (1800× 0, 9× 0, 8 + 200× 0, 8) +

+5

8760× (8760− 1800− 200) = 23, 5 [kWh/m2/a].

Pikalaskentamenetelmän perusteella investointi valaistusohjauksiin tuotti energian-säästön 6,5 kWh/m2/a mikä vastaa 21,7 prosenttia. Kun tiedetään kyläkoulun pinta-ala jasähköenergian hinta, voidaan arvioida kuinka paljon investoinnin vuotuiserän kustannussaisi enintään olla, jotta investointi olisi taloudellisesti kannattava.

Taulukko 3.1: Pikalaskentamenetelmän parametrit esimerkissä.

Parametri Ennen remonttia Remontin jälkeen

Luokka F F

Ppc 0 kWh/m2/a 5 kWh/m2/a

PN 15 W/m2 15 W/m2

tD 1 800 h 1 800 h

tN 200 h 200 h

FC 1 0,9

FD 1 0,9

FO 1 0,8

11

3.2 Tarkka laskentamenetelmä

3.2.1 Ennen remonttia

Ennen valaistusremonttia valaistusta ohjattiin manuaalisesti kytkimillä päälle tai pois.Siitä syystä valaistuksen huoltokertoimesta johtuvaa ylimitoitusta ei voida hyödyntääenergiansäästömielessä. Siten FC = 1 (SFS-EN 15193 liite E). Samoin kerroin FO = 1(SFS-EN 15193, liite D).

Päivänvalon riippuvuuskertoimen FD on varsin työläs ja monimutkainen tehtävä ver-rattuna kertoimien FC ja FO määrittämiseen. Ensiksi on määritettävä päivänvalo-orientoituneetalueet huoneissa ja alueet, joissa ei ole päivänvaloa käytettävissä. Lasketaan päivänvalo-orientoituneen vyöhykkeen koko henkilökunnan huoneessa yhtälöllä

(3.1) aD,max = 2, 5× (hLi − hTa),

missä aD,max päivänvalovyöhykkeen suurin pituus (m), hLi on ikkunan yläkarmin kor-keus lattiasta (m) ja hTa on työskentelytason korkeus lattiasta. Kuvasta (3.1) havaitaa, et-tä huone on 4,0 m syvä; 2,6 m leveä ja 2,8 m korkea. Ikkunan yläkarmin korkeus on 2,05 mlattiasta ja alakarmin korko 0,8 m. Työskentelytason korkeudeksi valitaan tyypillinen 0,75m. Voidaan siten laskea aD,max = 2, 5× (2, 05 m−0, 75 m) = 3, 25 m. Kuitenkin, jos tilansyvyys a < 1, 25×aD,max, voidaan lasketun suurimman syvyyden sijasta käyttää huoneensyvyyttä a. Tässä esimerkissä siis aD,max = 4, 0 m, sillä 1, 25× 3, 25 m = 4, 0625 m.

Seuraavaksi määritetään päivänvaloa hyödyntävän rakennuksen osan läpäisyindeksi ITyhtälöllä

(3.2) IT =AC

AD

,

missäAC huoneen julkisivun aukon pinta-ala (m2) jaAD on vaakatason olevien päivänvalo-orientoituneiden työskentelyalueiden pinta-ala (m2). Esimerkissä saadaan läpäisyindeksik-si IT = 2, 6 m× 1, 25 m/(2, 6 m× 4, 0 m) = 0, 3125.

Myös vaakasuuntainen syvyysindeksi IDe on määritettävä. Se saadaan pystysuorillejulkisivuille yhtälöllä

(3.3) IDe =aD

hLi − hTa

.

Esimerkkitarkastelussa, ottaen huomioon kuvan (3.1) mitat, saadaan vaakasuuntaisellesyvyysindeksille arvo IDe = 4, 0 m/(2, 05 m− 0, 75 m) = 3, 077.

12

Päivänvalon varjostusindeksi IO ottaa huomioon tekijät, jotka vähentävät julkisivuunkohdistuvan valon määrää. Esimerkkitapauksessa rakennus sijaitsee avoimella paikalla,eikä edessä ole varjostavia rakenteita, puita yms. Siten IO = 1.

Edellä määritettyjen geometrsiten indeksien IT , IDe ja IO avulla voidaan määrittäärakennuksen rungossa olevan aukon päivänvalokerroin yhtälöllä

(3.4) DC = (4, 13 + 20, 0× IT − 1, 36× IDe)× IO [%].

Esimerkissä saadaan arvo DC = (4, 13 + 20, 0 × 0, 3125 − 1, 36 × 3, 077) × 1 = 6, 2%.Verrattaessa laskettua arvoa taulukon (2.3) arvoihin havaitaan, että henkilökunnan huo-neeseen tulee päivänvaloa voimakkaasti.

Kun päivänvalon sisäänpääsyn luokka on selvitetty, voidaan laskea päivänvalon saata-vuuskerroin käyttäen yhtälöä (2.10), johon valitaan parametrit ylläpidettävän valaistus-voimakkuuden (500 lx) ja päivänvalon saatavuuden (voimakas) perusteella. Esimerkissäsaadaan siis FD,S = 1, 3220− 0, 011× 68 = 0, 574.

Päivänvalosta riippuva keinovalaistuksen ohjauskerroin saadaan taulukoituna arvonariippuen päivänvalon saatavuudesta ja ohjausjärjestelmän tyypistä. Kun päivänvaloa onvoimakkaasti saatavilla ja ohjausjärjestelmä on manuaalinen, on voimassa FD,C = 0, 40.Nyt, kun sekä FD,S ja FD,C ovat selvillä, voidaan laskea päivänvalon riippuvuuskerroinyhtälöllä (2.8). Esimerkissä siis FD = 1− 0, 574× 0, 40 = 0, 77.

Kun sijoitetaan lasketut kertoimet ja käytetään standardikäyttöaikoja opetusraken-nukselle ja käytetään tietoa valitusta valaisimesta (2x35 W, liitäntäteho 77 W), saadaanarvio vuotuisesta energiankulutuksesta

WL,t =77 W× 1× (1800 h× 1× 0, 77 + 200 h× 1)

1000= 122, 12 [kWh],

joten huoneen LENI-luvuksi saadaan suoraan jakamalla edellinen tulos tilan pinta-alalla (turvavalaistusta ei ole, eikä ohjausjärjestelmä kuluta lepotilassa energiaa)

LENI =122, 12 kWh

4, 0 m× 2, 6 m= 11, 7 kWh/m2.

3.2.2 Remontin jälkeen

Lasketaan valaistusohjausremontin vaikutus LENI-lukuun. Henkilökunnan huoneeseen onasennettu automaattinen päivänvalon perusteella himmentyvä ohjausjärjestelmä. Valaisi-meen sijoitetaan vakiovalaistusanturi ja vetokytkin. Valot pitää manuaalisesti sytyttääkytkimestä. Valot voidaan sammuttaa kytkimestä, mutta valot sammuvat myös auto-maattisesti niiden unohtuessa päälle.

13

Lasketaan ensin kerroin FC käyttäen yhtälöä (2.6). Esimerkissä, kun oletetaan huolto-kertoimen olevan tyypillinen 0,80 saadaan arvoksi FC = (1+0, 80)/2 = 0, 90. Seuraavaksivalitaan rakennus- ja tilatyyppiä vastaava poissaolokertoimen arvo, joka on taulukoitustandardin liitteessä D. Esimerkkiin sopii parhaiten rakennustyypiksi oppilaitos ja huo-netyypiksi henkilökunnan huone. Koska taulukoitu arvo on FA = 0, 4, ja FOC = 0, 80(manuaalinen sytytys/automaattinen sammutus, himmennys), käytetään yhtälön (2.7)keskimmäistä lauseketta. Esimerkissä saadaan FO = 0, 8 + 0, 2− 0, 4 = 0, 6.

Kerroin FD,S ei muutu ohjausjärjestelmää vaihtamalla, mutta sen sijaan kertoimeenFD,C ohjauksilla on vaikutusta. Kun keinovalaistuksen ohjausjärjestelmä on automaatti-nen ja päivänvalon mukaan säätyvä ja päivänvaloa on voimakkaasti saatavilla, on FD,C =0, 85. Siten remontin jälkeen kerroin FD = 1− 0, 574× 0, 85 = 0, 51.

Nyt saadaan laskettua valaistukseen kuluva vuotuinen energia

WL,t =77 W× 0, 90× (1800 h× 0, 60× 0, 51 + 200 h× 0, 60)

1000= 46, 49 [kWh].

Koska vakiovalaistusjärjestelmät tyypillisesti kuluttavat energiaa myös valaistuksen ol-lessa sammutettuna, pitää energiankulutuksen arvioon sisällyttää myös lepokulutus (ar-vioidaan liitäntälaitteen lepokulutukseksi 1 W)

WP,t =1 W× (8760 h− 1800 h− 200 h)

1000= 6, 76 [kWh].

LENI-luvuksi saadaan tehdyn remontin jälkeen

LENI =46, 49 kWh+ 6, 76 kWh

4, 0 m× 2, 6 m= 5, 1 kWh/m2.

14

Luku 4

LENI-luku ja DIALux

DIALuxin käyttäminen LENI-luvun laskemiseen on erittäin suositeltavaa. Siten voidaanyhdistää valaistusteknillinen suunnittelu ja energian kulutuksen arviointi. DIALuxillaenergian kulutus voidaan arvioidan EN 15193 mukaisesti. LENI-lukua DIALuxilla ar-vioitaessa on kuitenkin hyvä lukea samaan aikaan itse standardia ja tarkistaa tarvittavatoletukset. Suomenkielinen käyttöliittymä on valitettavasti DIALuxissa käännetty standar-dista SFS-EN 15193 termeistä poikkeavasti, mikä hankaloittaa ohjelman käyttöä. Englan-ninkielisessä käyttöliittymässä sen sijaan termit vastaavat standardia. Suomessa yleensäjulkaistaan kaikki SFS-EN standardit sekä englanniksi että suomeksi.

Tässä luvussa on lyhyesti selostettu kuvasarjan avulla energian kulutuksen arvioinnintekeminen DIALuxilla. Paras tapa on tutustua itse DIALuxin ominaisuuksiin kokeilemallaerilaisia vaihtoehtoja. DIALux on Saksan valoteknillisen instituutin (DIAL GmbH) kehit-tämä valaistuslaskentaohjelmisto, joka laajasti käytössä Suomessa ja muualla Euroopas-sa. Se on vapaasti ladattavissa osoitteesta http://www.dialux.com. Sivustolla on listamyös eri valmistajien valaisintietokannoista. Usein valaisinvalmistajien internet-sivuiltavoi suoraan liittää yksittäisiä valaisimia DIALux-projektiin.

15

Kuva 4.1: Energia-arvioinnin lisääminen.

16

Kuva 4.2: Energia-arvioinnin lisääminen huoneeseen.

17

Kuva 4.3: Energia-arvioinnin lisääminen huoneeseen.

18

Kuva 4.4: Energian arviointialueen yleiset ominaisuudet.

Kuva 4.5: Valaistuksen liitäntätehon ja lepokulutuksen asettaminen.

19

Kuva 4.6: Käyttöaikojen asettaminen.

Kuva 4.7: Ylimitoituksen kompensoinnin huomioiminen.

20

Kuva 4.8: Läsnäoloon liittyvät ominaisuudet.

Kuva 4.9: Päivänvaloon liittyvät ominaisuudet.

Kuva 4.10: Julkisivun ominaisuudet.

21

Luku 5

Johtopäätökset

LENI-luku voidaan laskea pikalaskentamenetelmällä ja tarkalla laskentamenetelmällä. Pi-kalaskentamenetelmä tuottaa aina suuremman LENI-luvun, mutta on yksinkertainen jasitä voidaan käyttää jo luonnossuunnitteluvaiheessa. Tarkka laskentamenetelmä on työläsetenkin silloin, kun tilaan tulee päivänvaloa. Erityisen hankalaa tarkalla laskentamene-telmällä laskeminen on silloin, kun huoneeseen tulee päivänvaloa useista eri lähteistä japäivänvaloon liittyy varjostavia rakenteita. Silloin on suositeltavaa tehdä laskelmat tieto-koneella.

LENI-luku on oiva tapa arvioida erilaisten valaistusratkaisujen vaikutusta energian ku-lutukseen, sillä myös ohjausten vaikutus voidaan huomioida. Suurin vaikutus on päivän-valon hyödyntämisellä energian kulutukseen. LENI-laskennalla saatua vuotuista energiankulutusta voidaan käyttää myös investointilaskelmissa.

22

Kirjallisuutta

[1] Motiva. Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi. Verkkodokumentti. Päivitetty25.3.2011. Viitattu 13.4.2011. Saatavissa:http://www.motiva.fi/taustatietoa/ohjauskeinot/direktiivit/rakennusten_energiatehokkuusdirektiivi

[2] Ympäristoministeriö. Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi. Verkkodokumentti.Päivitetty 18.6.2010. Viitattu 13.4.2011. Saatavissa:http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=120444

[3] SFS-EN 15193. Rakennusten energiatehokkuus. Valaistuksen energiatehokkuus. Hel-sinki, Suomen standardisoimisliitto SFS, 2008. 69 s.

[4] Schmahl, B. Questions about energy and daylight. Verkkodokumentti. Päivitetty10.7.2008. Viitattu: 13.4.2011. Saatavilla:http://www.forum.dial-gsd.de/viewtopic.php?f=6&t=101

23