Светодиоды в архитектурной подсветке зданий – новый способ энергосбережения
В настоящее время одной из проблем городского коммунального хозяйства является создание и эксплуатация систем архитектурной подсветки зданий. Как известно, архитектурное освещение зданий в настоящее время стало неотъемлемой частью практически всех крупных городов и даже небольших населенных пунктов.
Введение
В настоящее время одной из проблем городского коммунального хозяйства является создание и эксплуатация систем архитектурной подсветки зданий. Как известно, архитектурное освещение зданий в настоящее время стало неотъемлемой частью практически всех крупных городов и даже небольших населенных пунктов.
Основным способом создания систем архитектурной подсветки является использование систем, основанных на применении светильников прожекторного типа с различными лампами, в том числе и накаливания. Довольно широко используются также неоновые светильники, однако их применение в основном ограничивается созданием светящихся рисунков и надписей. Поэтому данный вариант к архитектурному освещению можно отнести только с большой натяжкой, и в дальнейшем мы рассматривать его не будем.
Недостатки прожекторов на лампах накаливания
Хотя решения с применением прожекторов на лампах известны достаточно давно, практика показала, что им свойствен целый ряд недостатков.
Во-первых, сами по себе лампы накаливания достаточно неэкономичны. Так у наиболее эффективных галогенных ламп накаливания КПД не превышает 10-12%, то есть большая часть энергии попросту рассеивается в воздухе в виде тепла. Мало того, что это не эффективно с точки зрения экономики – хотя в масштабе города излишняя нагрузка на городской бюджет всегда нежелательна – возможно более важным является то, что для получения достаточно высокой освещенности требуются значительные мощности, нередко измеряемые десятками киловатт. В современных же условиях, когда большинство зданий буквально насыщены различного рода электротехническими и электронными устройствами начинают сказываться накладываемые сетевым хозяйством ограничения. В результате чего, повесить на существующие сети дополнительную нагрузку, которая может исчисляться десятками киловатт нередко является не только затруднительным, но и просто невозможным. Кроме того, сильное тепловыделение существенно снижает надежность системы. Представьте себе, пошел дождь и на горячее стекло попадают капли дождя – стекло лопается.
Во-вторых, достаточно малый срок службы (обычно не более 1-2 тыс. ч) ламп накаливания, а также сравнительная нестойкость к механическим воздействиям (толчкам, ударам и т.п.) делает такие системы подсветки достаточно сложными в обслуживании, так как необходимость довольно частой замены ламп заставляет больше думать не столь об эффективном размещении подсветок, сколь об обеспечении удобного доступа к ним, особенно если они размещены на частях самого здания.
В-третьих, основную массу среди подобных светильников составляют прожекторы и линейные светильники, рассчитанные на напряжение 220 В. То есть при креплении их на стенах и архитектурных деталях приходится принимать дополнительные меры безопасности, чтобы предотвратить случайное повреждение проводки, например, при фасадных работах, которое в свою очередь может привести к поражению током работающих.
И, если ранее с этими недостатками приходилось мириться просто по причине отсутствия лучших альтернатив, то в настоящее время предпочтение безусловно следует отдать другим решениям, основанным на достижениях современных технологий.
Преимущества применения источников света на основе светодиодов
Одним из наиболее эффективных путей, с нашей точки зрения, является использование в системах архитектурной подсветки источников света, основанных на использовании светоизлучающих диодов. Применение подобного решения позволяет сразу решить целый ряд проблем.
Во-первых, светодиодные светильники имеют очень высокий КПД, достигающий 75% и более, что позволяет значительно (в 4-5 и более раз) снизить потребляемые мощности, а значит нагрузку на сетевое хозяйство объекта. Соответственно уменьшаются затраты, связанные со стоимостью потребляемой электроэнергии.
Во-вторых, высокая механическая стойкость и длительный срок службы (40-50 и более тыс. ч) светодиодов позволяют резко увеличить период между работами по обслуживанию и ремонту. Поэтому удобство доступа уже не играет столь важной роли, как в случае светильников с лампами накаливания.
В-третьих, светодиодные светильники, как правило, рассчитаны на безопасные напряжения от 12 до 24 В. Тем самым, облегчается устройство сетевого хозяйства с точки зрения обеспечения безопасности окружающих, что также упрощает систему и уменьшает расходы на создание и эксплуатацию систем архитектурной подсветки. И самое главное, эти светильники могут работать с солнечными батареями. Для многих случаев это оптимальное решение задачи.
Более того! Как известно, обычная лампа накаливания представляет собой точечный источник света. То есть создаваемое ею пятно будет представлять собой срез конуса плоскостью, то есть правильную или деформированную окружность. Это не очень страшно, если приходится подсвечивать достаточно большие ровные плоскости, однако, если возникает задача выделить те или иные архитектурные детали, положение меняется. В этом случае, приходится или вырезать часть светового пучка, например при помощи диафрагмы, что ведет к дополнительным энергозатратам. Либо же создавать пятно нужной формы путем комбинирования пятен небольшого размера, создаваемых при помощи небольших источников света. А это значительно усложняет конструкцию и затрудняет ее обслуживание. Опыт работы нашей компании показал принципиальную возможность создания источников освещения на светодиодах, позволяющих получить световое пятно формы, значительно отличающейся от окружности. В частности, нами были разработаны осветительные приборы, позволяющие при помощи одного осветителя выделить светом протяженные архитектурные детали, такие как колонны, фермы мостов и т. п. Например, разработанные в компании прожекторы зенитного типа, при потребляемой мощности 3 Вт (диаметр 75 мм) способны осветить колонну здания высотой 10 м. Имеются также и другие решения, позволяющие эффективно обеспечить подсветку деталей архитектурного убранства с минимальными потерями света на освещение тех мест, где это не требуется.
Немаловажным является и то, что на основе светодиодов можно создать источники света с достаточно малым углом луча 5-10 градусов. Например, при помощи одного из разработанных нами источников мощностью всего-навсего в 12 Вт можно вполне эффективно осветить деталь размером 3-7 м с расстояния от 25 до 70 м. Это достаточно сложно сделать при помощи источников света на базе ламп.
Наконец немаловажным является и то, что, используя светодиоды разных конструкций, можно создавать и разноцветные источники света практически всех цветов радуги. Для источников на лампах это возможно только с использованием светофильтров, которые ведут к резкому снижению КПД из-за поглощения части световой энергии и, как следствие, значительному снижению светового потока.
Справедливости ради следует заметить, что основным недостатком осветительных приборов на светодиодах является их достаточно высокая стоимость. Однако те преимущества, которые указаны выше, делают на наш взгляд, их применение в архитектурном освещении вполне оправданным уже в настоящее время.
Если реально оценить стоимость замены лампы на высоте 30 м на фасаде, где невозможно без «вышки» обойтись, то неизвестно, что будет дешевле.
Опыт применения светодиодных источников света в системах архитектурного освещения
Для того чтобы читатели могли лучше представить себе возможности использования светодиодных источников в системах архитектурного освещения, приведем в качестве примера одну из работ выполненных нашей фирмой.
В г. Ростове-на-Дону была осуществлена подсветка Преполовенского храма (фото 3). Как видно из рисунка, здание имеет достаточно сложные формы с множеством вертикалей и довольно большим количеством архитектурных украшений. Согласно техническому заданию проект освещения должен был выглядеть следующим образом (фото 4). По первоначальному варианту подсветка должна была быть осуществлена при помощи 135 источников света на лампах накаливания общей мощностью около 11000 Вт.
При осуществлении работ по нашему варианту было установлено 129 светодиодных прожекторов общей мощностью 2100 Вт. Кроме того, по просьбе заказчика было использовано 8 имеющихся в наличии прожекторов суммарной мощностью 560 Вт. Общее потребление от сети составило 2100+560 = 2660 Вт. При этом более 20% затрачиваемой электроэнергии уходит на питание всего 6% источников света, в которых были использованы лампы ДНАТ.
Новый проект подсветки храма в г. Азове предполагает использование 70 прожекторов. При этом расчетная потребляемая мощность составляет всего 290 Вт.
Заключение
На прошедшем в марте этого года заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России министр экономического развития России Э. Набиуллина отметила, что стоимость светодиодных ламп за следующие 5 лет может сократиться в четыре раза. Это вселяет надежду на быстрое развитие рынка светодиодных источников света и их широкое использование для архитектурной подсветки объектов.
Крайне высокое энергосбережение светодиодных ламп позволяет при создании элементов архитектурного освещения получить оригинальные цветовые решения при минимальных затратах электроэнергии, а также снизить нагрузку на электрические сети городов.
К.В. Филин, генеральный директор ООО «Энергосберегающий Союз», г. Москва
Источник: информационный бюллетень «Энергосовет«, выпуск№ 4 (9) апрель 2010 г.