Решения по энергосбережению:освещение

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


Расходы на освещение, в зависимости от рода деятельности, составляют более 35% общего потребления электроэнергии в зданиях. Система управления освещением является наиболее простым способом снижения энергетических затрат с низкими начальными вложениями, поэтому применяется достаточно широко.


Лампы и пускорегулирующие устройства

Нормы освещения для коммерческих зданий четко стандартизированы. Освещение должно нести не только функциональную нагрузку, но и обеспечивать безопасность работающего персонала. В большинстве случаев освещение офисных зданий избыточно, поэтому энергосбережение может быть осуществлено за счет пассивных мер: устранения избыточных светильников, замены старых ламп накаливания современными энергосберегающими с электронными дросселями. В основном, это даст положительный результат в помещениях, где освещение требуется постоянно или в течение достаточно продолжительного времени, т.к. в этом случае экономия за счет отключения света неприменима. Сроки окупаемости подобных мер имеют достаточно большой разброс, но в большинстве случаев составляют порядка двух лет.

В зависимости от требований, типа и возраста системы освещения, возможно использование более эффективных светильников. Для примера, 40-ваттные лампы дневного света T12 могут быть заменены современными 32-ваттными лампами T8 (T означает лампу цилиндрической формы, а число – ее диаметр в восьмых частях дюйма, таким образом, диаметр лампы T12 составляет около 3,8 см, но стандарты в разных странах могут отличаться). Замена люминесцентной лампы также влечет за собой замену пускорегулирующей арматуры (дросселя).

Лампы дневного света накачаны специальным газом, излучающим ультрафиолетовое излучение под действием электричества. Фосфор, покрывающий внутреннюю поверхность лампы, преобразует спектр света из ультрафиолетового в видимый. Для зажигания и управления течением электрического разряда в лампе дневного света применяется пускорегулирующая арматура светильников, которая стабилизирует ток внутри лампы, чтобы обеспечить необходимый уровень светового потока. Пускорегулирующая аппаратура также используется в светильниках с дуговыми или ртутными лампами. Энергопотребление современных конструкций светильников с электронными дросселями, меньше по сравнению со старыми, оснащенными электромагнитными дросселями. Светильники с лампами T8 и электронной пускорегулирующей арматурой используют на 32-40% меньше электроэнергии, чем светильники с лампами T12 и электромагнитными дросселями.

У электронной пускорегулирующей арматуры есть один недостаток. Она работает на частотах от 20 до 60 кГц, в то время как электромагнитные дроссели – на частоте 50 или 60 Гц, поэтому применение электронной арматуры может стать причиной возникновения высокочастотных помех в питающей сети. Это может привести к перегреву или сокращению срока эксплуатации трансформаторов, двигателей, нулевых проводников, появлению высоковольтных разрядов и повреждению электронных приборов.

Обычно таких проблем не возникает, за исключением крупных зданий с высоким уровнем освещенности с очень большим количеством электронной пускорегулирующей аппаратуры. Как правило, производители светильников с электронной арматурой включают в нее пассивные фильтры, которые позволяют снизить коэффициент несинусоидальности (отношение действующего значения высших гармонических к действующему значению первой гармоники) до уровня менее 20%.

Если в здании требуется высокое качество напряжения питающей сети, например для больниц, производственных помещений с чувствительным оборудованием и т.д., существует электронная пускорегулирующая аппаратура с коэффициентом несинусоидальности менее 5%.

Существуют и другие типы ламп, которые могут быть использованы в зависимости предназначения здания. При выборе типа светильников следует тщательно проанализировать характер работ в помещении и необходимые значения освещенности и цветовой температуры. Большинство старых светильников были разработаны для большей освещенности, чем требуется современными стандартами. Экономии энергии можно достичь за счет изменения системы освещения для обеспечения минимального необходимого уровня освещенности.

Применение эффективных ламп дневного света с электронными пускорегулирующими устройствами имеет целый ряд преимуществ: они потребляют меньшее количество электроэнергии, более надежны, что ведет к снижению эксплуатационных расходов, обеспечивают достаточный уровень освещенности для офисных помещений и лучшую цветовую температуру, создающую более комфортную обстановку. Кроме того, у современных ламп отсутствует «мерцание», часто становившееся причиной мигрени и усталости глаз работающего персонала.


Отражатели

Еще одной возможностью пассивного энергосбережения, которая должна использоваться совместно с заменой ламп и пускорегулирующей аппаратуры, является замена отражателей светильников. Отражатель в светильнике служит для направления света от лампы в необходимую сторону. В настоящее время выпускаются отражатели из современных материалов и более качественной конструкции, которые можно установить в уже существующие светильники. Данная мера приведет к увеличению полезного светового потока, что может дать возможность сократить число работающих ламп без ущерба для освещенности помещения.

Современный отражатель KW/2 обладает спектральной эффективностью более 90%. Это означает, что две лампы могут быть заменены одной, и позволяет снизить стоимость энергетических затрат на освещение на 50% и более. Существующие светильники могут быть переоборудованы этими высокотехнологичными отражателями, сохраняя существующее расстояние между ними, что делает подобную замену простым и эффективным решением, практически не изменяющим дизайн потолка.


Рис K19.jpg


Рис. K19: Принцип работы отражателя KW/2

Управление освещением

Дополнительным методом, позволяющим сократить потребление электроэнергии на освещение, является установка системы управления светильниками. Следующие рекомендации не могут применяться во всех случаях, но имеют достаточно короткий срок окупаемости – от 6 до 12 месяцев. Сами по себе пассивные методы энергосбережения, такие как установка энергосберегающих ламп, электронных дросселей и новых рефлекторов, не может максимально снизить затраты, т.к. даже энергосберегающие лампы, оставленные включенными, когда не требуется, по-прежнему напрасно расходуют электроэнергию. Забывчивость людей делает применение активного контроля и управления освещением более эффективным решением, чем стимулирование и обучение персонала. Главным назначением подобных систем является, как и у любых других мер активного энергосбережения, без ущерба для производственного процесса или комфорта людей отключать свет, когда в нем нет необходимости. Алгоритм управления освещением может сильно меняться в зависимости от требований и условий.

Некоторые методы управления, применяемые на практике:

  • Свет отключается таймером через определенный интервал после включения. Применение таймеров наиболее подходит к помещениям, где люди находятся строго определенное время, например, коридоры отелей, где заранее известно время, за которое человек дойдет до номера.
  • Свет управляется по сигналу датчика присутствия или движения, когда в помещении не наблюдается движения человека в течение определенного времени. Датчики присутствия наиболее подходят для офисов, магазинов, лестниц, кухонь и санузлов, где заранее неизвестно, сколько времени люди будут находиться там.
  • Фотоэлементы и датчики освещенности, устанавливаемые вблизи окон. Свет выключается или приглушается, когда дневное освещение становится достаточным для этого.
  • Программируемые таймеры для включения и отключения света в определенное время (наружная реклама или дежурное освещение офисных помещений, которые отключаются по ночам и на выходные).
  • Приглушение света, чтобы снизить уровень освещенности при необходимости, например, парковка, которая должна быть ярко освещена в пиковое время (например, до полуночи), а в другое время уровень освещенности может быть снижен.
  • Регуляторы напряжения, чтобы оптимизировать потребление энергии. Электронная пускорегулирующая аппаратура может снизить уровень отдачи ламп дневного света. Сейчас также выпускаются регуляторы напряжения для других видов ламп, например, натриевых ламп высокого давления.


Рис K20.jpg



Рис. K20: Примеры устройств управления освещением: таймеры, датчики освещенности, датчики движения и т.д.


Методы управления освещением могут объединяться, например, система уменьшения уровня освещенности на автостоянке может использовать датчики движения или выключатель с таймером отключения, чтобы была возможность увеличить уровень освещенности, если кто-то появится на стоянке в необычное время.

Сложные и гибкие алгоритмы управления освещением могут быть реализованы с использованием стационарно установленной системы управления. Могут быть учтены и дизайнерские ходы в освещении, например, установка программируемых панелей управления и запись различных алгоритмов работы освещения, запускаемых одним нажатием кнопки. Подобное полезно, например, в конференц-залах, требующих различного освещения для проведения встреч, презентаций, демонстраций и т.д. А современные беспроводные технологии позволяют сделать управление простым и легким для пользователей.

Системы управления освещением, например C-Bus и KNX, предлагают дополнительное преимущество – возможность подключения к сети и интеграции в общую систему управления зданием, что делает управление более гибким с возможностью центрального мониторинга и конроля, а также объединения управления освещением совместно с другим оборудованием здания, например с климатической системой, для сбережения большего объема электроэнергии.

Установка системы управления освещением позволяет сэкономить до 30% энергии, но это сильно зависит от каждого конкретного случая. Обследование системы освещения совместно с энергетическим аудитом помогает найти наилучшее решение для обеспечения всех видов мероприятий и работ, проводимых в помещении или здании, а также выявить основные возможности по энергосбережению. Дополнительно к внутреннему освещению Schneider Electric предлагает готовые решения для уличного освещения территории, стоянок и подсветки для обеспечения оптимального уровня энергопотребления.