Из всех мер по повышению общей энергоэффективности мероприятия по повышению эффективности освещения обладают наименьшим риском и наиболее высокой отдачей от затраченных средств.

В мировой практике являются признанными четыре принципа-действия внедрения системы эффективного освещения, имплементация которых позволяет добиться наибольшей эффективности освещения с наименьшими издержками:

1) необходимость подготовительного расчета:

· объема требуемого света: большее количество света, чем требуется, приведет к перепотреблению энергии, а также повышает риск для вреда здоровью если в помещении не хватает света);

· качества данного света: различные потребности исходя из целей деятельности в помещении, предназначения помещения или пространства, его местонахождения;

· его распределения в помещении: необходимость в постоянном или переменном освещении, метод распределения в зависимости от выбранных светильников и т.д.;

2) выбор подходящих эффективных ОП. Для реализации данного этапа необходимо произвести анализ необходимой системы освещения – так называемого «дизайна освещения». Существует два подхода:

- Метод коэффициента использования (lumen method) – применяется для (расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при светильниках любого типа. Расчет производиться по формуле,

где E – средний показатель горизонтального освещения (равномерно распределен) требуемого пространства;

n – количество лампа в каждом светильнике;

N – количество светильников;

F – начальный световой поток лампы;

UF – фактор утилизации необходимого пространства с равномерным распределением света;

LLF – фактор потери света;

А – территория необходимого к освещению пространства.

- Точечный метод расчета освещения ( point method ): применяется для расчета общего равномерного и локализованного освещения, местного освещения независимо от расположения освещаемой поверхности при светильниках прямого света. Метод основывается на основополагающем законе освещенности («Закон обратных квадратов):

где E – освещенность в люксах, которая равна силе света I, деленной на квадрат расстояния до точечного источника. Уровень освещенности измеряется специальными измерительными приборами, имеющимися в свободной продаже.

На данном этапе нужно учитывать все возможности доступного естественного света, имеющихся технологий и практик, что приводит к следующим действиям по повышению эффективности освещения на данном этапе:

- анализ проведенных расчетов: насколько велика разница имеющихся показателей с нормативами, могут ли новые ОП быть установлены, могут ли ОП быть усовершенствованы, какие еще меры могут привести к повышению эффективности освещения?

- использование сопровождающих методов повышения эффективности освещения путем совершенствования ОП и использования условия окружения:

· эффективное использование отражателей (рефлекторы) света (краска, отражающая свет; специальные зеркальные рефлекторы для ОП) для создания оптимальной системы отражения света, что может значительно повысить эффективность освещения.. На рисунке ниже приведен пример неэффективного и эффективного дизайна отражения света в помещении (усиления силы света).

Рисунок 2. Система отражения света в помещении

· Использование более эффективных источников света (ламп): лампы накаливания могут быть заменены на компактные люминесцентные лампы, другие виды газоразрядных ламп могут быть заменены на более современные аналоги, что приведет к значительной экономии электроэнергии. Также могут быть использованы светодиодные лампы.

3) использование светорегуляторов – ручные выключатели также могут использоваться в системе освещения, но они зависят в большей степени от человеческого фактора. Элиминирование человеческого фактора путем ввода автоматических светорегуляоров (включение и выключение света в зависимости от нахождения людей в помещении (датчики движения, таймеры), регулирование мощности искусственного освещения в зависимости от уровня естественного освещения и т.д.). Автоматизированные методы регулирования являются более надежными.

4) оптимизация и поддержание системы освещения;

Эффективность освещения может быть не достигнута, если пользователи не понимают принципы действия системы и не поддерживают ее в необходимом состоянии. Принцип включает в себя:

- своевременный сервис установленного оборудования;

- очистка ОП, помещения для обеспечения функционирования отражения и светопропускающих материалов и объектов (окна, потолочные покрытия и т.д.) для обеспечения необходимого естественного освещения.

Типовые решения энергоэффективных систем освещения для бюджетной сферы и примеры реализованных проектов

Дефицит энергии становиться все более ощутимой проблемой всех российских городов. Необходимость введения мер по повышению эффективности освещения с целью сбережения электроэнергии наиболее актуально выражается в бюджетной сфере, где экономия бюджета в современных условиях – это приоритет номер один. По доле расходов на энергоресурсы и воду в себестоимости услуг объекты бюджетной сферы превосходят машиностроение, строительство, сельское хозяйство и даже цветную металлургию. Освещение в бюджетной сфере занимает около 30-60% от общего объема энергопотребления.

Бюджетная сфера не способна выделить необходимый для общей модернизации объем финансирования. Однако потребность в них может быть существенно снижена при запуске механизмов, в которых процесс «экономии» электроэнергии финансирует реализацию энергоэффективных решений. Также для снижения нагрузки на бюджет возможно привлечение частных инвестиций в рамках ГЧП.

Комплекс мер, который позволяет повысить энергоэффективность используемого освещения варьируется от простых бытовых решений, которые не требуют значительных материальных затрат и имеют приоритет внедрения (чистка окон для повышения уровня естественного освещения, светлая отделка помещений, развитие культуры энергосбережения и др.) до комплексных решений (модернизация используемой технологии, внедрение системы интеллектуального коллективного освещения и др.).

На рис. 3 представлены наиболее распространённые методы повышения эффективности используемого освещения.

В мировой практике основными техническими энергосберегающими действиями в сфере освещения являются:

· замена ламп накаливания на более совершенные аналоги;

Ниже приведены основные характеристики источников света с целью демонстрации преимуществ новых технологий в освещении по сравнению с устаревшим источником света – лампой накаливания. Основные преимущества вытекают из большего срока службы (не возникает необходимость в замене лам) и более высокой эффективности - световой отдаче (Лм на Вт), что приводит к значительной экономии энергии если речь идет о средне и долгосрочном периоде в рамках всего помещения, предприятия или территории.

о

Рисунок 3. Распространенные методы повышения эффективности освещения

С этой целью во многих странах мира вводится запрет на использование ламп накаливания (сначала высокой мощности, затем по мере снижения для предоставления достаточного временного периода для реализации процедуры замены данных ламп). Все передовые страны, включая США, Великобританию, Австралию и др. приняли необходимые постановления на законодательном уровне. В России данный процесс получил развитие в 2009 году начиная с 261-ФЗ и продолжается до сих пор.

Первоочередной и наиболее распространенной мерой является замена ламп накаливания на их аналоги – КЛЛ. С этим типом ламп связаны наиболее масштабные планы по введению мер повышения энергоэффективности освещения в мире. По сравнению с лампами накаливания КЛЛ имеют в 8-10 раз больший срок службы и в 5 раз большую световую отдачу, т. е. генерируют за срок службы в 40-50 раз большую световую энергию. При этом они могут напрямую заменять лампы накаливания в существующих светильниках, и их стоимость является относительно низкой по сравнению с более современными аналогами (светодиодные лампы).

Таблица 3

Сравнение различных источников света по основным характеристикам

Поэтому наибольшим потенциалом обладает именно бюджетная сфера, т.к. там довольно широко применимы лампы накаливания. Срок окупаемости КЛЛ обычно составляет до 1 года.

· установка электронных пускорегулирующих устройств (ЭПРА) вместо электромагнитного балласта при использовании люминесцентных ламп – происходит снижение потребляемой энергии до 20% и увеличивается до 50% срок службы ламп (следовательно, экономия средств от замены ламп и стартеров), улучшение качества и надежности электроснабжения (исключено мерцание, быстрое зажигание ламп, возможность регулировки светового потока и т.д.). На данный момент в США 55% всех балластов – электронные, в Японии таковых 42%, в Германии 40 %, а в Европе и Китае по 25%, Россия и страны СНГ по этому показателю значительно оттают от своих западных и восточных коллег.

· широкое использование систем автоматического регулирования освещения в зависимости от внешних факторов (выключатель с задержкой времени, датчики движения, акустические датчики, диммеры, реле);

· разработка комплексной системы эффективного использования естественного света в помещениях, зданиях и др.

· использование комбинированных осветительных приборов, использующих для питания солнечную энергию и др.

Общепризнанный потенциал снижения энергопотребления, связанного с освещением, в бюджетной сфере (по различным оценкам) – от 30 до 70 %.

Необходимо проводить большую разъяснительную работу в этой области, а также оборудовать показательные установки, что прямо дополняет и повышает эффективность государственных мер в данном направлении.

В рамках бюджетной сферы все мероприятия можно подразделить на мероприятия с высоким уровнем приоритета, требующие минимальных затрат и имеющие максимальную отдачу и приоритета пониже, т.е. требующие значительных финансовых затрат. Типовым решением считается реализация четырех принципов-действия, описанных выше в подразделе «Методы расчета систем освещения и повышение эффективности освещения». Для оптимального внедрения мер по повышению энергоэффективности необходимо провести расчет имеющихся показателей в рассматриваемом помещении или на территории и сделать анализ необходимости замены и усовершенствования системы освещения по ряду показателей (экономическая целесообразность, соответствие новым нормам и законам, повышение качества освещения и снижения риска для здоровья человека и т.д.).

ПРИМЕР