Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в системе освещения.

Современное энергоэффективное оборудование в осветительных установках

На искусственное освещение в любой организации в зависимости от отрасли приходится от 20 до 70 % всего электропотребления. Бережное, с наибольшим экономическим эффектом расходование такого значительного количества энергии является большой и важной задачей. Экономия электроэнергии на освещение не должна достигаться за счет снижения норм освещенности, отключения части осветительных приборов или отказа от использования искусственного освещения при недостаточном уровне естественного света, поскольку уменьшение освещенности приводит к понижению зрительной работоспособности, ухудшению психофизического состояния людей, повышению травматизма, снижению производительности труда и т.д. Потери от ухудшения осветительных условий значительно превосходят стоимость сэкономленной электроэнергии.

Как правило, система освещения на любом предприятии является комбинированной, поэтому увеличение доли естественного освещения является не менее важной задачей, чем экономия на искусственном освещении.

 Увеличение доли естественного света в общей комбинированной системе освещения достигается реализацией следующих мероприятий:

1.  Установка новых отражателей. Наиболее простой и не требующий больших вложений способ энергосбережения – установка новых съемных отражателей в светильники. В связи с потерей отражающих свойств или отсутствием отражателей, КПД светильника снижается в 1,5 – 2 раза, а коэффициент использования осветительной установки в 2 – 2,5 раза. При замене отражателей установленная мощность может быть снижена на 1/3 при создании более высоких уровней освещенности (200 – 300 лк).

2.  Очистка остекления фонарей и окон. Проведение работ по регулярной очистке окон и фонарей позволит обеспечить необходимые уровни освещенности в течение дневной смены с мая по сентябрь месяцы года без включения искусственного освещения (график включения и выключения  искусственного освещения может быть определен по очистки остекления и проведения необходимых измерений естественного освещения).

3.  Окраска помещений с применением светлых отделочных материалов. Коэффициент отражения потолков и защитных боковин фонарей 0,7 – (белый цвет), стен 0,4 – 0,5 (светло-зеленый или светло-желтый цвета). Увеличение отражающих свойств позволяет улучшить качество освещения по распределению яркости (смягчение теней, улучшение равномерности освещения, повышение освещенности в вертикальных плоскостях, снижение ослепленности), снизить установленную мощность на ≈10%.  Поскольку окраска стен в большинстве своем преимущественно тёмная, поэтому рекомендуется за счёт изменения окраски увеличить коэффициент отражения а, следовательно, уменьшить установленную мощность осветительных установок. Указанное мероприятие целесообразно провести одновременно с модернизацией искусственного освещения.

Добившись снижения установленной мощности осветительных установок системы искусственного освещения за счет реализации выше указанных мероприятий, можно начинать экономить электроэнергию модернизацией уже существующей системы искусственного освещения. Существует огромное количество мероприятий, систем и технологий, которые направлены на более рациональное использование искусственного освещения:

1.  Установка ламп в соответствии с мощностью. Установка ламп накаливания в точном соответствии с мощностью, указанной в проекте осветительной установки или инструкции по эксплуатации светильника, позволит избежать дополнительных материальных затрат. Так, например, установка лампы накаливания мощностью большей, чем требуется, приводит к разрушению декоративного плафона светильника.

2.  Замена стартеров в светильниках с люминесцентными лампами. Контроль режима работы установок с люминесцентными лампами с залипшими контактами стартера тлеющего разряда (светятся только концы ламп). В таком режиме ток светильника возрастает в 1,2 – 1,8 раза по сравнению с током номинального рабочего режима, что вызывает увеличение потребляемой из сети мощности. Например, одноламповый некомпенсированный люминесцентный светильник с лампой 40 Вт потребляет в рабочем режиме  95 В∙А, а в режиме с залипшим стартером – 132 В∙А. Коэффициент мощности светильника в режиме с залипшим стартером снижается до 0,12 – 0,15, а реактивный ток возрастает с 0,37 до  0,6 А, что вызывает увеличение потерь мощности в 2,5 раза. Кроме того, лампа в указанном режиме не излучает света, т.е. и вся активная мощность, потребляемая из сети светильником, является по существу бесполезной, т.е. потерями. Поэтому своевременная замена стартеров является мероприятием по экономии электроэнергии.

3.  Контроль исправности балластных и компенсирующих конденсаторов в электромагнитных ПРА. Контроль исправности балластных и компенсирующих конденсаторов в пускорегулирующей аппаратуре для люминесцентных ламп. При пробое балластного конденсатора в индуктивно-емкостном ПРА двухламповых (четырех, шести) люминесцентных светильников примерно в 4,4 раза увеличивается реактивный ток, потребляемый светильником, и соответственно возрастают потери мощности а, следовательно, и энергии в электрической сети. При пробое компенсирующего конденсатора, установленного параллельно сетевым зажимам светильника, реактивный ток увеличивается в 2 раза, а потери мощности – в 4 раза.

4.  Замена существующих пускорегулирующих аппаратов на электронные ПРА. Данное мероприятие заключается в замене традиционных электромагнитных пускорегулирующих аппаратов на электронные, предназначенные для работы светильников со всеми типами ламп (ЛБ – 36,   ЛД – 36, ЛБ – 40  и т.п.).

Электронные аппараты имеют ряд преимуществ над электромагнитными:

Ø  повышенная световая отдача благодаря использованию высокочастотного напряжения на люминесцентных лампах;

Ø  активные потери в ЭПРА на 10 – 15% меньше потерь электромагнитных ПРА;

Ø  повышение срока службы лампы в 1,5 – 2 раза благодаря использованию режима с плавным подогревом нитей накала и стабилизацией тока лампы;

Ø  гарантированное время включения 0,5 – 1 сек.;

Ø  отсутствие пульсации светового потока и стробоскопического эффекта;

Ø  пригодность к эксплуатации в сети постоянного напряжения  

200 – 250 В в резервных (аварийных) системах освещения;

Ø  меньшие массогабаритные показатели по сравнению с ПРА;

Ø  защита ЭПРА при обрыве нити электрода в лампе;

Ø  автоматическое отключение ЭПРА при разрушении колбы лампы.

При установке ЭПРА в светильники наружного освещения следует иметь в виду, что ЭПРА в зависимости от конструкции светильников могут подвергаться воздействию влаги (а также влаги, содержащейся в воздухе). Поэтому при установке ЭПРА в светильник наружного применения необходимо, чтобы он был с требуемой степенью защиты (IP-xx).

Показатель количества выходов из строя электронных элементов зависит от их типа и качества, но главным образом от рабочей температуры.

Применение ЭПРА – это технология нового тысячелетия. Эффективность светильников с ЭПРА подтверждает опыт использования подобной продукции за рубежом. По данным исследования международных научных организаций эффективность при внедрении светильников с ЭПРА может составить до 40 %.

5.  Модернизация осветительной установки с заменой существующих ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы. Принцип действия КЛЛ тот же, что и у традиционных люминесцентных трубок: под воздействием электроэнергии пары ртути начинают генерировать ультрафиолетовое излучение, которое нанесенный на внутреннюю поверхность колбы люминофор преобразует в видимый свет. Принципиальное отличие одно: миниатюрность.

Таблица 5.4

Сравнительные характеристики ЛН и КЛЛ

Компактные люминесцентные лампы в 5 раз экономичнее ламп накаливания при той же величине светового потока. К тому же если тарифы на оплату электрической энергии со временем увеличатся, то выгода от применения компактных люминесцентных ламп будет еще значительнее. Кроме этого, компактные люминесцентные лампы вворачиваются в стандартный патрон диаметром d=27 мм и, следовательно, не требуется дополнительных затрат на монтажные работы при замене имеющихся ламп накаливания.

Что касается эксплуатации КЛЛ, то отличий от традиционных люминесцентных ламп в этой сфере не много. Загораются они практически мгновенно, но сначала генерируют лишь 40-45% светового потока, набирая полную яркость постепенно, за 2-3 минуты.

Как и любые другие люминесцентные лампы, КЛЛ предпочитают продолжительный режим работы. Правда, благодаря электронной системе ПРА, обеспечивающей плавный, щадящий режим поджига электродов, частые включения-выключения не оказывают на компактные лампы такого пагубного воздействия, как на традиционные ЛЛ. Тем не менее, если уж вы выключили лампу, постарайтесь в течение 3-4 минут без необходимости не включать ее вновь.

Недостатки при реализации данного мероприятия:

1)  дороговизна компактных люминесцентных ламп;

2)  конструктивное исполнение КЛЛ не предусматривает гидрозащиты ПРА;

3)  хрупкая конструкция трубки.

6. Управление освещением при помощи выключателей с инфракрасным датчиком движения. Датчики предназначены для автоматического включения освещения при нахождении в зоне действия датчика и отключения освещения при уходе людей из зоны.

7. Управление освещением при помощи реле-таймеров. Разработано семейство реле-таймеров предназначенное для управления освещением (дозированного включения) с целью экономии электроэнергии.

Реле-таймер предназначен для установки в помещениях с недостаточной естественной освещенностью (коридоры, подвалы, лестничные марши, служебные помещения). При необходимости освещения, свет включается с помощью кнопок расположенных в необходимых местах, а по истечении установленного времени система переходит в дежурный режим. Конструкция реле-таймера – ремонтопригодная (разборная). Могут быть поставлены реле-таймеры с другим стандартным рабочим напряжением (род тока: постоянный и переменный) и другими значениями выдержек включения нагрузки, а также разработаны партии реле-таймеров на другие условия работы.

6.Использование редукторов светового потока (стабилизаторов напряжения). Управление напряжением питания осветительных сетей по определенному графику, в результате чего увеличивается срок службы газоразрядных ламп и снижается потребление электроэнергии. Редукторы светового потока – это один из наиболее эффективных способов энергосбережения в системах освещения. Снижение суммарных эксплуатационных затрат на освещение достигает 42%. Срок окупаемости составляет от 0,5 до 2-х лет.

Редуктор светового потока представляет собой электронный стабилизатор напряжения, построенный на базе многоотводного автотрансформатора с тиристорным коммутатором отводов. Микропроцессорная схема управления позволяет плавно изменять и стабилизировать выходное напряжение по определенному графику. График выходного напряжения стабилизатора подбирается в зависимости от типа ламп и индивидуальных требований к системе освещения. Как правило, типовой суточный график состоит из следующих стадий:

1.  Включение – выдержка в течение 2,5 мин. стартового напряжения 200-210 В, при котором уверенно зажигаются лампы и исключаются пусковые сверхтоки.

2.  Плавный подъем до номинального напряжения со скоростью 5 В/мин. Такой график старта благоприятно сказывается на сроке службы ламп.

3.  Нормальный режим – стабилизация напряжения на номинальном уровне. В этом режиме исключаются перенапряжения, резкие колебания напряжения, приводящие к перерасходу энергии и ускоренному старению ламп.

4.  Переход на экономичный режим – плавное снижение напряжение до пониженного уровня.

5.  Экономичный режим – стабилизация напряжения на пониженном уровне, обеспечивающем экономию энергии при сохранении достаточной освещенности. Экономичный уровень напряжения подбирается в зависимости от типа ламп: обычно 190 В – для ртутных и 180 В – для натриевых ламп.

6.  Переход с экономичного на нормальный режим – плавный подъем напряжения до номинального значения. Сохраняются все преимущества медленного изменения напряжения.

Как правило, в вечерние и утренние темные часы стабилизатор выдает номинальное напряжение. Экономичный режим используется глубокой ночью. Команды стабилизатору на переключение режимов могут подаваться вручную, от встроенного таймера, от внешнего устройства (например, фотореле), от удаленного компьютера и т.п. Компьютерный интерфейс (опция) дает возможность программно управлять уровнями стартового, номинального и экономичного напряжений, включением/выключением, сменой режимов и другими параметрами стабилизатора. До 33 стабилизаторов присоединяются к одному компьютеру через модуль расширения.