Электросбережение. Энергосберегающие источники света
 Скачать 36.77 Kb.
|
|
Энергосберегающие источники света. Прежде хочу выразить в двух словах свое мнение по поводу значимости статей вообще. Любой труд должен иметь смысл. Любая статья должна содержать хотя бы элементарное исследование или анализ с практическими рекомендациями, или перспективу на будущее. Это во – первых. Во – вторых, основная идея любой статьи должна быть понята и не только специалистом. И, наконец, идеи или проблемы экономики или сервиса должны как – либо проходить красной нитью через статью. Если статья не оценена, и, тем более, не используется самим автором, то не стоит марать бумагу. Лучше не писать, чем косвенно участвовать в уничтожении природы. Исходя из своих же убеждений я ставлю три задачи: оценить экономический эффект энергосберегающих ламп, дать практические рекомендации и применить данное исследование на своей работе (одно из моих ПЗ так и называется: «Расчет искусственного освещения методом светового потока»). Из физики известно, что энергия – это универсальная мера различных форм движения и взаимодействия материи. Все просто: там, где есть движение или взаимодействие материи, можно получить энергию и использовать для своих нужд. Для специалистов по сервису необходимо знать: любой вид энергии можно преобразовать в свет или, если хотите, в тепло. Для этого существует множество способов, которые постоянно совершенствуются. Предела для совершенства нет, а значит источники света будут постоянно видоизменяться. Свет играет в жизни человека первостепенную роль. Хорошо известно, что 80% информации мы получаем через зрение. Свет нужен нам не только, чтобы видеть этот удивительный мир, он является на земле источником жизни, создает уют и тепло. Кроме того, свет и цвет могут вылечить от многих недуг (светолечение и цветотерапия). Поэтому очень важно правильно установить количество светильников по строительным нормам и получить полный зрительный комфорт: однородное освещение, оптимальная яркость, контрастность, отсутствие бликов. Искусственное освещение специалисты делят на три системы. Общее освещение – по всему помещению или локализованно,с повышенной освещенностью на рабочих местах. Местная обеспечивает освещение рабочих мест и поверхностей. Комбинированная - к общему освещению добавляется местное. Желание потребителей однозначно – чтобы был свет и чтобы за него меньше платить. Оплата за электроэнергию, определяется по простой формуле: Р (кВт) ∙ t (час.) ∙ Т (руб/кВт ч), где Р (кВт) – активная мощность устройства, t (час.) – время работы устройства и Т (руб/кВт∙ч) – тариф за электроэнергию. Очевидно, что на тариф не повлиять, на время работы светильников – лишь частично (не включать зря свет и т.д.). Остается только один параметр – мощность источников света, т.е. лампочки. Тогда требование к ней ″простое″ - обеспечить требуемую яркость света при как можно низкой мощности. В свою очередь мощность (в ваттах) любого электропотребителя для цепи переменного тока определяется по формуле: Р = UI cosφ, где U (В) – напряжение сети, в данном случае – 220 В, I (А) – потребляемый ток, cosφ – коэффициент мощности, который для большинства типов лампочек очень близок к единице и на экономию практически не влияет. Итак, лампочки надо выбирать по потребляемому току (мощности), излучающей способности (лм/Вт), цене и учитывать срок службы. Лампочка прошла длинный, более 200-х летний, путь развития от первых опытов Петрова В.В. (1802г) до современных светодиодных. Кстати, именно в России были изобретены первые электрические источники света. Сравним основные типы ламп – накаливания (ЛН), галогенные (ГЛН), газоразрядные, светодиодные (LED). Укажу самые важные параметры[1]. Подробнее можно просмотреть в интернете и лучше рейтинги этих ламп. Лампы накаливания. Преимущества: низкая цена, отсутствие токсичных компонентов, возможность работы на постоянном или переменном токе, широкий диапазон рабочих напряжений, возможность использования регуляторов яркости. Недостатки: низкая световая отдача, срок службы – до 1000 часов, световой к.п.д. не превышает 4%, т.е. 96 % электроэнергии идет на обогрев потолка и только 4% на свет (!) – это основной недостаток. ЛН представляют пожарную опасность. Через полчаса после включения температура колбы достигает при 200 Вт — 330°C! Так же колба нагревается в стеклянном плафоне, что вызывает перегрев патрона. Большинство современных светильников имеют неразборный патрон и это становится серьезным недостатком. Чаще всего ЛН перегорают в момент их включения, а иногда и взрываются. По этим причинам многие зарубежные страны уже прекратили производство этих ламп (директива 2005/32/EG ). В России планируется такое же мероприятие (федеральный закон № 261-Ф3). Более того, в России с 1 января 2011 года запрещены ЛН мощностью от 100 Вт и выше. Но я думаю, что полное сворачивание этого производства преждевременным. Если ЛН применять как нагревательное устройство, то тогда к.п.д. станет 96%, а если как светонагревательное (официально такого названия нет!) – то все 100%! Правда, пришлось бы его установить на полу, вместо, например, масляного радиатора. Но, применяя современные материалы, например световолокно и рассеивающую оптику, можно было бы перераспределить световую энергию по помещению. Представьте: и тепло и свет от одного устройства. Причем очень дешевое, надежное и экологически чистое. Жаль, что никто не исследовал такой вариант. Я, во всяком случае, таких работ не видел. Есть отдельные энтузиасты, но исследования нет. Срок службы ЛН имеет очень малый запас надежности, который зависит от качества сплава и размеров нити накаливания. Я считаю, что делается это намеренно. Старые ЛН горели годами! Если бы к тем старым лампам применить современные пуско – стабилизирующие устройства, то срок службы увеличился бы в десятки раз. В одном из немецких городов есть фонарь, в который вкручена одна из первых ЛН. Ей уже больше 100 лет[2]. Почему покупают столь неэффективные источники света? Это: сила привычки, низкая цена, огромный выбор декоративных стеклянных колб ЛН. Галогенные лампы накаливания. Преимущества: повышенная световая отдача, увеличенный срок службы – до 2000 – 4000 ч., компактная конструкция, широкий диапазон по мощности – от десятков ватт до 2 кВт и более. Недостатки: до стеклянной поверхности лампы лучше не дотрагиваться голыми руками, галогенные лампы очень чувствительны к скачкам напряжения сети, температура колбы может достигать до 500 °С. Газоразрядные лампы (люминесцентные, ртутные, натриевые и другие). Все типы этих ламп относят к энергосберегающим. Они очень разнообразны. Разрабатываются новые типы таких ламп, например, индукционные. Поэтому укажу общие, усредненные параметры. Преимущества: срок службы от 6000 до 20 000 часов, широкий выбор по составу света — тёплый, белый, дневной свет и т.д., более высокий к.п.д. (40-70%) - лампа мощностью 20 Вт светит как и ЛН мощностью 100 Вт. Недостатки: это проблемы с утилизацией таких ламп (они содержат вредные пары ртути или другие вредные вещества), нежелательно частое включение и выключение, через год эксплуатации яркость таких ламп уменьшается. Светодиодные лампы. Преимущества: существенная экономия электроэнергии, срок службы до 50 000 – 70 000 часов непрерывной работы, возможность работы на низком – 12, 24 и сетевом – 220 В напряжениях, высокий уровень к.п.д. – до 99 %, экологическая и пожарная безопасность, широкая номенклатура как самих ламп и светильников. Недостатки:высокая цена от 150 до 1000 рублей (для светильников – до 8 000 руб.), для питания от сети необходим сложный импульсный преобразователь, необходимость теплоотвода от рабочего элемента, светоотдача – до 50 лм/Вт. Если проанализировать эти группы ламп, то можно сделать такой вывод. ЛН больше 60Вт использовать экономически не выгодно, но они дешевые и дают более равномерную освещенность, хорошо работают при низких температурах. А если вместо простого выключателя применить пуско – регулирующий, то срок службы увеличится в несколько раз. Их лучше применить в небольших помещениях, в неотапливаемых (гаражи), в подвалах, в жарких помещениях в специальных плафонах. Через 3 – 4 года их выпуск полностью прекратиться. Уверен, что через полвека ЛН станет редчайшим раритетом с вытекающими отсюда обстоятельствами. Уже сейчас трудно найти ЛН на 100 Вт. ГЛН более эффективны. По цене уже сравнимы с ЛН, но в 4 - 5 раз работают дольше. Их свет приближен к солнечному. Они компактны, прекрасно подходят под новые технологии и дизайна квартир (натяжные потолки), их удобно использовать для местного или локального освещения. Без них необходятся кино - и фотостудии, т.к. они имеют почти 100%-ый коэффициент цветопередачи. Газоразрядные или люминесцентные – пожалуй, самые распространенные. Они постепенно вытесняют ЛН и ГЛН, конкурируя со светодиодными. Для уличного освещения – оптимальный вариант. Считаю, что на сегодня это лучший вариант для всеобщего применения. Они относительно недорогие - до 200 руб., срок их службы приближается к светодиодным. Есть модели, не содержащие ртуть – этот камень преткновения для экологов. Замечу, что уже разрабатываются гибридные лампы – на электронных эмиттерах. Пока не ясно, какие лампы выйдут вперед. Единственный серьезный недостаток LED ламп – высокая цена. Но, как и у всего нового, этот порок будет решен. По светотехническим характеристикам они почти одинаковы с газоразрядными. Но, по всей видимости, именно эти лампы будут вне конкуренции. Кроме прямого назначения их широко применяют в подсветках; в тюнинге автомобилей, в дизайне гостиничного туризма и т.д. Светильники из светодиодов можно изготавливать в удобные гибкие ленты, трубки и полосы. Но есть еще одно преимущество, присуще только им – их можно изготавливать самостоятельно! За основу берут светодиоды, которые по стоимости в сотни, а то и больше раз дешевле самой лампы (оптовая цена за шт. – от 3 до 50 руб.). А вопросы по утилизации даже не поднимаются. Итак, сегодня есть из чего выбирать. Теперь я хочу показать, какая будет экономия при замене одних ламп на другие. Естественно надо идти в сторону энергосбережения: от ЛН к LED лампам. Затраты, в рублях, будут складываться из двух слагаемых: стоимости лампы и оплаты за электроэнергию: З = С + Р(кВт) ∙Т(руб/кВт∙ч) ∙ t(час), где З – общие затраты, С – цена лампы (руб.), Р – мощность, Т – тариф, t – время работы. В этом уравнении переменной величиной будет только время работы - t. Чтобы точно определить через сколько часов окупиться новая лампочка, надо составить систему двух уравнений и определить это время. Для примера: возьмем ЛН мощностью 80 Вт (0,08 кВт) по цене 20 руб. и люминесцентную мощностью 20 Вт (0,02кВт) по цене 120 руб. (по яркости они одинаковы). Пусть тариф будет 3 руб. за кВт∙ч. Из системы уравнений выразим наше время (при непрерывной работе): З1 = 20 + 0,08∙3∙t = 20 + 0,24t , З2 = 120 + 0,02∙3∙t = 120 + 0,06t , =» t = (120 – 20) / (0,24 – 0,06), t = 555,5 час. Если лампочки горят одинаково по 10 час. в день, то через 55,5 дней (меньше, чем за 2 месяца), затраты сравняются. Далее за новую лампочку вы будете платить в 4 раза меньше (80/20). Это без учета роста тарифа, который увеличивается на 15% в год. Эта простая методика позволит определить экономию при замене любого электропотребителя, надо знать мощность и покупную цену. В заключении несколько слов об энергосбережении в целом. Нас с детства учили, что надо беречь природу, экономить воду, электроэнергию и т.д. Но в жизни все наоборот. Зайдите в библиотеку или в книжный магазин: тонны книг, журналов, пособий о бережном отношении к природе. Плюс нам суют в почтовые ящики газеты и журналы, которые затем отправляются на свалку. Сколько погублено леса! Как в анекдоте: « … конца света не будет, но будет такая борьба за мир, что камня на камне не останется!». С другой стороны идет неуклонный рост цен на ту же электроэнергию, воду, бензин и т.д. Поэтому все рассуждения о бережливости и экологии теряют всякий смысл. Замена ЛН на энергосберегающие – больше вынужденная мера, как и установка счетчиков на воду. Вопрос: как долго мы сами будем равнодушны ко всему? Литература: Электрическое освещение. Справочник. Автор: Козловская В.Б. и др. Минск. ЗАО: «Техноперспектива» 2007. – 277с. http://electricalschool.info/main/lighting/6-kak-prodlit-srok-sluzhby-lamp.html. |