Энергосберегающие мероприятия в системах освещения (стр. 1 )

Утверждены приказом

Председателя Комитета государственного энергетического надзора Министерства

индустрии и новых технологий

Республики Казахстан

от «24» ноября 2010 года

№114-П

Энергосберегающие мероприятия

в системах освещения

Содержание

	Введение	2
1	Область применения	2
2	Термины и определения	2
3	Сокращения и обозначения	3
4	Структура парка средств освещения	4
5	Современная структура потребления электроэнергии в системах освещения. Состояние и перспективы развития рынка светотехнической продукции других стран	7
6	Системы освещения и управление ими	9
6.1	Системы внутреннего освещения	9
6.2	Системы наружного освещения	10
6.3	Управление системами освещения	11
7	Рекомендации по внедрению оптимальных режимов энергопотребления	13
Приложение 1. Международная маркировка и производители люминесцентных ламп	19
Приложение 2. Основные характеристики источников света	20
Приложение 3. Цветовые характеристики светодиодов	21
Приложение 5. Рекомендуемая периодичность чистки светильники	23
Приложение 6. Величины, необходимые для электрического расчета осветительных установок	26
Приложение 7. Потенциал экономии электрической энергии по системам освещения в целом	59
Библиография	27

Введение

Основными направлениями в сфере энергосбережения являются:

1) Установление соотношения производства и потребления энергии, необходимой для интенсивного развития национальной экономики, снижение энергоемкости внутреннего валового продукта;

2) Оптимизация режимов производства и потребления энергии, организация ее учета;

3) Стимулирование энергосбережения;

4) Организация статистических наблюдений за производством и

5) Потребление топливно-энергетических ресурсов;

Внедрение оптимальных режимов энергопотребления в системах освещения заменой осветительных приборов на более эффективные легко реализуется, при этом:

- достигается экономия электроэнергии и существенно увеличивается срок службы искусственных источников света,

- снижаются эксплуатационные расходы,

- более качественное освещение создает комфортные условия труда и повышает его производительность.

Применение эффективных источников искусственного освещения и новых технологий их регулирования рекомендуется рационально сочетать с использованием естественного освещения.

1. Область применения

1.1. Настоящий документ рекомендуется для использования при проектировании новых систем наружного и внутреннего освещения, а также при проведении реконструкции и модернизации действующих систем.

1.2. Настоящий документ в части выбора типов осветительных установок, структуры и параметров оборудования для регулирования режимов энергопотребления, является рекомендующим документом.

1.5. Положения, установленные в настоящем документе, рекомендуются предприятиям, организациям, региональными и другими объединениям, имеющим отношение к энергопотреблению и энергосбережению.

1.6. Настоящий документ рекомендуется к использованию при планировании внедрения энергопотребляющего оборудования и установлении показателей энергоэффективности потребления в системах освещения.

2. Термины и определения

В настоящем документе применены следующие термины и определения:

1) Светоизлучающие диоды (СИД), светодиоды - источник оптического излучения, создаваемого в результате преобразования электрической энергии в полупроводниковом кристалле.

1) Индекс цветопередачи - отношение цветов предметов при освещении их данным источником света к цветам этих же предметов, освещаемых источником света, принятым за эталон (чаще всего - Солнцем). Символ: Ra

Ra 91-100 - очень хорошая цветопередача

Ra 81-91 - хорошая цветопередача

Ra 51-80 - средняя цветопередача

Ra < 51 - слабая цветопередача

3) Класс энергетической эффективности (изделия), КЭЭ – уровень экономичности энергопотребления изделия, характеризующий его энергоэффективность на стадии эксплуатации.

4) Полые световоды - пустотелые осветительные устройства цилиндрической формы с внутренней отражающей свет поверхностью.

5) Оптическое волокно́ - нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

6) Коэффициент запаса искусственного освещения КЗИ - расчетный коэффициент, учитывающий снижение освещенности вследствие загрязнения и старения источников света (ламп) и светильников, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещений.

7) Световая отдача η- отношение излучаемого светового потока к потребляемой мощности, лм/Вт.

8) Удельная установленная мощность - общая мощность осветительной установки, предусмотренной для ее питания, отнесенная к освещаемой площади, Вт/м.

9) Коэффициент естественной освещенности, КЕО - отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, %.

10) Коэффициент запаса при естественной освещенности КЗЕ - расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО и освещенности вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения, доли единицы.

11) Освещенность – плотность светового потока по освещаемой поверхности, лк.

3. Сокращения и обозначения

В настоящем документе применены следующие сокращения:

ПРА - пускорегулирующий аппарат;

СУО - средства автоматического управления освещением;

ДРИ - дуговая ртутная лампа с иодидными добавками;

ДнаТ - дуговая натриевая (лампа) трубчатая;

ПВ - пункт включения освещения;

КПВ - каскадный пункт включения освещения;

МЭА - Международное энергетическое агентство;

ЛН - лампа накаливания;

ЛЛ - люминесцентные трубчатые лампы низкого давления;

КЛЛ - компактные люминесцентные лампы;

ДРЛ - дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления.

НОЛ - нормально-осветительные лампы накаливания.

4. Структура парка средств освещения

4.1. К средствам искусственного освещения относятся следующие источники света: лампы накаливания (ЛН); газоразрядные лампы.

По классам энергоэффективности источники света делятся на 7 групп: A, B, C, D, E, F, G. Буква «А» означает «очень эффективный класс»; буква «G» - «наименее эффективный источник света». Люминесцентные лампы (включая компактные) - классы энергопотребления «А» и «В». Галогенные лампы - в основном класс «D». Лампы накаливания - классы «E» и «F».

4.2. По функциональному назначению и особенностям конструкции ЛН подразделяют на: общего назначения; декоративные; местного освещения; иллюминационные; зеркальные; сигнальные; транспортные; прожекторные; для оптических приборов; коммутаторные.

Особой группой ЛН являются галогенные лампы накаливания.

4.3. Преимущества ламп накаливания:

- малая стоимость;

- небольшие размеры;

- ненужность пускорегулирующей аппаратуры;

- при включении они зажигаются практически мгновенно;

- отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации;

- возможность работы как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном;

- возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);

- отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе;

- непрерывный спектр излучения;

- устойчивость к электромагнитному импульсу;

- возможность использования регуляторов яркости;

- нормальная работа при низкой температуре окружающей среды.

4.4. Недостатки ламп накаливания:

- низкая световая отдача;

- относительно малый срок службы;

- резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;

- цветовая температура лежит только в пределах 2300 ÷ 2900 K, что придаёт свету желтоватый оттенок;

- лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт - 145°C, 75 Вт - 250°C, 100 Вт - 290°C, 200 Вт - 330°C.

- световой коэффициент полезного действия ЛН - отношение мощности лучей видимого спектра к мощности потребляемой от электрической сети - не превышает 4 %.

4.5. В галогенных лампах добавление в буферный газ паров галогенов (брома или йода) повышает срок службы лампы до 2 ÷ 4 тыс. часов. При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000  К. Световая отдача галогенных ламп достигает 28 лм/Вт.

4.6. Новым направлением развития галогенных ламп является IRC-галогенные лампы (инфракрасное покрытие). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы. По данным фирмы OSRAM, потребление энергии снижается на 45 %, а время жизни удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой).

4.7. Люминесцентные лампы рекомендуются для общего освещения помещений большой площади, совместно с средствами автоматического управления освещением (СУО), позволяющими улучшить условия освещения и снизить потребление энергии на 50 ÷ 83 % и увеличить срок службы ламп.

4.8. Международная маркировка люминесцентных ламп и наиболее известные производители приведены в приложении 1 настоящего документа.

4.9. По стандартам люминесцентные лампы разделяются на трубчатые (колбные) и компактные. Трубчатые ЛЛ представляют собой лампы в виде стеклянной трубки. Компактные ЛЛ (КЛЛ) представляют собой лампы с согнутой трубкой

4.10. Преимуществами компактных ламп (КЛЛ) являются устойчивость к механическим повреждениям и небольшие размеры. Цокольные гнёзда для таких ламп предназначены для монтажа в обычные светильники, срок службы таких ламп составляет от 6000 до 15000 часов.

4.11. Наряду с ЛЛ и КЛЛ широко применяются ртутно-кварцевые лампы высокого давления типа ДРЛ, применение которых позволяет увеличить удельную нагрузку и повысить яркость ламп в 10 раз по сравнению с ЛЛ.

4.12. Наиболее современные источники света - металлогалогенные лампы (МГЛ), имеющие большую световую отдачу по сравнению с ДРЛ.

4.13. Сравнительные характеристики перечисленных источников света приведены в приложении 2 к настоящему документу.

4.14. Для ограничения тока дугового разряда в цепь газоразрядных ламп последовательно включаются балластные сопротивления, которые совместно с другими элементами образуют пускорегулирующий аппарат (ПРА).

4.15. ПРА делятся по способу зажигания на стартерные - электромагнитные и бесстартерные - электронные.

4.16. Электромагнитный балласт представляет собой электромагнитный дроссель, подключаемый последовательно с лампой. Параллельно лампе подключается стартёр, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор. Преимущество электромагнитного балласта - простота конструкции. Недостатки:

- долгий запуск (1 ÷ 3 сек в зависимости от степени износа лампы);

- меньший срок службы ламп;

- большее потребление энергии, чем у электронной схемы;

- малый cos φ;

- низкочастотный гул (50 Гц), исходящий от дросселя;

- мерцание лампы с удвоенной частотой сети, вредное для зрения.

- большие габариты и масса

4.17. Электронный балласт подаёт на электроды лампы не сетевое напряжение, а высокочастотные (20 ÷ 60 кГц) колебания, в результате чего заметное для глаз мигание ламп исключено.

4.18. Потребление электроэнергии люминесцентными светильниками при использовании электронного балласта обычно на 20 ÷ 25 % ниже.

4.19. Современными экономичными источниками света являются светодиоды, преобразующие электрический ток непосредственно в световое излучение (английская аббревиатура – LED - light emitting diode).

4.20. В зависимости от используемого материала исходного полупроводника и легирующих примесей светодиоды способны излучать свет в различных областях спектра (Приложение 3 к настоящему документу).

4.21. Преимущества светодиодов:

1) Высокая световая отдача (100 ÷ 150 лм/Вт); малое энергопотребление (единицы ватт);

2) Высокие значения КПД световых приборов и коэффициентов использования светового потока в осветительных установках;

3) Малые габариты (точечные или плоские приборы);

4) Высокая долговечность (около 100000 час);

5) Отсутствие пульсации светового потока;

6) Возможность получения излучения различного спектрального состава;

7) Возможность снижения коэффициента запаса осветительных установок благодаря стабильности характеристик и высокому сроку службы;

8) Возможность использования для освещения выцветающих объектов (произведений искусств, продукции полиграфии, текстильного производства);

9) Высокая устойчивость к внешним воздействиям (температуре, вибрации, ударам, влажности);

10) Электробезопасность и взрывобезопасность;

11) Возможность резкого уменьшения размера, материалоемкости и трудоемкости производства световых приборов;

12) Возможность создания необслуживаемых светильников;

13) Высокая степень управляемости (возможность построения систем многоуровневого управления освещением);

14) Высокая технологичность при массовом производстве;

15) Низкие затраты на упаковку и транспортировку.

4.22. Другие виды осветительных приборов.

4.22.1. Оптоволоконное освещение. Свет из источника попадает в один конец световода и, благодаря полному внутреннему отражению, проходит по нему. За счет ряда конструктивных особенностей оптоволоконное освещение имеет существенные преимущества по сравнению с другими видами:

- электробезопасность (применение в ванных помещениях, бассейнах, фонтанах);

- нет угрозы возникновения пожара (из-за отсутствия нагрева);

- не выделяет тепло;

- удобно для размещения в труднодоступных местах.

Главное для потребителя достоинство оптоволоконной системы – экономичность. Галогенная лампа практически без потерь преобразует электрическую энергию в световую

4.22.2. Полые световоды – чрезвычайно перспективное направление в светотехнике - представляют собой пустотелые осветительные устройства цилиндрической формы с внутренней, отражающей свет, поверхностью. Образуют большие светящиеся поверхности различной формы и цвета.

4.22.3. Для освещения помещений производственных зданий взамен светильников можно рекомендовать использование комплектных осветительных устройств (КСУ) с щелевыми световодами.

Освещение помещения осуществляется световым потоком, выходящим через оптическую щель. Щелевые световоды имеют преимущества перед светильниками, заключающиеся в сокращении количества источников света и уменьшением мест их установки благодаря применению во вводных устройствах ламп большой единичной мощности.

Применение щелевых световодов в ряде случаев целесообразно для общего освещения больших помещений с нормальными и тяжелыми условиями среды и помещений с пожароопасными и взрывоопасными зонами.

5. Современная структура потребления электроэнергии в системах освещения.

Состояние и перспективы развития рынка светотехнической продукции других стран

5.1. Структура парка средств освещения приведена в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Структура использования средств освещения

Тип ламп	Использование в 2000 году, %	Прогноз использования на 2015 год, %
1	2	3
Лампы накаливания (ЛН)	64	40
Люминесцентные лампы (ЛЛ)	26	34
Дуговые ртутные лампы (ДРЛ)	9	7
Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)0,05	0,4	12
Металлогалогенные лампы (МГЛ)	0,08	1,5
Натриевые лампы высокого давления (НЛВД)	0,4	4
Галогенные лампы накаливания (ГЛН)	0,47	1,5

5.2 В таблице 5.2 показан прогноз развития светотехники.