Подписка на новости

Опрос

Какие лампы Вы используете для домашнего освещения?

Реклама

2009 №2

Внедрение энергосберегающих светодиодных систем освещения в государственных и частных сетях России

Ломаков Артем


За последние несколько лет вопросы энергосбережения приобрели в России особую актуальность. Различные экспертные оценки показывают, что Россия обладает гигантским потенциалом энергосбережения — более 40% от общего энергопотребления. Одна треть потенциала сосредоточена в отраслях ТЭК, другая треть — в промышленности и стройиндустрии, остальное — в ЖКХ. И при этом Россия признается одной из самых энергонеэффективных стран мира.

Всложившейся ситуации экономического кризиса одной из эффективных мер поддержания экономики и заботы о гражданах со стороны государства является развитие масштабных инфраструктурных проектов. Это позволит работать смежным отраслям и даст толчок развитию и внедрению ресурсосберегающих технологий. Светодиодная революция в России ознаменовалась увеличением объема продаж светодиодного оборудования (LED) до 52 млн евро в год. Эксперты ожидают значительного роста продаж на российском рынке светодиодного освещения. Данному рынку в настоящее время отводится особо важное место. В России светодиодное оборудование — это новое, но очень успешное направление. На современном этапе развития страны светодиоды внедряют во многих областях их возможного использования, в том числе это различные виды освещения. Так, с недавнего времени для освещения помещений на замену стандартным ламповым растровым светильникам пришли светодиодные. Их преимущества, очевидно, превосходят все прежние представления о хорошем освещении помещений.

  • Экономия электроэнергии: применение светодиодных светильников при прямой замене существующих ламповых позволяет получить экономию электроэнергии до 50%. При доработке документов на нормы освещенности с учетом эффективности спектра источника света выигрыш может составить не менее 70%.
  • Долговечность: срок службы данного светильника до 25 лет, в условиях непрерывной работы в течение 8 часов.
  • Отсутствие мерцания: исключается стробоскопический эффект, под воздействием которого глаза человека устают, и, как следствие, снижается его трудоспособность.
  • Экологическая безопасность: так как в состав светодиодов не входит ртуть, утилизировать их проще, а также гарантируется экологическая безопасность при производстве.
  • Способствуют снижению уровня мелатонина в крови человека: последние исследования в области нейрологии показали, что у человека существует такой тип рецепторов, максимум чувствительности которых соответствует длине волны синего светодиода — 464 нм (белые светодиоды излучают значительную долю светового потока в области 460–470 нм).

Эти рецепторы не участвуют в построении зрительного образа, но при воздействии на них синего света происходит снижение уровня мелатонина в крови человека, выброс которого вызывает повышенную усталость и сонливость.

Осветительные приборы играют немаловажную роль в нашей жизни. Большую часть времени нам приходится проводить в замкнутом пространстве, и правильное освещение влияет не только на наше самочувствие, но и на настроение. Около 90% всей получаемой нами информации поступает через зрение. Работники Министерства образования Республики Татарстан проанализировали данные медосмотров по Республике Татарстан и г. Бугульма, согласно которым стало ясно, что до 2% детей, поступающих в детсады, уже имеют пониженное зрение. За время пребывания детей в ДДУ (детском дошкольном учреждении), то есть за 4–5 лет, состояние здоровья детей ухудшается: количество детей с нарушением органов зрения увеличивается в 2 раза.

Таблица 1. Приблизительный процент ненормального зрения среди лиц разного возраста
Возрастная группа Процент лиц с
недостатками зрения
Новорожденные 5
Учащиеся средней школы* 20
Учащиеся институтов** 40
40 лет*** 60
60 лет 95
Примечания: * Число школьников в России составляет 14 млн человек.
** Число студентов и учащихся в заведениях начального и среднего профессионального образования России составляет 9 млн человек.
*** Общее число госслужащих в нашей стране составляет около 1 млн человек.

У детей, обучающихся в начальных классах, состояние зрения ухудшается в 2 раза. В тестируемом лицее увеличилось число детей с нарушением зрения с 2,4% в 2001 году до 5,2% в 2004 году.

К концу обучения в школе доля здоровых детей составляет не более 10%: частота нарушений органов зрения увеличивается в 4,5 раза. Наиболее ранимые возрастные группы школьников — дети первых двух лет обучения и дети в возрасте 10–12 лет. Это связано со школьной нагрузкой и периодом полового созревания, то есть периодом создания и формирования функциональных биологических систем организма. Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на учащихся и работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, позволяет сохранить высокую работоспособность.

Во всякой работе важна скорость различения предметов. Скорость различения в значительной степени зависит от условий освещения: чем больше освещенность, тем быстрее мы различаем нужные детали, а следовательно, тем быстрее и производительнее работаем. Для того чтобы способность глаз быстро различать детали проявлялась в высшей степени, освещенность в 50–75 лк, которая может обеспечить нормальную остроту зрения, недостаточна. Скорость различения увеличивается по мере дальнейшего увеличения освещенности до 500–1000 лк и выше.

Для работы важна также способность глаза длительно сохранять ясное видение. В периоды ясного видения работа ведется более производительно и точно, чем в периоды неясного видения. Длительность ясного видения повышается при увеличении уровня освещенности. При лучшем освещении легче обнаруживаются недостатки, допускаемые при обработке изделий, брак, и, следовательно, не только повышается общее количество вырабатываемой продукции, но и улучшается ее качество. Многочисленные исследования показали, что улучшение условий освещения оказывает благоприятное влияние на работоспособность и производительность труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей, требующих большого зрительного напряжения, при повышении освещенности с 30 до 75 лк производительность труда повысилась на 8%, при дальнейшем повышении освещенности до 300 лк — на 15%, а при освещенности в 1000 лк — на 28%.

Использование светодиодных светильников для решения проблемы освещения дорог и прилегающих территорий снижает количество смертельных исходов при авариях примерно на 65%, количество ДТП с травматизмом — на 30%, а материальный ущерб от ДТП в темноте снижается примерно на 15%. Эти данные весьма надежны, так как они получены в результате большого количества исследований, проводившихся в течение длительного времени во многих странах. Освещение дорог оказывает более сильное влияние на количество ДТП с пешеходами в темное время суток (снижение примерно на 50%), чем на другие виды ДТП.

По данным опроса пресс-службы МВД России, 34% граждан полагают, что необходимо наладить систему освещения улиц в темное время суток в целях снижения уровня преступности. Они также утверждают, что более высокий уровень уличного освещения придает им большее ощущение безопасности, что косвенно способствует дружелюбной атмосфере в населенном пункте и повышает качество жизни в нем. Внедрение светодиодных светильников в уличном освещении решает ряд проблем в экономике страны и мира: от таких актуальных вопросов, как энергосбережение, до глобальных, таких как сохранение окружающей среды.

Основные отличия светодиодной технологии освещения от ламповой

Известно, что почти все лампы, традиционно используемые в уличных светильниках, дают излучение в радиусе 360°. Эти лампы расходуют более 80% энергии на собственный нагрев. Светильники с такими лампами имеют рефлекторы для создания необходимой направленности излучения, где теряется порядка 35% светового потока за счет потерь света, излучаемого в рефлектор.

Часто встречающееся в последнее время техническое перевооружение светильников путем замены ламп ДРЛ (дуговые ртутные) на лампы ДНаТ (дуговые натриевые) или ДНаЗ при их аналогичной мощности и заявленной высокой экономичности не приводит к реальной экономии электроэнергии. Так, при включении новой лампы ДНаТ или ДНаЗ освещенность увеличивается, превышая нормативную в 3–5 раз, что ведет к ослеплению водителей и пешеходов. На практике зафиксировано значительное снижение светового потока ламп ДНаТ и ДНаЗ в процессе их эксплуатации. Снижение светового потока достигает 40–60% от показателей новой лампы. Причем наибольшая скорость спада светового потока наблюдается в первые 100–200 часов эксплуатации лампы, то есть в течение первого месяца работы. Основываясь на данной особенности работы ламп ДНаТ и ДНаЗ, в различной литературе рекомендуют производить их замену еще до выхода их из строя — через 4–6 месяцев (по данным различных источников). Таким образом, реальный срок жизни этих ламп определен 4–6 месяцами.

Светодиодный светильник создает освещенность с более высокой контрастностью (в 400 раз выше, чем у газоразрядных ламп), что улучшает качество освещения объекта. Сегодня для освещения улиц и дорог наиболее широко используются лампы ДРЛ, ДНаТ, ДНаЗ, обладающие узким спектром излучения, который не обеспечивает приемлемой цветопередачи. Их свет имеет характерную желтую окраску, что является существенным недостатком ламп этого класса.

Многие исследования показали, что белый свет имеет преимущества перед другим освещением:

  • улучшает ночное видение на 40–100% относительно освещения другого спектра;
  • улучшает цветовое восприятие (цветопередачу), что, в свою очередь, увеличивает контраст изображения и восприятие глубины пространства.

Практический опыт показал, что по мере старения некоторые натриевые лампы начинают «мигать», то есть лампа включается, разогревается как обычно, потом вдруг гаснет, и через минуту все повторяется. Если своевременно не поменять лампу, а реально это не всегда удается, приходится «любоваться» этим эффектом долгое время.

Указанные неблагоприятные факторы особенно начинают сказываться при минусовых температурах. И лампу, которая летом еще могла бы светить, в наиболее неудобный для проведения ремонтных работ период — зимой — необходимо менять на новую.

Отслужившую лампу необходимо отправить на утилизацию, что требует дополнительных денежных затрат. Утечка паров ртути или газов из лампы при ее повреждении приведет к возникновению экологических проблем (негативное влияние на здоровье людей, загрязнение окружающей среды и т. п.). Так, любая ртутная лампа содержит до 100 мг сильнодействующего вещества — паров ртути. Предельно допустимая концентрация этих паров в населенном пункте равняется 0,0003 мг/м2. Можно отметить, что эта опасная проблема остается, если происходит бой ламп при транспортировке и эксплуатации.

Напомним, ртуть — это самый ядовитый тяжелый металл, она токсична в любой форме. При вдыхании ртутные пары адсорбируются в мозге и почках, а также вызывают разрушение легких и желудочно-кишечного тракта. Даже давние ртутные загрязнения опасны, поскольку ртуть может испаряться годами, нанося непоправимый вред здоровью человека. Кстати, бытует неверное мнение о том, что современная лампа ДНаТ является экологически чистой, так как в ней используется натрий. В техническом описании подобной лампы, например SON-T Comfort Pro, указано, что ее горелка содержит натриево-ртутную амальгаму и ксенон для зажигания разряда.

Светодиодные светильники являются экологически чистыми и не требуют специальных условий по обслуживанию и утилизации. Срок их службы значительно превышает существующие аналоги (срок непрерывной работы светильника — не менее 80 тыс. часов, что эквивалентно 25 годам эксплуатации при 1-часовой работе в день). Причем это не срок, когда светодиод выходит из строя, а примерно в это время снижение его светового потока достигнет 50%. Имеются и другие экономические выгоды. Так, известно, что в ночное время, для дополнительной экономии электроэнергии, допускается снижение освещенности улиц в два раза (пункт 7.44 СНиП 23-05-95). Светодиодные светильники позволяют регулировать освещенность путем снижения питающего напряжения (традиционные светильники на газоразрядных лампах этого не допускают, при снижении напряжения они выключатся). Наличие переключателя потребляемой мощности на подстанции позволяет без расширения номенклатуры светильников получать различные нормы освещенности в соответствии со СНиП 23-05-95.

Кроме того, при оценке экономии электроэнергии необходимо учитывать потери на проводах линий питания светильников. Потребляемый лампами ДРЛ и ДНаЗ ток составляет 2,1–2,2 А, а потребляемый ток светильника LZ составляет 0,6–0,65 А в зависимости от режима работы. Таким образом, рассеиваемая на проводах питания мощность уменьшается в 4–9 раз. Светодиодная технология в сравнении с ламповой является управляемой. При этом необходимо учитывать, что циклы включения и выключения не влияют на срок службы светодиодов, благодаря этому возможна реализация программы «Умный город».

Проект «Умный город» — это уникальная программа полной реконструкции и модернизации инфраструктуры города с принципиально новыми возможностями централизованного управления, новым уровнем услуг и безопасности.

В основу проекта заложена система информационных коммуникаций — сеть. Именно сеть является базой для создания всех предлагаемых услуг и возможностей. Это самая трудоемкая и затратная часть проекта. Уникальность предложения заключается в том, что предполагается не просто разработать и проложить новую коммуникационную систему, а совместить ее развертывание с модернизацией и реконструкцией существующей инженерной сети.

Также не требуется ввод новых мощностей, так как энергопотребление светодиодных светильников меньше, а срок полной окупаемости 90-Вт светильника в среднем составляет 3–4 года (табл. 2).

Значительность суммы средств, сэкономленных на продолжительности срока службы электросетей, можно представить: по данным некоммерческого партнерства «Росгорсвет», около 70% всех сетей находится в аварийном состоянии. Применение энергосберегающих светильников позволит сберечь и перенаправить на другие нужды высвободившиеся средства и мощности за счет экономии электроэнергии и мощностей.

Таблица 2. Экономическое обоснование использования светильников на светодиодах в сравнении со светильниками на газоразрядной лампе ДНаТ на примере освещения улицы
Показатели Светильник с лампой ДНаТ-150 Светодиодный светильник LZ-20d-Cobra
 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Расчет на 1 км дороги (31 светоточка)
Годовая норма времени работы 1 светильника, ч
(среднесуточная норма —10,54 ч)
3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847 3847
Потребляемая мощность, кВт 5,27 5,27 5,27 5,27 5,27 5,27 5,27 2,79 2,79 2,79 2,79 2,79 2,79 2,79
Стоимость светильников с лампой, тыс. руб. 92,597 558,00
Кол-во ламп, заменяемых в течение года, шт. 31 31 31 31 31 31 31
Цена ламп, тыс. руб. 10,85 10,85 10,85 10,85 10,85 10,85 10,85
Стоимость утилизации ламп, тыс. руб. 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93
Затраты на обслуживание, включая стоимость замены ламп
(1856 руб. в год), тыс. руб. (ежегодное увеличение на 15%)
58 66 76 88 101 116 133
Стоимость потребляемой энергии, руб.
(тариф 2009 г. — 3,186 руб. с учетом НДС),
ежегодное увеличение на 25%
65 81 101 126 158 197 246 34 43 53 67 83 104 130
Общие годовые эксплуатационные затраты,
включая стоимость заменяемых ламп и
стоимость утилизации, тыс. руб.
69 78 88 99 112 128 145 0 0 0 0 0 0 0
Суммарные годовые затраты (с нарастающим итогом), тыс. руб. 227 385 574 799 1070 1394 1785 592 635 53 120 203 307 130
Экономия электроэнергии в год, МВт 9,54 9,54 9,54 9,54 9,54 9,54 9,54
Экономия по эксплуатационным затратам в год, тыс. руб. 69 78 88 99 112 128 145
Разница по нарастающим затратам,
включающим стоимость светоточки, тыс. руб.
   44 231 451 712
Примечание. Срок окупаемости светильников на светодиодах составил 3,5 года.

Первоначальное строительство светоточек на улицах с трех- и четырехполосным движением станет в полтора раза дешевле за счет возможности применения специальной оптики и установки опор с одной стороны дороги, отсутствия затрат на эксплуатацию и утилизацию, с учетом сроков, в четыре раза превышающих жизненный цикл ламповых технологий. Энергоэффективность в России нужно повышать «по-серьезному», и первым делом перестать пользоваться мощными лампами накаливания. К этому призвал президент России Дмитрий Медведев.

Глава государства предлагает отказаться от ламп накаливания большой мощности, но не сразу, а по графику, а населению разъяснить, зачем нужно использовать лампы нового типа. «Может быть, нет смысла сейчас принимать на себя жесткие обязательства, чтобы не создать проблем, но, тем не менее, график наметить, когда, что будет происходить, как это сделано в других странах, я считаю обязательным. Иначе мы останемся точно в Старом свете не только в географическом, но и в энергетическом смысле этого слова», — отметил президент. Запретить продажу ламп накаливания собираются с 1 января 2014 г. Снизить энергопотребление сразу на 20% поможет проект «Считай, экономь и плати». Он предусматривает установку приборов учета использования энергии. Уже через три года они должны появиться у 80% потребителей. Важной частью всего плана станет пропагандистская кампания. По словам президента, ее цель — «добиться тектонического сдвига сознания населения».

По экспертным оценкам, Россия в состоянии решить эту задачу даже за счет существующих передовых технических решений и наверстать отставание от развитых стран. «Главное, этим начать заниматься не на бумаге, а по-настоящему, по-серьезному», — отметил Д. Медведев. В строительстве и при переоснащении и реконструкции объектов зданий и сооружений применение светодиодов позволит не только сэкономить электроэнергию, но и значительно снизить затраты на обслуживание, сократить объемы выделяемых мощностей, снизить затраты на кондиционирование (так как светодиодные системы освещения отличаются низким тепловыделением и не нагревают окружающую среду), исключить затраты на утилизацию и обеспечить экологическую безопасность.

Рис. 1. Светильник для наружного освещения

Группа компаний «Церс» является российским производителем и поставщиком светильников для архитектурного, рекламного, промышленного и уличного освещения под брендом ZERS, а также предлагает услуги по эффективному освещению проектов любого уровня сложности.

Светильники для наружного освещения (рис. 1) являются самыми сложными осветительными приборами с точки зрения оптической части. В России и странах СНГ требования к светильникам для наружного освещения регламентируются СНиП 23-05-95 и ГОСТ 17677-82.

Светильники для промышленного освещения четвертого поколения LZ-20U, LZ-20UМ, LZ40U и LZ-40UМ соответствуют всем требованиям нормативных документов для промышленного освещения (рис. 2).

Рис. 2. Светильник для промышленного освещения

Рис. 3. Архитектурный светильник

Рис. 4. Светодиодный светильник ZERS LZ-16W/A

Рис. 5. Потолочный светодиодный светильник

Современная архитектура зданий в первую очередь функциональна, при этом их внешнему виду, эстетике уделяют меньше внимания. Широкий ряд архитектурных светильников (рис. 3) позволяет дизайнерам воплощать свои идеи различной сложности в жизнь, преображая стандартные «коробки» в яркие световые решения.

В рекламе на билбордах в темное время суток огромное значение имеет яркость освещения для привлечения внимания (рис. 4). Светодиодный светильник создает равномерное освещение рекламной поверхности с более высокой контрастностью, чем устаревший ламповый светильник, что увеличивает привлекательность рекламы.

Осветительные приборы играют немаловажную роль в нашей жизни. Светодиодное освещение внутри помещения решает ряд проблем, которые существуют при освещении натриевыми и металлогалогеновыми лампами. Таким решением являются потолочные светодиодные светильники (рис. 5) LZ-40-C-S (накладной) и LZ-40-C-R (встраиваемый). Итак, еще раз перечислим преимущества светодиодных светильников:

  • Долговечность: срок службы до 20 лет.
  • Экономичность: 2-кратная экономия электроэнергии в сравнении с самыми эффективными газоразрядными лампами.
  • Надежность: не требуется ежемесячное обслуживание.
  • Экологическая безопасность: простота и доступность утилизации.
  • Обеспечение безопасности: уменьшение эффекта «сонливости» у человека за счет блокирования выработки мелатонина (гормона сна); отсутствие эффекта «мерцания», приводящего к утомляемости зрения.
  • Гарантированно высокое качество освещения: контрастность освещения значительно выше по сравнению с ламповыми аналогами, лучшая цветопередача.
  • Высокая эффективность спектра: лучшее зрительное восприятие по сравнению с другими источниками света.

Рано или поздно кризис закончится, начнется рост экономики. И вновь возникнет дефицит электроэнергии. Применение устаревших технологий лишь усугубит ситуацию в экономике России.

Современная философия энергосбережения должна включать в себя все многообразие подходов и технологий экономии топливноэнергетических ресурсов, и в первую очередь — за счет внедрения инновационных решений в этой области. Внедрение светодиодного освещения — это одна из значительных ее составляющих. Крупномасштабное (в масштабах страны или хотя бы региона) внедрение энергосберегающих светодиодных светильников, как для внутреннего освещения, так и для транспортных сетей, позволит значительно сократить дефицит электроэнергии, серьезно сэкономить на продлении срока службы электросетей, обеспечить экологическую безопасность, снизить травматизм, количество аварий и ДТП, сберечь жизни людей.

Скачать статью в формате pdf  Скачать статью в формате pdf


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке