12.6. 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]:

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 электроустановочных 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); τ – 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.

343

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 (ηv, 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 (галофосфатных) люминофорах. Лампы с 3-полосным спектром отличаются от стандартных ЛЛ не только увеличенной световой отдачей (ηv, 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 стан-

дартный (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 %.

344

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

Рис. 12.15. Сравнение мощности, потребляемой различными типами ПРА в одноламповой схеме с ЛЛ (РЛЛ = 58 Вт)

РПРА/РЛЛ, %: 1 – 20; 2 – 15; 3 – 10

345

Рис. 12.16. Суммарная мощность (ЛЛ+ПРА), потребляемая светильником 1х58 Вт: 1 – с обычным стандартным ПРА; 2 – с обычным ПРА

с пониженными потерями; 3 – с электронным ВЧ-ПРА

Рис. 12.17. Влияние оптических элементов на КПД встраиваемых светильников прямого света с ЛЛ

346

Что обеспечивает энергоэффективность осветительной установ-

ки?

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

347

Рис. 12.18. Влияние коэффициентов отражения поверхностей помещения на энергоэффективность осветительной установки: 1 – светильники прямого света; 2 – светильники, излучающие в обе полусферы пространства

348

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.

Овозможныхмерахмодернизациистарыхосветительныхустановок

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.

Вэтих ОУ применяются ЛЛ «старого поколения» (диаметром 38 мм)

инизкоэффективные: светильники, снабженные опаловыми рассеивателями, диффузными отражателями или окрашенными белой эмалью решетка-

349

ми. 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.

Рис. 12.20. Величины световой отдачи современных источников света общего назначения в зависимости от номинала их мощности

350

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 (ø 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

351

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 светильни-

ком;

• суммарного времени работы ОУ в год.

Таблица 12.3 Сравнительные характеристики комплекта «люминесцентная лампа

ø26 мм с 3-полосным спектром + ПРА» при включении

сэлектромагнитным и с электронным пускорегулирующим аппаратом

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 %.

352