Энергосберегающее освещение помещений с высотой потолков свыше 6 метров
Значительная часть расходов на электроэнергию приходится на освещение. О потенциале экономии электроэнергии на освещении сейчас говорится много, обсуждаются различные технологии и сферы применения. Однако, в настоящий момент, крайне редко предлагаются энергосберегающие решения для освещения помещений с высотой потолков свыше 6 м – производственных, складских помещений, спортивных объектов. А ведь именно на освещение таких объемов затрачивается колоссальное количество электроэнергии.
Л.Н. Можаев, заместитель генерального директора по развитию, ООО «Стройпроект-М.О.», г. Москва
Введение
Актуальность энергосбережения и повышения энергоэффективности в последнее время настолько очевидна, что этот вопрос обсуждается как на всех уровнях государственной власти, так и на многих предприятиях. Для большинства предприятий, вопрос энергоэффективности, особенно в условиях непрерывного роста стоимости энергоресурсов, становится вопросом не только конкурентного преимущества, но и, зачастую, вопросом выживания предприятия.
Применяемые типы освещения
Как правило, для решения задачи освещения производственных, складских и прочих помещений с большой высотой потолков используются натриевые лампы (ДНаТ), ДРЛ и наиболее современные металлогалогенные лампы (МГЛ). Каждый из этих источников света имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их.
Лампы ДРЛ – один из наиболее распространенных источников света. Относительно недорогая лампа стоимостью несколько сотен рублей обладает светоотдачей 40-58 лм/Вт. К недостаткам лампы следует отнести – небольшой срок службы в среднем от 8000 до 15000 ч, продолжительное время на «розжиг» лампы, существенную (до 40%) потерю светоотдачи к концу срока службы. Лампа обладает невысоким коэффициентом мощности (cosj не более 0,8). Кроме того, в случае выключения лампы, ее повторное включение возможно не ранее чем через 10-15 мин., после остывания лампы.
Лампы ДНаТ по стоимости в 2-3 раза дороже ДРЛ, однако, обладают существенно большой светоотдачей – до 150 лм/Вт. К недостаткам лампы, помимо недостатков
перечисленных для ДРЛ, следует отнести крайне низкий индекс цветопередачи – 25. Резкий желтый спектр, испускаемый лампой, сильно затрудняет ее использование в местах, к которым предъявляются высокие требования к освещению по качеству цветопередачи.
Лампы МГЛ – источник света, который относительно недавно стал завоевывать популярность. Качество цветопередачи у МГЛ на достаточно высоком уровне, светоотдача также достаточно высока – 70-95 лм/Вт. Кроме того, срок службы ламп достиг неплохих показателей от 8000 до 12000 ч. К недостаткам стоит высокую стоимость (лампа 400 Вт стоит свыше 1200 руб.), и ряд недостатков ламп ДРЛ (долгий «розжиг», длительный перерыв перед повторным включением).
Все перечисленные типы ламп имеют достаточно большое содержание ртути – от 25-30 мг в качественных металлогалогенных лампах импортного производства до 75-350 мг в лампах ДРЛ российского производства.
До недавнего времени использование высокоэффективного источника света – люминесцентной лампы было невозможно в помещениях с большой высотой потолков.
Между тем, люминесцентная лампа имеет ряд существенных преимуществ:
· светоотдача лампы с трубкой T5 – до 105 лм/Вт;
· высокий уровень цветопередачи – индекс 85;
· срок службы свыше от 20000 до 58000 ч;
· малая чувствительность к включениям/выключениям;
· время включения при использовании электронного балласта – менее 0,9 сек
· cosj – не менее 0,96;
· низкая цена – 130-200 руб. (80Вт);
· низкое содержание ртути 5-20 мг.
С недавнего времени использование люминесцентных ламп стало возможным и в помещениях с высотой потолков свыше 6 м. За счет применения специально рассчитанных отражателей, имеющих сложную форму поверхности и высококачественное покрытие, светильники с люминесцентными лампами стало возможным использовать на высотах до 45 м. В частности, одним из производителем таких светильников является концерн EAE (Турция).
Предлагаемые решения
За счет чего же достигается экономия? Во-первых, использование одного из наиболее эффективных источников света, люминесцентной лампы Т5, позволяет достичь лучших показателей, по сравнению с классическими схемами освещения с помощью ДРЛ, ДНаТ, МГЛ. Люминесцентная лампа Т5 с трехполосным люминофором обладает большей светоотдачей лм/Вт по сравнению с Т8, имеет больший срок службы, содержит меньшее количество ртути. Кроме того, совсем недавно появились лампы Т5 с еще большей, увеличенной (на 10%) светоотдачей, и при этом незначительно отличающиеся по стоимости. Лампа Т5 не является редкостью на рынке и выбор производителей достаточно широк (GE, Osram, Philips, Aura).
Во-вторых, за счет правильно подобранного отражателя, позволяющего использовать люминесцентную лампу с учетом конкретной задачи (освещение складских проходов, освещение производственных помещений, прочих условий) появляется возможность направить световой поток точно в то место, где он необходим. Избежав при этом лишнего рассеивания, и, соответственно, расходования электроэнергии. Так, например, обычно для освещения межстеллажных проходов на складах используются светильники круглой в сечении формы. Результатом использования круглой формы является то, что значительная часть светового потока попадает на сами стеллажи, а не в рабочую зону – проходы. При использовании люминесцентных светильников с эффективными отражателями в производственных помещениях достигается большая равномерность освещения по сравнению с классическими светильниками.
Технические особенности
Люминесцентные светильники для помещений с большой высотой потолков обладают большим количеством преимуществ:
· Время включения лампы составляет менее секунды. Это также позволяет использовать светильник в качестве аварийного источника света, а значит, не требуется дополнительных аварийных светильников. Светильник может комплектоваться встроенным аккумулятором.
· Быстрое включение, а также небольшая чувствительность к количеству включений/выключений позволяет использовать люминесцентные светильники в системах автоматизации.
· Высокий индекс цветопередачи обеспечивает качество освещения пригодное практически для работ любого уровня сложности.
· Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) не только экономит энергию, но и поддерживает долгий ресурс лампы, отсутствие мерцания лампы.
· Коэффициент мощности свыше 0,95 не требует дополнительной компенсации реактивной мощности. Для сравнения коэффициент мощности светильников с ДРЛ не превышает 0,8.
· Срок службы лампы – свыше 20 000 часов. На рынке существуют специальные люминесцентные лампы, срок службы которых достигает 58 000 часов. Конечно, их стоимость дороже. Но, если оценить стоимость работ по замене ламп на больших высотах, это может оказаться более выгодным решением.
· Светильники выпускаются различных классов защиты. В частности светильники EAE серии REVO – IP20, IP40, IP65. Светильники с классом защиты IP65 комплектуются закаленным стеклом с защитной пленкой. В случае разрушения ударопрочного стекла, осколки останутся на пленке. Нанесение пленки на светильники с ДРЛ, ДНаТ невозможно, из-за высокой температуры работы ламп.
Автоматизация
На возможности применения автоматизации в системах освещения с использованием люминесцентных светильников хотелось бы остановиться более подробно. В европейских странах средства автоматизации используются довольно широко и позволяют дополнительно экономить значительное количество электроэнергии. На российских предприятиях автоматизация освещения практически не применяется, так как используемые типы ламп (ДРЛ, ДНаТ) не позволяют гибко управлять освещением. Использование светильников с люминесцентными лампами дает возможность внедрять управление освещением с различной степенью автоматизации – начиная от простейших элементов управления (датчиков присутствия и движения) и заканчивая системами позволяющими осуществлять сложное управление:
· по заданному производственному графику,
· осуществлять зональное разделение освещения
· управлять освещением производственного комплекса с одного рабочего места
· регулировать уровень освещенности в зависимости от уровня естественной освещенности.
· регулировать уровень освещенности в зависимости от требований, предъявляемых к технологическому процессу.
Экономический эффект
Рассмотрим, из чего складывается экономический эффект от использования люминесцентных светильников вместо светильников с лампами высокого давления. Основной эффект экономии возникает за счет снижения потребления электроэнергии. Для промышленных помещений эта величина составляет от 30% до 60%. Для складских/логистических комплексов – от 50 до 75%. За счет столь высоких показателей экономии, срок окупаемости светильников приемлем даже для российских условий. Так для светильников EAE REVO он составляет от 1 до 2 лет.
Но эффект от снижения потребления электроэнергии это только часть экономии. Стоимость ламп также оказывается существенно ниже, а их ресурс выше в несколько раз. Это позволяет экономить не только на стоимости расходных материалов, но и на проведении работ по обслуживанию, что для светильников, находящихся на больших высотах и требующих специального подъемного оборудования для проведения обслуживания, особенно актуально. При строительстве новых объектов возникает еще один аспект экономии – требуется покупка значительного меньшего количества выделяемых электромощностей.
Что для регионов с высокой стоимостью подключения (например, Москва, Московская область) приводит к тому, что капитальные вложения при использовании люминесцентных светильников оказываются меньше еще на стадии строительства. Кроме того, снижение потребления электроэнергии на освещение позволит уменьшить мощности трансформаторов, уменьшить толщину кабельных линий, а, значит, при эксплуатации сократить дополнительные потери электроэнергии.
Наконец, при оборудовании одного и того же объекта самих люминесцентных светильников требуется меньше по сравнению с типовыми светильниками. Что позволяет экономить на стоимости закупки оборудования, а затем и на стоимости его обслуживания.
Таким образом, совокупный экономический эффект от внедрения энергосберегающих люминесцентных светильников для помещений с высотой потолков свыше 6 м значительно превышает эффект, возникающий только от экономии электрической энергии.
В таблице 1 приведен расчет экономического эффекта и сроков окупаемости при внедрении энергосберегающих люминесцентных светильников. Расчет сделан для производственного помещения. Из приведенного расчета видно, что для освещения одного и того же помещения энергосберегающих люминесцентных светильников требуется в данном случае меньше на 21%, при этом энергопотребление снижается на 37%. С учетом стоимости покупки электромощностей, внедрение такого типа светильников оказывается очевидно выгодным еще на стадии строительства. Кроме того, в расчете не учтены такие факторы, как снижение стоимости кабельных линий, снижение мощности трансформаторов.
Таблица1.
Расчет экономического эффекта и сроков окупаемости при внедрении энергосберегающих люминесцентных светильников
|
|
Люминесцентные светильники 4×54 Вт REVO |
Металлогалогенные светильники 250 Вт |
|
Технические характеристики |
||
|
Количество светильников (шт.) |
180 |
228 |
|
Количество ламп (шт.) |
720 |
228 |
|
Освещенность, люмены |
20 216 |
24 000 |
|
Мощность ламп светильника, Вт |
216 |
250 |
|
Потери дросселя, Вт |
12 |
35,0 |
|
Мощность светильника, Вт |
228 |
285 |
|
Мощность освещения, кВт |
41,04 |
64,98 |
|
Общая мощность, кВт |
41,0 |
65,0 |
|
Срок службы ламп, часов |
23 000 |
8 000 |
|
Затраты по освещению |
||
|
Стоимость светильника, $ |
240,00 |
140,00 |
|
Стоимость ламп, $ |
4,00 |
30,00 |
|
Светильник+лампа, $ |
256,00 |
170,00 |
|
Общая стоимость системы, $ |
46 080,00 |
38 760,00 |
|
Общая стоимость освещения, $ |
46 080,00 |
38 760,00 |
|
1 кВт при первоначальном подключении в г. Екатеринбурге, (18 000 руб. = 600 $) |
24 624,00 |
38 988,00 |
|
Общая стоимость (система освещения = стоимость покупки электр. мощностей) $ |
70 704,00 |
77 748,00 |
|
Новый объект, окупаемость (месяц) |
Система освещения с люминесцентными светильниками дешевле как на стадии строительства, так и при эксплуатации. |
|
В таблице 2 приведено сравнение эксплуатационных расходов для того же производственного помещения. Из приведенного расчета видно, что сокращение годовых эксплуатационных затрат составляет 43%. При этом аналогичный расчет для складского комплекса показал бы результат экономии от 50 до 75%.
Таблица 2.
Сравнение эксплуатационных расходов для производственного помещения
|
Расходы по замене ламп в год, $ |
620,28 |
4175,58 |
|
Срок эксплуатации, часов в день |
16 |
16 |
|
Срок эксплуатации, дней в год |
300 |
300 |
|
Срок эксплуатации, часов в год |
4 800 |
4 800 |
|
Стоимость электроэнергии, $ за 1 кВт |
0,10 |
0,10 |
|
Затраты на электроэнергию, $ |
19 699,20 |
31 190,40 |
|
Затраты в год, $ |
20 319,48 |
35 365,98 |
|
Общие затраты в год, $ |
20 319,48 |
35 365,98 |
|
Экономия на эксплуатационных расходах в год, $ |
16 046,50 |
|
Как уже упоминалось, использование специальных люминесцентных светильников в складском комплексе оказывается более экономичным решением еще и потому, что вытянутая форма светильника более эффективна для освещения межстеллажного пространства по сравнению с круглой формой классического светильника, значительная часть света которого рассеивается на верхние ярусы.
Выводы
По практике работы, для складских комплексов за счет применения таких светильников сокращение потребления электроэнергии составляет от 50 до 75% при условии, что уровень освещенности либо остается неизменным, либо становится выше.
Для производственных помещений этот показатель составляет от 30 до 60%. За счет большой экономии, окупаемость светильников небольшая даже по российским меркам, и составляет в среднем от нескольких месяцев до 2-х лет.
Как правило, компании, предлагающие качественное оборудование и имеющие опыт работы с таким оборудованием предоставляют не только информацию о светильниках, но и с помощью специального программного обеспечения проводят подбор оборудования. Предоставление на выбор заказчика нескольких вариантов освещения позволяет выбрать требуемый уровень освещенности, оценить экономию от внедрения того или иного варианта. Кроме того, для объектов, на которых важно сохранение имеющегося расположения светильников, готовятся варианты, не требующие изменения схем электропроводки.
Так как использование люминесцентных светильников для освещения помещений с большой высотой потолков принципиально новая технология в российских условиях, компании, предлагающие такое энергоэффективное оборудование, должны иметь возможность провести бесплатные испытания светильников на объекте заказчика, с тем, чтобы удостоверить технические службы, руководство заказчика в качестве и энергоэффективности светильников.
Опубликовано в информационном бюллетене «Энергосовет«, № 6 (11), 2010 г.