Данилов Н.И., Щелоков Я.М. Основы энергосбережения

Подождите немного. Документ загружается.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

встраиваемые светильники для общественных зданий, снабженные эффек-

тивными светоперераспределяющими элементами (зеркальными решетка-

ми и отражателями, призматическими рассеивателями) имеют обычно

КПД, превышающий 70 %, а этот показатель у новых подвесных светиль-

ников, излучающих как в нижнюю полусферу, так и на потолок, превыша-

ет 80 %. Здесь следует указать, однако, что по величине КПД светильников

нельзя однозначно оценивать эффективность осветительной установки, не-

обходимо учитывать и характер кривой силы света (КСС).

Еще один резерв в сокращении энергопотребления освещением – по-

вышение светлоты отделки поверхностей помещения, естественно, в ра-

зумных и доступных пределах. Как видно из рис. 12.18, в помещении с

темными стенами, потолком и полом для достижения заданной освещен-

ности может потребоваться на 35 – 50 % больше мощности освещения, чем

в светлом помещении с высокими коэффициентами отражения поверхно-

стей.

О возможных мерах модернизации старых осветительных установок

Практика показывает, что большинство осветительных установок с

ЛЛ в помещениях промышленных и общественных зданий, оборудованных

в 70 – 80-х гг., технически и морально устарели (рис. 12.19, 12.20); обозна-

чения: ЛН – лампы накаливания общего назначения; ГЛН – галогенные ЛН

на напряжение 220 – 230 В; ЛЛ – линейные люминесцентные лампы;

КЛЛ – компактные ЛЛ со встроенным ЭПРА; ДРЛ – ртутные лампы высо-

кого давления с люминофором; МГЛ – металлогалогенные лампы;

НЛВД – натриевые лампы высокого давления; НЛНД – натриевые лампы

низкого давления.

В этих ОУ применяются ЛЛ «старого поколения» (диаметром 38 мм)

и низкоэффективные: светильники, снабженные опаловыми рассеивателя-

ми, диффузными отражателями или окрашенными белой эмалью решетка-

349

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

ми. Иногда в производственных помещениях встречаются даже светильни-

ки с «голыми» ЛЛ. Все старые светильники, как правило, укомплектованы

неэкономичными электромагнитными ПРА.

Рис. 12.19. Рост световой отдачи источников света общего назначения с

начала эры электрического освещения (1879 г.) до конца ХХ в.

Рис. 12.20. Величины световой отдачи современных источников света обще-

го назначения в зависимости от номинала их мощности

350

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

В связи с применением неэффективных ламп, ПРА и светоперерас-

пределяющих элементов подобные установки искусственного освещения

превратились в «пожирателей» электроэнергии и не отвечают современ-

ному уровню развития светотехники.

Новые средства внутреннего освещения – ЛЛ с повышенной свето-

отдачей (диаметром 26 мм), светильники с зеркальными отражателями и

решетками, электронные высокочастотные ПРА, а также светорегулирую-

щие приборы и системы – дают возможность резко снизить потребляемую

мощность ОУ при одновременном повышении качества освещения и ком-

форта световой среды помещения.

Базируясь на обширном опыте модернизации ОУ административных

и других общественных зданий, накопленном за рубежом в последние

10 – 15 лет, можно воспользоваться 3-ступенчатой схемой повышения

энергоэффективности освещения. За исходный вариант, в качестве типово-

го примера, принимаются ОУ со старыми типами ЛЛ (ø 38 мм), установ-

ленными в светильниках с электромагнитными ПРА и белыми (диффуз-

ными) экранирующими решетками.

1-я ступень. Замена старых светильников на новые типы с ЛЛ диа-

метром 26 мм с трехполосным спектром (повышенная светоотдача) и зер-

кальными решетками снижает расход электроэнергии на 25 – 30 % (если

принять энергопотребление такой ОУ за 100 %).

2-я ступень. Укомплектование этих новых светильников электрон-

ными ПРА вместо электромагнитных дает выигрыш еще примерно в 20 %.

3-я ступень. Использование систем автоматического регулирования

освещенности от светильников в зависимости от интенсивности естествен-

ного освещения в течение дня может привести к дополнительной

20 – 25 %-ной экономии электроэнергии.

Если при реконструкции устаревших ОУ реализовать весь комплекс

перечисленных мер, то вполне реально снизить установленную мощность

351

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

на 65 – 75 % (!). При этом, естественно, следует иметь в виду, что новое

высокоэффективное светотехническое оборудование существенно дороже.

Сроки окупаемости капитальных затрат при модернизации ОУ за

счет экономии электроэнергии могут быть самыми различными и зависят

от следующих факторов:

• тарифа на электроэнергию;

• разницы в ценах на новые и старые светильники;

• разницы в мощности, потребляемой старым и новым светильни-

ком;

• суммарного времени работы ОУ в год.

Таблица 12.3

Сравнительные характеристики комплекта «люминесцентная лампа

ø 26 мм с 3-полосным спектром + ПРА» при включении

с электромагнитным и с электронным пускорегулирующим аппаратом

Потребляемая мощность, Вт Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт

ЛЛ ЛЛ+ПРА ЛЛ ЛЛ+ПРА

При

При вклю-

включе-

с элек- с с элек- с с элек- с с элек- с

чении с

нии с

тро-

магнит-

ным

ПРА

элек-

трон-

ным

ПРА

тро-

магнит-

ным

ПРА

элек-

трон-

ным

ПРА

электро-

магнит-

ным ПРА

электрон-

ным ПРА

тро-

магнит-

ным

ПРА

элект-

рон-

ным

ПРА

тро- элек-

магнит- трон-

ным ным

ПРА ПРА

58 50 71 55 5200 5000 90 100 73 91

36 32 46 36 3350 3200 93 100 73 89

18 16 23 19 1350 1300 75 81 59 68

Таким образом, как видно из приведенных данных, при использова-

нии электронных ПРА мощность, потребляемая одноламповым светильни-

ком (ЛЛ+ПРА) снижается: для ЛЛ 58 Вт – на 22 %, для ЛЛ 36 Вт – на 21 %,

для ЛЛ 18 Вт – на 17 %; световая отдача (Ф, лм/Р , Вт) соответствен-

ЛЛ+ПРА

но увеличивается на 25, 21 и 15 %.

352

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

12.7. Методика расчета общего освещения помещений

В практике проектирования внутреннего освещения прежде всего

возникает задача определения числа светильников, необходимого для об-

щего освещения помещения того или иного назначения.

Исходные данные

1. Габариты помещения: а – длина (м); b – ширина (м); S – площадь

(м

); Н – высота (м).

2. Коэффициенты отражения поверхностей: потолка (p

); стен (р

);

пола (p

3. Нормируемый уровень горизонтальной освещенности (Е

, люкс)

для данного вида помещения выбирается в соответствии с международны-

ми или национальными нормами (СНиП 23-05-95, введены с 01.01.96 г.),

см. разд. 12.8.

Затем по каталогам фирм-изготовителей определяется тип светиль-

ника и ламп в соответствии с рекомендациями, имеющимися в справочни-

ках по проектированию освещения или на основе опыта инженера-

проектировщика.

Расчет требуемого числа светильников (N ) для обеспечения норми-

руемой Е

(лк) проводится методом коэффициента использования осве-

тительной установки (U ) [40].

Исходная формула метода:

оул

зн

SкE

⋅⋅

⋅

(12.1)

где N – искомое число выбранных для освещения светильников, шт.; Е

с н

нормируемая освещенность, лк; к

– коэффициент запаса, учитывающий

старение ламп и запыление светильников во время эксплуатации (к =

353

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

= 1,25 – 1,5 в зависимости от характера воздушной среды); S – площадь

помещения, м

; n – количество ламп в одном светильнике, шт.; Ф

– свето-

вой поток одной лампы, лм (из каталога); U – коэффициент использова-

оу

ния осветительной установки (из таблиц).

В общем виде коэффициент использования определяется как

U = Ф

оу р.п

/ΣФ , где Ф – световой поток, вышедший в помещение от всех

л р.п

светильников и установившийся на расчетной плоскости (например, на

уровне 0,8 м от пола) после многократных отражений от стен, пола и по-

толка; ΣФ – суммарный световой поток всех ламп, установленных в све-

тильниках данного помещения.

Из приведенных соотношений следует, что чем больше величина

U , тем меньше светильников и соответственно ламп требуется для дос-

оу

тижения нормы Е

в данном помещении. Другими словами, U характери-

оу

зует энергетическую эффективность осветительной установки.

Величина коэффициента использования U зависит:

оу

• от КПД светильника;

• формы его кривой силы света;

• геометрических пропорций освещаемого помещения, характери-

зуемых индексом помещения i;

• сочетания величин коэффициентов отражения потолка, стен и по-

ла (р

Индекс помещения прямоугольной формы рассчитывается:

)( bah

⋅

(12.2)

где a, b – длина и ширина помещения, м; h

– расчетная высота, м, – рас-

стояние по вертикали от плоскости расположения светильников до расчет-

ной (рабочей) плоскости помещения (рис. 12.21).

Для потолочных и встраиваемых светильников расчетная высота оп-

354

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

ределяется в соответствии с рис. 12.21 как разность высоты помещения и

уровня расчетной плоскости: h

≈ Н – 0,8 м.

В случае подвесных светильников необходимо учесть длину свеса:

≈ Н – (h +0,8 м). Это справедливо, когда Е

с н

нормируется на том

или ином уровне от пола. Когда Е

нормируется на полу: для потолочных и

встраиваемых светильников h

≈ Н, для подвесных – h = Н – h .

р с

Рис. 12.21. Расчетная схема для определения индекса помещения

Для оценки коэффициентов отражения р поверхностей помещения

можно руководствоваться следующими данными:

Краски р Строительные и отде- р

лочные материалы

Белая……………

светло-серая……

«средне-серая»…

темно-серая…….

0,7 – 0,8

0,4 – 0,6

0,25 – 0,35

0,10 – 0,15

светлый паркет…… 0,30

темный паркет…… 0,10

светлый мрамор…. 0,6 – 0,7

темный мрамор….. 0,30

355

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

356

светло-синяя…….

темно-синяя……..

светло-зеленая…..

темно-зеленая……

светло-желтая……

коричневая………

розовая…………..

темно-красная……

0,4 – 0,5

0,15 – 0,20

0,45 – 0,50

0,15 – 0,20

0,60 – 0,70

0,20 – 0,30

0,45 – 0,55

0,15 – 0,20

гранит………………

цемент, бетон……….

кирпич красный…….

кирпич белый………

0,20 – 0,25

0,2 – 0,3

0,1 – 0,15

0,4

Значения U

оу

рассчитаны для каждого конкретного типа светильника

и, как правило, приводятся в каталогах фирм-изготовителей.

Пример расчета U

оу

для промышленного светильника типа РАХ

фирмы V-LUX (Бельгия) приведен в табл. 12.4. В светильнике установлены

две люминесцентные лампы по 36 Вт; световой поток каждой ЛЛ равен Ф

= 2500 лм, КПД светильника – 73 %. Защитный колпак из бесцветного по-

лиметилметакрилата, степень защиты от пыли и воды – IР65.

Таблица 12.4

Коэффициенты использования светового потока для 2-ламповых

светильников типа РАХ*

Коэффициенты отражения

Индекс поме-

щения

0,8

0,5

0,3

0,8

0,5

0,1

0,7

0,5

0,3

0,7

0,5

0,1

0,7

0,3

0,7

0,3

0,1

0,5

0,3

( потолок)

(стены)

(пол)

Коэффициенты использования U

оу

0,6

0,8

1,0

1,25

1,50

2,00

2,50

3,00

4,00

5,00

0,31

0,38

0,45

0,51

0,55

0,62

0,67

0,71

0,76

0,79

0,30

0,36

0,41

0,46

0,50

0,56

0,59

0,62

0,66

0,68

0,30

0,37

0,43

0,48

0,53

0,60

0,64

0,68

0,72

0,75

0,29

0,35

0,40

0,45

0,49

0,54

0,58

0,60

0,64

0,66

0,24

0,30

0,36

0,41

0,46

0,53

0,58

0,62

0,68

0,71

0,23

0,29

0,34

0,39

0,43

0,49

0,53

0,56

0,60

0,63

0,28

0,34

0,40

0,45

0,49

0,55

0,59

0,62

0,66

0,68

*Таблица воспроизведена из каталога фирмы V-LUX (с. 61) в несколько сокращенном

виде

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

Примеры расчета освещения помещений с применением таблиц ко-

эффициентов использования.

1. Определить количество потолочных светильников типа РАХ 2x36

Вт с люминесцентными лампами белого света, имеющими единичный све-

= 2500 лм, для обеспечения средней освещенности Етовой поток Ф = 300

л н

лк на уровне 1 м от пола в производственном помещении со следующими

параметрами: длина а = 30 м; ширина b = 5 м; S = 150 м

; высота Н = 4 м.

Коэффициенты отражения: потолок p

= 0,7; стены p

= 0,5; пол p =

= 0,1.

Воздушная среда – со средней степенью запыленности (коэффициент

запаса к ≈ 1,3). Светильники монтируются непосредственно на потолке,

т.е. расчетная высота h

= Н – 1 м = 3 м. Находим индекс помещения по

формуле (12.2):

.5,1

)530(3

530

≈

⋅

Из приведенной выше табл. 12.4 для i = 1,5 и p

= 0,7/0,5/0,1 оп-

ределяем искомое значение коэффициента использования U = 0,49.

оу

Итак, для расчета необходимого числа светильников (N ) при задан-

ных условиях имеем все требуемые данные:

= 300 лк; к = 1,3; S =150 м

; п = 2; Ф = 2500 лм; U

3 л оу

= 0,49.

Пользуясь формулой (12.1), находим:

49,025002

1503,1300

≈

⋅⋅

⋅

шт.

2. В административном групповом бюро (офисе) площадью 30 м

(а = 6 м, b = 5 м, Н = 3 м) рабочие места оснащены персональными компь-

ютерами. В соответствии с нормами в плоскости столов должна быть обес-

печена средняя Е = 500 лк, а применяемые светильники должны иметь ог-

раниченную яркость, чтобы исключить мешающие отражения в дисплеях.

Помещение имеет светлую отделку ограждающих поверхностей: коэффи-

357

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 12. Светотехника

циенты отражения: р = 0,8; р = 0,5; р = 0,3. Для освещения выбраны

1 2 3

встраиваемые в подвесной потолок квадратные светильники типа INW

фирмы V-LUX (Бельгия) с четырьмя люминесцентными лампами тепло-

белого света по 18 Вт (Ф = 1050 лм) и зеркальными экранирующими ре-

шетками, продольные и поперечные элементы которых имеют параболиче-

ский профиль, что резко снижает яркость выходного отверстия светильни-

ка под необходимыми углами наблюдения (тип решетки АВ/АВ – Аnadized

Bright). КПД светильника равен 69 %.

По формуле (12.2) вычисляем индекс помещения, предварительно

приняв расчетную высоту h

= Н – 0,8 м = 2,2 м:

25,1

)56(2,2

≈

⋅

Коэффициент запаса для нормальных условий запыления воздушной

среды принимаем равным к

= 1,25.

Из специального каталога V-LUX, (с. 69) при i = 1,25 и р

/р

= 0,8/0,5/0,3 находим для светильника INW 4x18 (АВ/АВ) значение коэффи-

циента использования: U = 0,58.

оу

По формуле (12.1) рассчитываем требуемое число светильников для

обеспечения Е = 500 лк:

58,010504

3025,1500

≈

⋅⋅

⋅

Таким способом можно рассчитать осветительную установку поме-

щения прямоугольной формы с использованием любого типа светильника,

для которого имеются таблицы коэффициентов использования. Рекомен-

дации по оптимальному размещению рассчитанного числа светильников

для достижения необходимой средней Е

и требуемой равномерности ос-

вещения даются в светотехнической литературе и каталогах.

При заданной высоте расположения светильника h и по известной

кривой силы света (в канделах) может быть рассчитана горизонтальная или

вертикальная освещенность (в люксах) в любой точке освещаемой поверхности.

358