ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Экономика и энергоэффективность внутреннего освещения

Как рассчитать расходы на освещение?

Общие годовые расходы на осветительную установку (ОУ) помеще­ния (здания) складываются из капитальных и эксплуатационных затрат и могут быть оценены по следующей обобщенной формуле [40]:

С, +

где Q - суммарные годовые расходы на освещение;

N - общее число ламп во всех светильниках ОУ;

n - количество ламп в одном светильнике;

С1 - цена светильника;

с1 - уплата процентов, амортизация, % (для С1);

С2 - стоимость монтажа светильника, кабелей и электроустановоч - ных устройств;

с2 - уплата процентов, амортизация, % (для С2);

t - время годовой наработки ОУ, ч;

а - стоимость 1 кВт-ч электроэнергии;

Р - мощность, потребляемая лампой вместе с ПРА (в одном светиль­нике);

т - полезный срок службы лампы, ч;

С3 - цена лампы;

С4 - стоимость замены одной лампы;

R - расходы на чистку одного светильника (в год).

С помощью этой формулы можно наглядно сопоставить различные варианты освещения при проектировании новых и реконструкции старых ОУ помещений.

Суммарные расходы на освещение Q снижаются прямо пропорцио­нально уменьшению общего количества ламп N и ощутимо сокращаются при снижении мощности Р, потребляемой лампой в комплекте с пускоре­гулирующей аппаратурой (ПРА).

То, что расходы на освещение могут быть сегодня реально снижены, доказывает улучшение характеристик ламп, ПРА, светильников и светоре­гулирующих систем, достигнутое в последние годы:

• повышение светоотдачи источников света (nv, лм/Вт), главным об­разом у ЛЛ;

• увеличение КПД светильников общего освещения;

• снижение мощности активных потерь в ПРА для ЛЛ;

• использование систем управления, автоматически регулирующих световой поток ЛЛ (освещенность в помещении) в зависимости от интен­сивности естественного света.

Совместное применение более совершенных современных светотех­нических средств с перечисленными преимуществами открывает широкие возможности как для сокращения энергопотребления, так и для повышения качества освещения.

Данные рис. 12.14 показывают, насколько энергоэкономичнее ЛЛ диаметром 26 мм с новыми «трехполосными» люминофорами по сравне­нию с ЛЛ «старого поколения» диаметром 38 мм на стандартных (гало - фосфатных) люминофорах. Лампы с 3-полосным спектром отличаются от стандартных ЛЛ не только увеличенной световой отдачей (nv, лм/Вт), но и значительно улучшенной цветопередачей. Экономичность ЛЛ еще более увеличивается в схемах включения с электронными ПРА (ЭПРА).

На рис. 12.15 и 12.16 наглядно проиллюстрировано влияние мощно­сти потерь в ПРА на энергоэкономичность светильников с ЛЛ. Если стан­дартный (обычный) электромагнитный ПРА потребляет примерно 20 - 22 % от мощности включаемой с ним ЛЛ, то у ПРА с пониженными потерями эта доля снижается до 15 %, а у ЭПРА - до 10 %.

Рис. 12.14. Сравнение световой отдачи линейных ЛЛ (1500 мм) со стан­дартными и трехполюсными люминофорами при работе с обычными (электромагнитными) и электронными ПРА

Следует напомнить, что при работе с ЭПРА несколько уменьшается и мощность, потребляемая ЛЛ. Поэтому, например, ЛЛ номинальной мощ­ностью 58 Вт (при питании на частоте 50 Гц), включенная с высокочастот­ным ЭПРА, потребляет всего 50 Вт. Как видно из рис. 12.16 (на примере однолампового светильника 1x58 Вт), использование ЭПРА дает эконо­мию электроэнергии около 23 %.

Значительное влияние на экономичность освещения оказывает ко­эффициент полезного действия светильников (рис. 12.17). Современные

встраиваемые светильники для общественных зданий, снабженные эффек­тивными светоперераспределяющими элементами (зеркальными решетка­ми и отражателями, призматическими рассеивателями) имеют обычно КПД, превышающий 70 %, а этот показатель у новых подвесных светиль­ников, излучающих как в нижнюю полусферу, так и на потолок, превыша­ет 80 %. Здесь следует указать, однако, что по величине КПД светильников нельзя однозначно оценивать эффективность осветительной установки, не­обходимо учитывать и характер кривой силы света (КСС).

Еще один резерв в сокращении энергопотребления освещением - по­вышение светлоты отделки поверхностей помещения, естественно, в ра­зумных и доступных пределах. Как видно из рис. 12.18, в помещении с темными стенами, потолком и полом для достижения заданной освещен­ности может потребоваться на 35 - 50 % больше мощности освещения, чем в светлом помещении с высокими коэффициентами отражения поверхно­стей.

О возможных мерах модернизации старых осветительных установок

Практика показывает, что большинство осветительных установок с ЛЛ в помещениях промышленных и общественных зданий, оборудованных в 70 - 80-х гг., технически и морально устарели (рис. 12.19, 12.20); обозна­чения: ЛН - лампы накаливания общего назначения; ГЛН - галогенные ЛН на напряжение 220 - 230 В; ЛЛ - линейные люминесцентные лампы; КЛЛ - компактные ЛЛ со встроенным ЭПРА; ДРЛ - ртутные лампы высо­кого давления с люминофором; МГЛ - металлогалогенные лампы; НЛВД - натриевые лампы высокого давления; НЛНД - натриевые лампы низкого давления.

В этих ОУ применяются ЛЛ «старого поколения» (диаметром 38 мм) и низкоэффективные: светильники, снабженные опаловыми рассеивателя­ми, диффузными отражателями или окрашенными белой эмалью решетка­ми. Иногда в производственных помещениях встречаются даже светильни­ки с «голыми» ЛЛ. Все старые светильники, как правило, укомплектованы неэкономичными электромагнитными ПРА.

Рис. 12.19. Рост световой отдачи источников света общего назначения с начала эры электрического освещения (1879 г.) до конца ХХ в.

В связи с применением неэффективных ламп, ПРА и светоперерас­пределяющих элементов подобные установки искусственного освещения превратились в «пожирателей» электроэнергии и не отвечают современ­ному уровню развития светотехники.

Новые средства внутреннего освещения - ЛЛ с повышенной свето­отдачей (диаметром 26 мм), светильники с зеркальными отражателями и решетками, электронные высокочастотные ПРА, а также светорегулирую­щие приборы и системы - дают возможность резко снизить потребляемую мощность ОУ при одновременном повышении качества освещения и ком­форта световой среды помещения.

Базируясь на обширном опыте модернизации ОУ административных и других общественных зданий, накопленном за рубежом в последние 10 - 15 лет, можно воспользоваться 3-ступенчатой схемой повышения энергоэффективности освещения. За исходный вариант, в качестве типово­го примера, принимаются ОУ со старыми типами ЛЛ (0 38 мм), установ­ленными в светильниках с электромагнитными ПРА и белыми (диффуз­ными) экранирующими решетками.

1- я ступень. Замена старых светильников на новые типы с ЛЛ диа­метром 26 мм с трехполосным спектром (повышенная светоотдача) и зер­кальными решетками снижает расход электроэнергии на 25 - 30 % (если принять энергопотребление такой ОУ за 100 %).

2- я ступень. Укомплектование этих новых светильников электрон­ными ПРА вместо электромагнитных дает выигрыш еще примерно в 20 %.

3- я ступень. Использование систем автоматического регулирования освещенности от светильников в зависимости от интенсивности естествен­ного освещения в течение дня может привести к дополнительной 20 - 25 %-ной экономии электроэнергии.

Если при реконструкции устаревших ОУ реализовать весь комплекс перечисленных мер, то вполне реально снизить установленную мощность на 65 - 75 % (!). При этом, естественно, следует иметь в виду, что новое высокоэффективное светотехническое оборудование существенно дороже.

Сроки окупаемости капитальных затрат при модернизации ОУ за счет экономии электроэнергии могут быть самыми различными и зависят от следующих факторов:

• тарифа на электроэнергию;

• разницы в ценах на новые и старые светильники;

• разницы в мощности, потребляемой старым и новым светильни­ком;

• суммарного времени работы ОУ в год.

Таким образом, как видно из приведенных данных, при использова­нии электронных ПРА мощность, потребляемая одноламповым светильни­ком (ЛЛ+ПРА) снижается: для ЛЛ 58 Вт - на 22 %, для ЛЛ 36 Вт - на 21 %, для ЛЛ 18 Вт - на 17 %; световая отдача (Ф, лм/.РЛл+ПРА, Вт) соответствен­но увеличивается на 25, 21 и 15 %.