Miljøvurdering af belysningsanlæg
3 Afgrænsning3.1 Produktets funktion og den funktionelle enhed3.1.1 Belysningens formål 3.1.2 Belysningens egenskaber 3.2 Systembeskrivelse 3.3 Datagrundlag 3.1 Produktets funktion og den funktionelle enhedPlanlægning af lys kræver mange overvejelser At opnå en tilfredsstillende belysning i en given situation kræver foruden de rent tekniske overvejelser vedrørende lys, effekt, varme, ventilation og akustik også, at der overvejes økonomiske og æstetiske spørgsmål. Det vil i det følgende kort blive beskrevet, hvilke forhold, der er af betydning for et velfungerende belysningsanlæg og hvorledes valg og design af belysning spiller ind på disse forhold. Der er såvel kvantitative egenskaber som lysmængde osv. men også en lang række kvalitative egenskaber som er af betydning for ”den rette belysning”. Teksten er primært skrevet på baggrund af Ljuskultur (1990). 3.1.1 Belysningens formålKrav til lys varierer Formålet med belysning er at tilfredsstille menneskers ønsker om og behov for lys eventuelt som supplement til almindelig dagslys. Disse ønsker og behov er meget varierende og yderst foranderlige alt efter individ og situation. På arbejdspladsen skal lyset gøre det let at se, være stimulerende samt bidrage til en god rumopfattelse. I butikker skal lyset gøre varerne attraktive og lette at finde, det skal derfor fremhæve deres form, materiale og struktur og lyset skal desuden gengive farver så naturtro som muligt. I restauranter, hjem m.m. er lysets rum- og miljøskabende effekt vigtig, der skal skabes fornemmelse af hygge og trivsel, foruden at der selvfølgelig i visse rum skal være god arbejdsbelysning. Ofte er der også et ønske om at selve lampen eller armaturet skal have et pæn fremtoning for at skabe et bestemt indtryk. Det er forskellige egenskaber ved belysningen som kan opfylde disse formål og der skal derfor i forskellige situationer fokuseres på disse forskellige egenskaber. Dansk Standard har udgivet DS 700 om kunstig belysning i arbejdslokaler. I DS 700 gives retningslinier for belysningens egenskaber i forskellige arbejdssituationer (DS, 1997). 3.1.2 Belysningens egenskaberForskellige egenskaber har betydning for, hvorledes lyset opfattes Der er flere faktorer som spiller ind, når der skal opnås en god belysning.
Et af kravene til lys er, at objekter skal se naturlige ud, hvilket er en følge af en kombination af ovenstående faktorer. Lysbehov kan beregnes Der findes flere forskellige beregningsmetoder til vurdering af belysningsanlægs middelbelysningsstyrke, ubehagsblænding samt belysningens regelmæssighed. Som eksempler kan nævnes programmet Prolight 2.0 fra DELTA lys og optik eller programmet FabaLight, som er brancheforeningen FABA’s (Foreningen af Fabrikanter og Importører af Elektriske Belysningsarmaturer) program. Disse beregninger kan og bør anvendes ved projektering af belysningsanlæg, men der skal stadig gøres andre overvejelser vedrørende f.eks. farver, design af lysarmaturer m.m. I forbindelse med dette projekt har Thorn & Jakobsson’s lysteknikere udført sådanne beregninger for at bestemme lysbehovet i det undersøgte rum. En mere detaljeret gennemgang af de enkelte egenskabers betydning vil være for omfattende i denne sammenhæng, men det bemærkes at der stilles krav hertil i DS 700. Lyskilder Selve lyskilden spiller en stor rolle med hensyn til lysintensitet, og farveegenskaber, såvel som for lysudbyttet (lysstrømmen pr. watt) og kan karakteriseres med hensyn til disse tre egenskaber. I Bilag A er givet en tabel, som opsummerer egenskaberne for en række forskellige lyskilder. Armatur En vigtig egenskab ved armaturet er virkningsgraden, som beskriver forholdet mellem den nøgne lyskildes lysudsendelse og armaturets lysudsendelse. Lige så vigtigt er det dog, at lyset kommer hen hvor det skal bruges dvs. at armaturets lysfordeling passer til formålet. Produktudvikleren har mulighed for at variere design af armaturer således at de tilpasses givne formål. Afskærmning af lyskilden har fire formål:
Konstruktøren kan vælge materialer, design og lyskilde Konstruktøren har således handlemuligheder i forbindelse med valg af materialer samt formgivning af armaturet. Desuden kan konstruktøren vælge mellem forskellige lyskilder (armaturer er oftest konstrueret til én specifik lyskilde) samt mellem forskellige typer forkoblinger (forkoblinger er nødvendige for at styre strøm og spænding på lysstofrør og skal f.eks. kunne omdanne frekvensen fra de normale 60 Hz til flere tusinde Hz for at kunne dæmpe lysstofrør). Et lyssystems præstationen afhænger af, hvor godt komponenterne fungerer sammen. Konstruktørens opgave er at udvikle et armatur, som kan opfylde et specifikt formål, med størst muligt lysudbytte uden at kompromittere kvaliteten af belysningen (f.eks. eliminere blænding). Undersøgte produkter Som nævnt har belysning meget forskellige formål. Det er derfor vigtigt, at definere, hvilket formål belysningen skal opfylde, og dermed hvilken type armaturer, der kan bruges. I dette projekt er der fokuseret på funktionen baggrundsbelysning i kontorlokaler og gangarealer. Til opfyldelse af denne funktion er der undersøgt en såkaldt downlight, som indbygges i loftet. Den valgte downlight er af typen Zenith 190 LOW. Dette er en downlight, som er designet til lofter, hvor der ikke er så meget plads til at bygge lampen ind. Zenith 190 LOW anvender 2 kompakte lysstofrør på 9, 13, eller 18 W. Funktion af det valgte produkt Funktionen af det valgte produkt er som nævnt afgrænset til at omfatte baggrundsbelysning i gangarealer. Dette er sket med ønsket om at funktionen skal være veldefineret og skal kunne leveres med den valgte armatur-type. Desuden skal det være muligt at kunne beregne alternative løsninger, som leverer den samme ydelse. Belysningstekniker Søren Kjær fra Thorn & Jakobsson A/S har udført beregninger vedr. et referencerum som er 2,0 m bredt, 2,5 m højt og 24 m langt, med hvide vægge og loft og gråt gulv. Det er forudsat, at rummet (gangen) kun har indfald af dagslys i enderne af gangen. Desuden er der fastsat nogle kriterier for vedligeholdelse og belysningsstyrke, som følger DS 700. Det studerede objekt Miljøvurderingen er udført for objektet 1 belysningsanlæg. Det vil sige, at data indsamles og vurderingerne udføres for 1 belysningsanlæg, som opfylder funktionen i den funktionelle enhed.. Funktionel enhed Den funktionelle enhed defineres ved en kvantitet, en varighed og en kvalitet. Det kan være en hjælp at opstille et skema, for at afklare, hvilke pligtegenskaber produktet/ydelsen har og hvilke egenskaber, som positionerer det på markedet.
På baggrund heraf og diskussion med Thorn-Jakobsson A/S er følgende valgt:
Produktet/ydelsen har desuden nogle sekundære ydelser i form af varmeafgivelse fra lyskilder samt energi ved forbrænding efter bortskaffelse. Energi fra forbrænding af plastdele er inkluderet i studiet. Varmeafgivelsen fra lyskilder kan meget høj, afhængig af bl.a. lyskilden. Denne varme kan bidrage til rumopvarmning og således erstatte anden energi i vinterhalvåret. Der er imidlertid usikkerheder vedr., bl.a. varmeafgivelsens størrelse, om der er termostatregulering af opvarmning samt om, hvor meget varmen bidrager når lamperne er indbygget i loftet (lamperne er indbygget i selve loftpladen og er således placeret over loftet). Det er derfor valgt at se bort fra denne sekundære ydelse. Forkoblingens levetid er ca. 50.000 timer svarende til 11,4 år, hvis lyset er tændt 12 timer i døgnet. I samme tidsperiode anvendes gennemsnitlig 2 x 3,125 kompakte lysstofrør med en levetid på 16000 timer. Det kan diskuteres, om den antagede levetid af en forkobling er realistisk, da især varme kan reducere levetiden betragteligt og der ofte er placeret isoleringsmaterialer ovenpå armaturerne, således at den genererede varme ikke har mulighed for at blive ledt væk. Som funktionel enhed er benyttet: ”Belysning af et gangareal på 2 x 24 m med en højde på 2,5 m, 12 timer i døgnet i 50.000 timer (svarende til ca. 11 år og 152 dage). Belysningsstyrke ved gulvoverflade skal være mindst 100 lux og øvrige krav i DS 700 overholdes.” I praksis vil det være nødvendigt at beregne belysningsanlæg til et givet formål, således at givne krav overholdes. 3.2 SystembeskrivelseStudiets omfang Studiet af belysningsanlæg omfatter energi- og procesemissioner samt ressourceforbrug i forbindelse med resourceudvinding og materialefremstilling, produktion, brug, bortskaffelse og transport. Materialefasen inkluderer selve materialerne til armaturet, samt estimater for nogle elektroniske komponenter og for dele af lyskilderne. Brugsfasen omfatter energi til lyskilder og forkobling. Vedligeholdelse i form af rengøring skønnes at være uvæsentligt i forhold til energiforbruget og er udeladt. Den energi, som lamperne bidrager med til opvarmning er ikke medtaget. Studiet omfatter ikke arbejdsmiljø. Fremstilling af produktionsudstyr er heller ikke medtaget. Systemafgrænsningen fremgår af figur 3.1 og er ligeledes synlig i modellerne for de valgte belysningssystemer, som er opbygget i UMIP PC-tool.
Figur 3-1: Livscyklusmodel for belysning. Forenklinger og udeladelser En matrix LCA (bilag B) viser, at det kumulerede energiforbrug til materialefremstilling og til produktion af en lampe udgør mindre end 1% af energiforbruget til drift af lampen. Bortskaffelse og transport udgør et endnu mindre energiforbrug. Der ses heller ikke andre miljøeffekter, som er af stor betydning i forhold til energiforbruget. Det skal dog bemærkes, at den væsentlige miljømæssige bekymring i forbindelse med lyskilder er indholdet af bl.a. kviksølv, som er giftigt for både miljø og mennesker. Betydningen heraf vurderes i en følsomhedsanalyse. I den egentlige LCA dækkes faserne materialefremstilling, produktion, bortskaffelse og transport kun i hovedtræk. Belysningsanlæg kan variere væsentligt med hensyn til sammensætning og vægt af armatur, hvilke typer forkoblinger og lyskilder, der er anvendt osv. I den aktuelle lampe, Zenith 190 LOW, er de væsentligste materialer stål og polycarbonat. Der er også anvendt mindre mængder polyamid, PVC, kobber m.m. Alle disse materialer findes i LCV-databasen og er medtaget under materialeudvinding og -fremstilling. Den elektroniske forkobling indeholder et printkort med bl.a. IC-kredse og transistorer. Der er i forbindelse med produktfamilien mobiltelefoner (Erichsen og Willum, 2000) udarbejdet estimater for fremstillingen af disse komponenter. I forbindelse med produktfamilien ventiler (Willum, 2000) er der udarbejdet et estimat for store transistorer. Det har derimod ikke været muligt at skaffe data vedrørende kondensatorer, som der findes et par stykker af på printkortet. Vedrørende små spoler, som sidder på printkortet er kobberet vejet og opgjort som kobbertråd, mens pulvermetallet er anslået med et energiforbrug af Caspersen (2000). De ikke medtagne komponenter er inddraget med groft anslåede procesestimater i en følsomhedsvurdering. Lyskilder er medtaget som et groft estimat baseret på sammensætnings-oplysninger fra Philips (Lykke, 2000) da der ikke har kunnet skaffes detaljerede data vedrørende produktionen af disse. Dette kan udgøre en væsentlig fejl, da der kan indgå flere sjældne materialer foruden kviksølv, som altid indgår i lysstofrør. Specielt kan kviksølvet give anledning til problemer i bortskaffelssfasen, hvis lyskilderne ikke indsamles. Med hensyn til bortskaffelse af lyskilderne er det estimeret, at 90 % indsamles og genvindes (mht. største fraktioner), jf. nedenstående om undgået produktion. Produktionen af armaturet finder sted ved traditionelle processer, som ikke giver anledning til væsentlige emissioner. Selve reflektoren lakeres med en opløsningsmiddelholdig lak, men eventuelle emissioner fra denne proces er ikke medtaget. Der er ved hjælp af UMIP databasen lavet estimater for disse emissioner og det er på denne baggrund vurderet, at lakeringen kan være en væsentlig bidragyder til fotokemisk ozondannelse (op til 50%), mens bidragene til human toksicitet og persistent toksicitet ikke er væsentlige (ca. 1-3%). Da fotokemisk ozondannelse ikke har væsentlig betydning for de samlede vurderinger er estimater for lakering ikke inkluderet. Energiforbruget ved fremstillingen af armaturet er estimeret af Thorn-Jakobsson og omfatter udelukkende sprøjtestøbning og tilhørende processer. Hvad angår brugsfase er kun indregnet udskiftning af lyskilder, som har en holdbarhed på ca. 16.000 timer. Vedligeholdelse i form af f.eks. rengøring (som er nødvendig mindst en gang om året for at bibeholde lysstrømmen) er udeladt da forbruget hertil antages at være negligeabelt. I bortskaffelsesfasen er det vurderet, at EU-direktivet om elektrisk og elektronisk affald (EEC, 2000) vil være trådt i kraft, dvs. lyskilder, der indeholder kviksølv skal indsamles, ligesom elektronisk udstyr. Derimod vil stål og plast-delene blive afbrændt eller sendt til stålgenvinding (idet det ikke forventes, at plasten sorteres fra). Transport er anslåede størrelser under antagelse af, at lampen sælges, bruges og bortskaffes i Danmark. Den samlede transport er anslået som 600 km i lastbil. Geografisk og tidsmæssig afgrænsning Belysningsanlægget antages produceret, anvendt og bortskaffet i Danmark. Dette har betydning for valg af energiscenarier og bortskaffelsesscenarie. Det danske elscenarie er fra 1992, men der er i produktfamilien ventilationssystemer udført følsomhedsanalyse på et scenarie fra 1996. Der er ligeledes udført følsomhedsanalyse på antagelse af marginal el-produktion (Frees, 2000). Erkendelserne fra disse følsomhedsanalyser er inddraget i vurderingerne af belysningsanlæg. Det teknologiske niveau for belysningen antages at være status qou 1999-2000, hvilket betyder bl.a. at automatiske lysdæmpere m.m. er tilgængelige, men ikke almindeligt efterspurgt. Systemudvidelse og undgået produktion Belysningsanlæg skal efter det nye direktiv om bortskaffelse af elektriske og elektroniske artikler i en vis grad genvindes (EEC, 2000). Specielt for lyskilderne er der krav om 80% genvinding inden 2006. I vurderingen er det antaget, at 90% indsamles og genvindes. De elektroniske dele i lampen er der ikke specielle krav for i direktivet, men det er antaget, at de indsamles til genvinding. Det er antaget, at kobber i elektronik og ledninger genvindes ligesom stål i udstyrspladen. For de genvundne metaller er der foretaget en systemudvidelse, da metallerne antages at fortrænge en tilsvarende mængde primært metal. Da man således undgår produktion af nyt metal kan den genvundne mængde trækkes fra det oprindelige forbrug af primært metal. Produktionen af genbrugsmetal er regnet under bortskaffelsesfasen. 3.3 DatagrundlagIndsamlingmetode Thorn-Jakobsson har leveret oplysninger om materialesammensætningen for downlight Zenith LOW 190. Der indgår plast, stål, aluminium og kobber. Desuden forbruges materialer som medgår til fremstilling af den elektroniske forkobling og til lysstofrør. Indsamling af data for elektronik har vist sig at være yderst vanskellig da fabrikanterne ikke ønsker at udlevere data. Det er imidlertid lykkedes at skaffe nogle og estimere andre data vedrørende produktion af printkort, IC-kredse og transistorer (Erichsen, 2000). Thorn-Jakobsson producerer selv de fleste komponenter til lamperne undtaget elektronik, ledninger, lyskilder og fatninger. Data for produktionen er indhentet hos Thorn-Jakobsson. På grund af kompliceret logistik i virksomheden samt et meget stort antal forskellige produkter havde de imidlertid kun mulighed for at give estimat af energiforbrug til sprøjtestøbning svarende til ca. 2 MJ pr. lampe eller ca. 2,3 MJ pr. kg. Dette er meget lidt i forhold til den generelle antagelse, at der ved fremstilling af forholdsvis simple produkter anvendes 12,5 MJ/kg produkt (Gydesen et al., 1990) eller ved mere komplicerede eller produkter med mange små dele 50 MJ/kg produkt. Betydningen af det lave estimat er vurderet i følsomhedsanalysen. For materialerne og de øvrige processer er der primært anvendt data fra den til UMIP PC-værktøjet hørende database (Frees og Pedersen, 1996)(Miljøstyrelsen, 1999). I nødvendigt omfang er nye processer føjet til, se afsnit 4.1. Parametre og datakvalitet I processerne indgår alle tilgængelige oplysninger med hensyn til resourcer og emissioner. Kvaliteten af de anvendte data og deres oprindelse fremgår af tabel 1 og er yderligere vurderet i afsnit 6.2. Tabel 3.2: Referencegrundlag for data til miljøvurdering af Zenith downlight.
|
