| ||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Число рабочих мест | Вид естественного освещения в помещении |
Способ регулирования искусственного освещения |
Экономия ЭЭ, % |
|---|---|---|---|
| 1 | Верхнее | Непрерывное Ступенчатое |
36-27 32-13 |
| 1 | Боковое | Непрерывное Ступенчатое |
22-7 12-2 |
| 2 | Верхнее | Непрерывное Ступенчатое |
31-23 27-11 |
| 2 | Боковое | Непрерывное Ступенчатое |
19-6 10-2 |
Современные ЭЛРА, совмещенные с системой управления, за счет регулирования мощности ЛЛ обеспечивают дифференциацию уровней освещенности в отдельных участках помещения, регулируют уровень искусственной освещенности в зависимости от уровня естественного света [5]. Такие системы, созданные на базе последних достижений в области электроники, обеспечивают:
- высокий комфорт освещения при регулировании светового потока люминесцентных ламп;
- высокий КПД ламп;
- автоматическое регулирование яркости ламп в зависимости от уровня естественного света с применением датчиков присутствия;
- экономию ЭЭ до 70%;
- независимость светового потока от колебаний питающего напряжения в пределах от 198 до 265 В и стабильную работу в интервале температур от -25 до +60°С;
- специально адаптированную для зрения человека характеристику регулирования;
- высокие надежность и срок службы элементов системы (не менее 50000 часов при максимально допустимой температуре эксплуатации);
- дистанционное управление;
- интеграцию в комплексе систем управления с инженерным оборудованием здания (вентиляция, кондиционирование, отопление);
- управление светильниками и осветительными установками в целом простыми стандартными "кнопками" (включение, выключение, регулирование и управление).
Применение системы регулирования может обеспечить экономию ЭЭ до 70%. Такая большая экономия ЭЭ обусловлена высоким КПД лампы, минимальными потерями мощности в электронных компонентах системы, регулированием яркости ИС в зависимости от уровня естественного освещения и применением датчиков присутствия. Оценки возможной экономии ЭЭ при различных способах регулирования искусственного освещения приведены в табл. 4.1. [3].
Потенциал экономии электроэнергии (кВт·ч/год), при повышении эффективности использования электроэнергии за счет автоматизации управления освещением приближенно может быть оценен по выражению
 |
(4.1) |
где kэ.а. - коэффициент эффективности автоматизации управления освещением, который зависит от уровня сложности системы управления.
В таблице 4.2 представлены значения kэ.а. для предприятий и организаций с обычным режимом работы (1 смена).
| Уровень сложности системы автоматического управления освещением | kэ.а. |
|---|---|
| Контроль уровня освещенности и автоматическое включение и отключение системы освещения при критическом значении Е | 1,1-1,15 |
| Зонное управление освещением (включение и отключение освещения дискретно, в зависимости от зонного распределения естественной освещенности) | 1,2-1,25 |
| Плавное управление мощностью и световым потоком светильников в зависимости от распределения естественной освещенности | 1,3-1,4 |
4.1.2. Регулирование освещения
Значительная экономия электроэнергии, расходуемой на освещение, может быть получена за счет максимального использования естественного освещения в сочетании с автоматическим управлением искусственным освещением. Учет изменения интенсивности естественного света особенно важен для помещений с недостаточным естественным освещением, в которых применяется система совмещенного освещения. Под совмещенным освещением понимается способ освещения, при котором недостаточное по нормам естественное освещение компенсируется искусственным.
Экономия электроэнергии при применении систем автоматического управления достигается за счет значительного сокращения времени использования установок искусственного освещения, т. е. рационального использования естественного света. В табл. 4.1 [10] приведены данные расчета времени использования естественного освещения в III светоклиматическом поясе (г. Москва) при двухсменной работе предприятия для различных нормируемых освещенностей и значений коэффициента естественной освещенности (КЕО), равных 1, 2, 3, 4, 5 и 7%, за отдельные сезоны и за год. На рис. 4.1 показано типовое помещение производственного цеха с боковым ленточным остеклением и встроенными люминесцентными светильниками, обеспечивающими нормированную освещенность, равную 500 лк.
Рис. 4.1. Распределение освещенности в производственном помещении с боковым ленточным остеклением и искусственным освещением, создающим нормируемую освещенность 500 лк: а) - наружная освещенность - 30 тыс. лк; б) - 15 тыс. лк; в) - 5 тыс. лк; 1 - светильники с люминесцентными лампами горящие; 2 - то же, негорящие; 3 - кривая освещенности от естественного света; 4 - кривая освещенности от естественного и искусственного света; I, II, III, IV - зоны помещения
Расчеты показывают, что в первой зоне помещения со средним КЕО еср=8,6% время использования естественного освещения при двухсменной работе предприятий составляет 72%, во второй зоне 35%, а в третьей, где естественная освещенность едва достигает 100 лк, время использования естественного освещения составляет менее 5% всего рабочего времени. Таким образом, применение установок для регулирования (управления) искусственного освещения целесообразно только в I и II зонах помещения, в III и IV зонах необходимо постоянное дополнительное освещение.
| Нормируемая освещенность, лк | КЕО, % | Зима | Весна | Лето | Осень | За год |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 150 | 1 | 26 | 487 | 599 | 128 | 1240 |
| 2 | 168 | 682 | 768 | 343 | 1961 | |
| 3 | 312 | 743 | 773 | 507 | 2335 | |
| 4 | 368 | 767 | 835 | 558 | 2528 | |
| 5 | 412 | 787 | 850 | 584 | 2633 | |
| 7 | 459 | 804 | 880 | 624 | 2767 | |
| 200 | 1 | 0 | 422 | 427 | 55 | 904 |
| 2 | 89 | 630 | 725 | 288 | 1733 | |
| 3 | 194 | 713 | 780 | 398 | 2085 | |
| 4 | 312 | 743 | 828 | 507 | 2390 | |
| 5 | 365 | 763 | 836 | 558 | 2522 | |
| 7 | 416 | 791 | 856 | 591 | 2654 | |
| 300 | 2 | 0 | 84 | 184 | 268 | |
| 3 | 0 | 438 | 539 | 106 | 1083 | |
| 4 | 61 | 568 | 680 | 210 | 1519 | |
| 5 | 88 | 630 | 727 | 287 | 1732 | |
| 7 | 180 | 697 | 779 | 383 | 2039 | |
| 500 | 2 | 0 | 84 | 184 | 268 | |
| 3 | 0 | 438 | 539 | 108 | 1083 | |
| 4 | 61 | 568 | 680 | 210 | 1519 | |
| 5 | 88 | 630 | 727 | 287 | 1832 | |
| 7 | 180 | 697 | 779 | 383 | 2039 |
Возможная экономия электроэнергии при регулировании искусственного освещения в помещениях в зависимости от уровня наружной освещенности зависит от трех величин: коэффициента естественной освещенности помещения (КЕО) е; нормируемой освещенности Ен; вероятности использования естественного света V.
Величина КЕО зависит от множества параметров - расположения и размеров светопроемов, светопропускания остекления и т. д. Интенсивность естественного освещения изменяется в течение дня внутри помещения в широких пределах. Значение КЕО для различных помещений может меняться от 1 до 12 %. При определении времени действия естественного освещения в помещении должна быть учтена та часть рабочего времени, для которой наружное освещение создает в помещении освещенность не ниже заданного значения Енар·е. Это значение зависит не только от наружной освещенности Енар, но также от географической широты места расположения освещаемого объекта, времени и продолжительности рабочего дня.
Экономия электроэнергии за счет дискретного управления искусственным освещением может иметь место в тех случаях, когда
 |
(4.2) |
т. е. когда дневной свет в помещении обеспечивает необходимую нормируемую освещенность Ен.
Если же 
, то экономия может быть достигнута только плавным регулированием искусственного освещения, работающего в режиме совмещенного. Практически возможная за счет этих мероприятий экономия электроэнергии ΔQ не равна расчетной.
Отклонение от расчетного значения обусловлено способом осуществления регулирования, а также отсутствием в большинстве случаев линейной зависимости между световым потоком и мощностью регулируемого источника света. Однако в прогнозах экономии электроэнергии эта разница играет меньшую роль, чем неопределенность ожидаемой продолжительности светового дня, зависящей от состояния неба в периоды рассвета и заката (поэтому в дальнейших рассуждениях этот эффект не учитывается). В [10] описан опыт определения минимально возможной экономии электроэнергии при дискретном (включении и отключении источников света) и плавном регулировании светового потока источников света в системе совмещенного освещения. При этом экономия выражается в долях от единицы.
На рис. 4.2 приведены кривые усредненных вероятностей использования естественного света в функции горизонтальной наружной освещенности при облачном небе [10], справедливые для центрально европейских стран.
Рис. 4.2. Усредненные вероятности использования естественного освещения в функции горизонтальной освещенности при облачном небосводе: 1 - лето; 2 - весна, осень; 3 - зима.
В [10] приведены простые соотношения для определения возможного процента экономии электроэнергии общего потребления. Проанализируем их.
Если Ен<Енар·е, т. е. дневное естественное освещение помещения приближается к нормируемому значению освещенности Ен, то экономия электроэнергии (отн. ед.) от включения-отключения искусственного освещения будет
 |
(4.3) |
а экономия от плавного регулирования (отн. ед.) выразится как
 |
(4.4) |
Если Ен>Енар·е, т. е. наружное естественное освещение не достигает максимального значения Енар max , то экономия от включения-отключения отсутствует, т. е ΔQв-о = 0, так как искусственное освещение не может быть отключено ни в какой период рабочего времени, а экономия от плавного регулирования (отн.ед.) составит:
 |
(4.5) |
На рис. 4.3 показаны кривые ΔQв-о = f (е), полученные на основе графиков рис. 4.2. При практическом внедрении системы регулирования совмещенного освещения необходимо учитывать, что влияние прямого солнечного света сильно изменяет характер кривых рис. 4.3 в сторону повышения экономии за счет более высокой яркости неба по сравнению с принятой яркостью облачного неба, использованной при построении графиков рис. 4.2 и 4.3.
Рис. 4.3. Общая экономия электроэнергии ΔЭ в системе совмещенного освещения при регулировании искусственного освещения в функции КЕО (для весны и осени): 1 - нормируемая освещенность 500 лк; 2 - 1000 лк; А - плавное регулирование; Б - включение-отключение.
Для регулирования освещения в производственных помещениях могут использоваться устройства дискретного и непрерывного регулирования и применяться графики управления освещением. Такие графики, как правило, используют для включения и отключения уличных осветительных установок при использовании устройств централизованного управления. Для составления графиков используют кривые изменения естественной освещенности в течение световой части суток с учетом светоклиматических условий данного часового пояса, а также расчетные таблицы, приведенные в [10].
Управление освещением на основе внедрения графиков весьма эффективно при организации так называемого зонного управления в системах совмещенного освещения. Для организации зонного управления освещением все рабочее искусственное освещение в производственном корпусе делится по технологическим принципам на участки, в пределах которых светильники питаются от щитков освещения, управляемых с диспетчерского пункта. Управление должно дублироваться местными автоматическими выключателями на щитках освещения. Затем каждый технологический участок делится на зоны по условиям естественной освещенности.
| Номер зоны | Август | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| С 1 по 10 | С 11 по 20 | С 21 по 31 | ||||
| Вклю- чение | Отклю- чение |
Вклю- чение | Отклю- чение |
Вклю- чение | Отклю- чение | |
| 42-45 | - 6-40 17-20** | 0-40 7-00 - |
- 6-40 17-00** | 0-40 7-20 - |
- 6-40 16-40** | 0-40 7-40 - |
| 41, 47-45 | - 6-40 17-20** | 0-50 7-00 - |
- 6-40 17-00** | - 0-50 7-20 |
- 6-40 16-40** | 0-50 7-40 - |
| 46 | - 17-20** | 7-10 - |
- 17-00** | 7-20 - |
- 16-40** | 7-40 - |
| 55-57 | - 11-40 | 11-05 - |
- 11-40 | 11-05 - |
- 11-40 | 11-05 - |
| 61 (аварийное освещение) |
- 20-30 | 4-40 - |
- 20-10 | 5-00 - |
- 19-50 | 5-10 - |
* Приведен один из листов месячного графика.
** В субботние дни не включать.
При боковом естественном освещении граница зоны достаточной естественной освещенности представляет линию, почти параллельную окнам. При увеличении наружной освещенности расстояние границы зоны от окна увеличивается, при уменьшении освещенности - уменьшается. Закономерность перемещения границы зоны достаточной естественной освещенности является основой программы настройки фотоавтоматов, регулирующих включение и отключение светильников. В системах дискретного управления могут применяться любые типы фотореле, однако для каждого управляемого ряда светильников требуется или отдельное фотореле или отдельный фотодатчик.
Для условий облачного неба естественная освещенность (отн.ед.) в i-й точке помещения определяется по формуле
 |
(4.6) |
где Ег - горизонтальная наружная освещенность при сплошной облачности, лк;
ei - коэффициент естественной освещенности (КЕО) в i-й точке помещения.
Значения КЕО регламентируются [1] дифференцированно для различных разрядов зрительных работ. Как было сказано выше, действительные значения КЕО обычно отличаются от регламентированных, что нужно учитывать при составлении графиков.
Критическая наружная освещенность Екр, при которой требуется включать и отключать освещение в заданной зоне при сплошной облачности, определяется из условия равенства естественной освещенности в помещении (заданной зоне) нормируемой Ен для искусственного освещения:
 |
(4.7) |
Значения КЕО для расчета критической освещенности можно принимать по строительной части проекта, а при отсутствии проектных данных - расчетным или опытным путем. Методика расчета КЕО приведена в [1].
В качестве примера можно привести опыт Волжского автомобильного завода по составлению графиков зонного управления освещением. Работа над составлением графиков выполнялась в следующем порядке:
- выявлялись режимы работы цехов и отдельных производственных участков с учетом работы в субботние дни, включая и время обеденных перерывов;
- были получены суточные графики (по месяцам) изменения естественной освещенности на горизонтальной поверхности при ясном и пасмурном небе;
- в результате измерения естественной освещенности на рабочих местах при ясном и пасмурном небе были установлены значения критической наружной освещенности горизонтальной поверхности;
- с учетом критической освещенности и режимов работы производственных участков (рис. 4.4) разрабатывались графики управления зонами освещения. Пример такого графика показан в табл. 4.4.
Рис. 4.4. План расположения зон освещения в цехе моторов главного корпуса ВАЗ: 1 - зоны освещения; 2 - щиток освещения; 3 - номера зон.
Для реализации составленных графиков на каждый диспетчерский пункт передается план расположения зон управления освещением, на котором в координатной сетке корпуса указано размещение щитков и зон управления освещением и месячный график (табл. 4.4), где подекадно указано время включения и отключения освещения в каждой зоне. При установке в качестве датчиков времени часовых программных электронных устройств перестройка их временных уставок производится согласно графикам.
Экономический эффект и экономия электроэнергии при зонном управлении освещения могут быть определены по сокращению времени горения ламп в различных зонах помещения по сравнению с временем работы освещения в зоне с минимальной естественной освещенностью. Так, для помещения с двумя зонами суточная экономия времени составит
 |
(4.8) |
где b - усредненное значение прироста (убыли) наружной освещенности за единицу времени (рис. 4.5), клк/ч;
Ен1, Ен2 - нормируемый уровень освещенности первой и второй зон, клк;
ен1, ен2 - КЕО первой и второй зон, в долях единицы.
Экономия электроэнергии за один сезон, кВт·ч/сезон (весна, лето, осень, зима), определится но формуле
 |
(4.9) |
где Pi - мощность источников света отключаемой зоны освещения, кВт;
n - число суток работы цеха за заданное время (сезон).
Стоимость сэкономленной электроэнергии, руб/сезон, составит
 |
(4.10) |
где γ - тариф на электроэнергию, руб/кВт·ч.
Прирост наружной естественной освещенности определяется состоянием неба, климатическими условиями, временем года и суток. Для ориентировочных расчетов экономии электроэнергии достаточно иметь посезонные значения приростов наружной освещенности bj, полученные из кривых наружной естественной освещенности для сплошной облачности неба [10] (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Кривая изменения естественной освещенности: Екр1, Екр2 - наружные критические освещенности для 1-й и 2-й зон помещения;
ΔТ1 - величина экономии времени включения 2-й зоны по отношению к 1-й при приросте освещенности; ΔТ2 - то же при убыли освещенности
В табл. 4.5 приведен прирост наружной естественной освещенности для различных времен года. Используя численные значения сезонных приростов (убылей) естественной наружной освещенности, годовую экономию времени ΔТгод, работы освещения i-й зоны при многозонном управлении можно определить по формуле
 |
(4.11) |
где n - среднее число дней работы искусственного освещения за один сезон (весну, лето, осень, зиму);
Ен1, ен1 - соответственно нормируемая освещенность, клк, и КЕО (в долях единицы) зоны с минимальной естественной освещенностью;
Енi, енi - то же для i-й зоны.
| Сезон | Географическая широта | |||
|---|---|---|---|---|
| 35° c.ш. | 45° c.ш. | 55° c.ш. | 65° с.ш. | |
| Весна | 2,45/16,5 | 2,0/13,5 | 1,54/10,5 | 1,05/6,5 |
| Лето | 3,09/22 | 2,70/20 | 2,14/17,5 | 1,51/14,3 |
| Осень | 2,51/17 | 2,08/14 | 1,63/11 | 1,23/8,3 |
| Зима | 1,37/9,3 | 0,94/6,3 | 0,47/3,5 | -/0,8 |
Примечание. В числителе приведены данные по приросту естественной наружной освещенности во времени, клк/ч, в знаменателе - максимальная наружная освещенность, клк (при сплошной облачности).
Годовая экономия электроэнергии ΔQ (кВт·ч/год), и ее стоимость ΔЭ (руб./год), определяются соответственно
 |
(4.12) |
 |
(4.13) |
где kc - коэффициент спроса;
Pi - суммарная мощность осветительных нагрузок i-й зоны, кВт.
Если при расчете по (4.8), (4.11), (4.12) значение выражения Енi/ei получится больше максимальных значений наружной освещенности (см. табл. 4.4), то его значение следует принимать равным максимальному.
В качестве примера определим экономию электроэнергии (кВт·ч/год) от внедрения зонного управления освещением производственного помещения при следующих исходных данных: число зон n = 2; географическая широта - 45° с.ш.; Ен1 = Eн2 = 0,2 клк; e1 = 0,025; e2 = 0,04; P1 = P2 = 4 кВт; mсез = 91; kс = 0,95.
 |
Регулирование уровней освещенности осветительных установок может быть осуществлено двумя способами: отключением части светильников или снижением напряжения. Регулирование освещения может применяться в следующих случаях: для установок совмещенного освещения цехов; в цехах, где работа производится посменно с часовым обеденным перерывом, во время которого останавливается основное технологическое оборудование; для уличного освещения, где уровень освещенности может быть снижен в часы утренних и вечерних сумерек и ночные часы.
Каждый из указанных способов регулирования имеет свои технические и экономические преимущества и недостатки. Регулирование освещенности отключением групп источников света требует усложнения сетей, прокладки дополнительных осветительных линий, применения программных управляющих устройств с выделением очередности отключения и включения отдельных групп источников света. Частое включение и отключение освещения, обеспечивающее экономию электроэнергии, имеет и отрицательную сторону (гл. 2). От многократного включения источников света (при 3-сменной работе отключение части источников света производится в периоды между сменами 3 раза в сутки или около 1000 раз в году) наступает так называемый "износ включением", значительно сокращающий срок службы некоторых типов ламп. Срок службы ламп накаливания при числе включений около 2500 практически не снижается. Сокращение срока службы люминесцентных ламп на каждое включение составляет примерно 2 ч, при 3-сменной работе за год срок службы уменьшается на 2 тыс. ч, что составит 17% номинального срока службы.
Если ущербом от сокращения срока службы ламп накаливания еще можно пренебречь ввиду его относительно небольшого значения, то увеличение числа включений люминесцентных ламп вызывает значительный рост эксплуатационных расходов.
Годовая экономия средств, получающаяся в результате отключения осветительных установок во время перерывов Эоткл, складывается из стоимости экономии электроэнергии Cэ,откл и стоимости сэкономленных ламп Cл,отклС от увеличения полезного времени их использования, за вычетом ущерба от сокращения срока службы ламп при увеличении числа включений Yвкл:
 |
(4.14) |
 |
(4.15) |
 |
(4.16) |
где Q - экономия электроэнергии при отключении части осветительных установок, кВт·ч/год;
γ - стоимость 1 кВт·ч электроэнергии, руб.;
n - количество отключаемых ламп;
tоткл - время отключений осветительных установок в течение года, ч/год;
τн - номинальный срок службы лампы, ч;
Cл, Зл - соответственно стоимость лампы и ее замены, руб/шт.
Экономия электроэнергии Q, (кВт·ч/год), составляет:
 |
(4.17) |
где Py - установленная мощность осветительной установки, отключаемой автоматом, кВт.
При регулировании освещения отключением групп источников света можно добиться любой заданной глубины регулирования. Качественные характеристики системы освещения при этом устанавливаются соответствующим размещением светильников по помещению.
Другим способом регулирования освещения является снижение питающего напряжения. Достоинством этого способа является возможность плавного изменения светового потока, при этом проще осуществить регулирование освещенности отдельных зон помещения. Однако получение экономии электроэнергии этим способом более сложно, так как сам процесс снижения напряжения требует использования комплексных схем питания. В осветительных установках с лампами накаливания допускается снижение напряжения до 0,8 от номинального (Uн). Поскольку люминесцентные лампы устойчиво зажигаются при снижении напряжения до 0,8 Uн, а лампы типа ДРЛ (согласно ГОСТ 16354-83) допускают снижение напряжения не ниже 0,85 Uн, то и регулирование уровня напряжения можно осуществлять в этих же пределах.
Фазовое регулирование тиристорными регуляторами позволяет снижать напряжение до 0,85 Uн, однако оно не может быть рекомендовано во всех случаях и требует внимательного и индивидуального подхода, так как этот способ регулирования может привести к ухудшению качества электроэнергии, а также значительному увеличению коэффициента пульсации светового потока. При фазовом регулировании напряжения повторное зажигание ламп без нарушения режима устойчивого горения возможно в пределах угла регулирования 0-90°. "Срезание" амплитудного значения напряжения углом отпирания тиристоров вызывает нарушение устойчивого горения ламп, сопровождаемое их погасанием. Глубокое регулирование светового потока люминесцентных ламп (до 0,2 Uн) возможно регуляторами типа "Спектр", имеющими специальное устройство поджога в начале каждого полупериода напряжения. Применение таких регуляторов требует установки специальных люминесцентных ламп, снабженных токопроводящей полосой.
Ниже приведены основные светотехнические и энергетические зависимости для ламп, регулируемых тиристорными регуляторами.
Зависимость светового потока ламп от отношения фактического напряжения у ламп U к номинальному Uн КU=U/Uн (лм) можно описать следующими соотношениями:
для ламп накаливания
 |
(4.18) |
для ламп ДРЛ
 |
(4.19) |
для люминесцентных ламп с ПРА типа УБК
 |
(4.20) |
для ламп ДКсТ
 |
(4.21) |
где Ф - световой поток при напряжении, отличном от номинального, лм;
Фн - световой поток при номинальном напряжении, лм.
Экономия электроэнергии ΔQ(кВт·ч/год), от применения регулирования снижением напряжения может быть определена следующим образом:
для ламп накаливания
 |
(4.22) |
для ламп ДРЛ
 |
(4.23) |
для люминесцентных ламп с ПРА типа УБК
 |
(4.24) |
для ламп ДКсТ
 |
(4.25) |
где Pн - мощность одного светильника при номинальном напряжении, кВт;
tсниж - время снижения напряжения в течение года, ч.
Стоимость сэкономленной, руб/год, электроэнергии составит:
 |
(4.26) |
При работе ламп на пониженном напряжении увеличивается полезный срок службы ламп. Зависимость срока службы ламп τ (ч) от напряжения можно представить следующим образом:
для ламп накаливания и ДКсТ
 |
(4.27) |
для ламп люминесцентных и ДРЛ
 |
(4.28) |
где τн - номинальный срок службы ламп, ч.
Оценка возможной экономии электроэнергии, получаемой при регулировании питающего напряжения в указанных выше пределах, представлена в табл. 4.6.
Годовая экономия эксплуатационных затрат на лампы (руб./год), составит:
 |
(4.29) |
где n - количество ламп, шт.;
m - коэффициент, учитывающий зависимость срока службы ламп от напряжения
Для ламп накаливания и ламп ДКсТ m = 14, для всех ГРЛ ориентировочно m = 3,2 [14, 15]; Цл - стоимость лампы, руб./шт.; Зл - стоимость замены лампы, руб./шт.
Суммарная годовая экономия (руб./год) от снижения питающего напряжения составит:
 |
(4.30) |
Выбор первого или второго способа регулирования освещения определяется на основе сопоставления полных годовых затрат для каждого случая регулирования. Преимущество будет иметь тот способ, при котором полные годовые затраты меньше и (или) экономия электроэнергии больше.
| Тип лампы | Уровень напряжения, % номинального |
Световой поток, % номинального |
Экономия электроэнергии, кВт·ч/год* |
|---|---|---|---|
| Накаливания | 90 85 | 68 50 |
0,15Рнtсниж 0,23Рнtсниж |
| Ртутные типа ДРЛ | 90 85 | 67 51 |
0,24Рнtсниж 0,36Рнtсниж |
| Люминесцентные (с компенсированными ПРА) | 90 85 | 90 84 |
0,13Рнtсниж 0,19Рнtсниж |
| Ксеноновые типа ДКсТ | 90 85 | 55 33 |
0,35Рнtсниж 0,53Рнtсниж |
*Р -мощность осветительной установки, кВт.
Нужно отметить, что необходимо выполнять экономические расчеты для каждого конкретного помещения. Применение ПЭВМ в этом случае позволит не только определить оптимальный вариант выбора источников света, светильников и их расстановку, но и обосновать применение соответствующих регулирующих средств.
Для регулирования питающего напряжения широко используются автоматы дискретного и дискретно-программного действия, включающие и отключающие осветительные установки улиц, промышленных и общественных зданий и т. д. В основе действия таких автоматов лежит либо заранее определенный уровень наружной естественной освещенности, при котором происходит его срабатывание, либо уровень освещенности от естественного света в помещении, или данные годовых таблиц времени включения и отключения осветительных установок, составленных на основе изучения светового климата.
Эти системы управления освещением, хотя и дают значительный экономический эффект, имеют в то же время существенные недостатки. Так, не во всех существующих устройствах управления освещением дискретного типа учитываются требования и специфика освещения производственных помещений, связь с уровнем естественного освещения помещений, изменение зрительной работоспособности в течение дня.
Производственный режим большинства предприятий охватывает периоды непрерывного изменения естественной освещенности, определяемого световым климатом местности, временем года, ориентацией помещения по сторонам горизонта. Поэтому требования к управлению искусственным освещением нужно связать с необходимостью его включения и отключения в зависимости от изменения уровня естественной освещенности, что обеспечит оптимальные условия зрительной работы в течение рабочей смены.
Проектирование систем автоматического управления искусственным освещением должно основываться на данных о световом климате местности. По этим данным определяется изменение освещенности в течение года на горизонтальной и вертикальной поверхностях при ясном небе и сплошной облачности, продолжительность времени использования естественного освещения в помещениях в зависимости от значений КЕО и нормируемой освещенности искусственного освещения.
Для выравнивания суммарной освещенности в помещении целесообразна установка нескольких автоматов с фотодатчиками, осуществляющими поочередное включение и отключение отдельных групп ламп в зонах снижения освещенности. Подобные автоматы относительно просты по конструкции и достаточно перспективны для применения, особенно в тех производственных помещениях, где к стабильности освещенности не предъявляются высокие требования.
Основным недостатком автоматов дискретного действия остается ступенчатость включения искусственного освещения, обусловливающая скачкообразное изменение освещенности в помещении.
Бесконтактные полупроводниковые регуляторы обладают значительным преимуществом по сравнению с автоматами дискретного действия, они позволяют достаточно простым способом плавно регулировать дополнительное искусственное освещение, стабилизировать сетевое напряжение и световой поток ламп в течение срока службы, рационально использовать коэффициент запаса осветительной установки, сочетать системы естественного и искусственного освещения. Регуляторы, работающие в комплекте с фотодатчиками освещенности, обеспечивают постоянство уровня выбранной суммарной освещенности, улучшают светораспределение в производственном помещении. Таким образом, из автоматических регуляторов наиболее перспективными являются бесконтактные полупроводниковые.
Дальнейшим этапом развития указанного направления является разработка приборов, осуществляющих "динамическое освещение", под которым понимается освещение, способствующее установлению оптимальной зрительной связи человека с производственной средой в рамках возможностей конкретной осветительной установки. Из самого термина "динамическое освещение" явствует, что в данном случае освещенность не является величиной постоянной, а изменяется по заранее выбранному режиму.
© Красноярский государственный аграрный университет |