Снижение расхода электроэнергии в электроустановках зданий - Основные мероприятия по экономии электроэнергии в осветительных установках

Значительный удельный вес расхода электроэнергии на освещение в общем расходе электроэнергии в зданиях настоятельно требует проведения технических и организационных мероприятий по созданию осветительных установок, обеспечивающих наряду с нормальными условиями выполнения зрительной работы бережное и экономное расходование электроэнергии и ликвидацию излишеств, которые все еще встречаются во многих зданиях. Сказанное прежде всего относится к стадии проектирования, где принятие оптимального технического решения имеет важнейшее значение. Весьма важна и правильно поставленная и организованная эксплуатация освещения, которая, к сожалению, пока находится во многих общественных зданиях (магазинах, столовых, конторских помещениях и т. д.) не на должном уровне.
Однако экономия электроэнергии на освещение не должна достигаться за счет отключения части светильников пли даже отключения искусственного освещения при недостаточном уровне естественного освещения. Такая «экономия» приводит к снижению производительности труда, ухудшению психофизиологического состояния людей и даже к повышению травматизма. Как показали исследования, потери от ухудшения осветительных условий превосходят стоимость сэкономленной электроэнергии [5].
Ниже излагаются некоторые рекомендации и мероприятия по рациональному и экономному расходованию электроэнергии на искусственное освещение.

1. Дальнейшее сокращение области применения ламп накаливания и использование их лишь в различных вспомогательных помещениях, таких как техподполья, подвалы, санузлы, насосные, тепловые пункты и другие аналогичные помещения общественных зданий.

Работы ВНИСИ показывают, что расход электроэнергии при замене ламп накаливания сокращается при применении люминесцентных ламп на 55 %, металлогалогенных ламп — на 65 %. Конечно, это не исключает использование люстр и других осветительных приборов с лампами накаливания в парадных и других помещениях, где это определяется эстетическими требованиями.

1. Применение люминесцентных ламп белого цвета типа ЛБ, имеющих наиболее высокую светоотдачу, при отсутствии особых требований к цветоразличению. Постепенное внедрение энергоэкономичных люминесцентных ламп: вместо 20 18, вместо 40 36 и вместо 65 58 Вт, что дает до 10 % экономии электроэнергии. Весьма перспективной является люминесцентная лампа диаметром 26 мм. Такие лампы получат распространение в зданиях различного назначения.

Металлогалогенные лампы целесообразно использовать для освещения помещения высотой 7—8 м и более, конечно, при условии соблюдения требований норм по качеству освещения, распределению яркостей и уменьшению отраженной блескости, а в ряде случаев и по правильному тенеобразованию.

1. Применение системы освещения, наиболее целесообразной для данных условий зрительной работы. Необходимо шире использовать комбинированное и локализованное, а в ряде зданий (кроме школ и дошкольных учреждений) совмещенное освещение, при котором используется искусственное и естественное освещение.

Локализованное освещение целесообразно в помещениях с несимметричным расположением технологического и другого оборудования и малой плотностью его размещения, а также в помещениях, где выполняются точные зрительные работы.

1. Выбор осветительных приборов с наиболее целесообразным светораспределением и размещение их при наивыгоднейшей энергетической эффективности¹ , определяемой наиболее выгодным соотношением расстояния между ними и высоты установки. Можно считать, что экономичные решения по расходу энергии при удовлетворительной равномерности освещения получаются при следующих значениях l/Hр в зависимости от кривых силы света светильников [10]:

Указанные соотношения являются предпочтительными, но их не всегда удается выдержать по условиям архитектурных и строительных особенностей помещения.

1. Выбор осветительных приборов, при которых достигается более высокий коэффициент использования (табл. 3.5).
2. Предпочтение источникам света возможно большей единичной мощности при соблюдении требований по равномерности освещения, конечно, при условии соблюдения требований к качеству освещения (показатель дискомфорта, коэффициент пульсации освещенности, отраженная блескость).
3. Применение комплектных осветительных устройств со щелевыми световодами для освещения больших помещений, обеспечивающее определенную экономию материальных ресурсов и снижение затрат на обслуживание.
4. Автоматизация управления освещением таких помещений, как лестничные клетки, холлы, коридоры, рекреации, обеспечивающая своевременное полное или частичное включение и отключение общего освещения в зависимости от естественной освещенности или по определенной программе, что позволяет сэкономить до 15% электроэнергии. Это же относится и к наружному освещению территории, спортивных и игровых площадок, рекламе.

По оценкам специалистов при расположении рабочих мест рядами экономичное по расходу энергии и надлежащего качества освещение достигается при применении светильников со светораспределением типа «batwing», имеющих широкую поперечную кривую силы света с двумя симметрично расположенными максимумами под углом 35—40°.
Так, например, в типовых классах школ площадью 64 м² , высотой 3 м с индексом помещения 1,8 и коэффициентами отражения потолка, стен и пола 0,7; 0,5 и 0,3 соответственно освещенность на партах выше 500 лк достигается при вышеуказанных светильниках с энергоэкономичными люминесцентными лампами при удельной мощности 13—15 Вт/м2.
В целях повышения коэффициентов использования осветительных установок необходимо окрашивать помещения в светлые тона.
Таблица 3.5. Сравнительная таблица коэффициентов использования по типам светильников при рпот = 70 %, рст = 50 %, рпола=10 %

Продолжение табл. 3.5

¹ Энергетическая эффективность, лм/Вт, есть отношение освещенности Е, лк, к удельной мощности Руд, Вт/м2, осветительной установки:

² Э=E/Руд.

Примечание. Знак «+» означает условную экономию электроэнергии, знак «—» — перерасход. Экономия электроэнергии является условной, так как принятое количество светильников, как правило, не соответствует в точности расчетному.

Создание систем управления, обеспечивающих отключение рядов осветительных приборов, параллельных окнам, в зависимости от естественной освещенности. Перспективным для ряда помещений следует считать разработку и постепенное внедрение регуляторов яркости рядов осветительных приборов с автоматическим управлением в учебных помещениях, торговых залах и других аналогичных помещениях.
По-видимому, в некоторых зданиях, где в ночное время и в некоторые дневные часы в осветительной сети поддерживается повышенное напряжение, при наличии технико-экономического обоснования могут применяться ограничители напряжения типа ТОН, так как при повышенном напряжении имеет место перерасход электроэнергии и резко снижается срок службы ламп.

1. Обеспечение надлежащего уровня эксплуатации осветительных установок. Особенно важное значение имеет своевременная чистка ламп и светильников, замена ламп (предпочтительно групповая). В процессе эксплуатации зданий, имеющих большую площадь остекления, важное значение имеет регулярная (не менее 2 раз в год) мойка окон и витрин, что позволяет сокращать время включения искусственного освещения и обеспечивать не менее 5—10 % экономии электроэнергии. Надо иметь в виду, что при проектировании должны предусматриваться приспособления и механизмы для удобного и безопасного доступа к светильникам.
2. Определение на стадии проектирования соответствующего штата персонала для обслуживания осветительных установок.

И. Реконструкция осветительных установок в существующих зданиях, которые, как правило, не соответствуют современным требованиям.
За последние годы в качестве интегрального критерия выбора наиболее эффективных установок и необходимых для их создания источников света, осветительных приборов п комплектующих изделий предложено рассматривать стоимость вырабатываемой световой энергии, руб/(лм-ч) или руб (Млм-ч), при одновременном учете удельных затрат труда и материалов на 1 лм-ч или 1 Млм-ч [12]:
Обозначим через Q полезно используемую потребителем световую энергию, вырабатываемую светильником за свой ресурс, лм-ч,
(3.2), где Фо.п— световой поток осветительного прибора, полезно используемый потребителем, лм; t—ресурс работы осветительного прибора, ч; ∑Фл — сумма номинальных потоков ламп, установленных в осветительных приборах, лм; η — КПД осветительного прибора, отн. ед.; и — коэффициент использования светового потока для заданных условий (индекса помещения и коэффициентов отражения, отн. ед.). 

Рис. 3.2. Зависимость полезно используемой световой энергии, генерируемой за ресурс ОП суммарной мощностью 1 кВт с лампами разного типа и мощности

В [8] принято i=l,25 и рпот=рп=рпола= 0; Пс,эф — показатель светотехнической эффективности осветительного прибора.
Обозначив далее Пс,эф=η и отношение полезно используемой световой энергии за ресурс прибора к мощности, потребляемой лампами и ПРА осветительного прибора Q1, лм-ч/кВт, получим весьма важную характеристику, в известной мере определяющую область применения осветительного прибора с различными источниками света:
(3.3)
Зависимость полезно используемой световой энергии Q1, генерируемой за ресурс прибора суммарной мощностью 1 кВт с лампами разного типа и мощности, полученная в результате специальных исследований, показана на рис. 3.2.
Рассматривая вопросы перспективы, можно отметить тенденцию к применению галогенных ламп накаливания для освещения различных видов помещений светильниками с указанными лампами на напряжение 12 В с повышенной светоотдачей примерно на 20 % и более. Светильники с такими лампами будут снабжаться встроенными трансформаторами 220/12 В, таким образом, электрическая сеть остается на напряжении 380/220 В практически без увеличения сечений проводов.
Другим перспективным решением следует считать использование так называемого смешанного освещения, которое предусматривает применение двух источников света в одном светильнике, например ламп типа ДРИ с натриевыми газоразрядными лампами ДНаТ, или аналогичное смешение люминесцентных ламп белого цвета с вышеуказанными натриевыми лампами. При этом не только улучшается спектр осветительных устройств, но и достигается определенная экономия энергии.