10493

31

специализированное; разница между этими видами освещения состоит, главным образом, в распределении света, излучаемого источниками. Очевидно, что для коридора достаточно значительно меньшего уровня освещенности, чем для рабочего места оператора компьютера. Например, для помещений, предназначенных для проведения совещаний и конференций, может быть выбран уровень освещенности 800 лк, тогда как для коридоров здания может быть достаточно освещенности 400 лк:

•системы общего освещения предназначены для равномерного освещения помещения или участка в целом. В помещении общее освещение может обеспечиваться светильниками, находящимися в верхней зоне или, например, лампами, расположенными на столах или на полу. На открытом воздухе в темное время суток уровень освещенности может быть незначительным. Так, при общем освещении парковки уровень освещенности может составлять всего 10-20 лк, поскольку предполагается, что зрение пешеходов и водителей уже адаптировалось к низкой освещенности, и указанного уровня достаточно длябезопасного движения по территории;

•специализированное освещение предназначено для выполнения конкретных задач, например, чтения или контроля качества материалов, и, как правило, является наиболее концентрированным видом освещения. Например, для чтения печатных материалов с низким качеством печати может потребоваться освещенность до 1500 лк, а хирургические операции и некоторые задачи, связанные с контролем качества продукции, могут требовать еще более высоких уровней освещенности.

б) анализ качества и организации освещения.

- проектирование зданий и интерьеров (включая выбор геометрии помещений

иматериалов для поверхностей) с учетом климатических особенностей естественного освещения и расположения здания для оптимизации использования естественного освещения. Более широкое использование естественного освещения не только позволяет снизить энергопотребление, но и благоприятно влияет на здоровье и производительность персонала;

32

-планирование мероприятий по оптимизации использования естественного освещения;

-анализ требований к спектральному составу освещения для всех видов деятельности, требующих искусственного освещения;

-выбор типов светильников и ламп, отвечающих уровню наилучших доступных технологий в сфере энергоэффективности.

К основным типам электрических ламп и осветительных устройств относятся:

-лампы накаливания: в такой лампе электрический ток протекает через тонкую металлическую нить и нагревает ее, в результате чего нить испускает электромагнитное излучение. Стеклянная колба, заполненная инертным газом, предотвращает быстрое разрушение нити вследствие окисления кислородом воздуха. Преимуществом ламп накаливания является то, что лампы этого типа могут производиться для широкого диапазона напряжений - от нескольких вольт до нескольких сот вольт. В силу низкой эффективности («светового КПД», учитывающего только энергию излучения в видимом диапазоне) ламп накаливания эти устройства во многих применениях постепенно вытесняются люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светодиодами и другими источниками света.

-газоразрядные лампы: этот термин охватывает несколько видов ламп, в которых источником света является электрический разряд в газовой среде. Основу конструкции такой лампы составляют два электрода, разделенные газом. Как правило, в таких лампах используется какой-либо инертный газ (аргон, неон, криптон, ксенон) или смесь таких газов. Помимо инертных газов, газоразрядные лампы в большинстве случаев содержат и другие вещества, например, ртуть, натрий и/или галогениды металлов. Так, широко распространенная люминесцентная лампа представляет собой ртутную газоразрядную лампу, внутренние стенки которой покрыты люминофором. Газоразрядные лампы высокой интенсивности требуют большей силы тока, чем люминесцентные. Существует множество разновидностей таких ламп, в которых используются различные вещества. Конкретные виды

33

газоразрядных ламп часто называются по используемым в них веществах - неоновые, аргоновые, ксеноновые, криптоновые, натриевые, ртутные и металлогалогенные. К наиболее распространенным разновидностям газоразрядных ламп относятся:

-люминесцентные лампы; -металлогалогенные лампы; -натриевые лампы высокого давления; -натриевые лампы низкого давления.

Газ, заполняющий газоразрядную лампу, должен быть ионизирован под действием электрического напряжения, чтобы приобрести необходимую электропроводность. Как правило, для запуска газоразрядной лампы («зажигания» разряда) требуется более высокое напряжение, чем для поддержания разряда. Для этого используется специальные «стартеры» или другие зажигающие устройства. Кроме того, для нормальной работы лампы необходима балластная нагрузка, обеспечивающая стабильность электрических характеристик лампы. Стартер в сочетании с балластом образуют пускорегулирующий аппарат (ПРА). Температура разряда может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия. Газоразрядные лампы характеризуются длительным сроком службы и высоким «световым КПД». Недостатки этого типа ламп включают относительную сложность их производства и необходимость дополнительных электронных устройств для их стабильной работы.

- серные лампы: серная лампа представляет собой высокоэффективное осветительное устройство полного спектра без электродов, в котором источником света служит плазма серы, нагреваемая микроволновым излучением. Время разогрева серной лампы значительно меньше, чем у большинства типов газоразрядных ламп, за исключением люминесцентных, даже при низких температурах окружающей среды. Световой поток серной лампы достигает 80% максимальной величины в течение 20 с после включения; лампа может быть перезапущена примерно через пять минут после отключения электроэнергии;

34

- светодиоды, в том числе органические: светодиод представляет собой полупроводниковый диод, излучающий некогерентный свет в узком спектральном диапазоне. Одним из преимуществ светодиодного освещения является его высокая эффективность (световой поток в видимом диапазоне на единицу потребленной электроэнергии). Светодиод, в котором эмиссионный (излучающий) слой состоит из органических соединений, называется органическим светодиодом (OLED). Органические светодиоды легче, чем традиционные, а преимуществом полимерных светодиодов является их гибкость.

Коммерческое применение обоих указанных типов светодиодов уже начато, однако их использование в промышленности пока ограничено.

Характеристики различных типов источников света, в том числе их эффективность, существенно различаются, как показано в табл. 1:

Наиболее эффективным электрическим источником света является натриевая лампа низкого давления. Она испускает практически монохромный (оранжевый) свет, сильно искажающий зрительное восприятие цветов. По этой причине данный тип ламп используется, главным образом, для наружного освещения. «Световое загрязнение», создаваемое натриевыми лампами низкого давления, может быть легко отфильтровано в отличие от света других источников с широким или непрерывным спектром.

Данные о возможных вариантах организации освещения, включая существующие типы источников света, распространяются, в частности, в рамках европейской программы Green Light («Зеленый свет»). Эта добровольная инициатива направлена на содействие ее партнерам - частным и государственным организациям - в повышении энергоэффективности систем освещения. Партнеры инициативы принимают обязательство перед Европейской Комиссией устанавливать на своих объектах энергоэффективные системы освещения при условии, что это (1) является экономически эффективным и (2) позволяет сохранить или повысить качество освещения.

35

Характеристики и эффективность различных источников света

в) управление системами освещения

-внедрение систем управления освещением, использующих датчики присутствия, таймеры и другие устройства, позволяющие снизить затраты энергии на избыточное освещение;

-обучение персонала наиболее эффективному использованию осветительного оборудования;

-техническое облуживание систем освещения для сведения к минимуму потерь энергии.

36

Некоторые типы ламп, например, люминесцентные ртутные лампы, могут содержать такие токсичные вещества, как ртуть или свинец. По окончании срока службы такие лампы должны быть переработаны или размещены надлежащим образом.

Обеспечение оптимального уровня освещенности и спектрального состава света для каждой задачи и типа среды является важной задачей. Неадекватное освещение может привести не только к потерям энергии, но и к негативным эффектам для здоровья и психологического состояния персонала, включая головные боли, стресс и повышенное кровяное давление. Кроме того, следствием бликов или чрезмерной освещенности может быть снижение производительности труда.

4.6. Энергоэффективный дом

Энергоэффективный дом – здание, основной особенностью которого является малое энергопотребление и почти полная энергонезависимость.

Нулевой дом, или пассивный дом (англ. passive house) – энергоэффективное здание, соответствующее наивысшему стандарту энергосбережения в мировой практике индивидуального и многоэтажного строительства. Для пассивного дома энергопотребление составляет около 10% от удельной энергии на единицу объема, потребляемой большинством современных зданий. Незначительное отопление требуется лишь в период отрицательных температур. В идеале пассивный дом является независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры воздуха и воды. Основным принципом проектирования энергоэффективного дома является использование всех возможностей сохранения тепла. В таком доме нет необходимости в применении традиционных систем отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения.

Отопление нулевого дома осуществляться благодаря теплу, выделяемому живущими в нем людьми, бытовыми приборами и альтернативными источниками энергии, горячее водоснабжение – за счет установок возобновляемой энергии, например, тепловых насосов, солнечных батарей и термовихревых установок.

37

Кроме того, нулевые дома очень комфортны и экологически благоприятны для человека. На сегодняшний день такие сооружения – самые удобные и современные типы зданий. В них автоматически поддерживается оптимальная температура, влажность и чистота воздуха, что превращает жизнь в такого рода домах в удовольствие. С учетом того, что люди около 60% своего времени проводят в помещениях, значение таких объектов для поддержания высокого качества жизни трудно переоценить. Микроклимат такого здания способствует продлению жизни человека.

В целом нулевые дома – наиболее удобные, современные и эффективные типы зданий. Наибольшим практическим опытом реализации проектов нулевых домов обладают страны Западной Европы. На сегодняшний день построены тысячи подобных сооружений. Концепция энергоэффективных и пассивных домов является перспективной и реализуемой в России.

Теплопотери нулевого дома близки к нулю. При тех же условиях обычный дом «отапливает» улицу (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Тепловизионная съёмка нулевого и обычного дома.

Нулевой дом – экономия с комфортом, без ущерба вашему привычному образу жизни. За счет особенностей конструкции, применения специальных строительных материалов и электронных устройств, в нулевом доме значительно снижено потребление энергии и тепла (без ущерба для комфортного проживания).

38

Конструкторы и проектировщики нулевого дома просто отказались от идеи «обогрева улицы». Дом спроектирован таким образом, чтобы потери тепла во внешнюю среду были минимальными. Нулевой дом – экологически чистое жилье: деревянный каркас, деревянные оконные рамы, теплоизоляция частично из вторичных материалов (пеностекло, например), минимальное использование продуктов нефтехимии.

Втаких домах используется система кондиционирования воздуха с регенерацией тепла, что позволяет минимизировать затраты на отопление. Благодаря специальной системе вентиляции воздух поступает в дом с температурой, близкой к внутренней температуре дома и не требует дополнительного подогрева/охлаждения. На крыше нулевого дома могут быть установлены солнечные батареи или коллекторы, позволяющие получать и накапливать энергию для выработки электричества и тепла.

Вконструкции дома используются элементы солнечной архитектуры – максимальное остекление с южной стороны и минимальное с северной (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Конструкция нулевого (пассивного) дома.

Немалую роль в снижении потерь тепла играет изоляция, в особенности стен крыши и полов, ликвидация «мостиков холода». Во время использования всех преимуществ нулевого дома вы сэкономите на отсутствии эксплуатационных расходов и вариации жилого пространства. Концепция такого жилья позволяет

39

спланировать расходы на энергию и капитальные затраты. «Дом завтрашнего дня» – это экономичность в сочетании со здоровой окружающей средой и комфортом.

5 ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ПРЕДПОСЫЛКИ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Перед тем как обратиться непосредственно к возобновляемым источникам энергии необходимо дать ряд определений и пояснений по рассматриваемой тематике.

Под понятием энергетические ресурсы подразумевают материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком.

Та энергия, которая непосредственно извлекается в природе, называется первичной, а носители первичной энергии называются первичными энергоресурсами.

Все энергетические ресурсы можно разделить на две большие категории: возобновляемые и невозобновляемые.

Невозобновляемые энергоресурсы – это ранее накопленные в природе ресурсы, которые в новых геологических условиях практически не образуются (уголь, нефть, природный газ), т.е. которые могут быть исчерпаны в ближайшее время при существенных темпах их использования.

Возобновляемые энергоресурсы – это ресурсы, восстановление которых постоянно осуществляется в природе (энергия ветра, биотопливо, энергия морских волн), т.е. их запасы восстанавливаются быстрее, чем они используются.

Все виды топлива, как возобновляемые так и невозобновляемые, подразделяют на следующие четыре группы: твердое, жидкое, газообразное, ядерное.

К невозобновляемым энергетическим ресурсам относят: каменный уголь, нефть, природный газ, уран (рис. 5.1).

40

Рис. 5.1. Процесс сгорания четырех групп топлива: газообразного, жидкого, твердого, ядерного.

К твердому виду топлива относят:

-древесину, другие продукты растительного происхождения;

-уголь (с его разновидностями: каменный, бурый);

-торф;

-горючие сланцы.

Ископаемое твердое топливо (за исключением сланцев) является продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой из них - торф, представляющий собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли - землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется (выветривается) и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них - антрацитов претерпела наибольшие изменения и на 93 % состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью (рис. 5.2).