Энергосбережение в освещении

Энергосбережение в освещении
Овчаров Александр Тимофеевич
Генеральный директор специализированного
светотехнического предприятия
ЗАО «Электрум»,
профессор ТГАСУ
► Что
собой представляет освещение в
настоящее время?
► Какова его роль в обществе?
Освещение является важнейшей частью
физико-биологической среды существования
человека.
В этой связи главная задача освещения создание
благоприятной,
комфортной
световой среды обитания и деятельности
человека,
затрагивающей
проблемы
профилактики
и
охраны
здоровья
населения.
Однако, световой комфорт станет доступным
благодаря
развитию
новейшей
энергосберегающей
светотехники
и
внедрения энергосберегающих технологий в
освещении.
Мотивацией
к
энергосбережению
несомненно
являются
угрозы
мировой
экологической катастрофы.
► Анализ
тенденций в развитии мирового
сообщества говорит о том, что потребление
света на планете будет расти.
►В
настоящее время мировое сообщество не
достигло границ насыщения и способно на
гораздо большее энергопотребление.
►В
связи с этим в мире наблюдается
безальтернативный постепенный переход
на энергосберегающие технологии.
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН РФ №261-ФЗ
23 ноября 2009г.
«Об энергосбережении и о внесении
изменений в отдельные законодательные
акты Российской Федерации»
► широкое
вовлечение в хозяйственный оборот
возобновляемых источников энергии;
► эффективное
использование энергоресурсов,
повышение энергетической и экологической
эффективности отраслей экономики;
переход к единым нормативам допустимого
воздействия на окружающую среду;
► включение в федеральные государственные
образовательные стандарты основ экологических
знаний.
►
Страны ЕС
в 2009г.
ЛОН 100Вт
с 01.09.2010г. ЛОН 75Вт
с 2011г.
ЛОН 60Вт
с 01.09.2012г. ЛОН 40 и 25Вт
с 2013г.
с 2014г.
с 2015г.
РОССИЯ
ЛОН 100Вт
-
ЛОН 75Вт
ЛОН 25Вт и более
ДРЛ
-
В структуре энергопотребления обществом
электрическое освещение одно из наиболее
энергоемких.
В мире на освещение расходуется от 12 до 25% от
вырабатываемой ЭЭ.
В России потребление ЭЭ на освещение составляет
14% или порядка 100 млрд. кВтч.
Это обходится населению России в 60 млн.т.
вредных выбросов в год.
Производство ЭЭ в России
(уровень 2009г.),%!
АЭС
ГЭС
ТЭС
%
17,9
19,6
62,5
млрд.
кВт ч
114
166,6
548,2
-
-
329
млн. тонн
выбросов
(0,6 кг
выбросов
на 1 кВт ч)
р
о
в
е
н
ь
2
0
0
9
г
.
)
,
%
Доля выбросов вре дных ве ще ств
в окруж ающую сре ду пре дприятиями ТЭК
Выбросы ВВ, %
100
80
70
60
40
72,5
48
27
30
20
0
1
2
3
4
5
Составляющая выбросов
1- сброс загрязненных стоков в водоемы; 2- твердые отходы;
3- выброс вредных веществ в атмосферу; 4- выброс парниковых
газов; 5- выделение оксида азота.
Количество ЭЭ Q, потребляемое ОУ:
Q = 0,001 W t А,
ОУ
где: QОУ - потребляемая ЭЭ, кВт ч/год;
W - УУМ ОУ, Вт/м2;
t - время работы, ч/год;
А - площадь помещения, м2.
Параметр t - показатель рациональной
эксплуатации ОУ(система управления и
регулирования (САУ) и эффективное
использование естественного освещения).
Параметр W - показатель экономичности ОУ.
В конечном счете эффективность ОУ
определяется стоимостью световой энергии,
производимой за срок службы ОУ, и в
значительной степени затратами на оплату
ЭЭ.
Структура стоимостных показателей
ОУ
Капитальные затраты на ОП
и источники света
10-15 %
70-75 %
15 %
Затраты на монтаж
и обслуживание ОП
Стоимость ЭЭ
(эксплуатационные затраты)
Энергетические затраты на освещения для
помещений различного назначения.
► Офисное
помещение – 40%;
► Учебные заведения - 49%;
► Магазин розничной торговли – 55%;
► Типичный склад – 90%.
Два обстоятельства привлекают внимание к
проблеме энергосбережения в освещении:
1 - освещение - одна из наиболее емких
областей потребления энергии обществом.
2 - высокие отзывчивость на
энергосберегающие мероприятия и
экономическая эффективность благодаря
малому сроку окупаемости
Энергосберегающие мероприятия в
освещении по технологическому
принципу можно разделить на две
основные группы:
Первая:
-
традиционный подход, основанный на
совершенствовании сетей искусственного
освещения и внедрении современной
осветительной техники высокой
энергетической эффективности.
Потенциал энергосбережения в РФ ≥ 40%.
экономичные ЛЛ Т5 (световая отдача 104 лм/Вт,
d=16мм) вместо ЛН и устаревших ЛЛ – 20 – 80%
(ближайшие 3-5 лет для общественных и
административных зданий)
►
►КЛЛ
при прямой замене ЛН - 60 – 80% (задачи
ЖКХ на ближайшие 3-5 лет)
►светодиодные
светильники вместо
люминесцентных – 30 -50% (задачи ближайшей
перспективы, 2012 – 2013гг.)
►системы
автоматического управления (САУ)
совмещенным освещением - 40 – 70% (планы
сегодняшнего дня)
.
Характеристики основных типов источников света
Тип
источни
ка света
Средний
срок
службы,
, ч.
ЛН
1000
ЛЛ
10000 15000
(до 40000)
КЛЛ
8000 - 15000
Ra
v ,
лм/Вт
Световая
энергия за срок
службы
(на 1 условный
Вт)
клм х ч
отн.
ед.
13
1
48 104
1140
88
85 60 - 85
805
62
100 8 - 17
95 57
Доля потребления ЭЭ на освещение в ЖКХ по
России 24% от общих затрат ЭЭ на освещение
(около 27,4 млрд. кВтч) и уступает лишь
потреблению ЭЭ в промышленности.
В 2010г. в ЖКХ РФ в эксплуатации более 650 млн. шт.
ЛН средней мощности 100 Вт.
В 2008г.-около 900 млн.шт.
Замена ЛН 100Вт на КЛЛ мощностью 20 Вт создает
экономию по РФ:
1) по установленной мощности: 52 млн. кВт.
2) по потребляемой ЭЭ в год при эксплуатации
ламп 1000 ч. в год - 15,6 млрд. кВтч.
3) Уменьшение выбросов ВВ в количестве 10
тонн в год от сжигания топлива на ТЭС.
млн.
а
б
в
г
д
Варианты конструкций КЛЛ:
а – спиральная; б – двухканальная; в –
свечеобразная; г – трехканальная; д –
во внешней колбе в форме лампы накаливания.
Интегрированная конструкция КЛЛ - разрядная трубка и
основные элементы ЭПРА
е)
Прогнозируемая динамика роста световой
отдачи светодиодов:
2010г. – достигнута 100лм/Вт,
2011г. - планируется – 180лм/Вт,
2012г. – заявляется - 220лм/Вт.
Световая отдача традиционных источников
света:
ЛН - 15лм/Вт;
КЛЛ - 60 - 80лм/Вт;
ЛЛ (Т5) - 104лм/Вт.
Снижение потерь в пускорегулирующих
аппаратах (ПРА):
► применение высокочастотных ЭПРА –
~15%
(задачи сегодняшнего дня)
►Наружное
освещение:
►переход от ламп ДРЛ на НЛВД (натриевые
высокого давления) или МГЛ (металлогалогенные
высокого давления) –
50%
(задачи сегодняшнего дня)
►переход
от ламп НЛВД или МГЛ на
светодиодное освещение –
15%, в перспективе 40%
а
б
в
г
Рис. 12. Внешний вид ламп типа МГЛ, НЛВД и ДРЛ:
а – МГЛ трубчатой формы с цоколем Е40; ; б – МГЛ
эллипсоидной формы с цоколем Е40; в –натриевая
лампа ВД трубчатой формы с цоколем Е40 (ламп типа
ДНаТ);
г – дуговая ртутная люминесцентная лампа
ВД типа ДРЛ с цоколем Е40
Таким образом, традиционные
энергосберегающие мероприятия в среднем
могут обеспечить экономию ЭЭ в
осветительных сетях РФ на уровне
≥ 40%
Вторая:
- нетрадиционные технологии,
основанные на эффективном использовании
нетрадиционных источников света,
например, естественного света и
солнечной энергии.
Потенциал энергосбережения достигает 50%
(для варианта осветительной установки
высокой энергетической эффективности!)
Интеграция первой и второй групп в единую
осветительную систему совмещенного
освещения, управляемого системой
автоматического управления (САУ) позволяет
достичь потенциала энергосбережения 65%
Что собой представляют инновационные
технологии, основанные на эффективном
использовании естественного света и
солнечной энергии?
Каковы перспективы и потенциал Солнца
как источника освещения?
В течение года Земля получает от Солнца
около 600 квадриллионов кВтч (15 степень)
лучистой энергии, что в 20000 раз больше
того, что вырабатывают все используемые в
настоящее время источники энергии.
Плотность потока солнечной энергии у
земной поверхности около 1кВт/кв.м, что
открываются неограниченные возможности
использования естественного света для
освещения внутренних помещений зданий в
светлое время суток.
Где эти системы эффективны?
В первую очередь помещения с
недостаточным естественным освещением:
►торговые залы большинства
супермаркетов, в которых искусственное
освещение используется в течение всего
рабочего времени.
►Офисы и другие производственные
помещения, расположенные в глубине
сооружений.
Логика энергосбережения предполагает
замену искусственного света на естественный
свет.
Летом при ясной погоде освещенность на
улице достигает 80.000 - 100.000 люкс.
В торговом зале типового супермаркета
освещенность 400лк создается ОУ мощностью
от 80 до 240кВт,
по Томску – около 4 МВт установленной
мощности.
Эффект экономии зависит от ресурса
солнечной энергии и естественного света.
На широте г. Томска потенциал
энергосбережения при использовании систем
Solatube - 50%.
Принцип действия

Естественный свет попадает на
купол и с помощью системы
линз передается вниз по
световоду

Далее, многократно отражаясь,
по световоду поступает в
помещение и равномерно
рассеивается диффузором
(рассеивателем), заполняя
пространство помещения
благоприятным естественным
светом

Световод изнутри имеет
многослойное отражающее
покрытие с коэффициентом
отражения 99,7%
Системы Solatube решают проблемы:
► Низкого
уровня
помещений - КЕО;
естественной
освещенности
► Повышенной
утомляемости,
снижения
работоспособности, ошибок в работе, частых
случаев заболеваемости персонала;
► Больших
затрат ЭЭ на освещение и средств на ее
оплату;
► Повышенного
внутреннего тепловыделения
помещениях с высокой освещенностью.
в
►
ОУ на ЛН, базовая мощность 100%,
освещенность Е=200лк, световая отдача
15лм/Вт.
►
Реконструкция: повышение
энергетической эффективности освещения
и соответствие нормативным
требованиям:
- освещенность Е = 400лк;
Эффект энергосбережения
100
80%
85%
90,8 %
80
55%
60
40
20
0
ЛН
КЛЛ
ЛЛ Т5 с
ЭПРА
Solatube ®
САУ
освещения
До установки
гелиосистемы
(коттедж)
После
установки
гелиосисте
мы
Гелиосистемы
в рабочем
кабинете
Гелиосистемы в офисе
Дневной свет в
торговом зале –
это активный
менеджер
торговли
Потолок
помещения
с
гелиосисте
мами
Вид на крышу
здания с системами
Solatube
Светоприемный купол и Флэшинг могут
быть установлены на крыше любой
конструкции
на первых «Зеленых Олимпийских Играх» для
освещения спортивного зала Пекинского университета
Системы естественного света
Системы Solatube®, благодаря применению
современных высоких технологий при их
изготовлении, имеют 10-ти летний срок
гарантии!
Срок службы – 20 -30 лет.
При установке на любых сооружениях они
становятся элементами капитального
строительства и замене не подлежат на полный
срок эксплуатации зданий.
Системы солнечного освещения относятся к
разряду «зеленых» (экологически чистых)
технологий, а здания, оснащенные ими,
соответствуют требованиям СНиП по
естественной освещенности и переходят в
разряд «зеленых», снижающих негативное
воздействие на окружающую среду.