Перспективы экономии электроэнергии в осветительных системах

Энергоресурсосбережение и энергоэффективность ^^ 11 = ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

УДК 621.31

Перспективы экономии электроэнергии в осветительных системах

В. И. Бирюлин,

кандидат технических наук, доцент

Н. В. Хорошилов,

кандидат технических наук, доцент

О. М. Ларин,

кандидат технических наук, доцент

А. Н. Горлов,

ассистент, аспирант кафедры электроснабжения, Курский государственный технический университет

Рассматривается проблема снижения расхода электроэнергии в осветительных сетях, приведены возможные пути достижения экономичности. Сравниваются различные типы светильников с точки зрения функциональных характеристик. Затронут вопрос утилизации компактных люминесцентных ламп.

Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, лампы накаливания, люминесцентная лампа, светодиодная лампа, утилизация.

Согласно Федеральному закону № 261 «Об энергосбережении» планируется постепенный запрет использования ламп накаливания. С 2011 года планируют запретить производство и импорт ламп накаливания мощностью 100 Вт, еще через два года - ламп 75 Вт, а спустя год - всех остальных.

Главными недостатками ламп накаливания считаются низкий коэффициент полезного действия (как правило, он составляет 4-5%); низкая световая отдача - 10-15 Лм/Вт; резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения; относительно малый срок службы; цветовая температура на уровне 2300-2900 К, что придает свету желтоватый оттенок; пожарная опасность (температура колбы лампы накаливания может достигать 330 °С).

Заменять лампы накаливания предлагают компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), получившими название энергосберегающих (фото 1а). У таких ламп светоотдача составляет 50-100 Лм/Вт; срок службы гораздо более длительный по сравнению с лампами накаливания (в 7-12 раз дольше); низкое потребление электроэнергии (в 3-4 раза ниже при том же уровне освещенности). Допускается использование энергосберегающих ламп там, где есть ограничения температуры, так как эти лампы практически не нагреваются, температура поверхности колбы не превышает в среднем 50-60 °С [1].

Однако у КЛЛ есть недостатки, к которым можно отнести более высокую стоимость (в 10-30 раз дороже, чем лампа накаливания) и наличие в трубке паров ртути. Люминесцентные лампы не приспособлены к работе при температуре воздуха ниже 10 °С (не включаются или же существенно снижается яркость). Цокольная часть люминесцентной лампы слегка больше, чем у лампы накаливания, что снижает эстетическую привлекательность и возможность применения в светильниках некоторых моделей. Существуют также противопоказания к использованию таких ламп людьми с повышенной чувствительностью к ультрафиолету. Но особенно остро стоит проблема утилизации отработанных КЛЛ вследствие содержания в них ртутных паров.

Компактные люминесцентные лампы - не единственный вариант энергосбережения в осветительных системах. Перспективными на сегодняшний день являются светодиодные светильники (фото 1б).

Достаточно длительное время с момента своего появления светодиоды служили лишь как маломощные зелёные или красные индикаторы. С развитием технологии производства светодиодные светильники начали конкурировать с лампами накаливания и люминесцентными лампами, ведь их эффективность гораздо выше. Проблема применения светодиодных ламп состояла лишь в увеличе-

ЙШ1(83)Ш0Ш

= 12

Энергобезопасность и энергосбережение

нии яркости свечения. В наше время светоотдача (отношение силы света к расходуемой энергии) красных светодиодов до 10 раз превышает светоотдачу ламп накаливания.

К достоинствам светодиодов, кроме экономичного потребления энергии, относят виброустойчивость; разнообразную цветовую гамму; механическую надежность и прочность - светодиод не требует стеклянной колбы; отсутствие инерционности; практически «вечный» срок службы - до 100 тысяч часов и более, то есть 11 лет непрерывной работы. Такой длительный срок обусловлен отсутствием ненадежной нити накала и тем, что излучение светодиодов имеет нетепловую природу [2, 3].

Сравнительные характеристики различных типов светильников и ламп приведены в табл. 1.

Но и светодиодные лампы, несмотря на их достоинства, пока малопригодны для полной замены ламп накаливания, т.к. для них необходима строго определенная величина номинального рабочего тока, из-за этого требуется применение дополнительных электронных узлов - так называемых источников тока. Это обстоятельство влияет на себестоимость системы освещения в целом. К недостаткам белых светодиодов относится также плохая цветопередача. Но основной недостаток светодиодных ламп - это все же достаточно высокая цена, хотя если рассчитать совокупные затраты на приобрете-

Таблица 1

Характеристики различных типов светильников

Функциональность Уличный светодиодный светильник Ledel L-street (96 диодов) Светильник РКУ (ЖКУ, ГКУ) с лампой ДРЛ-400 Светильник с газоразрядной лампой ДНаТ-250

Освещённость, Лк 23 18-20, через месяц существенно снижается 30

Энергопотребление, Вт 110 До 450 До 330, с большим потреблением энергии во время пуска

Использование светового потока (КПД) в уличном освещении Более 98% 30-50% 65%

Срок службы светоизлучающего элемента 100000 часов непрерывной работы До 1000 часов До 6000 часов

Степень защиты 1Р-67 Р 01 4^ Р 01 4^

Диапазон рабочих температур при эксплуатации -60 ... +45 С° -50 ... +40 С°, при температуре ниже -20 С° затруднён пуск -50 ... + 40 С°, при температуре ниже -20 С° затруднён пуск

Выход на рабочий режим Менее 1 с 10-15 мин 15 мин

Устойчивость к колебаниям сетевого напряжения Устойчив в диапазоне 120-280 В Неустойчив Неустойчив

Эксплуатационные расходы Отсутствуют Высокие Средние

Перегрузки в сети - При пуске При пуске

Тепловыделение Низкое Высокое Высокое

Мерцание Отсутствует Присутствует Присутствует

Вандалоустойчивость Стекло из ударопрочного поликарбоната В зависимости от корпуса В зависимости от корпуса

Дистанционное управление освещением (опция) Возможно Нет Нет

Экономия электроэнергии при использовании светодиодной продукции До 70% - -

Пусковой ток, А - 4,5 4,5

Потребляемый ток, А 0,7-1,1 2,1-2,2 2,1-2,2

Нагрузка на городские и муниципальные электросети Низкая Высокая Высокая

гашшшш

Энергоресурсосбережение и энергоэффективность ^^ 13 =

Продолжение табл. 1

Функциональность Уличный светодиодный светильник Ledel L-street (96 диодов) Светильник РКУ (ЖКУ, ГКУ) с лампой ДРЛ-400 Светильник с газоразрядной лампой ДНаТ-250

Специальные условия утилизации источников света Нет Требуется Требуется

Виброустойчивость светильников в процессе эксплуатации Высокая Слабая Слабая

Устойчивость к перепадам напряжения Не чувствителен Слабая Слабая

Стабильность работы систем уличного освещения при низких температурах Высокая Низкая Низкая

Фото. 1. Внешний вид ламп: а — компактной люминесцентной; б - светодиодной

ние и эксплуатацию источников света за длительным временной промежуток, окажется, что затраты на светодиоды будут в 2 - 4 раза ниже затрат на обычные лампы.

Можно сделать вывод, что в ближайшем будущем для экономии электроэнергии в осветительных системах промышленности и населения будут применяться компактные люминесцентные лампы, но в более отдаленной перспективе предпочтение, скорее всего, будет отдано светодиодным светильникам. Использованные КЛЛ нельзя просто так выбрасывать на свалку; ещё более опасно хранить такие лампы вне специальных контейнеров. Все более

широкое распространение (в образовательных учреждениях, офисах, на предприятиях) этих ламп увеличивает масштабы проблемы их утилизации. Утилизацией подобных отходов должны заниматься лицензированные организации с применением специального оборудования, в противном случае непрофессиональная утилизация может привести к экологической катастрофе.

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы».

Литература

1. Киреева Э. А. Рациональное использование электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000. - 76 с.

2. Экономия электроэнергии в промышленности: Учеб. пособие / Г. Я. Вагин, А. Б. Лоскутов. Нижегородский гос. техн. ун-т.- Н. Новгород, 1998. - 220 с.

3. Воут Ван Боммель. Освещение и производительность труда // Иллюминатор.- 2003.- № 1(3).