Licht - Provincie West

LICHT
ENERGIEKOFFER: LEERLINGENBUNDEL LICHT
MOS
Inhoudsopgave
VERLICHTING ................................................................................................ 2
1.1
INLEIDING ..................................................................................... 2
1.2
EEN BEETJE THEORIE..................................................................... 3
1.3
Proefopstelling.............................................................................. 6
1.4
Verlichtingsnormen ...................................................................... 9
1.5
ENERGIEBESPARENDE MAATREGELEN ....................................... 13
1.6
COMMUNICATIE ......................................................................... 14
1
VERLICHTING
1.1
INLEIDING
Overdag schijnt de zon, maar wanneer de
avond valt wordt het al snel duidelijk: licht
speelt een belangrijke rol in ons dagelijkse
leven. Werken, ontspannen,…: voor bijna
alle denkbare activiteiten gebruiken we
licht. Bovendien heeft licht een invloed op
ons humeur en onze gezondheid.
Omdat er niet steeds natuurlijk licht
aanwezig is, produceert de mens al
eeuwenlang kunstmatig licht.
Welke bronnen van natuurlijk licht kan je bedenken?
_____________________________________________________________
Maak een schets van een tijdslijn: hoe evolueerde het kunstmatige licht
doorheen de tijd? Welke vormen gebruikte men vroeger, welke nu?
------------------------------------------------------------------------------------------------>
In dit deeltje ga je de meest gebruikte vorm van kunstmatig licht
onderzoeken: elektrische lampen. Je onderzoekt welke lampen het meest
efficiënt zijn. Je onderzoekt hoe je een lokaal of ruimte het meest efficiënt
kan inrichten. Bovendien ga je op zoek naar maatregelen om energie en
geld te besparen.
2
1.2
EEN BEETJE THEORIE
Een lamp kiezen is niet gemakkelijk. Ga eens een kijkje nemen in de
supermarkt of de doe-het-zelfwinkel: er zijn lampen in alle vormen,
kleuren en groottes. Welke lamp kies je nu?
Op de 3 lampen in de energiekoffer zie je een aantal andere interessante
aanduidingen. Wat lees je allemaal af op de zijkant van de lampen? Zet per
lamp de gelijkaardige info op 1 rij en vul in de eerste kolom de betekenis
in. Gebruik de info op de volgende pagina. Werk eerst op een kladblad.
Betekenis
Halogeenlamp
Spaarlamp
LED-lamp
onbekend
3
Het energieverbruik van een lamp is afhankelijk van het vermogen van die
lamp. Dit is de energie die het verbruikt gedurende een welbepaald
tijdsinterval. Je kan het vermogen P zelf berekenen met onderstaande
formule.
𝑃 =𝑈∙𝐼
Als je wil berekenen hoeveel energie een lamp verbruikt, vermenigvuldig
je het vermogen van de lamp met de tijd dat de lamp gebruikt wordt. Het
vermogen wordt uitgedrukt in Watt (𝑊) en de tijd in seconden (𝑠), dus
wordt de energie uitgedrukt in joule (𝐽) want 1 𝑊 = 1 𝐽/𝑠.
𝐸 =𝑃∙𝑡
Elektriciteitsbedrijven specificeren de energie in een veel grotere eenheid,
de kilowattuur (𝒌𝑾𝒉) (1 𝑘𝑊ℎ = 3 600 000 𝐽). Wanneer je een
rekening krijgt waarop staat dat je een verbruik had van 1200 𝑘𝑊ℎ dat
jaar wil dit zeggen dat je 4,32 . 109 𝐽 verbruikt hebt dat jaar.
Je weet nu al hoe je het energieverbruik van een lamp kan berekenen en
dat lampen met een groot vermogen meer energie verbruiken. Om het
rendement en de efficiëntie te kennen moeten we ook weten hoeveel
licht een lamp uitstraalt. Hierbij maken we gebruik van twee grootheden,
namelijk lichtstroom (𝝓) en verlichtingssterkte (𝑬𝑰 )
Lumen (𝒍𝒎) is de eenheid voor de grootheid lichtstroom (𝝓). Dit is de
totale hoeveelheid licht die een verlichtingstoestel uitzendt. Als we de
lichtstroom delen door het vermogen van een lamp dan krijgen we het
rendement van de lamp. Je kan de lichtstroom van een toestel niet
eenvoudig meten, maar de fabrikant geeft de waarde in de technische
documentatie van de lamp.
De verlichtingssterkte (𝑬𝑰 ) is de invallende lichtstroom op een oppervlak
per oppervlakte-eenheid. De eenheid is lumen per vierkante meter
(𝑙𝑚⁄ 2 ) of lux (𝒍𝒙) en is de maat voor de verlichtingssterkte die op een
𝑚
4
oppervlak valt. Hoe verder van de lichtbron verwijderd, hoe kleiner de
verlichtingssterkte. Als je de verlichtingssterkte van een spot gaat
vergelijken met die van een spaarlamp zal je merken dat die groter is bij
de spot. Dit komt omdat het licht meer gericht wordt. Ook armaturen
zorgen ervoor dat licht niet teveel verspreid wordt.
Opdracht 1
Lampen werken op elektriciteit, zoveel is wel duidelijk. Het
elektriciteitsverbruik lees je af op de elektriciteitsmeter. Ga op zoek naar
de elektriciteitsmeter op school (of thuis).
1) Welke eenheid wordt op de elektriciteitsmeter gebruikt?
______________________________________________________
2) Aan hoeveel Joule staat 1 zo’n eenheid gelijk?_________________
3) Vraag het jaarlijks verbruik van de school (of bij jou thuis) op.
Bereken hoeveel Joule de school (of je gezin) verbruikt heeft.
Bereken ook de prijs: ga op zoek naar de prijs per kWh en bereken
hoeveel de school (of je gezin) jaarlijks spendeert aan elektriciteit.
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
Opdracht 2
Op de lampen staat een cijfer in lumen. Dit drukt uit hoe fel de lamp
schijnt. Toch zit er in de energiekoffer een luxmeter om dit te meten…
1) Wat is het verschil tussen lux en lumen? Wat meet je precies?
______________________________________________________
______________________________________________________
5
______________________________________________________
2) Wat lezen we af op de (verpakkingen van) lampen?
______________________________________________________
3) Wat meet de luxmeter precies?
______________________________________________________
4) Met welke eenheid houd je best rekening bij de inrichting van je
klas of kamer? Waarom?
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
1.3
PROEFOPSTELLING
In de koffer vind je een opstelling met 3 soorten lampen (spaarlamp,
halogeenlamp, LED-lamp). Je gaat onderzoeken welk vermogen elke lamp
heeft. Zo weet je welke lampen het meeste energie verbruiken en het
meest efficiënt zijn. Bij de energiecheck zullen we de verlichtingssterkte in
de verschillende lokalen meten. Zo kan je berekenen hoeveel je school
jaarlijks betalen voor de verlichting
I.
II.
Doel
Het verschil in vermogen onderzoeken van verschillende
soorten lampen.
Werkwijze
a) Maak je opstelling.
a. Steek het verlengsnoer in een stopcontact
zodat je met de contactdoos tot op je werktafel
komt. Plaats de energiemeter in de contactdoos
van je verlengkabel en steek daarin de stekker van
6
b)
c)
d)
e)
f)
de lampentester. Zet de knop van de verlengkabel
op 1 (aan).
b. Zet de energiemeter met de ‘function’-knop op
vermogen: ‘Watt’ verschijnt in kleine letters op
het scherm.
c. Leg je thermometer klaar: verbind de voeler met
de meter en zorg de °C gemeten wordt.
d. Leg de luxmeter naast de lampentester. Haal het
kapje van de meter en schakel aan.
Spreek af wie welk toestel afleest. Je meet tegelijkertijd
vermogen (Watt) en lichtsterkte (Lux). Na 1 minuut meet
je temperatuur van de lamp.
Draai 1 lamp in de lampentester (lampen met 2 pinnetjes:
steek de pinnetjes in de grootste openingen en draai
zachtjes met de klok mee een kwartslag). Plaats de kap
van de lampentester over de lamp. De lamp begint te
branden. (Let op dat je niet rechtstreeks in de lamp kijkt!)
Lees het vermogen af op de energiemeter en de
lichtsterkte op de luxmeter.
Na 1 minuut haal je het kapje van de lampentester en
houd je de voeler van de thermometer tegen de lamp
(niet je hand!). Je wacht tot de thermometer (bijna) niet
meer verandert. Noteer deze temperatuur. Lees het
vermogen vervolgens af op de lamp en noteer deze ook in
de tabel.
Doe dit voor alle drie de lampen.
OPGELET: Zorg dat de opstelling gesloten is, enkel dan
gaat de lamp branden.
7
III.
Waarnemingen
Soort lamp
P (𝑊)
(Gemeten)
P (𝑊)
(Afgelezen)
Lux
T°
(Na 60s.)
Spaarlamp
LED-lamp
Halogeenlamp
IV.
Besluit
1) Welke lamp heeft het kleinste vermogen?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
2) Wat betekent het wanneer een lamp een laag vermogen heeft?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
3) Was er een verschil in lichtsterkte? Waarom wel/niet?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
4) Wat kan je afleiden uit het verschil in warmte tussen de lampen na
1 minuut branden?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
8
1.4
VERLICHTINGSNORMEN
I.
Doel
Bepalen of de verlichtingssterkte correct is.
Een lamp verbruikt natuurlijk het minste energie als hij niet
brandt. Toch kunnen we niet zonder verlichting.
In Europa gelden er sinds 2011 nieuwe verlichtingsnormen.
NBN-EN 12464-1 Licht en verlichting- Werkplekverlichting – Deel 1: Werkplekken
binnen. Lees alle normen op http://www.cebeo.be/files/Brochure_NEN_norm.pdf
Deze normen leggen de minimumverlichting binnen bepaalde
ruimtes vast. Naast de verlichtingssterkte zijn er ook normen
voor gelijkmatige lichtverdeling (𝑈), de verblindinggraad (UGR)
en de kleurweergave-index (Ra). In deze bundel bekijken we
enkel de verlichtingssterkte. De tabel geeft weer hoeveel
verlichting er moet zijn in bepaalde ruimtes, afhankelijk van
het gebruik.
Verlichtingsnormen voor verschillende ruimtes
Ruimte
Verlichtingssterkte E (lx)
Klaslokaal
300
Auditorium
500
Sporthal
300
Keuken
500
Trappen
150
Tekenlokaal
700
9
II. Werkwijze
a) Ga in verschillende lokalen op school de
verlichtingssterkte meten met de luxmeter. Noteer
je waarnemingen in de tabel.
b) In kolom 1 noteer je de naam van de klas
c) Noteer in kolom 2 welke soort lampen er in het lokaal
hangen. Ga hiervoor eventueel te rade bij de TA, TAC of
onderhoudsmedewerker.
d) Vul in kolom 3 het vermogen in van alle lampen samen.
Lees dit af op de lamp of vraag dit na.
e) Noteer kolom 4 t.e.m. 7 de lichtsterkte op
verschillende plaatsen in het lokaal, telkens met en
zonder lichten.
f) Schrijf in kolom 8 de oppervlakte van het lokaal.
g) Bereken in kolom 9 het vermogen per oppervlak.
h) In kolom 10 bereken je de energie die verbruikt wordt
tijdens de speeltijd (15 min) als het licht wordt aangelaten.
Dit doe je met de formule 𝐸 = 𝑃 . 𝑡
TIP: Het vermogen staat in 𝑊 en nog niet in 𝑘𝑊. Ook
moet je de lengte van de speeltijd nog omzetten in uur.
10
Lokaal
Soort
lamp
𝑃 (𝑊)
𝐸 (𝑙𝑥)
vooraan
kant raam
𝐸 (𝑙𝑥)
vooraan
kant gang
𝐸 (𝑙𝑥)
achteraan
kant raam
𝐸 (𝑙𝑥)
achteraan
kant gang
𝐴 (𝑚2 )
𝑃 𝑊
( )
𝐴 𝑚2
E (15
min.)
kWh
II.
Waarnemingen
11
III.
Besluit
1) Om een klaslokaal te verlichten heb je voor 300lx ongeveer
7,5 𝑊⁄ 2 nodig hebt. Dit kan je vergelijken met de resultaten in
𝑚
kolom 6. In welke lokalen heb je dan te weinig, voldoende of te veel
verlichtingssterkte?
Lokaal
Teveel licht
Lichten aan
Lichten uit
Genoeg licht
Lichten aan
Lichten uit
Te weinig licht
Lichten aan
Lichten uit
2) Bereken hoeveel het kost om de verlichting alle schooldagen (±180
dagen) tijdens de speeltijd (15 min) aan te laten in 1 van je
onderzochte klassen. Ga op zoek wat de gemiddelde kostprijs is
voor 1 kWh en vergeet de distributiekosten niet mee te rekenen.
(Tip: vreg.be)
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
12
1.5
ENERGIEBESPARENDE MAATREGELEN
Minder energie verbruiken, daar gaan we voor! Je hebt heel wat
ontdekt over verlichting. Deze kennis gebruik je nu om maatregelen
te bedenken. Zet je hersenen aan het werk: we gaan brainstormen!
Maak hieronder een mindmap met jullie ideeën.
Denk aan:
zelf|lamp|armatuur|schakelaar|inrichting|elektriciteitsproductie
13
1.6
COMMUNICATIE
De belangrijkste stap: overtuig de anderen!
-
-
-
Maak een affiche per lokaal met jullie boodschap: vb.
‘ Als de verlichting hier 15 minuten brandt verspillen we … kWh
ofwel … euro.’ ‘Een heel jaar licht laten branden tijdens de pauze
kost [x pakken frieten/1 smartphone/tablet/…]’
Informeer de school over de maatregelen die ze kunnen nemen,
vermeld de energiebesparing die ze kunnen realiseren (in kWh en
in euro), haal het verbeterde comfort aan, …
Schrijf een artikel over de resultaten van de energiecheck en
publiceer het in het schooltijdschrift.
Leg jullie resultaten voor aan de directeur. Kies de maatregelen
die het meest opbrengen, bereken de mogelijke besparingen en
overtuig haar/hem!
14