Анализ энергоэффективности системы освещения учебных помещений корпуса Т (I этаж)

Характерно, что в Украине, в отличие от промышленно развитых стран Запада, имеет место чрезмерное потребление электроэнергии в промышленности и вместе с тем снижение ее нормы на освещение квартир. Последний фактор обусловлен недостаточной, пока что, обеспеченностью населения жилой площадью и относительно низкими доходами. И все же социальная неустроенность, хочется верить, явление временное, не настолько принципиальное, чтобы сдерживать поступь светотехники. Тем паче, что именно такой прогресс обещает народному хозяйству незаурядный экономический выигрыш. Так, переход от светильников с традиционными лампами накаливания (средняя мощность 120 Вт) на энергоэкономичные даст возможность снизить установленную мощность и потребляемую электроэнергию не меньше, чем на 70 %. При обновлении хотя бы пятой части светильников с ЛН до 2006 г., что целиком реально, суммарное снижение мощности составит более 3 млн. кВт. Таким образом ежегодная экономия энергии будет составлять 6 млрд. кВт-ч.

На данное время состояние освещения в Украине может быть расценено как критическое. Вот что в подтверждение сказанного отмечает всезнающая статистика. Свыше 60% ОУ производственных площадей промышленных зданий, 75% помещений административных учреждений, в том числе три четверти школ и других учебных заведений, около 90% внешнего освещения вообще не отвечают нормативным требованиям. Основными причинами такого положения является дефицит экономных источников света и осветительных приборов, эксплуатация физически устаревших изделий. Кроме этого, большинство отечественных аналогов по-своему техническому уровню еще уступают изделиям передовых зарубежных фирм.

В настоящее для потребностей освещения в народнохозяйственном комплексе Украины используется свыше 260 млн. единиц приборов, которые потребляют 14% произведенной электроэнергии. Парк светильников Украины (в шт.) приведен на рис. 1. Парк светильников с разными источниками света в Украине и в отдельных регионах приведен на рис. 2. Однако эти цифры не свидетельствуют о максимальной эффективности освещения. Из-за низкой эффективности источников света и световых приборов удельный вес затрат электроэнергии на освещение в Украине в 1,5 раза выше, чем в развитых странах.

Структура парка светильников с разными источниками света в Западной Европе (в %) приведена на рис.3.

Парк светильников в разных областях экономики Украины приведен на рис. 4.

Основными причинами такого состояния являются:

1) использование малоэффективных светильников, оснащенных высокозатратными лампами накала;

2) эксплуатация физически изношенных приборов, в которых отражатели и рассеиватели снизили свои оптические характеристики.

Нерациональность использования электроэнергии связана прежде всего с тем, что большая группа светильников для промышленного освещения имеет низкий коэффициент полезного действия и малоэффективное распределение силы света. Для решения энергетических и экологических проблем, связанных с электрическим освещением, необходимо значительно повысить эффективность использования электроэнергии в осветительных установках.

Решение этих проблем сводится к решению четырёх основных задач:

1. Совершенствование средств освещения за счет применения прогрессивных источников света.

2. Совершенствование способов освещения за счет внедрения новых принципов проектирования и нормирования освещения.

3. Улучшение эксплуатации ОУ.

4. Стимулирование потребителей электроэнергии за использование энергосберегающих источников света.

Из этих задач экономии электроэнергии первая является важнейшей, поскольку создает базу для решения всех других. Решать эту задачу необходимо в два этапа.

Первый этап - замена в осветительных установках светильников с лампами накаливания (ЛН) на светильники с газоразрядными лампами, в первую очередь на люминесцентные (ЛЛ) и газоразрядные лампы высокого давления (ГРЛВД, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ). Средняя экономия электроэнергии при замене ЛН на ЛЛ составляет - 64%, а ЛН на ГЛВТ - 70%. Поэтому при проектировании новых ОУ или реконструкции действующих выбор источников света должен осуществляться, как правило, на основе технико-экономического сравнения вариантов освещения конкретного объекта с учетом всех капитальных и эксплуатационных затрат.

Тем не менее, учитывая стойкую тенденцию роста тарифов на электроэнергию в сравнении с ростом цен на светотехнические изделия, можно смело сказать, что экономия электроэнергии будет решающим фактором в определении эффективности ОУ. Поскольку светоотдача газоразрядных ламп в 3-6 раз выше, чем ЛН, а срок службы в 8-10 раз больше, то проектным организациям необходимо расширять и зоны использования газоразрядных ламп высокого давления. Замена светильников с ЛН на светильники с ЛЛ и ГЛВТ в наших условиях окупит себя на протяжении года, при этом значительно увеличится освещенность рабочих мест.

Экономия электрической энергии за счет замены источников света приведена на рис. 5.

Второй этап - это разработка, освоение и применение в ОУ новых источников света с высокоинтенсивными энергоэффективными лампами, ПРА с пониженными потерями и с электронным ВЧ ПРА.

При использовании эффективных средств освещения затраты электроэнергии можно снизить почти вдвое. Основные направления решения этой важной задачи будут состоять в совершенствовании средств и методов освещения и улучшении эксплуатации осветительных приборов.

Усовершенствование средств освещения включает, прежде всего, работу над такими важными проблемами, как:

1) повышение коэффициента полезного действия;

2)стабилизация светового потока источников света в процессе службы;

3) разработка, производство и использование световых приборов с эффективным свето- распределением;

4) стабилизация характеристик осветительных приборов во время эксплуатации.

Акционерное общество "Ватра" занимает одно из ведущих мест в Украине по выпуску светотехнического оборудования.

Структура номенклатуры светотехнического оборудования, которое выпускается предприятием, определяется следующими основными направлениями:

1. Светильники для общего освещения помещений промышленного и сельскохозяйственного назначения с нормальными и трудными условиями окружающей среды.

2. Взрывобезопасные светильники для освещения шахт и других взрывоопасных помещений и пространств.

3. Прожекторы для освещения больших открытых пространств (спортивных сооружений, железнодорожных вокзалов и т.д.), а также для общего освещения объектов промышленного и с/х назначения.

4. Светильники внешнего освещения -улиц, дорог, парков и скверов.

5. Светильники местного освещения.

6. Светильники для освещения административно-общественных помещений.

7. Транспортное освещение.

8. Светильники для жилья.

9. Энергосберегающая пускорегулирующая аппаратура.

10. Энергосберегающие светильники по индивидуальным заказам.

Выпускаемые светильники классифицируются по светотехническим параметрам и конструктивным характеристикам. Выбирая изделие, необходимо учесть его конструктивное исполнение, светораспределение, яркость и экономичность. От правильного выбора светильника и его размещения зависит качество освещения в помещении: его равномерность, распределение яркости по внутренним поверхностям, степень прямого и отраженного блеска и затенения рабочего места, оптимальное тенеобразование.

Правильный выбор осветительных приборов по светораспределению дает минимальные затраты электроэнергии. Возможная ее экономия вследствие использования светильников с эффективным для заданных условий светораспределением составляет 15-20% при маленьких высотах помещения и 20-40 % - при высоких. Так, при замене диффузных люминес-центных светильников на зеркальные можно сэкономить до 30% электроэнергии.

Для повышения эффективности использование электроэнергии в светотехнических установках на предприятии ведутся работы в нескольких направлениях.

Во-первых, кардинально меняется номенклатура в части увеличения объемов выпуска световых приборов с энергоэкономичными источниками света. За последние три года производство светильников с газоразрядными и люминесцентными лампами увеличилось на 33%. Сокращение части неэкономных светильников с лампами накаливания на более экономные с люминесцентными или газоразрядными позволит при существенном сокращении потребления электроэнергии повысить уровень, и качество освещения.

Второе направление - это совершенствования конструкции осветительных приборов с целью повышения коэффициента полезного; действия, разработка и производство светильников с эффективным светораспределением, стабилизация светотехнических параметров эксплуатации. В частности, на примере прожекторов «Ватры», история которых началась с Олимпиады-80 и которые выдержали испытание временем, был сделан шаг вперед в освоении совершенных технологий. Значительные изменения испытали классические олимпийские варианты прожекторов, а также создан ряд принципиально новых конструкций, которые отличаются улучшенными светотехническими характеристиками. Применение этих прожекторов дает значительную экономию материальных и энергетических ресурсов. Так например, реконструкция освещения стадиона «Украина» в г. Львове позволила при снижении электропотребления на 10% увеличить освещенность. А ожидаемая экономия электроэнергии после предложенной реконструкции освещения Национального спортивного комплекса «Олимпийский» в г. Киеве новыми прожекторами «Ватры» может составить 127 тыс. кВт-ч в год. По таким энергоэффективным проектам с новыми высокоэффективными прожекторами производства ОАО "Ватра" в 2002 г. осветили стадионы в городах Днепропетровске, Сумах, Мариуполе.

Широкое использование этой техники обеспечит существенное снижение затрат электроэнергии на освещение в разных областях народного хозяйства. Поэтому важной задачей является закрепление энергосберегающих требований к светотехническим изделиям в стандартах и нормах, что исключило бы использование энергозатратной осветительной техники в народном хозяйстве.

Во многих странах мира кроме норм искусственного освещения действуют стандарты по энергосбережению, где критерием оценки рационального энергопотребления является предельно допустимая удельная мощность осветительной установки. Законодательное введение ограничений максимальных значений удельной мощности стимулирует использование наиболее эффективных источников света, световых приборов и методов освещения. Это позволит сэкономить до 60 % электроэнергии, которая используется на освещение.

8.2 Энергоэффективные источники света

Широкое применение экономящих электроэнергию источников света в мире началось сравнительно недавно. Первыми появились люминесцентные газоразрядные лампы, которые обеспечивали, в сравнении с лампами накаливания, лучшую освещенность при потреблении меньшего количества энергии. Эти лампы хороши были для наружного освещения, но, как оказалось, неблагоприятно воздействовали на зрение человека при использовании во внутреннем освещении. На зрение человека отрицательно воздействовали спектр свечения и мерцание, вызываемое частотой в сети. Это обнаружилось не сразу и их неблагоприятное воздействие на зрение широко не афишировалось. Настолько, что и сейчас газоразрядные люминесцентные лампы используются в совершенно неподходящих помещениях - дошкольных учреждениях, школах, университетах и научно-исследовательских институтах.

Со временем энергоэффективные источники света совершенствовались, избавляясь от основных недостатков. В частности, был найден способ устранения мерцания люминесцентных ламп за счет повышения частоты электротока, спектр излучения стал более приемлемым для человеческого глаза. Найдены другие способы снижения энергозатрат в источниках света.

Наибольшее распространение энергоэффективные источники света получили в развитых странах и прежде всего в США. Это обусловлено, в первую очередь, высокой стоимостью электроэнергии. В настоящее время, по настоянию и при финансовой поддержке государственных органов, в широких масштабах осуществляется внедрение энергоэффективных ламп в Китае.

Необходимо, тем не менее, отметить, что все привычные лампочки накаливания нигде не отменены, они продолжают выпускаться и применяться.

Появились энергоэффективные лампы и в Украине. Предложение очень большое, потребление ещё невелико. Для отечественных потребителей при относительно (в сравнении с развитыми странами) низких тарифах на электроэнергию такие лампы непривычно дороги.

Предлагаются лампы известных производителей - «Philips», «Osram» и других, а также лампы малоизвестных фирм. По свидетельству специалистов по продажам, на нашем рынке очень много подделок, качество которых низкое, почти никакое. Отличить по внешнему виду поддельную лампу «Philips» от настоящей практически невозможно.

Прежде чем говорить об «энергоэффективных источниках света», следует определиться, что именно подразумевается под этим термином. Так, например, при замене ламп накаливания, имеющих световую отдачу 12-15 лм/Вт, на трубчатые люминесцентные лампы, на лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, а также на галогенные лампы накаливания, уже можно говорить о применении «энергоэффективных источников света» также, как об этом можно говорить и при замене ламп ДРЛ (светоотдача 60 лм/Вт) на лампы ДРИ (80-90 лм/Вт) и ДНаТ (более 120 лм/Вт).

Для разработки этих и других ламп в Полтаве и было создано Специальное конструкторско-технологическое бюро источников света (с 1992г. -УкрНИИ источников света).

Во многих странах мира уже выпускаются и широко применяются КЛЛ, которые при большом многообразии конфигураций и цветностей можно разделить на две группы:

- используемые с внешним электромагнитным балластом (дросселем) со встроенным или с вынесенным стартером;

- со встроенным электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА).

Последние наиболее привлекательны, так как при наличии всех преимуществ использования ЭПРА (повышенные светоотдача и срок службы, стабильность светового потока, отсутствие мерцаний и т.д.) эти КЛЛ, снабженные цоколем Е27, могут быть использованы как прямая замена ламп накаливания. При этом наличие у КЛЛ, по сравнению с лампами накаливания, световой отдачи в 5-6 раз большей и в 10-15 раз повышается срок службы как бы говорит само за себя.

Однако высокая цена КЛЛ (у фирм стран Западной Европы и Северной Америки - в среднем 10 дол.) по сравнению со средней ценой лампы накаливания ЛН у нас (0,70 грн.) вызывает настороженность.

Реальную же эффективность КЛЛ можно оценить только с учетом тарифа на электроэнергию. Графический метод такой оценки схематически представлен на рисунке 1 (масштаб цен не соблюден).

Сэ( - стоимость электроэнергии, потребленной одной из ЛН за срок службы; Р1 и Р2

tga1/tga2=P1/P2, a P1 и Р2 - электрические мощности, потребляемые ЛН и КЛЛ соответственно.

Из этого графика видно, что только высокая цена на электроэнергию может объективно (при низкой цене электроэнергии наклон "лесенки" невелик, графики не пересекаются, значит КЛЛ не окупается) заставить потребителя задуматься о применении КЛЛ на замену простой ЛН, не говоря уже о том, что положенная в банк разница между ценами КЛЛ и ЛН принесет потребителю банковский процент дохода пока у него будут выходить из строя дешевые ЛН.

где Ц1 и Ц2 - цены ЛН и КЛЛ соответственно;

Поэтому не следует думать, что за рубежом КЛЛ идут нарасхват. Из литературных источников хорошо известно, что и в развитых странах мира, где высокая покупательная способность населения, и в развивающихся странах (Бразилии и других) правительства и промышленные компании проводят специальные акции для распространения КЛЛ (презентации, введение дотаций, распродажи со скидкой и т.п.), то есть проводят разъяснительную работу среди населения. Но статистика говорит, что и в развитых странах (а в квартире среднего американца или голландца насчитывается до 30 световых точек) еще очень большой процент применения ЛН.

Следует заметить, что важным рычагом энергосбережения в передовых странах мира является нормирование (на уровне государственных стандартов) потребляемой мощности для создания определенной освещенности при проектировании и в эксплуатации того или иного объекта.

Нельзя не сказать и о том, что попавшая сегодня в квартиру украинского потребителя КЛЛ, содержащая крайне токсичную ртуть, при нашей культуре утилизации через год-два окажется в мусоропроводе, в бункере для отходов и даже просто в укромном уголке двора.

Наконец, если говорить сегодня о вреде на человеческий организм компьютеров и мобильных телефонов, то почему бы не задуматься, не пагубны ли КЛЛ с высокочастотными ЭПРА. Ведь никто пока не доказал их безвредность, особенно, если их сразу несколько в одном помещении.

Поэтому специалисты УкрНИИ источников света не испытывают эйфории при словах «компактные люминесцентные лампы». Хотя считается, что эти источники света, как и другие, имеют, как говорится, право на жизнь, тем более, что и у нас в стране появились люди, которые могут купить не только КЛЛ.

Что касается КЛЛ в Украине.

Первым поднял этот вопрос на серьезном уровне Президент НАН Украины Б.Е. Патон в 1993г., и благодаря его усилиям в соответствии с поручениями Правительства под эгидой Минэнерго Украины состоялось несколько совещаний, а также проводилось обсуждение этой проблемы в рабочем порядке. Стало ясно, что энергетикам страны экономия электроэнергии, как это ни парадоксально, не выгодна, потому что это - их «товар», их «хлеб», т.е. их благосостояние.

В 1994г. Научно-технический совет Минмашпрома Украины одобрил концепцию развития светотехники в стране и проект Государственной научно-производственной программы «Развитие производства энерго- и ресурсосберегающих источников света и систем освещения в Украине», разработанные нашим институтом. Проект этой программы был одобрен также Минэкономики, Минфином, Минэнерго, Президиумом НАН Украины. Финансирование планировалось осуществить за счет надбавки к тарифу на электроэнергию в размере 0,3%.

В стране был создан Государственный комитет по энергосбережению, который сразу взялся за создание всеобщей государственной программы энергосбережения. Нашему государству удалось лишь одной строкой войти в эту программу, и на этом все закончилось.

Большое внимание было уделено КЛЛ, так как для организации их отечественного производства нужно было решить ряд проблем:

1.Оборудование. Украина (как и все бывшие республики Союза) не имеет машиностроительной базы лампового производства, так как это направление по дифференциации СЭВ было отдано Венгрии и Польше. Линия по изготовлению КЛЛ - это комплекс сложного высокоточного оборудования. Ведь надо разогретую с нанесенным люминофорным покрытием трубку согнуть так, чтобы обеспечить строгую параллельность каналов, одинаковую длину концов, необходимую толщину стенки трубки, чтобы не осыпался и не потрескался люминофорный слой и т.п. Стоимость такой линии порядка 10 млн. дол. и надо отдать должное руководителям и специалистам ОАО «Ровенский завод «Газотрон», которые 7-8 лет на всех уровнях «пробивали» деньги для приобретения такой линии, параллельно отрабатывая возможность изготовления КЛЛ на имеющемся у них оборудовании. Но теперь у них, кажется, опустились руки.

2. Люминофоры. В Союзе этим занимались в Ставрополе, Ленинграде, на Урале. В КЛЛ, в связи с малым диаметром трубки и поэтому сильным воздействием разряда на люминофорный слой, должны применяться так называемые узкополосные люминофоры, создаваемые на базе соединений редкоземельных металлов. С подачи Б.Е. Патона их производство на своем опытном заводе согласился осваивать Физико-химический институт НАНУ (г. Одесса), но для этого нужно было определенное финансирование, а его не выделили.

Люминофоры для КЛЛ представляют собой смеси трех люминофоров, дающих свечения в основных цветах спектра: красный, синий, зеленый. Дальше всех продвинулись здесь в Украине специалисты Химико-технологического университета (г. Днепропетровск), которые создали и внедрили на Приднепровском химзаводе (г. Днепродзержинск) красный люминофор, который применяется для производства как источников света, так и цветных кинескопов.

3. Элементная база для ЭПРА. С переходом телевизионных заводов Украины на применение корейско-тайваньских и других комплектующих остались без потребителей творцы элементной базы, и имеют место проблемы с комплектующими для ЭПРА.

Что касается России.

В середине 90-х годов планировалось один из рязанских заводов полностью перепрофилировать на производство КЛЛ. Но этого не произошло.

На ОАО «Лисма», г. Саранск (гигант светотехники России) создан комплекс оборудования и выпускаются двухканальные КЛЛ со встроенным стартером для работы с электромагнитным ПРА. ОАО «Ватра» (г. Тернополь) использует эти лампы для комплектования настольных бытовых и настенных (для подземных переходов) светильников своего производства.

Московским электроламповым заводом закуплена в Германии линия по производству КЛЛ с ЭПРА. МЭЛЗовская КЛЛ типа «Алладин» имеет разрядную трубу, завитую в виде бифилярной спирали и применяется на прямую замену ЛН. Разрядная трубка съемная и может заменяться при выходе ее из строя.

В Украине ОАО «Гравитон» (г.Черновцы), а также НПФ «Гелий» (г.Винница), Винницкий ламповый завод (ПО «Октябрь»), ОАО «Оризон» (г.Смела Черкасской обл.), а также некоторые малые предприятия страны сегодня реально выпускают КЛЛ со встроенными ЭПРА. При этом, как нам известно, практически все они используют (из-за их дешевизны) разрядные трубки китайского производства. Качество китайских источников света вообще, и КЛЛ в частности, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Что же касается Полтавского завода газоразрядных ламп, на котором практичней изготавливать КЛЛ, то он в настоящее время проходит период санации и на имеющемся оборудовании возрождает производство трубчатых люмламп, ламп ДРЛ и стартеров.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5