Энергосберегающие мероприятия в системах освещения (стр. 3 )

Оценка МЭА годового светопотребления на душу населения в разных странах мира показана на рисунке 5.1.

а)

б)

Рисунок 5.1 - Характеристика светопотребления и светоотдачи светильников для разных стран мира.

а - годовое светопотребление на душу населения; б - средняя световая отдача ламп коммерческих зданий.

6. Системы освещения и управление ими

6.1. Системы внутреннего освещения

6.1.1. В системах внутреннего освещения различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).

6.1.2. При выполнении точных зрительных работ, наряду с общим освещением применяют местное.

6.1.3. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением.

6.1.4. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не рекомендуется.

6.1.5. По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

6.1.5.1. Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

6.1.5.2. Аварийное освещение устраивают для продолжения работы при внезапном отключении рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т. д.

6.1.5.3. Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения.

6.1.5.4. Охранное освещение устраивают вдоль границ охраняемой территорий.

6.1.5.5. Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон.

6.1.5.6. Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений, соответственно, для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания и увеличении солнечного света (северные районы, подземные сооружения).

6.2. Системы наружного освещения

6.2.1. Современные сети наружного освещения - это энергоемкие объекты: уличное освещение; освещение автодорог, мостов, туннелей; пешеходных и парковых зон; придворовых территорий и фасадное освещение; освещение мест парковки, ландшафтное и рекламное освещение и др.

6.2.2. Современные сети наружного освещения – это энергоемкие автоматизированные объекты. В зависимости от размеров и других особенностей сетей наружного освещения возможны различные подходы к управлению освещением и контролю за их состоянием.

6.2.3. При выборе стратегии наружного освещения населенных пунктов рекомендуется следовать пяти основным критериям:

6.2.3.1. Первый критерий – видимость, т. е. обеспечение нормальных зрительных условий для водителей и пешеходов, а также оптимальные количественные и качественные параметры освещения.

6.2.3.2. Второй критерий - безопасность. Количество ДТП и противоправных действий значительно снижается при хорошем освещении города. Причем затраты несопоставимо малы по сравнению с выгодой.

6.2.3.3. Третий критерий – эстетика. Общество ждет от освещения и удовлетворения эстетической потребности в прекрасном. Эстетика должна быть экономичной и целесообразной.

6.2.3.4. Четвертый критерий – экономика. Кроме капитальных затрат существуют затраты на эксплуатацию и ремонт, которые могут сделать проект невыгодным.

6.2.3.5. Пятый критерий – общественная функция освещения. Понятие гармоничной световой среды предполагает создание благоприятного психологического климата.

При определении этих основных критериев рекомендуется учитывать кроме основной задачи – энергосбережения – следующие факторы, которые играют немаловажную роль в дальнейшем развитии наружного освещения.

6.2.4. Комплексный подход к освещению города с учетом его структуры, административного деления – это немаловажный фактор развития наружного освещения. Такой подход, помимо прочих аспектов, выгоден экономически.

6.3. Управление системами освещения

6.3.1. Для рациональной организации искусственного освещения в системах внутреннего и наружного освещения целесообразно применение систем автоматического управления освещением (СУО ).

При проектировании, внедрении и эксплуатации СУО рекомендуется учет следующих факторов:

- централизация управления за счет использования элементов автоматики и средств обработки информации;

- централизованный контроль за качеством работы системы освещения, оперативное получение информации об отказах, автоматизированная регистрация отказов и аварий и проверка устранения неисправностей;

- оптимизация расходования электроэнергии и регистрация реальных объемов ее потребления;

- обеспечение плавного выхода на номинальный режим энергопотребления;

- автоматизированное обнаружение несанкционированных подключений и пресечение краж электроэнергии из сетей освещения;

- подстройка под реальные текущие потребности в работе систем освещения, учитывающая непредсказуемые потребности потребителей.

6.3.2. СУО делится на три класса:

6.3.2.1. СУО светильника - простейшая малогабаритная система, конструктивно являющаяся частью светильника и управляющая только одной группой нескольких близлежащих светильников.

6.3.2.2 СУО помещения - самостоятельная система, управляющая одной или несколькими группами светильников в одном или нескольких помещениях. СУО помещений представляет собой блоки, конструктивно встраиваемые в электрические распределительные щиты.

6.3.2.3. СУО здания - централизованная компьютеризованная система управления, охватывающая освещение и другие системы целого здания или группы зданий. Такие системы могут применяться либо только для управления освещением, либо также и для взаимодействия с другими системами зданий (например, с телефонной сетью, системами безопасности, вентиляции, отопления и солнцезащитных ограждений).

6.3.3. Управление осветительной нагрузкой осуществляется двумя способами: отключением всех (части) светильников (дискретное управление) и плавным изменением мощности светильников (одинаковым для всех или индивидуальным).

6.3.3.1. К системам дискретного управления освещением в первую очередь относятся различные фотореле (фотоавтоматы) и таймеры. Наиболее экономичным видом систем дискретного управления являются автоматы, оснащенные датчиками присутствия. К побочным эффектам их использования относится возможное сокращение срока службы ламп за счет частых включений и выключений.

6.3.3.2. Автоматизированные системы плавного регулированияя, предназначенные для использования в общественных зданиях, выполняют следующие функции:

а) точное поддержание искусственной освещенности в помещении на заданном уровне. Только одна эта функция позволяет экономить энергию за счет отсечки так называемого "излишка освещенности";

б) учет естественной освещенности в помещении. Несмотря на наличие в подавляющем большинстве помещений естественного освещения в светлое время суток, мощность осветительной установки рассчитывается без его учета.

в) учет времени суток и дня недели. Дополнительная экономия энергии в освещении достигается отключением осветительной установки в определенные часы суток, в выходные и праздничные дни. Для ее реализации автоматизированная система управления освещением должна быть оборудована собственными часами реального времени;

г) учет присутствия людей в помещении. При оборудовании системы управления освещением датчиком присутствия можно включать и отключать светильники в зависимости от того, есть ли люди в данном помещении.

Получаемая за счет отключения светильников по сигналам таймера и датчиков присутствия экономия электроэнергии составляет 10 ÷ 25 %;

д) дистанционное беспроводное управление осветительной установкой. Такая функция не является автоматизированной, но она часто присутствует в автоматизированных системах управления освещением благодаря тому, что ее реализация на базе электронной системы управления освещением очень проста.

Методами непосредственного управления осветительной установкой является дискретное включение/отключение всех или части светильников по командам управляющих сигналов, а также ступенчатое или плавное снижение мощности освещения в зависимости от этих же сигналов.

6.3.3. Пункты питания уличного освещения без системы СУО включаются и выключаются с большими разбросами по времени. Это обусловлено тем, что используются четыре приема управления включения/отключения: управление ручное диспетчером по телефонным линиям связи, управление по таймерам, управление по программируемым устройствам, управление по фотореле.

6.3.4. СУО наружного освещения может быть организовано на основе датчиков движения. В качестве датчиков движения могут применяться микроволновые или ультразвуковые устройства, работающие по принципу активной локации, пассивные тепловые датчики или акустические датчики со сверхчувствительными микрофонами.

6.3.5. Режим «ночной фазы» является также одним из перспективных рекомендуемых способов организации СУО наружного освещения. СУО предусматривает два режима работы линий освещения - вечерний и ночной. При вечернем режиме включены все светильники, а при ночном, когда интенсивность дорожного движения существенно снижается.

7. Рекомендации по внедрению оптимальных

режимов энергопотребления

7.1. Международная комиссия по освещению (МКО) рекомендует при поиске путей экономии электроэнергии без ущерба для качества освещения следующий комплекс мероприятий:

7.1.1. Анализ зрительной задачи с целью определения ее сложности и длительности, с учетом зрительного восприятия в зависимости от возраста работающего и других факторов. Рекомендации к освещенности и цветоразличению для различных видов работ приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Требования к освещенности для различных видов работ

Характеристика зрительной работы по требованиям к цветоразличению	Освещенность, лк	Минимальный индекс цветопередачи источников света Rа	Диапазон цветовой температуры источников света, К
Контроль цвета с очень высокими требованиями к цветоразличению (контроль готовой продукции па швейных фабриках, тканей пи текстильных фабриках, сортировка кожи, подбор красок для цветной печати и т. п.)	300 и более	90
Сопоставление цветов с высокими требованиями к цветоразличению (ткачество, швейное производство, цветная печать и т. д.)	300 и более	85
Различение цветных объектов при невысоких требованиях к цветоразличению (сборка радиоаппаратуры, прядение, намотка проводов и т. п.)	500 и более Менее 150	50 50 45 40
Требования к цветоразличению отсутствуют (механическая обработка металлов, пластмасс, сборка машин, инструментов и т. н.)	500 и более Менее 150	50 40 29 25

7.1.2. Обеспечение необходимой освещенности для данной зрительной задачи в проектных решениях. Для оценки результативности программ по повышению энергоэффективности могут формироваться модели системы до и после осуществления проекта, а также использоваться другие методы оценки, основанные на методологии «оценки и верификации». Четыре варианта управления и верификации представлены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Управление и верификация

Вариант оценки и верификации	Подход к оценке энергосбережения	Затраты на оценку
Физическая оценка изменений в составе и функционирова-нии оборудования с целью проверки и обеспечения соответствия специфика-циям. Основные характеристики сис-темы (мощность осветительных уст-ройств) определяются на основе выбо-рочных или краткосрочных измерений; параметры эксплуатации системы (на-пример, время работы осветительных устройств) могут определяться на основе анализа исторических данных или выборочных (краткосрочных) измерений. Характеристики системы и эксплуатационные параметры измеряются или проверяются ежегодно	Инженерные расчеты на основе выборочных или краткосрочных измерений, компьютерного моделирования и (или) исторических данных	Затраты зависят от количества точек измерения. Около 15 % затрат на реализацию проекта
Объемы энергосбережения определяются после завершения проекта на основе краткосрочных или постоянных измерений, выполняемых на протяжении всего срока контракта на уровне всей системы или отдельных устройств. Измеряются как характеристики системы, так и эксплуатационные параметры	Инженерные расчеты на основе результатов измерений	Зависят от количества и типа систем, для которых проводились измерения, а также периода (анализа) измерений. Около 3 -10% затрат на реализацию проекта
После завершения проекта объемы энергосбережения для отдельного здания или предприятия определяются на основе сравнения энергопотребления за данный год с историческими данными по энергопотреблению (по данным приборов учета)	Анализ данных приборного учета с использованием различных методов – от простого сравнения до многомерного регрессионного анализа	Зависят от количества анализируемых параметров. Как правило, 1- 10% затрат на реализацию проекта
Вариант D. Объемы энергосбережения оцениваются на основе моделирования компонентов предприятия и (или) предприятия в целом	Создание энергетических моделей, калибровка моделей на основе почасовых или ежемесячных данных приборного учета и(или) измерений фактического энергопотребления	Зависят от количества и сложности анализируемых систем. Как правило, 3- 10% затрат на реализацию проекта

7.1.3 Замена имеющихся светильников более эффективными. Возможная экономия электрической энергии приведена в таблице 7.3

Таблица 7.3 - Возможное снижение расхода электроэнергии при замене менее эффективных источников света более эффективными

Заменяемые источники света, тип, тип-мощность, Вт	Экономия электроэнергии, % (усредненные данные)
1	2
ЛЛ типа ЛБ 40-80 на ЛТБЦ 36 или 58	13
ДРЛ на ДРИ	32
ДРЛ 250 на ДРИ 125 или 175	12
ДРЛ 80 или 125 на ДРИ 125 или 175	29
ДРЛ 250 или 400 на ЛЛ типа ЛБ 40 или 80	7
ДРЛ на ДНаТ 250 или 400	43
ДРЛ 80 или 125 на ДНаТ 50-100	38
ДРЛ 250 на ДНаТ 100	50
ЛН на ДРИ	66
ЛН 100-500 на ДРИ 125 или 175	54
ЛН 100-500 на ЛЛ типа ЛБ 40-80	52
ЛН на ДРЛ	47
ЛН 100-300 на ДРЛ 80 или 125	40
ЛН на ДНаТ 250 или 400	70
ЛН 100-500 на ДНаТ 50 или 100	62
ЛН на ДРИ	50
ЛН 100-500 на ДРИ 125 или 175	36
ЛН 100-500 на ЛЛ типа ЛБ 40-80	40
ЛН на ДРЛ	23
ЛН 100-300 на ДРЛ 80 или 125	5
ЛН на ДНаТ 250 или 400	57
ЛН 100-500 на ДНаТ 50-100	46

7.1.4. Замена ПРА. Использование в комплекте с люминесцентными источниками света вместо стандартной ПРА электромагнитных ПРА с пониженными потерями и электронными ПРА. Потери в пускорегулирующей аппаратуре определяются в соответствии с таблицей 7.2.

Таблица 7.4 - Потери в пускорегулирующей аппаратуре

Тип лампы	Тип ПРА	Коэффициент потерь
ЛЛ	Обычный электромагнитный	1,22
Электромагнитный со сниженными потерями	1,14
Электронный	1,1
КЛЛ	Обычный электромагнитный	1,27
Электромагнитный со сниженными потерями	1,15
Электронный	1,1
ДРЛ, ДРИ	Обычный электромагнитный	1,08
Электронный	1,06
ДнаТ	Обычный электромагнитный	1,1
Электронный	1,06

При применении электромагнитных ПРА светоотдача осветительных устройств может повыситься на 6 – 26 %, а при применении электронных - на 14 – 55 %.