Энергосбережение и энергоаудит в осветительных и облучающих установках

Глава 3

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА И ОБЛУЧЕНИЯ
И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

3.1. Выбор системы освещения и оценка экономии электроэнергии за счет использования местного освещения

3.2. Экономические характеристики источников света

3.3. Выбор источника света

3.4. Источники лучистой энергии для облучения растений и их энергетические показатели

3.5. Пускорегулирующие аппараты

3.6. Электронные пускорегулирующие аппараты как фактор экономии электроэнергии в осветительных установках

3.7. Рациональные схемы размещения светильников

3.8. Выбор светильников

   3.8.1. Общие рекомендации по выбору светильников

   3.8.2. Выбор светильников по светораспределению

   3.8.3. Выбор светильников по конструктивному исполнению

3.9. Выбор облучателей для тепличных хозяйств

3.10. Пути повышения энергетической эффективности комплексов осветительных установок

Контрольные вопросы к главе 3

3.1. Выбор системы освещения
и оценка экономии электроэнергии за счет
использования местного освещения

Искусственное освещение помещений может быть выполнено системами общего или комбинированного освещения. В соответствии с действующими нормами искусственного освещения [1] в помещениях, где в основном выполняются зрительные работы наивысшей, высокой и средней точности, характеризуемые I-IV разрядами, осветительные установки должны быть реализованы, как правило, системой комбинированного освещения. Однако освещение точных и особо точных зрительных работ допускается выполнять системой общего освещения в случаях, когда создание местного освещения, являющегося обязательным элементом системы комбинированного освещения, затруднено или невозможно ввиду специфики технологического оборудования или способа организации рабочих мест.

Выбор наиболее подходящей и оправданной в каждом конкретном случае системы освещения для точных зрительных работ является задачей отраслевого нормирования искусственного освещения. В отраслевых нормах обычно указывается рекомендуемая, а иногда - и допускаемая система освещения для каждого производственного участка и отдельных рабочих мест. Однако часто бывает так, что конкретные технологические условия и требования к освещению позволяют применять любую систему. В таких случаях выбор может быть осуществлен по критерию экономической эффективности при сравнении вариантов общего и комбинированного освещения. Ввиду трудоемкости этой операции ее редко выполняют при массовом проектировании установок внутреннего освещения, что в значительной степени сдерживает широкое распространение высокоэкономичных установок местного освещения.

Сопоставительный технико-экономический анализ осветительных установок при выборе системы освещения осложнен рядом особенностей, которые должны быть корректно учтены. Первая из них связана с тем, что при существующей у нас в стране системе нормирования искусственного освещения необходимый уровень освещенности на рабочем месте зависит от принятой системы освещения. Предписываемые существующими нормами уровни освещенности для общего и комбинированного освещения представлены в табл. 3.1. Сравниваемые осветительные установки нельзя считать светотехнически равноценными в указанном выше смысле (см. гл. 2), что приводит к необходимости технико-экономического обоснования принимаемого решения.

Вторая особенность технико-экономического сопоставления осветительных установок общего и комбинированного освещения связана со спецификой вычисления технико-экономических и энергетических показателей местного освещения, сопоставляемых с аналогичными показателями общего освещения. Затраты на оборудование местного освещения сильно зависят от плотности расположения рабочих мест по помещению. При увеличении плотности рабочих мест в помещении и соответственно уменьшении площади, приходящейся на одного рабочего, затраты на местное освещение резко возрастают. Поэтому экономическая эффективность местного освещения может быть различной в зависимости от способа организации рабочих мест на освещаемом участке. Ясно, что при малом количестве рабочих мест в помещении применение системы комбинированного освещения экономично и энергетически выгодно, так как высокие освещенности Ек должны быть созданы на малом количестве рабочих мест при сравнительно невысокой освещенности от общего освещения (Еоб > Ео,к) по помещению в целом, в то время как при системе общего освещения этого же помещения значительно большая освещенность (Еоб > Ео.к) должна быть обеспечена на всех рабочих местах, т. е. практически по всей площади помещения. С увеличением количества рабочих мест в помещении положительный эффект от применения системы комбинированного освещения уменьшается.

Таблица 3.1. Изменение нормируемой освещенности при переходе от системы общего освещения к системе комбинированного освещения (газоразрядные источники света) по СНиП
Система освещения Нормируемая освещенность при разрядах и подразрядах зрительной работы
I II III IV
а б в г а б в г а б в г а б в г
Общее освещение 1500 1250 750 400 1250 750 500 300 500 300 300 200 300 200 200 150
Комбинированное освещение:
     всего		 5000 4000 2500 1500 4000 3000 2000 1000 2000 1000 750 400 750 500 400 300
     в том числе от общего в системе комбинированного 500 400 300 150 400 300 200 150 200 150 150 150 150 150 150 150

Примечание. При лампах накаливания освещенность понижается на одну ступень по шкале освещенностей.

При некоторой плотности расположения рабочих мест экономичность обеих систем освещения окажется одинаковой, а при дальнейшем повышении плотности расположения рабочих мест на участке использование системы комбинированного освещения уже не приводит к экономии. Дополнительно повысить экономичность системы комбинированного освещения можно также за счет значительного удешевления местного освещения. Это может быть достигнуто, в частности, при использовании групповых установок местного освещения, пригодных для освещения групп компактно расположенных рабочих мест (конвейеры и т. п.). Удешевление и экономия электроэнергии достигаются за счет того, что количество светильников местного освещения в хорошо спроектированной групповой установке может быть меньше числа освещаемых ею рабочих мест.

Третья особенность технико-экономических расчетов при сопоставлении осветительных установок общего и комбинированного освещения заключается в том, что переход к использованию местного освещения приводит не только к повышению экономичности освещения, но и к улучшению условий зрительной работы за счет значительного повышения освещенности, нормируемой на рабочих местах в системе комбинированного освещения, а также ввиду возможности улучшения при комбинированном освещении качественных показателей освещения (оптимизация распределения яркости в поле зрения работающего, улучшение условий тенеобразования за счет обеспечения нужного направления светового потока и т. п.) Естественным следствием облегчения зрительной работы является снижение утомления работающих, а часто также улучшение результатов производственной деятельности, выражающееся в росте производительности труда и качества выпускаемой продукции, что должно учитываться при технико-экономическом анализе и сопоставлении вариантов.

Изложенное выше показывает, что проведение технико-экономических расчетов для обоснования выбора системы освещения представляет собой достаточно сложную задачу. Вместе с тем решение ее хотя бы для наиболее распространенных случаев необходимо и целесообразно. Однако при решении задачи выбора параметров освещения невозможно ограничиться только технико-экономическими и энергетическими соображениями. Создание благоприятных условий работы для выполнения на производстве зрительных задач очень высокой и наивысшей точности является одним из главнейших средств улучшения условий труда на предприятиях некоторых отраслей промышленности. Учитывая далеко идущие социальные последствия этого процесса, необходимо комплексно рассматривать результаты психофизиологических и технико-экономических исследований. При определении области применения местного освещения надо исключить все те ситуации, в которых экономия электроэнергии и (или) затрат на освещение может быть получена за счет ухудшения условий зрительной работы, наносящего вред здоровью работающих. Например, экономия электроэнергии путем замены комбинированного освещения на общее в производствах, где выполняется напряженная зрительная работа, особенно при использовании рабочими специальных оптических устройств для увеличения видимого размера объекта различения (лупа, микроскоп), является совершенно недопустимой ввиду значительного ухудшения условий работы за счет резкого уменьшения освещенности. Равным образом подлежат исключению и все возможности получения экономии таким же способом в тех случаях, когда наличие местного освещения позволяет улучшить видимость за счет обеспечения нужного направления светового потока, высвечивания рабочей зоны, затеняемой при одном общем освещении элементами технологического оборудования и т. п. Все случаи замены комбинированного освещения при работе на блестящих поверхностях или с блестящими либо мелкими объемными объектами совершенно недопустимы независимо от возможной при этом экономии электроэнергии или затрат на освещение.

Учет психофизиологических и санитарно-гигиенических требований к освещению рабочих мест в сочетании с выявлением наиболее экономичных способов удовлетворения этих требований позволил сформулировать следующие рекомендации [6] по выбору эффективной системы освещения:

  1. В помещениях, где производятся зрительные работы, в которых нормами [1] допускается использование общего освещения, выбор системы освещения следует производить с учетом технико-экономических показателей, пользуясь приведенными ниже рекомендациями.
  2. Систему комбинированного освещения рекомендуется применять: для работ I, IIа и IIб разрядов во всех случаях; для работ IIв, IIг, III и IV разрядов, если зрительная работа отличается специфическими требованиями к освещению (необходимость направленного света при обнаружении или различении мелких объектов либо при работе, выполняемой на блестящих поверхностях), а также при затенении рабочей зоны конструктивными элементами технологического оборудования; для работ IIв, IIг, III и IVa,б разрядов (при отсутствии специфических требований к освещению) в зависимости от площади, приходящейся на одного работающего в соответствии с рекомендациями табл. 3.2. Возможная за счет этого экономия приведена там же.
  3. При использовании системы общего освещения в помещениях с несимметричным расположением технологического оборудования и малой плотностью его размещения, а также при наличии в помещении зрительных работ разной точности следует, как правило, применять локализованное размещение светильников общего освещения.


Таблица 3.2. Рекомендуемые области применения систем общего и комбинированного освещения
и возможная экономия электроэнергии и затрат при правильном выборе системы
№
п/п		 Разряд
зрительной
работы		 Системы освещения Возможный положительный эффект
при использовании вместо общего
системы комбинированного освещения, %
комбинированного общего экономия электроэнергии экономия приведенных затрат
1 I, IIа, б Рекомендуется Не рекомендуется - -
IIв, г1 Рекомендуется при S>3 Рекомендуется при S ≤ 3 до 60 до 20
2 III1 Рекомендуется при S>5 Рекомендуется при S ≤ 5 до 25 до 15
3 IVa, б1 Рекомендуетсяпри S>10 Рекомендуется при S ≤ 10 15-20 -
4 IVв, г1 Не рекомендуется Рекомендуется - -


1 Для разрядов IIв, г, III и IV рекомендуется система комбинированного освещения независимо от площади, приходящейся па одного работника, при затенении рабочей зоны или специфических требованиях к освещению.
Примечание. S - cредняя площадь, м2, на одного работающего (вычисляется делением всей площади помещения на число рабочих мест в нем).



Экономия ЭЭ (мощности) Δ Pоу в ОУ, выполненной в системе КО, по сравнению с системой общего освещения можно оценить по формуле:
Формула (3.1)

где Δ Pоу - экономия ЭЭ (мощности) ОУ, Вт;

Eкоо - освещенность поверхности, созданная общим освещением, лк;

Еоо - нормируемая освещенность общего освещения по СНиП, лк;

Еооср - средняя освещенность поверхности в системе КО, лк;

Ркмо - мощность светильников местного освещения в системе КО, Вт;

S - площадь освещаемой поверхности, м2;

ξ - энергетическая эффективность ОУ, рассчитывается по формуле:
Формула (3.2)

где η - коэффициент использования светового потока ОУ;

k1 - световая отдача ИС ОУ с учетом потерь в ПРА, лм/Вт;

k2 - коэффициент запаса ОУ.




© Красноярский государственный аграрный университет