Потенціал енергозбереження в освітлювальних установках. Визначення потенціалу енергозбереження в освітлювальних установках.

Останнім часом, у зв'язку з ростом цін на енергоносії, актуальної стає їхня економія. Першим етапом процесу економії енергії є проведення комплексного енергетичного обстеження об'єкта (енергоаудит) і розробка на його основі економічно доцільних заходів щодо економії енергії. Дані заходи розробляються для кожного окремого типу споживача енергії: опалення, технологія, освітлення, вентиляція й т.п. Спочатку провадиться аналіз стану систем енергоспоживання, а потім - розрахунок економії енергії по визначених методиках.

Система освітлення є вагомим споживачем електроенергії, особливо в адміністративних будинках (до 80%). Тому застосування пропонованої методики здобуває велике значення при енергоаудиті.

Для аналізу стану системи освітлення обстежуваного об'єкта необхідно зібрати наступну інформацію:

• тип і кількість існуючих світильників;

• тип, кількість і потужність використовуваних ламп;

• режим роботи системи штучного освітлення;

• характеристики поверхонь приміщень (коефіцієнти відбиття);

• рік установлення світильників;

• періодичність чищення світильників;

• фактичний і нормований рівень освітленості;

• значення напруги електромережі освітлення на початку й наприкінці вимірювань освітленості;

• розміри приміщення;

• середній фактичний термін служби ламп;

• фактичне й нормоване значення коефіцієнта природної освітленості.

Потім, провадиться розрахунок показників енергоспоживання на підставі перерахованих вище даних отриманих у результаті інструментального обстеження об'єкта.

Установлена потужність:

, [Вт] (16.133)

де P_i - потужність освітлювальної установки i-го приміщення в обстежуваному об'єкті; K_пра - коефіцієнт втрат у пускорегулюучій апаратурі освітлювальних приладів; P_л - потужність лампи; N - кількість однотипних ламп в освітлювальній установці i-го приміщення.

Річне й питоме енергоспоживання:

, [кВт·год] (16.134)

(

де Wр - сумарне річне споживання електроенергії; Wр_i - річне споживання ОУ i-го приміщення; Tр_i - річне число годин роботи системи i-го приміщення; kв_i - коефіцієнт використання встановленої електричної потужності в ОУ i-го приміщення.

[кВт·год/м2] (16.135)

(

де - річне питоме споживання електроенергії;S_i - площа i-го приміщення в досліджуваному об'єкті.

Питомі показники енергоспоживання або встановленої потужності (Вт/м²) дозволяють на основі норм приблизно (±20%) оцінити загальний потенціал економії енергії. Для більш точної оцінки по кожному заходу необхідно виконати розрахунок економії електроенергії за нижченаведеною методикою.

Спочатку необхідно визначити фактичне середнє значення освітленості з урахуванням відхилення напруги в мережі від номінального. Для обліку відхилення фактичної освітленості від нормативних значень визначаємо коефіцієнт приведення:

kni=Eфi/Eнi (16.136)

де k_ni - коефіциєнти приведення освітленості i-го приміщення; E_фi - нормоване значення освітленості в i-ом приміщенні; E_нi - фактичне значення освітленості в в i-ом приміщенні.

Потенціал річної економії електроенергії в ОУ обстежуваного приміщення розраховується по формулі:

[кВт·год/рік] (16.137)

(

де W_i^k- потенціал економії електроенергії у кВт•г/рік для i-го приміщення й k-го заходу.

До основних заходів ставляться:

1. Перехід на інший тип джерела світла з більше високою світловіддачею (лм/вт). Економія електроенергії в результаті даного заходу визначається по формулі:

Wi = WГi(1 -kисi kзпi) [кВт·год/рік] (16.138)

(

де k_исi - коефіцієнт ефективності заміни типу джерела світла; k_зпi - коефіцієнт запасу враховуюче зниження світлового потоку лампи протягом терміну служби [1] (при заміні ламп із близьким за значенням k_зп але з різною ефективністю k_зп виключається або коректується, крім випадку коли обстеження проводилося після групової заміни джерел світла).

kисi=/ N (16.139)

де  - світловіддача існуючого джерела світла [лм/вт]; _N - світловіддача пропонованого до установки джерела світла [лм/вт].

2. Підвищення ККД існуючих освітлювальних приладів внаслідок їхнього чищення. Економія електроенергії в результаті даного заходу визначається по формулі:

Wi = Wрikчi[кВт•г/рік] (16.140)

(

де k_чi - коефіцієнт ефективності чищення світильників.

kЧi= 1 -(с + сe-(t/tc))(16.141)

(

де  _с ,  _с , t_с - постійні для заданих умов експлуатації світильників [1];

t - тривалість експлуатації світильників між двома найближчими чищеннями.

3. Підвищення ефективності використання відбиття світла. Збільшення коефіцієнтів відбиття поверхонь приміщень на 20% і більше (фарбування в більше світлі тони, побілка, мийка) дозволяє заощаджувати 5-15% електроенергії, внаслідок збільшення рівня освітленості від природного й штучного освітлення. Ефективність даного заходу залежить від великої кількості факторів: розміри приміщення, коефіцієнти відбиття поверхонь приміщення, розташування світлопроємів, коефіцієнт природної освітленості (КЕО), режим роботи людей у приміщенні, світлорозподіл і розташування світильників. Тому більше точне значення економії електроенергії можна одержати на підставі світлотехнічного розрахунку методом коефіцієнта використання [1].

4. Підвищення ефективності використання електроенергії при автоматизації керування висвітленням.

Ефективність даного заходу є багатофакторною, методика розрахунку економії електроенергії, представлена в [2], складна для використання при енергообслідованні, але може бути рекомендована при необхідності точної оцінки.

На підставі досвіду впровадження систем автоматизації й економію від даного заходу можна визначити по наступній формулі:

Wi = WГi(kеаi- 1)   [кВт•г/рік] (16.142)

(

де k_еаi- коефіцієнт ефективності автоматизації керування висвітленням, що залежить від рівня складності системи керування.

У табл. 16 .28 представлені значення k_еаi для підприємств і організацій зі звичайним режимом роботи (1 зміна).

Таблиця 16.28.

№ п. п.	Рівень складності системи автоматичного керування висвітленням	kэаi
1	Контроль рівня освітленості й автоматичне включення й відключення системи висвітлення при критичному значенні Е	1,1 - 1,15
2	Зонне керування висвітленням (включення й відключення висвітлення дискретно, залежно від зонного розподілу природної освітленості)	1,2 - 1,25
3	Плавне керування потужністю й світловим потоком світильників залежно від розподілу природної освітленості	1,3 - 1,4

5. Установка енергоефективної пускорегулюючої апаратури (ПРА).

Wi = Wрi(1 -KNпраi / Kпраi)   [кВт•год/рік] (16.143)

(

де К_праi - коефіцієнт втрат у ПРА існуючих світильників системи освітлення i-го приміщення; К^N_праi - коефіцієнт втрат у встановлюваних ПРА.

6. Заміна світильників є найбільш ефективним комплексним заходом, тому що містить у собі заміну ламп, підвищення ККД світильника, оптимізацію світлорозподілу світильника і його розташування. Для точної оцінки економії електроенергії необхідно робити світлотехнічний розрахунок освітленості для передбачуваних до установки світильників методом коефіцієнта використання або точковим методом [1]. За розрахунковим значенням установленої потужності (зі світлотехнічного розрахунку) економія електроенергії визначається по формулі:

Wi = Wрi-Pi Tрi[кВт•год/рік] (16.144)

(

де Рi - установлена потужність після заміни світильників; Т_рi - річне число годин роботи системи штучного висвітлення i-го приміщення.

При спрощеній оцінці (при заміні світильників на аналогічні по світлорозподілі й розташуванню) розрахунок виконується по наступній формулі:

Wi = Wрi(1 -kисi kзпi kчi kсвi KNпраi / Kпраi)   [кВт•г/рік] (16.145)

(

де k_свi - коефіцієнт враховуюче підвищення ККД світильника.

kсвi = qi / qi[кВт•г/рік] (16.146)

(

де q_i - паспортний ККД існуючих світильників; qi - паспортний ККД передбачуваних до установлення світильників.

Розрахунок економії електроенергії при заміні світильників ураховує заходи № 1, 2, 5, тому їх варто виключати при розрахунку загальної економії електроенергії в i-ом приміщенні.У випадку великої кількості однотипних приміщень в обстежуваному будинку зі схожими по параметрах, стану, і заходам ОУ розрахунок проводиться за допомогою питомих показників економії електроенергії.

Wудj=Wij / Sij[кВт•г/рік] (16.147)

(

де W_уд^j - питома економія електроенергії для j - типу приміщення; W_i^j - розрахункова економія електроенергії для i-го приміщення; S_i^j - площа i-го приміщення.

По представленій вище методиці співробітниками НГТУ зроблений розрахунок економії електроенергії на об'єктах де проводився енергоаудит. У середньому економічно реальний потенціал економії електроенергії в системах висвітлення склав 15-20%.

ПРИКЛАД:

Адміністративний будинок 1986 року будівлі; система освітлення фінансового відділу виконана світильниками типу ЛПО 02 2х40 із ККД = 52%; використовувані лампи типу ЛБ 40 з  = 75 лм/Вт; режим роботи - 1 зміна (з 8 до 17 годин); кількість світильників 15 штук; розміри приміщення 5х15х3 метри; середньозважений коефіцієнт відбиття поверхонь приміщення  = 0,3; нормована освітленість 300 лк; фактична освітленість 250 лк; кількість годин роботи штучного освітлення в рік Т_р = 1300 годин; напруга мережі під час вимірів U_c = 220 В; коефіцієнт природної освітленості відповідає нормі, коефіцієнт використання 0,92; на момент вимірювань пройшло 360 днів від дня останнього чищення.

Розрахунок:

1. Установлена потужність Р = PлКпраN= 40 * 1,2 * 30 = 1440 Вт;

2. Річне енергоспоживання Wр = Р Тр kв= 1440 * 1300 * 0,92 = 1872 кВт•г/рік;

3. Економія за рахунок переходу на люмінесцентні лампи зниженої потужності типу TL-D 36/84, з _N= 93 лм/Вт.W¹=W_р(1 -k_ис) = 1872 * (1 – 0,81) = 356 Квт·г/рік;

4. Економія за рахунок чищення світильників k_чi= 1 - (_с+_се^-(t/tc)) = 1 – (0,95 + 0,02) = 0,03;W²=W_Г k_ч= 1872 * 0,03 = 56 кВт•г/рік;

5. Економія енергії при підвищенні коефіцієнта відбиття поверхонь приміщення до = 0,5 (фарбування, побілка) складе 10% абоW³= 187 кВт•г/рік;

6. Економія енергії в результаті впровадження системи автоматичного включення й відключення освітлення W⁴=W_р(k_эа– 1) = 1872 * (1,1 – 1) = 187 кВт•г/рік;

7. Економія енергії внаслідок установлення електронних ПРА з К^N_пра= 1,1W⁵=W_Г(1 -К^N_пра/К_пра) = 1872 * (1 – 0,92) = 150 кВт•г/рік;

8. Економія за рахунок установки нових світильників з більше високим ККД = 75%, але з аналогічним світлорозподілом W⁶=W_Г(1 -k_св) = 1872 * (1 – 0,52/0,75) = 580 кВт•г/рік;

9. Загальний резерв економії енергії складе W= 250/300 * 1516 = 1263 кВт•г/рік.