Оценка эффективности использования энергосберегающих ламп для освещения сельскохозяйственных помещений

УДК 631.192

DOI 10.24411/0131-5226-2018-10004

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Федеральное государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

В статье представлены результаты анализа характеристик ламп, используемых для освещения сельскохозяйственных помещений, по световой отдаче. В настоящее время вопрос о выборе типа энергосберегающих ламп и светильников остается актуальным для энергетиков сельскохозяйственных предприятий. Величина световой отдачи - п лм/Вт достаточно объективно характеризует освещенность помещений. Были проанализированы светоотдачи компактных люминесцентных ламп направленного и ненаправленного света, светодиодов, двухцокольных люминесцентных ламп, натриевых ламп высокого давления, металлогалогеновых и ртутных ламп. Перечисленные лампы широко используются в административных и производственных помещениях (мастерские, гаражи, склады и т.п.), в помещениях большой площади (животноводческие комплексы, пункты переработки зерна и т.п.) и при наружном освещении. В результате установлено, что преимущество имеют натриевые лампы высокого давления и светодиоды.

Ключевые слова: освещение, лампа, светильник, световая отдача.

Для цитирования: А.Ф. Эрк, А.Н. Миронюк, В.А. Размук, Е.В. Тимофеев. Оценка эффективности использования энергосберегающих ламп для освещения сельскохозяйственных помещений// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С 35-40.

ESTIMATION OF ENERGY-SAVING LAMPS EFFICIENCY USED IN AGRICULTURAL

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg, Russia

The article presents results from the analysis of characteristics of lamps used for lighting of agricultural premises in terms of their luminous efficiency. The choice of the type of energy saving lamps and fixtures is still currently topical for the farm energy specialists. The light efficiency (n lm/W) is an objective characteristic of illumination level of the premises. This parameter was estimated for compact fluorescent directional and non-directional lamps, LEDs, double-base fluorescent tubes, sodium high-pressure lamps, metal halide lamps and mercury lamps. The listed lamps are widely used in production premises (workshops, garages, warehouses, etc.), administrative offices, large-area premises (livestock complexes, grain processing stations, etc.), and in outdoor lighting. It was found that in terms of light efficiency, high-pressure sodium lamps and LEDs have an advantage over other lamps used in agricultural premises.

А.Ф. Эрк, канд. техн. наук; А.Н. Миронюк;

В.А. Размук;

Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук

PREMISES

A. F. Erk, Cand. Sc. (Engineering); A. N. Mironyuk;

V. A. Razmuk;

E.V. Timofeev, Cand. Sc.

Keywords: lighting, lamp, lighting fixture, light efficiency.

Введение

Наибольший расход электроэнергии в хозяйствах приходится на электроосвещение (30-45 %)[1,2]. Применение

энергосберегающих ламп в последние годы (2012-14 гг.) позволило значительно снизить энергоемкость конечной продукции сельскохозяйственных предприятий [3]. Однако вопрос о выборе типа энергосберегающих ламп и светильников актуален для энергетиков хозяйств и в настоящее время.

К энергосберегающим лампам, используемых для освещения

сельскохозяйственных помещений,

относятся[4]: компактные люминесцентные лампы направленного и ненаправленного света, светодиоды, двухцокольные люминесцентные лампы, натриевые лампы высокого давления, металлогалогеновые и ртутные лампы. В большинстве случаев лампы используются в светильниках, которые можно классифицировать как производственные и наружного освещения. Материал и методы Сравнение энергосберегающих ламп провели по величине световой отдачи- п лм/Вт. Предлагается использование энергосберегающих ламп вместо ламп накаливания. Значения световой отдачи ламп накаливания вольфрамовых составляют не менее 7 лм/Вт.

Результаты и обсуждение В помещения производственного назначения (мастерские, гаражи, склады, я и т.п.) широко используются компактные люминесцентные лампы ненаправленного света с общим индексом цветопередачи менее 90 (КЛЛ), светодиодные лампы ненаправленного света со встроенными устройствами управления, люминесцентные линейные двухцокольные [5].

Величины световой отдачи для этих ламп в зависимости от потребляемой мощности представлены на рис. 1.

Анализируя данные, представленные на рисунке 1, можно сделать вывод, что наибольшими значения светоотдачи обладают одноцокольныефиламентные с коррелированной цветовой температурой (Тц) < 3000 К, значения светодиодных и люминесцентных линейных двухцокольных одинаковы (80 лм/Вт), наихудшими показателями обладают компактные

люминесцентные лампы ненаправленного света. Появление на рынке КЛЛ резко повлияло на замену ламп накаливания тем, что использовался тот же цоколь. Из вышесказанного, вытекает, что при реконструкции систем освещения

впроизводственных сельскохозяйственных помещений целесообразно использовать светодиодные лампы ненаправленного света со встроенными устройствами управления из-за простоты их замены на лампы накаливания. При строительстве новых помещений следует рассматривать более широкий спектр ламп.

Iii.

"""В-. ""В-.,

^л— —в— —ЕГ^

— —иг"'

Е- нГ

5 7 II 15 20 24 26 30 45

Могцкостъ лампы. Вт

Рис. 1. Светоотдача ламп (п лм/Вт.) в зависимости от потребляемой мощности (Вт): 1 - КЛЛ, 2 - светодиод, 3 - одноцокольные филаментные, 4 - линейные двухцокольные

В административных помещения целесообразно использовать компактные

люминесцентных ламп направленного света (КЛЛ), светодиодные лампы направленного света со встроенными устройствами управления составляют или двухцокольных люминесцентных ламп с общим индексом цветопередачи менее 90 при 25°С [6].

На рис.2 представлены их светоотдачи в зависимости от потребляемой мощности.

66 64

62

, 60 I 58

¡5 56

I

К 54 52 50 48

т

и

га

У

-г"

10 15

Мощность лампы, Вт

135

125

115

СЦ г 105

•я

п

-

¡45

п /5

и

65

55

45

• •

100 150 250 400 Мощность лампы, Вт

Рис. 2. Светоотдача ламп (п лм/Вт.) в зависимости от потребляемой мощности (Вт): 1 -КЛЛ, 2- светодиод, 3-люминесцентные линейные двухцокольные

Как видно преимущество светодиодов на 16% при реконструкции, так как при замене ламп используется тот же цоколь.При новом строительстве целесообразно рассмотреть вопрос об использовании двухцокольных люминесцентных ламп.

В помещения большой площади (животноводческие комплексы, пункты переработки зерна и т.п.) возможно использование натриевых ламп высокого давления с цоколями Е27, Е40, RX7s, PGZ12 [7], металлогалогенных ламп высокого давления с цоколями Е27, Е40, RХ7s, G12, G22; ртутных ламп высокого давления; индукционных люминесцентных ламп ненаправленного света с коррелированной цветовой температурой не более 6500 К и общим индексом цветопередачи не менее 80.На рис. 3 представлены их светоотдачи в зависимости от потребляемой мощности.

Рис. 3. Светоотдача ламп (п лм/Вт.) в зависимости от потребляемой мощности (Вт): 1- натриевые лампы, 2- металлогалогенновые, 3- ртутные лампы, 4-индукционные люминесцентные лампы.

Видно явное преимущество натриевых ламп высокого давления. Особенно при мощности ламп 250 и 400Вт, наиболее распространенных в эксплуатации, световая отдача составляет 105-115 лм/Вт, что является наилучшим показателем среди энергосберегающих ламп.

В производственных помещения и при наружном освещении необходимо использовать светильники [8] -осветительные устройства, обеспечивающие перераспределение света электрической лампы, защиту лампы от механических повреждений и ее изоляцию от окружающей среды. Величины световой отдачи светильников с натриевыми лампами высокого давления, светильников с металлогалогеновыми лампами,

светильников с ртутными лампами высокого давления, светильников со светодиодами для производственных помещений представлены на рис.4 и для наружного освещения на рис.5

-1

0- —в-

= 1

0- > -S

70 100 150 250 400 600

Мощность лампы, Вт

Рис.4. Светоотдача ламп в светильниках для производственных помещений (п лм/Вт.) в зависимости от потребляемой мощности (Вт): 1- натриевые лампы, 2-металлогалогеновые, 3- ртутные лампы, 4-светодиоды

-Е- -В

в- -м- —/

в- —0— -§- -0

70 100 150 250 400 600

Мощность лампы, Вт

Рис.5. Светоотдача ламп в светильниках для наружного освещения (п лм/Вт.) в зависимости от потребляемой мощности (Вт): 1- натриевые лампы, 2 - металлогалогеновые, 3- ртутные лампы, 4-светодиоды

Сравнивая величины светоотдачи, видно, что для производственных помещений целесообразнее использовать светильники с натриевыми лампами высокого давления. Для наружного освещения лучшие характеристики имеют светодиоды.

Выводы

Сравнивая световую отдачу различных ламп, применяемых в сельскохозяйственных помещения, преимущество имеют натриевые лампы высокого давления и светодиоды.

1. Выполнение требования по классу энергоэффективности ксветовой отдаче п больше 100 лм/Вт [9] только у натриевых ламп высокого давления.

2. Окончательный выбор типа лампы и светильника необходимо проводить на стадии разработки проекта освещения помещений с учетом эксплуатационных характеристик и стоимости оборудования.

3. Значительного превосходства светодиодных светильников по световой отдаче, которое приведет к эконмическому эффекту и короткому сроку окупаемости, не выявлено.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Ковалева О.В. Результаты энергетического обследования сельхозпредприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства . 2014. № 85. С.100-105.

2. Судаченко В.Н. Эрк А.Ф. Тимофеев Е.В. Методы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий животноводческого направления в условиях Северо-Запада РФ. // Технологии и технические средства механизированного

производства продукции растениеводства и животноводства . 2017. № 91. С.5-14.

3. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н, Тимофеев Е.В., Размук В.А. Методы повышения эффективности использования электрической энергии в животноводстве // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства . 2016. № 89.С.23-32.

4. Постановление Правительства Российской Федерации от 10 ноября 2017 г. № 1356 «Об утверждении требований к осветительным

устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» [Электронный ресурс] http://static.government.ru/media/files/bGATK2 MsZrYf4mCUlNQcUa9g95zViSlu.pdf [дата обращения 15.03.2018]

5. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Тимофеев Е.В. Обоснование параметров светодиодных светильников для животноводческих помещений. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 93. С.12-19

6. Гордеев, В.Е. Хазанов, А.Ф. Эрк, В.А. Размук Оценка освещенности в коровниках для фермы на 1200 дойных коров Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С.152-157

7. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного

производства. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и

животноводства . 2014. №85.С.93-100

8. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Использование энергосберегающих ламп в системах освещения помещений животноводческого комплекса. // Материалы Международного агропромышленного конгресса «Перспективы инновационного развития агропромышленного комплекса и сельских территорий». СПб, 2014. С.182-184

9. Приказ Министерства энергетики Российской Федерации от 30 июня 2014 г. N 400 «Об утверждении требований к проведению энергетического обследования и его результатам и правил направления копий энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования» [Электронный ресурс] https://minenergo.gov.ru/node/1507 [дата обращения 22.03.2018]

REFERENCES

1. Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Kovaleva O.V. Rezul'taty ehnergeticheskogo obsledovaniya sel'hozpredpriyatij [Results of energy survey of agricultural enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; 85: 100-105.

2. Sudachenko V.N. Erk A.F. Timofeev E.V. Metody ehnergosberezheniya i povysheniya ehnergoehffektivnosti predpriyatij zhivotnovodcheskogo napravleniya v usloviyah Severo-Zapada RF [Methods of energy saving and energy efficiency improvement for livestock farms in the North-West of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 91: 514.

3. Erk A.F., Sudachenko V.N, Timofeev E.V., Razmuk V.A. Metody povysheniya ehffektivnosti ispol'zovaniya ehlektricheskoj ehnergii v zhivotnovodstve [Methods to increase the efficiency of electric power use in livestock farming]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 89: 23-32.

4. Postanovlenie Pravitel'stva Rossijskoj Federacii ot 10 noyabrya 2017 g. № 1356 "Ob utverzhdenii trebovanij k osvetitel'nym ustrojstvam i ehlektricheskim lampam, ispol'zuemym v cepyah peremennogo toka v celyah osveshcheniya" [Decree of the Government of the Russian Federation of 10 November 2017 No. 1356 "On approval of requirements for lighting devices and electric lamps used in alternating current circuits for lighting purposes"]. Available at:

39

http://static.government.ru/media/files/bGATK2 MsZrYf4mCUlNQcUa9g95zVjSlu.pdf [accessed 15.03.2018]

5. Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Timofeev E.V. Obosnovanie parametrov svetodiodnyh svetil'nikov dlya zhivotnovodcheskih pomeshchenij [Justification of LED lamps parameters for livestock houses]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 93: 12-19

6. Gordeev V.V., Khazanov V.E., Erk A.F., Razmuk V.A. Ocenka osveshchennosti v korovnikah dlya fermy na 1200 dojnyh korov.[ Lighting in the barns of the farm for 1200 milking cows]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 92:152-157.

7. Erk A.F., Razmuk V.A., Efimova A.N. Vybor tipa ehnergosberegayushchih lamp dlya pomeshchenij sel'skohozyajstvennogo proizvodstva. [Choice of energy-saving lamp type for agricultural facilities]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; 85: 93-100

8. Erk A.F., Razmuk V.A., Efimova A.N. Ispol'zvanie ehnergosberegayushchih lamp v sistemah osveshcheniya pomeshchenij zhivotnovodcheskogo kompleksa [Application of energy-saving lamps in the lighting systems of livestock houses]. Materialy Mezhdunarodnogo agropromyshlennogo kongressa "Perspektivy innovacionnogo razvitiya agropromyshlennogo kompleksa i sel'skih territory" [Proc. Int. Agro-Ind. Cong. "Perspectives for innovative development of agro-industrial complex and rural territories]. Saint Petersburg: 2014: 182-184

9. Prikaz Ministerstva ehnergetiki Rossijskoj Federacii ot 30 iyunya 2014 g. N 400 "Ob utverzhdenii trebovanij k provedeniyu ehnergeticheskogo obsledovaniya i ego rezul'tatam i pravil napravleniya kopij ehnergeticheskogo pasporta, sostavlennogo po rezul'tatam obyazatel'nogo ehnergeticheskogo obsledovaniya" [Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation of June 30, 2014, N 400 "On approval of requirements for the conduct of the energy audit and its results and the rules for sending copies of the energy passport, compiled on the basis of the results of the mandatory energy audit"]. Available at: https://minenergo.gov.ru/node/1507 [accessed 22.03.2018]

УДК 631.152 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10005

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук; А.Ф. Эрк, канд. техн. наук;

В.Н. Судаченко, канд. техн. наук; В.А. Размук

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

В статье рассмотрены особенности и закономерности потребления и сбережения энергии сельскохозяйственными предприятиями в природно-климатических условиях Северо-Западного региона РФ: территориальная рассредоточенность тепловых и электрических нагрузок; наличие

40