Modernizacja oświetlenia w zakładach przemysłowych

2020-03-16 14:23 Marek Kołakowski, specjalista ds. systemów oświetleniowych
oświetlenie hali produkcyjnej
Autor: Luxon LED Zakład przemysłowy dostawcy urządzeń do mechanicznego magazynowania i przenoszenia towarów sypkich Buttimer Polska, Piątek

Wymagania stawiane pracownikom nowoczesnego przemysłu wciąż rosną. Stopień komplikacji wielu czynności roboczych i związana z tym trudność pracy wzrokowej powodują ponadto powstawanie nowych wymagań względem miejsc pracy. Wysokiej jakości oświetlenie to obecnie niezbędny czynnik zapewniający dobre samopoczucie pracowników, którzy muszą być skoncentrowani i zmotywowani, aby poradzić sobie ze złożonymi zadaniami, jakie wykonują.

Oświetlenie naturalne

Obecnie obowiązujące przepisy prawne wymagają, aby w pomieszczeniach pracy stałej było zapewnione oświetlenie dzienne dostosowane do rodzaju wykonywanych czynności oraz wymaganej dokładności, za wyjątkiem tych wnętrz, gdzie jest to niemożliwe lub niewskazane ze względu na technologię produkcji.
Warto przy tym pamiętać, że naturalne światło dzienne jest najtańszym, w zasadzie bezpłatnym, sposobem oświetlania wnętrz, w tym także przemysłowych. W dodatku dla osób w nich pracujących jest to światło najlepiej dostosowane do wymagań narządu wzroku i dobrego widzenia, dlatego powinno być w sposób świadomy traktowane jako podstawowy składnik oświetlenia wykorzystywany zawsze w najwyższym możliwym stopniu, a sztuczne tylko jako sposób doświetlania.

Ciekawe

Badania wykazują, że ok. 80% informacji dociera do ludzkiego mózgu za pośrednictwem narządu wzroku. Ich nośnikiem jest świetlne promieniowanie widzialne, a o ich jakości i rzetelności decyduje oświetlenie otoczenia. Warto wiedzieć, że współcześnie ludzie spędzają w pomieszczeniach zamkniętych do 90% czasu w ciągu doby, a te najczęściej oświetlone są światłem sztucznym. Dlatego też odpowiednie systemy tego typu mają kluczowe znaczenie dla osób przebywających, a szczególnie pracujących we wnętrzach.

Modernizacja oświetlenia - produktywność i bezpieczeństwo pracowników

Odpowiednie oświetlenie zwiększa wydajność pracy i znacznie obniża wskaźnik błędów. Przy względnie trudnych zadaniach wzrokowych człowiek starszy potrzebuje natężenia oświetlenia o wartości ponad 1000 lx do osiągnięcia takiej samej wydolności wzrokowej, jaką ma młodsza osoba przy 300 lx. Ta zależność jeszcze bardziej uwidacznia się przy trudnej pracy wzrokowej – osoba w wieku ponad 55 lat potrzebuje prawie 6 razy większej ilości światła niż 30-letnia.
Wydolność wzrokowa starszych pracowników może być podniesiona do poziomu osiąganego przez ludzi młodych poprzez znaczne podwyższenie poziomu natężenia oświetlenia – ponad wymagania normatywne. Dlatego przy jego modernizacji lub podczas projektowania nowych obiektów warto pamiętać, że obowiązujące normy, np. PN-EN 12464-1:2012 „Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach”, podają minimalne wartości wymagane na stanowiskach pracy, które zapewniają tylko pewien niezbędny komfort widzenia, nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby były podwyższone w celu zapewnienia znacznie lepszych warunków pracy wzrokowej. Przy właściwej instalacji oświetleniowej poprawi to zdolność widzenia, rozróżniania szczegółów, obniży czas reakcji na zaistniałe sytuacje oraz zwiększy szybkość podejmowania trafnych decyzji.

Dotychczas, przy systemach oświetleniowych wykorzystujących tradycyjne wyładowcze źródła światła, zwiększenie poziomu natężenia oświetlenia na ogół wiązało się ze wzrostem kosztów eksploatacyjnych. Obecnie wcale nie musi tak być, bowiem nowoczesne rozwiązania umożliwiają obniżenie zapotrzebowania na prąd, dochodzące do 70–80%, nawet przy znacznym zwiększeniu intensywności światła.

Tradycyjne technologie a oświetlenie LED

Zalety nowych technologii oświetleniowych bazujących na źródłach światła w postaci półprzewodnikowych diod świecących LED sprawiają, że obecnie inwestowanie w tradycyjne oświetlenie z wykorzystaniem świetlówek lub wysokoprężnych lamp wyładowczych, metalohalogenkowych lub sodowych traci sens. Technologie te nie będą dalej rozwijane, producenci wycofują się z dostaw tradycyjnych opraw oświetleniowych, a produkcja jest wygaszana. Dlatego konserwacja takich instalacji oświetleniowych będzie coraz trudniejsza, aż wreszcie stanie się całkiem niemożliwa. Wątpliwe też są modernizacje oświetlenia przemysłowego, polegające na wymianie tradycyjnych świetlówek na zamienniki LED, nazywane często retrofitami, w istniejących oprawach. Stan techniczny tych eksploatowanych przez lata urządzeń pozostawia na ogół wiele do życzenia, co może być źródłem problemów technicznych przy samej modernizacji, a także w trakcie późniejszej eksploatacji. Dodatkowo tego typu modernizacja nie zapewni tak wysokich oszczędności jak zastosowanie nowych opraw oświetleniowych ze zintegrowanymi diodami LED.

Technologia LED zapewnia przede wszystkim znacznie wyższą trwałość i niezawodność w porównaniu do rozwiązań tradycyjnych, co redukuje do minimum koszty i niedogodności związane z bieżącą konserwacją i utrzymaniem sprawności instalacji. Dzięki bardzo wysokiej skuteczności świetlnej gwarantuje ona niskie zużycie energii elektrycznej – stanowi obecnie zdecydowanie najbardziej energooszczędny rodzaj oświetlenia przeznaczonego do obiektów przemysłowych. W poszczególnych przypadkach stopień oszczędności uzyskiwanych przy przejściu z oświetlenia tradycyjnego na LED może się nieco różnić, ale średnio wynosi ok. 50–60%.

Magazyn Komputronik
Autor: Luxon LED Magazyn firmy Komputronik, prowadzącej sieć sklepów ze sprzętem RTV i AGD oraz urządzeniami komputerowymi, Poznań

Modernizacja oświetlenia - sterowanie

Współczesne systemy sterowania oświetleniem zapewniają nie tylko ograniczenie zużycia energii elektrycznej o ok. 20%, lecz także zwiększenie funkcjonalności. Oferują wiele inteligentnych funkcji pozwalających dostosowywać oświetlenie do aktualnych potrzeb. Ich inteligencja opiera się na wykorzystaniu danych pochodzących z dwóch podstawowych typów czujników:

  • natężenia naturalnego światła dziennego docierającego do wnętrz (przez okna lub świetliki dachowe),
  • obecności i ruchu osób w oświetlanych pomieszczeniach.

Sygnały z tych pierwszych pozwalają ograniczyć natężenie światła sztucznego do poziomu niezbędnego do zachowania właściwych warunków oświetleniowych zgodnych z wymaganiami norm. Dzięki rozmieszczeniu czujników w poszczególnych strefach wnętrz natężenie światła sztucznego może być automatycznie regulowane w całym pomieszczeniu albo ustawiane na różnym poziomie w jego poszczególnych częściach. W strefach bliskich okien może być niższe, a w głębi, dokąd dociera mniej światła dziennego, wyższe. Natomiast te drugie zapewniają automatyczne dostosowanie ilości światła sztucznego do natężenia prac prowadzonych w poszczególnych pomieszczeniach lub wydzielonych w nich strefach. Czujniki te mogą rejestrować obecność pracowników i w zależności od tego włączać światło w całych halach lub na poszczególnych stanowiskach roboczych i drogach transportowych.

W pustych pomieszczeniach lub strefach roboczych oświetlenie można całkowicie wyłączyć bądź zmniejszyć jego natężenie. Wszystkie elementy systemu sterowania oświetleniem mogą być łączone w grupy, którym następnie można przypisać różne scenariusze pracy, uwzględniające wszelkie wytyczne inwestora, przewidujące podział obiektów na strefy uwarunkowane rodzajem prac wykonywanych w poszczególnych obszarach lub rozmieszczeniem maszyn.

Cyfrowa komunikacja zapewnia jego dużą elastyczność, więc zmiany stref, ustawień lub scenariuszy nie wymagają ingerencji w instalację. Dzięki temu system oświetleniowy może być na bieżąco dostosowywany do zmian w infrastrukturze obiektu. Jak wspomniano, zintegrowanie systemu oświetleniowego LED z inteligentnym sterowaniem może przynieść oszczędności energii elektrycznej, a dodatkowo zapewni nie tylko zwiększenie walorów ekonomicznych, lecz także podwyższenie komfortu użytkowania. Jeśli jednak przy budowie lub kompletnej modernizacji w obiekcie przemysłowym, inwestor nie zdecyduje się na zastosowanie automatyki, warto zadbać przynajmniej o to, by system oświetlenia był przygotowany do ew. przyszłej rozbudowy i łatwego zintegrowania ze sterowaniem, które zostanie wdrożone w kolejnym etapie.

Zakład przemysłowy Pepsi-Cola
Autor: Luxon LED Zakład przemysłowy producenta napojów i produktów spożywczych Pepsi-Cola, Michrów

Human Centry Lighting

Dzięki wynikom wielu badań naukowych wiadomo obecnie, że za pomocą światła sztucznego można aktywnie wpływać na emocje, samopoczucie i produktywność pracy osób przebywających w oświetlanych wnętrzach. Widzenie nie jest bowiem jedyną korzyścią, jaką światło przynosi człowiekowi, w miejscu pracy ma ono także oddziaływanie biologiczne na ludzki organizm. Chłodnobiałe z krótkofalowego zakresu widma widzialnego, zawierające komponent niebieski, pobudza, podczas gdy to o bar wie ciepłobiałej z długofalowego odcinka spektrum, bogate w komponent czerwony, działa relaksująco. Oświetlenie efektywne biologicznie może wspomagać zdrowie pracowników, szczególnie tych zatrudnionych w pomieszczeniach produkcyjnych pozbawionych dostępu do naturalnego światła lub pracujących w nocy.

Fizjologiczne reakcje na światło zależą od jego cech, takich jak skład widmowy, intensywność i czas ekspozycji. Rozwiązania oświetleniowe typu Human Centry Lighting, czyli dostosowane do potrzeb ludzkiego organizmu, polegające na wykorzystywaniu białego światła o regulowanym natężeniu i temperaturze barwowej, mogą silnie wspierać naturalny cykl dobowy człowieka, a przez to zwiększać koncentrację w okresie aktywności, regulować sen i zapobiegać jego zaburzeniom oraz poprawiać ogólne samopoczucie, a w efekcie wydajność pracy.

Hala przemysłowa
Autor: LUG Light Factory Hala przemysłowa firmy wytwarzającej piece i urządzenia do obróbki cieplnej metali Seco Warwick, Świebodzin

Profesjonalna modernizacja oświetlenia

W przypadku modernizacji tradycyjnej instalacji w istniejących zakładach przemysłowych w naturalny sposób może pojawiać się pomysł wykonania jej na zasadzie wymiany jeden do jednego, czyli zastosowaniu nowych opraw oświetleniowych LED w miejscach starych. Takie działanie w większości przypadków nie jest dobrym pomysłem. Oczywiście nowe oprawy będą prawdopodobnie działać, jednak oświetlenie może okazać się dalekie od optymalnego, będzie nieefektywne lub meczące i szkodliwe dla wzroku pracowników. Przyczyną tego jest to, że każda oprawa oświetleniowa charakteryzuje się specyficznymi właściwościami w zakresie intensywności rozsyłu światła w poszczególnych kierunkach – tzw. bryłą fotometryczną. Bryły nowych opraw LED z pewnością będą różnić się od starych na tyle, że rozkład przestrzenny oświetlenia całkowicie się zmieni. W konsekwencji powierzchnie robocze będą oświetlone nierównomiernie, powstaną miejsca zaciemnione i oświetlone nadmiernie, a w typowych kierunkach obserwacji wystąpić może zjawisko olśnienia przeszkadzające pracownikom.

Hala przemysłowa producenta systemów okablowania
Autor: LUG Light Factory Hala przemysłowa producenta systemów okablowania dla branży motoryzacyjnej Postęp, Skwierzyna

Mając to na uwadze, należy podkreślić, że tego typu modernizacje wymagają indywidualnych projektów oświetleniowych i powinny być bezwzględnie powierzone specjalistom. Inwestor musi liczyć się nie tylko z wymianą opraw, lecz także z koniecznością wykonania nowej instalacji elektrycznej, która zapewni niezawodność zasilania i umożliwi zmianę rozmieszczenia opraw oświetleniowych. W przypadku budowy nowych obiektów sytuacja jest podobna – odpowiedni dobór i rozmieszczenie punktów oświetleniowych muszą bazować na szczegółowym projekcie wykonanym przez profesjonalnych projektantów z wykształceniem w zakresie techniki świetlnej, a nie elektryki czy elektroenergetyki.

Wybór produktów do modernizacji oświetlenia

W procesie tworzenia racjonalnych systemów oświetleniowych jednym z pierwszych etapów jest decyzja o wyborze producenta rozwiązań. Profesjonalni i obiektywni projektanci nie powinni kierować się względami handlowymi, a merytorycznymi – właściwościami i parametrami technicznymi urządzeń. Jednak w codziennej praktyce wielu z nich, zwłaszcza tych wspomagających działalność hurtowni elektrotechnicznych, uwikłanych jest w układy handlowe i dlatego preferuje wyroby konkretnych producentów. Nie stanowi to dużego problemu, jeśli charakteryzuje je wysoka jakość, gorzej, jeżeli pochodzą od nierenomowanych wytwórców.

Szczególnie wątpliwe są sytuacje, gdy nie są one dostarczane bezpośrednio od producenta, a od nieznanych dostawców o niskiej wiarygodności.

W Polsce działa ok. 2000 firm oświetleniowych, jednak niewiele z nich, głównie rzetelni i profesjonalni producenci lub ich autoryzowani dystrybutorzy, mogą przedstawić wiarygodne wyniki badań certyfikacyjnych wyrobów. Powodem tego są wysokie koszty ich przeprowadzenia w firmach zewnętrznych. Testy i pomiary, które powinny być prowadzone w trakcie projektowania i produkcji są również stosunkowo drogie i wymagają własnych fabrycznych laboratoriów pomiarowych, dlatego wiele firm ich nie wykonuje.

Mając to na uwadze, inwestor powinien brać udział w procesie wyboru produktów oświetleniowych i świadomie na niego wpływać. Przy wyborze producenta warto przeanalizować jego historię, dane rejestrowe i wysokość kapitału zakładowego, czas działania na rynku, partnerów i dostawców komponentów, opinie innych inwestorów, doniesienia medialne na jego temat i portfolio dotychczasowych realizacji. Dobrym rozwiązaniem może się okazać wybór zaufanego producenta i zlecenie mu wykonania projektu oświetleniowego, który może być tani lub nawet bezpłatny, a ponadto producent weźmie na siebie odpowiedzialność za fachowość zrealizowania usługi. Ponadto ważnym elementem jest wybór firmy instalatorskiej, zwłaszcza w przypadku nowoczesnych systemów sterowania oświetleniem. Może się bowiem okazać, że wprawdzie instalator wykona swoje prace tanio, lecz duża część funkcji nie będzie odpowiednio działać na skutek braku kompetencji instalatora w zakresie ich montażu i uruchomienia.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Czytaj więcej