Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Провода и кабели | Электрические схемы
Автоматизация | Тренды, актуальные вопросы | Передовые энергетические технологии | Обучение электриков | Контакты



Свет предоставляет бесконечное количество способов создать определенную атмосферу в помещении и на улице, повлиять на настроение людей, выделить определенные объекты или обеспечить безопасность. В профессиональной сфере он вносит важный вклад в создание здоровой, продуктивной и эффективной рабочей среды. Дизайн освещения, его гибкость, энергоэффективность, практическая применимость и долговечность играют важную роль в коммерческих и общедоступных помещениях.

 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / База знаний / Электрическое освещение / Энергоемкость освещения, правила проектирования эффективных систем освещения


 Школа для электрика в Telegram

Энергоемкость освещения, правила проектирования эффективных систем освещения


Целью проектирования внутреннего и наружного освещения является создание подходящих условий освещения для конкретной зрительной деятельности (например, чтения, письма, механической обработки, медицинских процедур и т. д.).

Было проведено множество профессиональных и научных исследований и экспериментов с целью определить, какие условия освещения достаточны для той или иной зрительной деятельности. На основе статистических оценок их результатов были определены значения светотехнических параметров для отдельных видов зрительной деятельности, которые вошли в состав национальных и международных стандартов.

Освещение административного здания

Важным фактом является то, что текущие параметры освещения, содержащиеся в стандартах и рекомендациях, не являются оптимальными значениями, а представляют собой компромисс между экономическими возможностями предприятия и оптимальными зрительными условиями. Оптимальные значения светотехнических параметров значительно выше нормативных.

Например, в результате отдельных экспериментов немецких ученых, направленных на оценку достаточного уровня освещенности рабочих помещений внутри помещений, предназначенных для обычной офисной работы было выявлено, что в то время как рекомендуемые значения освещенности в стандартах для этих визуальных задач составляют около 500 люкс, оптимальные значения составляют около 2000 люкс.

Характер освещения

Для разработки светового дизайна важны не только параметры освещения, но и другие аспекты, которые необходимо учитывать, чтобы полученное решение было функциональным и качественным:

  • Аспект зрительного комфорта - влияет на внешний вид освещаемого пространства, т.е. световую атмосферу и внешний вид системы освещения, т.е. визуальное применение светильников в данном пространстве.
  • Световой аспект – включает в себя выбор параметров освещения в зависимости от назначения и использования помещения. Эти параметры в первую очередь учитывают физиологические требования и требования безопасности, а также психологические требования. В последнее время говорят и о биологических потребностях.
  • Эксплуатационно-технический аспект – включает в себя энергоемкость системы освещения, ее эксплуатацию и техническое обслуживание, а также вопрос инвестиционных и эксплуатационных затрат.
  • Внешние воздействия – сказывается то, что освещение может иметь, помимо своей основной функции, побочные эффекты, способные неблагоприятно воздействовать на пространство, предметы, размещенные в нем или прилегающие к нему помещения. Сюда относится, например, контроль УФ-излучения при освещении чувствительных экспонатов в музеях и галереях, ослепление посетителей соседних пространств и т. д.

Современное освещение помещения

Характер освещения в решаемом пространстве может различаться не только в зависимости от использования пространства, но и в зависимости от роли, которую играют физиологические, психологические или биологические потребности наблюдателей.

Освещение, где основные физиологические аспекты, основано на параметрах освещения, указанных в стандартах. Примером может служить освещение офисных помещений, производственных зданий и т.д.

Освещение, которое в первую очередь основано на психологических аспектах, служит для создания определенной световой атмосферы в данном пространстве и обычно является частью дизайна интерьера. Такой характер освещения имеет место, например, в социально-культурных пространствах, таких как театры, кинотеатры, рестораны и т. д.

Относительно сложная субъективная природа такого освещения не позволяет упростить объективное выражение текущими параметрами освещения.

Освещение, основанное на биологических аспектах пользователей, в первую очередь не направлено на создание световой среды для конкретной зрительной задачи, а использует освещение для воздействия на биологическую систему человека. Дизайн этого типа освещения основан на требованиях, отличных от визуальных.

При проектировании и оценке систем освещения энергоемкость освещения является лишь последующим аспектом, который можно сформулировать таким образом, чтобы требуемые параметры освещения достигались наиболее энергоэффективным способом. Требования меньшего энергопотребления освещения ни в коем случае не могут иметь приоритет над требованиями светотехники.

Энергоемкость освещения

Подход к рассмотрению энергоэффективности освещения различается в зависимости от того, только что построенное здание или оцениваются ли энергетические характеристики существующего здания.

В случае новостройки точно известна установленная потребляемая мощность системы освещения, но время использования и, возможно, даже фактическая рабочая мощность должна определяться на основе информации об ожидаемом характере работы объекта (т.е. штатной эксплуатации). Таким образом, оценивается потребление электроэнергии.

Освещение холла

В случае существующих зданий энергоемкость освещения может быть определена по измеренным значениям потребления электроэнергии, но поскольку в большинстве случаев измерение потребления электроэнергии на освещение не является отдельным, эту долю потребления необходимо оценивать приблизительно.

Для этого необходимо попытаться, исходя из установленной потребляемой мощности и характера эксплуатации здания, определить время использования потребляемой мощности системы освещения в течение определенного периода времени, например, года. В этом случае мы работаем с приблизительными значениями.

При поиске мероприятий по экономии средств и определении их отдачи важно определить степень неточности этой оценки. Чтобы иметь возможность объективно оценивать энергоемкость освещения здания в будущем, необходимо обеспечить прямое измерение расхода электроэнергии на освещение.

Если требуется информация об использовании отдельных частей системы освещения, необходимо использовать системы управления освещением, способные регистрировать потребление как всей системы освещения, так и отдельных светильников.

Для более объективной оценки энергоэффективности существующих зданий необходимо создание наборов статистических данных об использовании и характере эксплуатации в отдельных типах зданий, описывающих поведение пользователей в части управления освещением.

Освещение рабочих мест

Энергетическая оценка системы освещения имеет две основные ловушки.

Первая трудность заключается в том, что система освещения не обязательно должна использоваться пользователем согласно стандартным допущениям и ее потребление электроэнергии может быть значительно ниже предписанных нормативных значений. Однако это не исключает возможности того, что установленная мощность системы освещения может быть значительно выше предписанных ориентировочных значений установленной мощности.

Если поведение пользователя изменится, ориентировочные значения удельного потребления электроэнергии на освещение также могут быть превышены. Таким образом, всегда возникает вопрос, актуально ли возможное предложение о мерах жесткой экономии, которое в зависимости от поведения пользователя будет либо актуальным, либо не будет актуальным.

Вторая трудность заключается в сложности разделения фактической рабочей мощности на освещение и времени использования этой мощности. От этой информации зависит возможный выбор эффективных мер экономии. Если эта информация не выделяется с достаточной точностью, возрастает степень неточности в определении эффективности и отдачи предлагаемых мер жесткой экономии.

Стратегии мер жесткой экономии

Для выбора стратегии при разработке предложения по энергосбережению можно исходить из основного соотношения, выражающего расход электроэнергии на освещение за определенный период времени, например, за год: W = Pp х t0 (кВтч/год), где Pр – средняя рабочая мощность светильников (кВт), t0 наработка (ч/год).

Из этой зависимости видно, что стратегия поиска экономии потребления электроэнергии на освещение может основываться на поиске экономии эксплуатационной мощности либо сокращении времени использования системы освещения, либо от комбинации обоих параметров.

Меры жесткой экономии могут основываться на следующих стратегиях:

  • выбор системы освещения,
  • выбор технических средств,
  • контроль размеров системы освещения,
  • использование дневного света,
  • контроль присутствия людей,
  • использование временных режимов.

Оценка энергоемкости освещения имеет смысл только в том случае, если освещение, а значит, и параметры освещения в помещении соответствуют его назначению и особенностям использования. На стадии проекта протоколы светотехнических расчетов являются подтверждением параметров освещения. В случае уже построенных зданий используются протоколы измерения уровней освещенности в помещениях (измерения осуществляются уполномоченным лицом).

Выбор системы освещения

Система освещения для искусственного освещения представляет собой совокупность технических устройств (светильники, источники света, ПРА, системы управления и аксессуары), которые в первую очередь предназначены для создания необходимой световой среды.

Комбинированное освещение

Системы освещения можно различать по типу, каждый из которых влияет на ее энергоемкость.

Основное освещение, исходя из физиологических потребностей пользователей, может быть реализовано тремя основными типами систем освещения: общее равномерное, общее локализованное и комбинированное освещение.

Возможности использования отдельных типов систем освещения связаны с областью применения и характером освещаемого пространства. Общее равномерное освещение показывает наибольшую энергоемкость, комбинированное - наименьшую.

Общее равномерное освещение обеспечивает необходимое горизонтальное освещение с заданной равномерностью по всему пространству. При этом требуемой освещенностью считается нормированная освещенность для наиболее сложной зрительной задачи в решаемом пространстве.

Дизайн локализованной системы освещения основан на зонировании интерьера. Зоны — это функционально выделенные части пространства, различающиеся по характеру и сложности выполняемой в них изобразительной деятельности.

Каждая функционально определенная часть должна быть точно описана с точки зрения зрительной активности и требуемых параметров освещения.

Один из вспомогательных параметров что может облегчить такое зонирование, так это распределение дневного света в помещении. Пример применения зонирования — большой офис, пространство которого можно разделить на рабочую и зону общения.

Комбинированная система представляет собой сочетание общей равномерной системы и системы локализованного освещения.

Комбинированная система освещения является наиболее энергоэффективным способом организации освещения. Основными областями применения данной системы являются области, где имеется относительно небольшое количество рабочих мест на большой площади или где для поставленной визуальной задачи требуются высокие уровни освещенности.

При рассмотрении вопроса о выборе или изменении характера освещения необходимо учитывать его влияние на внешний вид освещаемого помещения и качественные параметры освещения.

Выбор технических средств

Основными техническими средствами, образующими систему освещения и влияющими на энергопотребление, являются источники света, пускорегулирующие аппараты (ПРА), светильники и системы управления.

С точки зрения энергоэффективности преобразование электрической энергии в световую оценивается удельной мощностью (лм/Вт).

Освещение музея

Технические параметры, используемые для описания источников света, даны для определенных условий окружающей среды и измерены снаружи светильника.

Некоторые типы источников света требуют для своей работы пускорегулирующие аппараты, которые позволяют запустить и стабильно работать источнику света или регулировать питающее напряжение или ток.

В зависимости от конструкции балласты можно разделить на электронные и электромагнитные. В электротехнике балласты описываются рассеиваемой мощностью.

Мощность источников света обычно указывается без потерь в балластах. Поэтому при сравнении энергоемкости различных типов источников света необходимо учитывать не только потребляемую мощность самого источника света, но и потребляемую мощность всех ПРА, необходимых для работы оцениваемого источника.

Светильники – это технические устройства, оптические элементы которых разделяют, фильтруют или изменяют свет, излучаемый одним или несколькими источниками света.

В дополнение к источникам света они содержат все детали, необходимые для крепления и защиты источников света, или вспомогательные цепи, включая средства, необходимые для их присоединения к сети.

С точки зрения энергетической оценки светильников важен их коэффициент полезного действия (КПД), который указывает на отношение светового потока светильника к световому потоку источников света, измеренному в заданных условиях вне светильника.

Вторым важным параметром является характер излучения светильника. Этот параметр описывается кривыми светимости (кривыми силы света), которые показывают пространственное распределение излучаемого светового потока.

При оценке энергоемкости технических средств конкретного назначения наиболее целесообразно оценивать комплектные светильники.

Конкретным ориентиром является удельная мощность светильника (лм/Вт), определяемая как отношение выходного светового потока светильника (лм) к входной электрической мощности светильника (Вт).

Магазин светильников

Аналогично целые системы освещения можно оценить по удельной мощности (лм/Вт) системы освещения, которая определяется как отношение светового потока (лм), излучаемого всеми светильниками системы, к их суммарной потребляемой мощности (Вт).

При использовании систем управления для непрерывного управления освещением снижается удельная мощность системы освещения (лм/Вт). Это связано с тем, что зависимость между выходным световым потоком и потребляемой мощностью системы не является линейной.

При слишком сильном снижении светового потока регулированием до уровня ниже 20 % от максимального значения снижение удельной мощности настолько значительно, что становится неэкономичным для длительной эксплуатации установленной таким образом системы освещения с точки с точки зрения энергоэффективности.

Проверка размеров системы освещения

Результирующие уровни освещенности на эталонном уровне или в рабочих точках всегда выше, чем значения, указанные в нормативах на начало работы системы освещения.

Основная причина заключается в том, что требуемые параметры освещения должны соблюдаться на протяжении всего срока службы осветительной системы.

По мере старения системы освещения из-за уменьшения светового потока источников света, загрязнения светильников и снижения коэффициентов отражения внутренних поверхностей помещений ее необходимо увеличивать.

Освещение офиса

Другая причина более высоких значений параметров освещения заключается в том, что источники света и светильники изготавливаются в определенных диапазонах мощностей, и поэтому обычно не удается точно достичь требуемых параметров освещения, а необходимо выбирать следующий более высокий уровень мощности техническое оснащение.

На практике также существуют пространства с гибкой планировкой, такие как большие офисы, в которых могут быть созданы пространства разных размеров.

Например, большой офис можно превратить в несколько сотовых офисов и наоборот. В таких помещениях система освещения должна быть рассчитана на самую неблагоприятную ситуацию.

Если пространственное расположение отличается от этой самой неблагоприятной ситуации, значения параметров освещения увеличиваются, и, таким образом, система освещения становится еще больше.

Описанное завышение системы освещения может быть устранено за счет использования диммируемых светильников, подключенных к системе управления освещением, которые способны компенсировать постоянное уменьшение светового потока, вызванное старением системы освещения, путем постепенного увеличения потребляемой мощности светильников.

Также диммируемые светильники позволяют регулировать световой поток источников света в соответствии с используемыми светильниками, или в соответствии с текущей планировкой помещения.

Современное освещение в магазине

Использование дневного света

Об освещении пространства и места зрительной задачи судят не по тому, достигнуто ли оно искусственным или дневным светом. Поэтому грамотно спроектированное дневное освещение позволяет снизить требования к времени работы системы искусственного освещения.

В случае достаточного дневного света в помещении можно добиться значительной экономии, контролируя уровень дневного света с помощью системы управления освещением.

Информация от датчиков освещенности помогает сократить время работы системы искусственного освещения, чтобы они не работали при наличии достаточного количества дневного света.

На основе информации от датчиков освещенности можно управлять системой освещения ступенчатым или непрерывным регулированием светового потока.

Выбор метода регулирования связан с используемыми источниками света и определяет техническую и финансовую сложность предлагаемого мероприятия по энергосбережению.

Проверка присутствия людей

Ряд рабочих мест и рабочих мест не используются в течение всего рабочего времени, но при этом, система освещения часто остается включенной в отсутствие людей. Если пользователь находится вне помещения, то и нет необходимости в работе системы освещения.

Датчики движения используются для проверки присутствия людей. На основании информации от этих датчиков включаются или выключаются соответствующие светильники, система освещения или ее части. Основными методами этой меры жесткой экономии являются контроль присутствия людей в помещении или на рабочем месте.

Освещение торгового центра

Введение временных режимов

Системы освещения обычно выполняют свою основную функцию только в течение определенного времени суток. По истечении заданного периода работы они перестают выполнять свою функцию и их можно выключить или перевести в другой режим, в котором они берут на себя другую функцию.

Чтобы система освещения эксплуатировалась только в течение заданного периода, или регуляторы времени используются для автоматического переключения в другой режим работы.

В зависимости от настроек они могут управлять системой освещения, просто включая или выключая ее, или они могут быть частью системы управления, которая запускает предустановленные световые сцены на основе информации от системы управления временем.

Примерами могут служить витрины, в которых освещение выступает как средство продвижения определенных товаров. Он выполняет эту функцию до определенного времени, например, до полуночи.

Заключение

Задача этой статьи состояло в том, чтобы указать на относительно сложный вопрос оценки энергоэффективности зданий с точки зрения возможности проектирования эффективных систем освещения. Обращается внимание не только на важность выбора энергоэффективных источников света и светильников, но и на большое значение анализа времени использования системы освещения и на ее автоматизацию.