Пути снижения электропотребления в системах освещения



В статье раскрывается проблема электропотребления в системах освещения внутри зданий. Показаны результаты исследования влияния различных факторов, направленные на выявление причин, приводящие к увеличению электропотребления в зданиях.

Ключевые слова: естественное освещение, искусственное освещение, система освещения, экономия электроэнергии, электропотребление, освещенность.

Введение. Основная задача освещения — создание необходимого светового климата для эффективного восприятия зрительной информации.

Расход электрической энергии на цели освещения в системах электроснабжения составляет значительную часть в общем балансе их электропотребления (в жилых и общественных зданиях- 60–70 %). Поэтому снижение электропотребления осветительными установками, на фоне постоянно растущих цен на энергетические ресурсы, очень актуальная задача в наши дни [1].

В общественных помещениях (административные и частные здания, учебные аудитории вузов и т. п.) с большим ежедневным потоком людей проблема организации управления и контроля освещения наиболее актуальна. В таких типах зданий имеется широкораспространенная система освещения типа нерегулируемых осветительных установок, образованных группами светильников с люминесцентными лампами или лампами накаливания.

Постановка задачи.

Снижение электропотребления на освещение могут быть достигнуты следующими способами: уменьшение установленной мощности, повышение энергетической и световой эффективности источников света и осветительных установок, оптимизация режима эксплуатации существующего светотехнического оборудования.

Поэтому при проведении мероприятий по уменьшению электропотребления осветительными установками необходимо создание оптимального уровня освещенности и высокое качество освещения [2].

Для выполнения поставленной задачи снижения потребления электроэнергии осветительными установками мы должны сделать анализ и исследовать все существующие причины, приводящие к перерасходу электроэнергии.

В качестве объекта исследования нами были выбраны 3 помещения кафедры «Электроснабжение» энергетического факультета Ошского технологического университета находящиеся в 3 корпусе. Далее приводим описание помещений и состояния системы освещения лабораторных аудиторий.

Аудитория 3/301 — лаборатория, площадь 54 м². Оконные проемы площадью 8,7 м². Оконные проемы закрывают жалюзи. Стены и потолок побелены в салатовый цвет. На потолке установлены 4 одноламповых светильников, предназначенные для ламп накаливания. При обследовании выявлено 1 неработающая лампа.

Аудитория 3/308 — лекционный зал, площадь 54 м². Оконные проемы площадью 11,6 м². Оконные проемы закрывают жалюзи. Стены и потолок побелены в белый цвет. На потолке установлены 6 одноламповых светильников, предназначенные для ламп накаливания.

Аудитория 3/101 — компьютерный класс, площадь 55 м². Оконные проемы площадью 8,7 м². Оконные проемы закрывают жалюзи. Стены и потолок побелены в белый цвет. На потолке установлены 4 одноламповых светильников, предназначенные для ламп накаливания.

В аудиториях согласно нормам должно быть предусмотрено естественное освещение и создание достаточной освещенности. На стадии проекта должно учитываться повышение освещенности рабочих мест за счет отраженного света от поверхностей интерьеров, стен и потолков, отделка которых осуществляется в соответствии с рекомендациями строительных норм. Строительные нормы предусматривают рекомендации по рациональной цветовой отделке стен, потолков, полов, мебели помещений в целях улучшения освещения.

Но во многих случаях в зданиях наблюдается недостаточность естественной освещенности (ЕО), это наиболее заметно в зимние облачные дни, что приводит к необходимости использования электрического освещения в дневное время.

Были проведены исследования вышеупомянутых аудиторий на предмет их соответствия истинным значениям уровней освещения рабочих мест и оценки необходимости использования искусственного освещения.

Расположение аудиторий относительно сторон света следующее, окна аудитории 3/308 строго направлены на восток, окна аудитории 3/301-на юг, окна аудитории 3/101 тоже в южном направлении.

Измерения проводились в начале, в середине и в конце учебного дня с сентября по декабрь месяцы 2017 года. Периодические замеры уровня естественного освещения производились люскметром Ю-116. Также измерения проводились как при ясной, так и при пасмурной погоде в соответствующие месяцы. Измерения проводились в мало отличающиеся по продолжительности дни соответствующего месяца. Выбор месяцев измерений выбран нами, так как именно эти месяцы в большой степени отражают учебный год. Средние значения будут достаточно полно отражать существующее положение, поскольку с сентября по декабрь идет укорочение светлого времени суток.

Диаграммы измерений уровня естественного освещения показаны на (рис. 1).

а)

б)

Рис.1. Диаграммы измерений уровня естественного освещения: а) аудитории 3/308; б) аудитории 3/301

Для аудиторий с постоянным пребыванием в них преподавателей и студентов для работ в дневное время следует предусматривать естественное освещение как более экономичное и отвечающее медико-санитарным требованиям [3].

В качестве нормируемой величины естественного освещения принята относительная величина — коэффициент естественной освещенности (КЕО) [4]. Требуемый уровень освещения рабочих мест в учебных заведениях равен 400 люкс.

Согласно проделанному анализу построенных диаграмм показанных на (рис.1), уровень освещенности в первую очередь зависит от расположения окон относительно сторон света.

Все три аудитории с окнами на восток и юг освещены наилучшим образом. В ясную погоду эти помещения достаточно обеспечены естественным освещением в большую часть времени рабочего дня.

Наблюдается снижение уровня освещения по месяцам, так как продолжительность дня уменьшается с сентября до декабря.

Также наблюдается существенная зависимость уровня освещения от погодных условий. В ясную, солнечную погоду уровень освещенности в 2,5 раза выше, по сравнению с пасмурной погодой того же месяца.

Видна зависимость величины естественного освещения от времени измерения, которая достигает максимального значения в разное время, в зависимости от расположения окон.

Построенные диаграммы отражают усредненную величину естественной освещенности. Внутри самих аудиторий уровень естественной освещенности распределяется неравномерно, значительно уменьшаясь по мере удаления от окон до противоположенной стены. В аудитории 3/308 с окнами, выходящими на восток, уровень освещения является самым благоприятным для проведения занятий, что позволяет по максимуму использовать естественное освещение.

Оптимизировать электропотребление можно с внедрением и использованием СУО, которые поддерживают требуемые (нормируемые) уровни освещенности в процессе эксплуатации осветительной установки в соответствии с заданной программой, исключающие перерасход электроэнергии.

Правильно построенная схема управления освещением позволит значительно сократить продолжительность горения ламп.

В существующих системах управления освещением необходимость включения или выключения света определяется человеком. Человек не в состоянии вовремя уловить необходимый пороговый уровень, который соответствует санитарным нормам в данном помещении, из-за не идеальности восприятия уровня освещения, что приводит к увеличению непроизвольной продолжительности горения ламп. Включение света раньше, чем он необходим, или выключение позже порогового уровня ЕО, приводит в конце к перерасходу электроэнергии.

Поэтому во избежание влияния человеческого фактора, необходимо автоматизировать СУО внутри помещений. И на основе результатов исследования мы приходим к выводу, что нужна интеллектуальная система, которая будет учитывать все вышеобозначенные факторы. Приоритетом является независимость, логичность оценивания ситуаций, компактность, открытость систем управления освещением.

Выводы:

1. Приведены способы оптимизации электропотребления осветительными установками.
2. Показаны влияния различных факторов, приводящие к увеличению электропотребления в зданиях.
3. Обоснована необходимость автоматизации управления освещения зданий.

Литература:

1. «Энергосбережение» журнал: № 1,3- 2003.
2. Айзенберг, Ю. Б. Энергосбережение в освещении [Текст] / Под ред. Ю. Б. Айзенберга // –М.: Изд. Дом Света «Знак», 1999.
3. СНиП 23–05–95. Строительные нормы и правила. Естественное и искусственное освещение.
4. Айзенберг, М. Б. Справочная книга по светотехнике [Текст]/ Под ред. М. Б. Айзенберга // –М.: Изд-во Знак, 2006.