Способы экономии электроэнергии в осветительных установках
Расход электроэнергии на освещение промышленных предприятий непрерывно растет и составляет в среднем по отраслям промышленности 5 — 10% их общего потребления. По отдельным отраслям расход электроэнергии на осветительные установки существенно колеблется: в металлургических предприятиях — около 5%, в машиностроения -10%, в легкой промышленности — и среднем 15%. На некоторых предприятиях легкой промышленности доля расхода электроэнергии на осветительные установки превышает 30%.
Электрическое освещение — наряду с другими устройствами технического оснащения производственных помещений создает комфортные условия для производительного труда, уровень освещенности значительно влияет на производительность труда. Поэтому задачу экономии электроэнергии на осветительных установках следует понимать так, чтобы при минимальных затратах электроэнергии путем правильного устройства и эксплуатации осветительных установок обеспечить оптимальную освещенность производственных помещений и рабочих мест и высокое качество освещения, создать обстановку для наиболее производительного труда работающих.
Для действующей осветительных установок фактическая освещенность зависит от фактической освещенности, площади помещения; числа светильников, числа ламп в каждом светильнике, светового потока каждой лампы, коэффициента использования светового потока,
Величина светового потока лампы, зависит от типа и мощности лампы, напряжения на лампе и степени ее износа. Коэффициент использования светового потока зависит от следующих факторов: к. п. д. и формы кривой распределения силы света светильников, высоты подвеса светильников, возрастая с ее уменьшением, площади помещения S.
Экономия электроэнергии при проектировании осветительных установок
Строительные нормы предусматривают рекомендации по рациональной цветов отделке стен, потолков, полов, ферм, балок, а также технологического оборудования цехов промышленных предприятий в целях улучшения освещения производственных помещений и условий труда.
При проектировании естественного и искусственного освещения помещений производственных зданий должно учитываться повышение освещенности рабочих мест за счет отраженного света от поверхностей интерьеров, отделка которых осуществляется в соответствии с рекомендациями строительных норм.
Расход электроэнергии на электрическое освещение зависит от числа и мощности ламп, потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА) и в осветительной сети и от — числа часов использования мощности осветительных установок за данный период (например, год).
Продолжительность горения ламп в большой степени зависит от рационального устройства и максимального использования естественного освещения.
Рациональное устройство естественного освещения производственного помещения и создание достаточной освещенности рабочих поверхностей, требующейся технологическим процессом производства, должно быть предусмотрено при проектировании здания. Иногда об этом забывают, применяя проекты зданий, предназначенных для производств с меньшими требованиями к уровню освещенности. Недостаточная естественная освещенность в подобных зданиях ниже допустимой для данного типа производства, особенно в облачные зимние дни, приводит к необходимости использования электрического освещения в дневное время.
Эффективность и продолжительность использования естественного освещения зависят от состояния остекления, и для поддержания его в чистоте требуется регулярная очистка стекол. Периодичность очистки зависит от степени загрязнения воздушной среды производственного помещения и наружного воздуха.
Правила технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ) требуют производить не менее двух чисток стекол в год при минимальной запыленности и не менее четырех при значительных выделениях пыли, дыма и копоти.
Методы очистки зависят от стойкости загрязнений: для легко удаляемой пыли и грязи достаточно промывки стекол мыльным раствором и водой с последующей протиркой. При стойких маслянистых загрязнениях, масляной копоти для очистки необходим применять специальные составы.
Эффективность регулярной протирки остекления очень высока: продолжительность горения ламп при двухсменной работе цехов сокращается в зимнее время не менее чем на 15%, а в летнее время на 90%.
Экономное расходование электроэнергии на осветительные установки в большой степени зависит от правильного выбора источников света и светильников, а также рациональной эксплуатации осветительных установок.
При выборе светильников учитывается высота помещений, их размеры, условия среды, светотехнические данные светильников, их энергетическая экономичность, требуемая освещенность, качество освещения и др. Важнее значение для экономичности светильников имеют отражатели.
Управление электрическим освещением
Для экономного расходования электроэнергии в электроосветительные установках должна быть предусмотрена рациональная система управления освещением. Правильно построенная схема управления освещением помогает сократить продолжительность горения ламп и с этой целью предусматривает возможность включения и выключения отдельных светильников, групп их, помещения помещения, здания, всего предприятия.
В невысоких и небольших производственных и вспомогательных помещениях (с высотой до 4—5 м) возможно применение выключателей на один-два светильника или малую группу светильников.
Для крупных цехов возможно применение дистанционного контакторного управления освещением всего цеха и ограниченного количества мест — одного или двух, что облегчит управление освещением и позволит более экономно расходовать электроэнергию.
Пульт управления освещением размещается в помещениях дежурного персонала.
Управление наружным освещением с разделением его на части (освещение дорог и проездов, охранное освещение, освещение открытых мест работы, освещение больших площадей и открытых складов) должно быть максимально централизовано в масштабе всего предприятия. Централизуется обычно и управление освещением всего предприятия, т. е. освещением всех зданий и наружным освещением. Для дистанционного управления освещением используются телефонные кабели и кабели телеуправления. Управление освещением всего предприятия, как правило, сосредоточивается на пункте дежурного энергетического хозяйства предприятия.
Централизация управления освещением всего предприятия преследует цель выбора наиболее рационального времени включения и выключения освещения, сочетания его с уровнем естественной освещенности, с началам, перерывами и окончанием работ в цехах предприятия.
В практике применяются различные схемы автоматизации управления освещением. Наиболее часто автоматизируется управление наружным освещением. Для автоматического управления освещением применяются фотоэлементы или фотосопротивления, которые служат датчиками для автоматов управления. Датчика регулируются на определенный минимальный уровень естественной освещенности для выключения освещения с наступлением рассвета и включения его в сумерках.
Экономия электроэнергии при эксплуатации осветительных установок
Важнейшее значение для экономии электроэнергии в осветительных установках имеют их правильная эксплуатация и ремонт. Службой главного энергетика должны составляться планы и графики осмотров, чисток, замен ламп и планово-предупредительного ремонта осветительных установок и осуществляться контроль за их выполнением.
Обширная группа мероприятий по экономии электроэнергии связана с правильной эксплуатацией и ремонтом осветительных установок. Важнейшие из них — разработка и внедрение методов и устройств для своевременной очистки светильников и замены изношенных ламп, значение которых для рационального расхода электроэнергии на освещение чрезвычайно велико.
Сокращение продолжительности горения ламп дает прямую экономию электроэнергии, к этому направлены мероприятия по максимальному использованию естественного освещения, правильному устройству управления освещением, применению автоматического и программного управления освещением.
Правилами технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ) предусмотрено, что очистка ламп и светильников производится в сроки, определяем, ответственным за электрохозяйство, в зависимости от местных условий. В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) и ведомственных инструкциях имею, указания о рекомендуемой периодичности чистки светильников. Потерн светового потока резко возрастают от загрязнения светильников.
Для обеспечения экономичной эксплуатации применяемые светильника должны допускать легкий съем всех загрязняющихся частей — защитных стекол, отражателей, рассеивателей, патронов для их очистки в стационарных условиях мастерских.
Должны быть в деталях проработаны процессы замены съемных деталей светотехнической арматуры чистыми и очистки грязных деталей и мастерских с применением специальных моющих составов и средств механизации. В эксплуатации должен иметься обменный фонд не менее 5 — 10% съемных деталей, находящихся в осветительных установках.
Следует устранять одну из главных причин неудовлетворительной эксплуатации светильников — трудность доступа к ним. Особенно это касается цехов высотой более 4 м, где остро стоят эти вопросы. Наиболее удобны для обслуживания осветительных установок стационарные устройства, в том числе: технические этажи (устраиваемые для различного рода коммуникаций, вентиляции, кондиционирования воздуха), площадки, специальные электротехнические мостики.
Поддержание номинальных уровней напряжения в осветительной сети
Колебания напряжения приводят к перерасходу электроэнергии. Напряжение на выводах ламп не должно быть выше 105% и ниже 85% номинального напряжения. Снижение напряжения на 1% вызывает уменьшение светового потока ламп: накаливания — на 3 — 4%, люминесцентных ламп — на 1,5% и ламп ДРЛ — на 2,2%.
Одной из основных причин, вызывающих значительные колебания напряжения в осветительной сети промышленных предприятий являются пусковые токи крупных электродвигателей, установленных на агрегатах с тяжелыми маховыми массами, прессах, компрессорах, молотах и др. Значительно повышается напряжение в электросети промышленных предприятий в ночное время, когда остаются выключенными на ночь компенсирующие устройства. Колебание напряжения вызывается также изменением силовой нагрузки в течение суток.
Для устранения влияния колебаний напряжения на эффективность осветительной установки применяются отдельные трансформаторы для осветительной нагрузки и компенсирующие устройства, включаемые и отключаемые строго но суточному графику.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Пути экономии электроэнергии и затрат в осветительных и облучательных установках
Освещение как потребитель электроэнергии
В любом производственном процессе под повышением эффективности понимается прирост производительности при сохранении (или снижении) уровня затрат при сохранении (или повышении) уровня производительности.
Продукцией осветительных установок является световой поток, падающий на рабочую поверхность, затратами — единовременные капитальные затраты на осветительные установки и расходы на содержание осветительных установок, в первую очередь на замену источников света и на оплату электроэнергии. Оплата электроэнергии имеет особый смысл, так как, помимо плановой стоимости электроэнергии, определяющим является народнохозяйственное значение экономии электроэнергии осветительных установок, которая сводится к сокращению как непосредственно капитальных затрат, так и эксплуатационных расходов, т.е. к сокращению расхода электроэнергии.
Экономия электроэнергии в осветительных установках имеет немаловажное значение в общем балансе электропотребления. В Республике Беларусь на нужды освещения расходуется около 15% всей вырабатываемой электроэнергии. Установленная мощность освещения в промышленности находится в пределах от 1 до 20% мощности установленного силового электрооборудования.
В США на освещение расходуется около 20% всей электроэнергии, или 5% всех топливно-энергетических ресурсов. Примерно 20% этой энергии идет на нужды освещения в быту, 40% — на освещение коммерческих и общественных зданий (включая школы) и по 20% — на освещение промышленности и транспорта.
По данным экономического отдела фирмы Philips, потребление электроэнергии на освещение в процентах от суммарного расхода энергии всех видов на хозяйственные нужды составило: в среднем по всем странам мира — 4,5%, в США — 5%, Великобритании — 4%, Нидерландах — 3,5%, Японии — 3,3%, во Франции — 2%.
В Германии электроэнергия, потребляемая в установках искусственного освещения (примерно 8% от всей вырабатываемой электроэнергии), распределяется следующим образом: промышленные предприятия — 32%, жилые здания — 28%, торговые предприятия — 16%, наружное освещение городов — 13%, транспорт — 8%, сельское хозяйство — 3%.
Можно предположить, что в связи с ростом материального благосостояния развитых стран мира доля освещения в общем объеме энергопроизводства постоянно возрастает.
Способы экономии электроэнергии и затрат на освещение
Международная комиссия по освещению (МКО) предлагает при поиске путей экономии электроэнергии без ущерба для качества освещения следующий комплекс мероприятий:
– анализ зрительной задачи с целью определения ее сложности и длительности, с учетом зрительного восприятия в зависимости от возраста работающего и других факторов;
– обеспечение необходимой освещенности для данной зрительной задачи в проектных решениях;
– выбор наиболее экономичных источников света;
– выбор эффективных светильников, обладающих необходимыми характеристиками светораспределения и нужным конструктивным исполнением;
– увеличение коэффициентов отражения поверхностей помещений для повышения коэффициента использования осветительной установки;
– обеспечение гибкости управления осветительными сетями, позволяющего отключать отдельные участки или уменьшать освещенность в случае необходимости;
– совместное использование систем естественного и искусственного освещения;
– организацию соответствующих режимов обслуживания, включающую периодическую чистку светильников и поверхностей помещения, а также замену ламп.
В нашей стране уровни освещенности и требования к осветительным установкам предприятий различных отраслей народного хозяйства, общественных и жилых помещений определялись рядом директивных документов [1–5], различными отраслевыми нормами искусственного освещения и рекомендациями по его устройству, а также рядом других общесоюзных и ведомственных руководящих нормативных документов.
Экономия электроэнергии и затрат на освещение может быть получена за счет: совершенствования систем освещения; использования эффективных источников света; правильного выбора и рационального размещения светильников и применения новых осветительных приборов и устройств; организации управления освещением и его автоматизации; рационального построения осветительных сетей; введения планомерной эксплуатации освещения.
Для большинства зрительных работ в соответствии с действующими нормативными документами может быть использована как система одного общего освещения, так и система комбинированного освещения (общее плюс местное). Зрительные работы очень высокой точности по своей психофизиологической специфике всегда требуют применения системы комбинированного освещения. Для зрительных работ высокой и средней точности допускается использование обеих систем в зависимости от результатов технико-экономического сопоставления осветительных установок и конкретных возможностей устройства освещения. Последние определяются особенностями технологии производства и способом организации рабочих мест.
Вторым направлением, позволяющим получить экономию материальных и энергетических ресурсов, расходуемых на освещение, является применение эффективных источников света. Одним из наиболее эффективных способов уменьшения установленной мощности освещения является использование источников света с высокой световой отдачей. В большинстве осветительных установок целесообразно, как правило, применять газоразрядные источники света: люминесцентные лампы (ЛЛ), в том числе и компактные (КЛЛ) и газоразрядные лампы высокого давления (ГЛВД) — дуговые ртутные типа ДРЛ, металлогалогенные типа ДРИ, натриевые типа ДНаТ. В настоящее время взамен ламп накаливания появились компактные люминесцентные лампы.
Важным резервом экономии электроэнергии в осветительных установках являются обоснованный выбор эффективного осветительного прибора и рациональное его применение.
Расход электроэнергии может быть уменьшен за счет правильного выбора светораспределения осветительных приборов и их конструктивного исполнения. При выборе типа светильника для внутреннего освещения следует в первую очередь учитывать условия среды освещаемого помещения. Одновременно должны быть учтены и другие технические требования (если они имеются), налагающие ограничения на конструктивное исполнение светильника. После установления необходимой степени защиты светильника от воздействия окружающей среды определяется оптимальное светораспределение, необходимое в рассматриваемом случае.
Эффективным способом экономии электроэнергии при освещении люминесцентными лампами является применение светильников, укомплектованных стартерными пускорегулирующими аппаратами (ПРА), а также электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Потери мощности в стартерных схемах зажигания меньше, чем в бесстартерных, в 1,5–2,0 раза. Стартерные схемы зажигания всегда обеспечивают также более низкие годовые затраты. Область применения бесстартерных ПРА должна ограничиваться случаями, когда решающими являются не технико-экономические, а специфические технические соображения.
Значительная экономия электроэнергии и затрат может быть получена за счет оптимизации параметров осветительных установок. Экономию электроэнергии, около 6–20%, можно получить за счет снижения коэффициента запаса осветительной установки в зависимости от эксплуатационной группы используемого светильника, т.е. от его конструктивного исполнения.
Особое внимание следует уделять выбору схем размещения светильников. Для повышения экономичности осветительных установок, помимо традиционно применяемых «равномерных» схем с расположением светильников в вершинах прямоугольников или ромбов, перспективно использование целого ряда так называемых «неравномерных» схем размещения. Повышение энергетической эффективности осветительных установок при неравномерном размещении светильников имеет место в тех случаях, когда при их равномерном размещении дискретные с большим разрывом мощности ламп приводят к резкому увеличению коэффициента неравномерности освещения, т.е. к отклонению расчетной освещенности от нормированного значения или к необходимости увеличения числа светильников, что ведет к росту годовых затрат и повышенному расходу электроэнергии.
Важным вопросом в деле экономии электроэнергии и затрат в осветительных установках является совершенствование схем питания и распределения электрической энергии. Сюда можно отнести рациональный выбор размещения пунктов питания и трасс прокладки осветительных сетей.
Перспективным направлением является также питание освещения напряжением 380/660 В в крупных производственных зданиях с большими электросиловыми нагрузками, где для силовых электроприемников применяется такая система напряжения. Использование в этих случаях специальных источников света позволяет получить экономию электроэнергии от 3,0 до 13,0% при одновременном уменьшении годовых затрат на 5,0–7,0%.
Большой резерв экономии электроэнергии, расходуемой на освещение, заложен в максимальной рационализации управления и регулирования освещением. Своевременное включение и выключение освещения с учетом существующего режима работы предприятия, согласование работы искусственного освещения с динамикой естественного освещения (с целью максимального использования последнего), а также обеспечение возможностей регулирования искусственного освещения в течение рабочей смены (динамическое освещение) позволяют получить значительную экономию электроэнергии.
Как показывает практика и подтверждают многочисленные исследования, осуществление мероприятий по централизованному управлению освещением может обеспечить экономию 10–20% электроэнергии, расходуемой на освещение. В целях экономии электроэнергии в помещениях с боковым и комбинированным естественным светом управление освещением должно обеспечить возможность отключения рядов светильников, параллельных окнам. В протяженных цехах светильники должны отключаться не целыми рядами, а группами, которые по условиям производства должны работать одновременно. Это может привести к снижению расхода электроэнергии примерно на 5–10%.
При освещении больших помещений (площадью более 500 м 2 ) с большой удельной установленной мощностью (20 Вт/м 2 и более) необходимо предусматривать централизованное автоматическое или ручное управление искусственным освещением, которое бы позволило своевременно включать и выключать частично или полностью осветительные установки в начале и конце работы с учетом графиков работы отдельных участков, а также выключать осветительные установки с газоразрядными лампами высокого давления мощностью более 1000 Вт на обеденный перерыв, оставляя включенным только дежурное освещение.
В помещениях с совмещенным освещением рекомендуется регулировать включение и выключение частей осветительной установки в зависимости от уровня освещенности, создаваемой естественным светом в различных зонах помещения. Автоматическое или ручное централизованное управление может обеспечить при некотором увеличении капитальных затрат на устройство автоматизации управления и регулирования освещения, при простом включении и выключении по заданным заранее графикам экономию электроэнергии около 10–15%, а в установках совмещенного освещения — до 10–20% и более в зависимости от сезонной длительности светлого времени суток и графика работы конкретного предприятия.
Большие возможности для экономии электроэнергии в установках наружного освещения городов, населенных пунктов и промышленных предприятий создаются при использовании устройств централизованного дистанционного или телемеханического, а также автоматического управления освещением. Такие устройства позволяют уменьшить потребление электроэнергии на уличное освещение до 50%.
Еще одним фактором, кроме вышеперечисленных, позволяющим уменьшить установленную мощность осветительных установок, является правильный выбор окраски потолков, стен и полов помещений, а также их своевременная чистка и обновление. Отражающая способность поверхностей помещения зависит от их светлоты, а также от степени загрязненности и выцветания красок. Скорость загрязнения зависит от угла наклона поверхности к горизонтали. В сильно запыленных помещениях освещенность уменьшается на 10–18% вследствие уменьшения отражающих свойств поверхности. Поэтому при выборе характера отделки интерьера целесообразно отдавать предпочтение светлым тонам. Не меньшее внимание необходимо уделять своевременной очистке отражающих поверхностей.
Одним из важных резервов экономии электроэнергии и затрат на эксплуатацию осветительных установок является нормализация режимов напряжения в осветительных сетях. Опыт работы осветительных установок самого различного назначения показывает, что в связи с неравномерностью графиков электрической нагрузки в осветительных сетях неизбежно возникает отклонение напряжения от номинального.
При превышениях напряжения резко возрастает мощность, потребляемая источниками света, а средний фактический срок службы ламп значительно уменьшается. Таким образом, перенапряжения приводят к экономическому ущербу, обусловленному перерасходом электроэнергии, потребляемой на освещение, и сокращением срока службы источников света.
Основными способами борьбы с перенапряжениями в настоящее время являются использование различных способов ограничения напряжения, а также применение источников света, рассчитанных на работу в режиме перенапряжения.
Анализ работы ограничителей напряжения в сетях освещения показывает, что экономия электроэнергии достигает 15% общего расхода энергии на освещение промышленных и крупных административных зданий.
В качестве резюме в табл. 1, взятой из [3], показан потенциал экономии электроэнергии от внедрения различных мероприятий по совершенствованию осветительных установок.
Таблица 1. Потенциал экономии электроэнергии при совершенствовании ОУ [3]
Переход на светильники с эффективными разрядными лампами (в среднем):
Источник
