На освещение расходуется в среднем 5-10% общего потребления электроэнергии в зависимости от отрасли промышленности: в текстильной - до 30 %, в полиграфической - до 18 %, в электротехнической - до 15 %.

Основными направлениями экономии электроэнергии в осветительных установках и сетях являются следующие:

1) применение наиболее экономичных типов источников света, светильников, систем комбинированного освещения, пускорегулирующей аппаратуры;

2) рациональное размещение светильников;

3) рациональное построение осветительных сетей;

4) нормализация режимов напряжения в осветительных сетях;

5) переход на питание светильников напряжением 380 В вместо 220 В;

6) повышение коэффициента использования осветительных установок;

7) применение рациональных режимов работы осветительных установок;

8) рациональная эксплуатация осветительных сетей (периодическая чистка светильников, замена ламп, где это необходимо, и т.д.);

9) совместное использование систем естественного и искусственного освещения.

Ниже приведена краткая характеристика способов уменьшения расхода электроэнергии в осветительных установках и сетях.

Одной из важных проблем, определяющей экономичность внутреннего освещения, является правильный выбор системы освещения: система одного общего освещения или система комбинированного освещения (общее плюс местное).

Выбор системы освещения определяется технологическими особенностями производства и способом организации рабочих мест.

Вторым направлением экономии электрических ресурсов, расходуемых на освещение, является применение эффективных источников света, т.е. источников света с высокой световой отдачей (металлогалогенных, натриевых и др.). При этом необходимо учитывать конкретные требования технологического производства. В табл. 8.3 в качестве примера приведены основные светотехнические характеристики люминесцентных ламп мощностью 80 Вт.

Таблица 8.3. Основные светотехнические характеристики люминесцентных ламп мощностью 80 Вт

Из табл. 8.3 следует, что использование ламп ЛБ вместо ЛДЦ позволяет сэкономить 32% электроэнергии, потребляемой осветительными установками. Значительное снижение расхода электроэнергии на освещение территории промышленных предприятий можно получить при замене ламп типа ДРЛ (без замены светильника и ПРА - пускорегулирующей аппаратуры) лампами типа НЛВД - с эллипсоидной колбой и светорассеивающим покрытием. Так, например, если лампу типа НЛВД мощностью Р₂ = 300 Вт со световым потоком в 27 клм поставить вместо ртутной лампы типа ДРЛ мощностью Р₁ = 400 Вт со световым потоком в 23 клм, то при годовом числе часов работы Т_р = 400 ч и одновременном увеличении освещенности можно получить следующую годовую экономию электроэнергии на одном светильнике:

, (7.11)

Известно, что газоразрядные лампы являются более экономичными, чем лампы накаливания. Кроме того, лампы накаливания имеют энергетический КПД ниже, чем газоразрядные лампы, для которых, КПД ≥17%,

Во всех промышленных осветительных установках целесообразнее; применять люминесцентные, ртутные, металлогалогенные, натриевые и другие лампы. Возможная экономия электроэнергии за счет перехода на более эффективные источники света приведена в табл. 8.4.

Таблица 8.4. Экономия электроэнергии за счет перехода на более эффективные источники света

При выборе типа светильника для внутреннего освещения, в первую очередь, учитывают условия среды освещаемого помещения, а также технические требования, связанные с технологическим процессом производства. Окончательный выбор светильника производят на основании светотехнических и технико-экономических расчетов.

Экономия электроэнергии, получаемая за счет правильного выбора источников света, определяется следующими факторами:

а) световой отдачей источника света h;

б) потерями в ПРА для газоразрядных ламп, учитываемыми коэффициентом α;

в) нормативными требованиями к осветительной установке, зависящими от нормируемой освещенности Е_н и коэффициента запаса k_з.

Мощность, потребляемая осветительной установкой, равна:

 (7.12)

где k - коэффициент пропорциональности.

Эта формула была взята за основу при формировании табл. 8.4.

Для установок внутреннего освещения рекомендуется использовать установки смешанного света, т.е. натриевые лампы высокого давления в сочетании с другими лампами высокого давления, например, типов ДРИ и ДРЛ.

Так, например, для помещений малой высоты (примерно до 6 м) наиболее эффективными являются люминесцентные лампы типа ЛБ, как имеющие малую пульсацию светового потока и более высокую световую отдачу, чем лампы ДРЛ. Для помещений средней высоты (6-10 м) целесообразнее использовать металлогалогеновые лампы типа ДРИ, для помещений высотой 10-20 м - лампы ДРЛ, а для помещений выше 20 м лампы НЛВД.

Значительную экономию электроэнергии (до 12-13 %) можно получить при питании осветительных установок напряжением 380 В вместо 220 В.

Современная очистка ламп и светильников. Загрязнение ламп и светильников веществами, находящимися в воздухе производственных помещений, приводит к резкому снижению их к.п.д. и изменению формы кривой силы света.

При решении конкретной задачи производственного освещения обычно заданными являются: нормируемая освещенность и высота помещения. Поэтому в этих условиях искомыми величинами повышения экономичности осветительной установки являются ее минимальная установленная мощность и схема размещения светильников.

Эффективным считается пакетный способ размещения светильников (вместо линейного), при котором над приемником электроэнергии располагают по 3- 4 светильника: выигрыш - потребность светильников в 2 раза меньше.

На энергетическую эффективность осветительной установки сильно влияет светораспределение светильника. Наиболее выгодным оказывается применение ламп типа ДРИ, как имеющих наибольшую световую отдачу. Использование светильников концентрированного светораспределения К, характеризуемого средним значением удельной мощности 13,7 Вт/м² вместо глубокоизлучателей Г со средним значением удельной мощности 16 Вт/м² дает экономию электроэнергии около 15 %. Использование светильников с кривой К вместо диффузных светильников с косинусной кривой силы света Д (среднее значение удельной мощности 23,3 Вт/м²) позволяет сэкономить в среднем до 40 % электроэнергии.

Для экономного расхода электроэнергии в осветительных установках должна предусматриваться рациональная система управления освещением, т.е. включение или отключение освещения в зависимости от уровня естественной освещенности помещения. Для автоматизации управления включением и отключением осветительных установок применяются фотоавтоматы, фотореле, программные реле времени и т.п.

Регулирование освещенности отключением групп источников света имеет следующие недостатки:

- усложняются осветительные сети;

- сокращается срок службы некоторых типов ламп.

Так, например, срок службы ламп накаливания при числе включений около 2500 практически не снижается. Срок службы люминесцентных ламп уменьшается за год на 17 % при трехсменной работе, если считать, что каждое включение сокращает срок службы примерно на 2 ч.

Регулирование освещенности может быть осуществлено снижением питающего напряжения, однако технически этот способ экономии электроэнергии более сложен, чем указанный выше.

К перерасходу электроэнергии в осветительных сетях приводят отклонения напряжения. Напряжение на выводах ламп не должно быть выше 105% и ниже 85% номинального напряжения. В Таблицы 8.4 приведены данные, характеризующие увеличение потребления электроэнергии при изменении относительного отклонения напряжения

 (7.13)

Как видно из табл.7.5 при относительном отклонении напряжения, равном 10%, потребление электроэнергии увеличивается для ламп накаливания на 16,4 %, для люминесцентных ламп - на 20%, для ртутных ламп - на 24%.

Таблица 7.5. Изменение потребления электроэнергии при изменении k_u

В табл. 7.6 приведены данные, характеризующие снижение срока службы ламп при изменении относительного отклонения напряжения k_u.

Таблица 7.6. Изменение срока службы ламп при изменении k_u

Анализ данных, приведенных в табл.8.6 показывает, что при k_u = 10% срок службы ламп накаливания снижается на 92,2%, а газоразрядных ламп - на 27%.

Одной из основных причин, вызывающих значительные отклонения напряжения в осветительных сетях промышленных предприятий, являются пусковые токи крупных электродвигателей. В этих случаях для питания осветительных сетей применяют отдельные силовые трансформаторы.

Для поддержания нормального напряжения на источниках света используются тиристорные ограничители напряжения типа ТОН и трехфазные стабилизаторы напряжения типа СТС.

Перспективным путем экономии электроэнергии в осветительных сетях считается разработка и внедрение высокоэкономичных источников света.

Расчет экономии электроэнергии на освещение, получаемой при замене старых источников света (индекс 2) на новые, высокоэкономичные (индекс 1):

 (7.14)

где T_ос - число часов использования максимума осветительной нагрузки в год, ч;

α- коэффициент, учитывающий потери мощности в сетях и ПРА, равный для ламп: накаливания 1,03; люминесцентных 1,23; газоразрядных высокого давления (ртутных, натриевых и др.) 1,13;

p - мощность одной лампы, Вт;

n - число ламп в одном светильнике;

N - число светильников.

Для внутреннего освещения промышленных предприятий с естественным освещением Т_ос = 750 ч при одной смене; Т_ос = 2250 ч при двух сменах; Т_ос = 4150 ч при трех сменах. Более подробные сведения по освещению приведены в специальной литературе.

Рис.7.4. Осветительные установки. Мероприятия по экономии электроэнергии