Энергосбережение и энергоаудит в осветительных и облучающих установках

2.5. Методика экономического
сопоставления облучательных установок

Для определения экономической эффективности облучательных установок ниже рекомендуется упрощенная программа. Программа демонстрируется на примере сопоставления трех вариантов с лампами отечественного производства.

В течение последних 20 лет лампы ДРЛФ-400 были основным источником лучистой энергии для выращивания растений в промышленных условиях тепличных хозяйств, однако, в настоящее время зарубежными фирмами "Philips" (Голландия), "Osram" (Германия), "GE" (Венгрия) и отечественной ламповой промышленностью ("Лисма", "Светотехника" и др.) создан ряд источников излучения, значительно превосходящих лампы ДРЛФ-400 по всем основным светотехническим показателям: спектру излучения, энергетической, фитофотарной и световой эффективности и срокам службы, что ставит вопрос о замене ламп ДРЛФ-400 на новые, более прогрессивные источники излучения. В таблице приведены их основные характеристики, предлагаемые ТОО "Энерго", представляющей заводы АО "Лисма-КЭТЗ", источников излучения [11].

Таблица 2.4. Основные характеристики источников излучения

Тип источника излучения, наполнение	%	%	%	Фν, клм	Фe, Вт	Фф, Вт	Зе, %	Зф, %	(Фe - Фф)/Фe, %
ДРЛФ 400, Hg	19	48	33	16	48	31	12	8	33
ДНаТ 400, Na	9	64	27	50	113	62	28	15,5	45
ДНаЗ-350, Na	9	64	27	34	77	39	22	11	49
ДРИ 400-5, Na, Sc	33	50	17	36	103	56	25	14	44
ДРИ 400*, Li, Sc	29	33	33	24	90	59	22	15	32
LU 600(HO/T40NG)	9	64	27	9	204	103	34	17	50**

* Разрядная трубка вмонтирована в оболочку лампы-светильника ДРЛФ 400.
** Натриевая лампа "Luca lox" фирмы "GE".
Обозначения в таблице: - усредненная относительная энергия излучения в зонах длин волн 400-500, 500-600 и 600-700 нм; Ф_ν - световой поток; Ф_e - лучистый поток; Ф_ф - фотосинтезный поток.

Ниже рассматриваются два варианта реконструкции облучательных установок теплиц в условиях дефицита денежных средств.

1. Лампы ДРЛФ-400 заменяются лампами ДРИ 400-5. При этом дополнительно на лампу надевается алюминиевый отражатель, а параллельно лампе подключается импульсное зажигающее устройство (ИЗУ). Используются ПРА, бывшие в эксплуатации ОТ 400 МИ.
2. Лампы ДРЛФ-400 совместно с ПРА ОТ 400 МИ полностью заменяются на дуговые натриевые трубчатые лампы высокого давления с облучателями ЖСП 44-2х400 с ПРА и ИЗУ или ЖСП 30-2х400 с ПРА и ИЗУ. Разница между обоими ПРА в том, что в первом ИЗУ находится в ПРА, а во втором - на концах арматуры. Цена обоих ПРА одинаковая.

Основой сравнения является единый показатель - поток ФАР исходного и сравниваемого вариантов, что отразится на числе устанавливаемых ламп и арматуры.

Относительная мощность ОУ при сопоставлении вариантов определяется по формуле [10]:

(2.18)

где P_отн - относительная мощность установки, отн. ед.;

K₃₁, K₃₂ - коэффициенты запаса облучательной установки соответственно первого и второго вариантов;

α₁, α₂ - коэффициенты потерь в ПРА соответственно первого и второго вариантов;

E_ф1, E_ф2 - энергетическая облученность соответственно первого и второго вариантов, ВтФАР;

h₁, h₂ - энергетическая отдача ламп, ВтФАР/Вт.

(2.19)

где P_ФАР - энергетическая мощность, ВтФАР;

P_электр - электрическая мощность, Вт.

Для ДРЛФ-400 (согласно данным табл. 2.3) h = 0,12 ВтФАР/Вт;

Для ДРИ 400-5 h = 0,258 ВтФАР/Вт;

Для ДНаТ 400 h = 0,283 ВтФАР/Вт.

С учетом вышесказанного, E_ф1 = E_ф2

Коэффициенты потерь в ПРА вариантов приблизительно одинаковы, то есть α₁ = α₂. Тогда относительная мощность установки (отн. ед.) равна:

(2.20)

Необходимое количество ламп в сравниваемых вариантах может быть определено по относительной мощности как:

(2.21)

где N₂ - число ламп сравниваемого варианта, шт.;

N₁ - число ламп исходного варианта, шт.

При определении относительной мощности по формуле (2.20) основную трудность вызывает определение коэффициентов запаса вариантов, которые могут значительно отличаться друг от друга в зависимости от качества ламп. Однако для ориентировочных расчетов можно допустить, что K₃₁ = K₃₂, тогда , а относительная экономия электроэнергии при реконструкции:

(2.22)

где А_отн - относительная экономия электроэнергии.

В таком случае замена ламп ДРЛФ-400 на ДРИ 400-5 дает относительную мощность:

а при замене ДРЛФ-400 на ДНаТ 400 относительная мощность составляет:

При использовании ламп ДРИ 400-5 относительная экономия электроэнергии будет равной:

а при использовании ДНаТ 400-5:

Общее потребление электроэнергии одной теплицей с лампами определяется как

(2.23)

где P_уст - установленная мощность облучательной установки теплицы, кВт;

P_л - мощность лампы, кВт;

N - число ламп;

t_раб - время облучения, зависящее от выращиваемой культуры, ч.

Ниже приводятся расчеты основных технико-экономических показателей вариантов облучения и предлагаются критерии определения наиболее экономичного варианта.

Единовременные затраты определяются по формуле:

(2.24)

где K - единовременные затраты, руб.;

N - число ламп в теплице, шт.;

M - число арматуры (облучателей), шт.;

C_л - цена лампы, руб.;

C_пра - цена ПРА, руб.;

С_изу - цена ИЗУ, руб.;

С_отр - цена дополнительных отражателей (для ДРИ 400), руб.;

С_м - затраты на монтаж облучательной установки, руб.

Текущие затраты на эксплуатацию облучательной установки состоят из амортизационных отчислений, стоимости электроэнергии и стоимости замены ламп с чисткой светильников.

(2.25)

где p_ам - норма амортизационных отчислений, отн.ед.;

α - коэффициент потерь в ПРА, α = 1,13;

q - цена электроэнергии, руб./кВт·ч;

P_л - мощность лампы, кВт;

T - число часов горения лампы, ч;

τ - срок службы лампы, ч;

m - количество чисток ламп и светильников в году, раз;

С_зам - стоимость замены ламп, руб./шт.;

С_ч - стоимость одной чистки, руб./шт.

Эффективность технического решения должна быть экономически обоснована.

Сравнение различных вариантов систем облучения в теплицах возможно проводить по критериям чистый дисконтированный доход (ЧДД), внутренняя норма доходности, индекс доходности, срок окупаемости затрат в тех случаях, когда варианты различаются производственным эффектом. Производственный эффект выражается объемом получаемой продукции, зависящим от облученности, определяемой типом и количеством ламп и режимом облучения.

В случаях равенства ФАР по вариантам возможно использовать частный случай критерия ЧДД - минимум затрат за весь срок службы.

(2.26)

где З_t - затраты по годам, включающие как единовременные, так и текущие;

T - год индексирования.

Для учета различной стоимости денег во времени формула может быть представлена в виде:

(2.27)

где - коэффициент дисконтирования;

E - норма дисконта, которая может быть принята равной приемлемой для инвестора норме дохода на капитал.

В табл. 2.5 приведены характеристики рассматриваемых вариантов систем облучения рассады на основе применения различных типов ламп, обеспечивающих одинаковый уровень облученности.

Таблица 2.5. Технико-экономические характеристики вариантов

Тип ламп	Коли- чество ламп, шт.	Количество отражателей (светильников), шт.	Коли- чество ИЗУ, шт.	Срок службы, час/г.	Время облучения, час	Эксплуата- ционный срок службы ламп, лет	Эксплуата- ционный срок службы отражателей (светильников), лет	Едино- временные затраты*, тыс.руб.
ДРЛФ-400	1000	1000	1000	7000	550	12,7	5	502,0
ДРИ 400-5	456	456	456	10000	550	18,0	5	130,4
ДНаТ-400	424	212	424	10000	550	18,0	5	329,9

* Единовременные затраты включают затраты на лампы, отражатели (светильники) и ИЗУ. Цены приняты по данным ТОО "Энерго".

В таблице 2.6 приведены результаты расчетов технико-экономических показателей по вариантам за период 5 лет. Данный период принят с учетом срока службы светильников и морального износа ламп по сравнению с базовым вариантом.

Полученные результаты показывают экономическую эффективность установки ламп типа ДРИ 400-5, суммарные затраты которых за принятый период эксплуатации ниже, чем по другим вариантам. Необходимо отметить, что данный вывод сделан исходя из предположения, что установка ламп производится на вновь вводимом объекте. При существующей системе облучения на базе ламп ДРЛФ-400 их замена может быть рекомендована на лампы типа ДРИ 400-5 (суммарные затраты по вариантам составят соответственно 350,0; 242,5 и 404,9 тыс. руб.).

Таблица 2.6. Технико-экономические показатели по вариантам

Тип ламп	Коли- чество, шт.	Едино- временные затраты, тыс.руб.	Текущие затраты, тыс.руб	Суммарные затраты, тыс.руб.	Потребление электроэнергии за 1 год, тыс кВт · ч	Годовая экономия
						По электроэнергии, тыс.кВт · ч	По текущим затратам на электроэнергию, тыс.руб.
ДРЛФ-400	1000	502,0	350,0	852,0	220,0	-	-
ДРИ 400-5	456	130,4	112,1	242,5	100,3	119,7	10,8
ДНаТ-400	424	329,9	75,0	404,9	93,3	126,7	11,4

Экономия в текущих затратах по статье электроэнергия в вариантах установки ламп ДРИ 400-5 и ДНаТ-400 практически одинакова - в пределах 10,8-11,4 тыс. руб. Однако, учитывая меньшую величину как единовременных, так и суммарных затрат за срок эксплуатации, установка в теплицах ламп ДРИ 400-5 представляется предпочтительной.

© Красноярский государственный аграрный университет