1.3.7 Вибір раціонального освітлювального обладнання для житлових і громадських приміщень

Кількість освітлювальних устав (ОУ) в світі безупинно збільшується. Збільшується також частка електроенергії, що витрачається на живлення ОУ (Табл. 10).

Таблиця 10. Частка електроенергії, що витрачається в ОУ різних країн світу.

Країна	Е∑, % від загальної	У відсотках від Е∑, по галузям
		Епром, %	Ежитл, %	Еадм, %
Україна	15	33	32	35
США	20	11	23	66
Німеччина	10	32	25	43
Японія	15	55	27	18
Індія	17	11	28	60
Бразилія	17	31	25	44

Міжнародне енергетичне агентство (IEA) і товариство економічної співпраці і розвитку (OECD) разом з Європейським міністерством навколишнього середовища запропонували програму, реалізація якої дасть змогу знизити витрати електроенергії на освітлення в середньому на 60 %.

До реальних заходів підвищення ефективності ОУ відносяться [6]:

1. широке впровадження в ОУ житлових і громадських споруд компактних люмінесцентних ламп (КЛЛ) шляхом заміни ламп розжарювання (ЛР);

2. перехід в ОУ промислових і громадських споруд на освітлювальні прилади з лінійними ЛЛ нового покоління з високою світловіддачею (більше 100 лм/Вт);

3. використання електронних пускорегулювальних апаратів (ПРА) замість електромагнітних у світильниках з ЛЛ і КЛЛ;

4. автоматизований контроль і керування освітленням в залежності від інтенсивності природного світла і за допомогою датчиків присутності;

5. більш ефективне використання природного світла вдень за рахунок застосування активних світлорозподільних елементів на світлопроймах (як бокових, так і стельових).

Ось деякі цікаві дані щодо економічної та екологічної доцільності застосування КЛЛ у побуті країн Західної Європи (дані Philips Licht s i Osram). Якщо в кожному із 145 млн. домашніх господарств Європейського Союзу три лампи розжарювання по 60 Вт замінити еквівалентними за світловими потоками трьома КЛЛ по 11 Вт з вмонтованими електронними ПРА, то при середньому напрацюванні 4 год./добу можна отримати річну економію електроенергії, еквівалентну ліквідації в Європі 10 ТЕС потужністю по 600 МВт кожна. Якщо всі ЛЛ в Німеччині (понад 300 млн. одиниць) почнуть працювати з електронними ПРА (замість електромагнітних), то економія електроенергії (за даними фахівців Siemens AG) складе близько 6,5 млрд. кВт.год./рік, що дасть змогу зменшити викиди СО₂ орієнтовно на 6 млн. т щорічно.

Експерти фірми Philips Licht довели, що при реконструкції всіх ОУ промислових і громадських споруд Німеччини з використанням ЛЛ з підвищеною світловіддачею і електронних ПРА, а також світильників з ККД>70%, можна в середньому знизити питому потужність освітлення з 25 до 10 Вт/м² без погіршення санітарних норм. Кількість щорічно зекономленого кам’яного вугілля на ТЕС при цьому склало б 8,5 млн. т. А це означає, що обсяг викидів в атмосферу знизиться на 25,4 млн. т/рік.

В Україні перехід від світильників із традиційними лампами розжарювання (середня потужність кожного 120 Вт) на енергоощадні (див. табл. 11) дасть можливість знизити встановлену потужність і споживану електроенергію на 70%. При оновленні до 2006 р. хоча би п’ятої частини світильників із ЛР, сумарне зниження потужності становитиме більше 3 млн. кВт, а щорічна економія електроенергії сягне понад 6 млрд. кВт.год.

Таблиця 11. Парк світильників в Україні, млн. шт. [6].

Тип світильників	Загальний по Україні	По галузям
		Промисловість і с.г.	Адмін. будівлі	Зовнішнє освітлення	Житлові будинки
Світильники з ЛР	185	79	24	2,7	80
Світильник з ЛЛ	73	18	49	3,8	5,5
Світильник з ГЛВТ	8,5	4,5

Через низьку ефективність джерел світла питома витрата електроенергії на освітлення в Україні в 1,5 рази вища ніж у західних країнах.

Основними причинами критичного стану освітлення в Україні є:

1. використання малоефективних світильників з ЛР;

2. експлуатація фізично зношених приладів зі зниженим оптичними характеристиками відбивачів і розсіювачів.

Лампи розжарювання мають низький ККД, видиме випромінювання їх становить не більше 6 % споживаної потужності. Люмінесцентні лампи мають більш високий ККД, що дорівнює 17 % і більше.

Таблиця 12. Парк світильників з різними джерела світла по країнам [6]

Тип світильників	Україна	Західна Європа	Північна Америка	Японія
Світильник з ЛР	70	31	29	10
Світильників з ЛЛ	27	56	60	75
Світильників з ГЛВТ	3	13	11	15

У сучасних системах освітлення використовуються лампи, баласти, рефлектори і жалюзі з високим ступенем ефективності.

Малогабаритні (26 мм) криптонові лампи використовують замість звичайних (38 мм) ламп. Такі лампи випускають різної стандартної довжини і з різним спектром світлового потоку.

Звичайні баласти є пристрої індукційного типу для обмеження струму ламп і стабілізації напруги, яка на них подається. Ці пристрої характеризуються високим рівнем втрат (див. табл. 13). Нові баластні пристрої дозволяють знизити втрати в залізі і міді і одночасно забезпечують роботу ламп на номінальному рівні активної потужності. У таблиці 12 наведені дані за активною потужністю (мережа 220 В) на основі звичайної подвійної лампи (26 мм) з різними типами баластів.

Одним зі шляхів економії електроенергії в техніці освітлення є широке використання ефективних компактних газорозрядних джерел світла, які мають, порівняно з лампами розжарювання, більш високу світлову віддачу і термін служби. Ці джерела світла є важливим реальним засобом енергозбереження і охорони навколишнього середовища. Саме тому компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ) відіграють одну з головних ролей в усіх державних програмах енергозбереження і екології США, Швеції, Нідерландів та інших країн. Темпи щорічного приросту обсягів виробництва КЛЛ складають біля 30 %, і загальний обсяг їх випуску у світі перевищив 250 млн. шт., при цьому біля 35 % КЛЛ має вбудований електронний баласт і різьбовий цоколь для прямої заміни ламп розжарювання (ЛР).

Таблиця 13 - Характеристика різного типу баластів [3]

Джерело світла (подвійне)	Звичайний баласт, Вт	Баласт з низьким рівнем втрат, Вт	Високочастотний баласт, Вт
2 х 18 Вт	54	48	40
2 х 36 Вт	90	82	72
2 х 58 Вт	140	132	100

У нашій країні ця проблема сприймається особливо гостро, зважаючи на величезний парк діючих світильників з ЛР.

В Україні ряд підприємств електронної промисловості (Вінниця, Полтава, Київ тощо) сьогодні освоїли випуск КЛЛ і електронних баластів для них. Однак обсяг виробництва КЛЛ недопустимо малий. Технічні характеристики КЛЛ, що випускаються Вінницьким радіотехнічним заводом, подані в таблиці 14.

Таблиця 14 - Порівняльні характеристики лампи типу КЛБ/ТЦБ і лампи розжарювання Б220–230 [3]

Тип лампи	Потуж-ність, Вт	Номінальний світловий потік, лм	Середня тривалість роботи, год.	Витрати електроенергії за 6000 год., кВт/год.	Економія електроенергії лампи КЛБ/ТЦБ за 6000 год., кВт/год.
КЛБ7/ТЦБ	7	400	6000	60	180
Б220-230-40	40	415	1000	240
КЛБ9/ТЦБ	9	600	6000	70	290
Б220-230-60	60	715	1000	360
КЛБ11/ЦТБ	11	900	6000	80	370
Б220-230-75	75	950	1000	450
КЛБ13/ЦТБ	13	600	6000	80	280
Б220-230-60	60	715	1000	360

Першочергове використання ламп, особливо з вбудованим електронним баластом, можна рекомендувати для житлового сектору. Це пов'язано з тим, що господарі квартир зацікавлені мати енергозберігаюче джерело світла.

Широке використання найпростіших видів КЛЛ без вбудованої електронної пускорегулювальної апаратури можна рекомендувати для спеціальних світильників промислових підприємств, для громадських будівель, допоміжних приміщень, місцевого освітлення. Якщо для житлових приміщень необхідні, перш за все, короткі шестиканальні КЛЛ потужністю 18-23 Вт з вбудованою електронною ПРА, які замінюють для загального освітлення ЛР 75-100 Вт і не створюють дискомфорту в існуючих світильниках, то для спеціальних світильників здебільшого необхідні КЛЛ потужністю 11 Вт з цоколем G24 і двоканальні ККЛ 24, 36, 40 і 55 Вт для найрізноманітніших стельових і вмонтованих багатолампових світильників, перш за все для громадських приміщень.

Імовірність придбання населенням КЛЛ залежить від їх вартості і вартості електроенергії, які визначають термін окупності ламп. У таблиці 15 наведені терміни окупності витрат на придбання КЛЛ залежно від ціни КЛЛ, ціни на електроенергію і напрацювання КЛЛ за рік.

Таблиця 15 - Термін окупності витрат КЛЛ потужністю 20 Вт, рік [3]

Щорічне напрацювання, год.	Вартість КЛЛ, дол. США	Вартість 1 кВт год. електроенергії, центи
		1,2	2	4	6	10
1000	5	4,8	2,90	1,45	0,96	0,580
	10	9,7	5,80	2,90	1,93	1,16
	15	14,5	8,7	4,3	2,90	1,77
	20				9,87	2,3
	30					3,49
1500	5	3,23	1,90	0,70	0,65	0,50
	10	6,45	3,87	1,93	1,3	1,00
	15	5,80		5,1	1,95	1,51
	20				2,6	2,00
	30				3,2	3,01
2000	5	2,42	1,45	0,73	0,48	0,290
	10	4,84	2,90	1,45	0,97	0,58
	15		2,98	2,19	1,45	0,88
	20			2,9	1,93	1,16
	30				2,9	1,74

Примітка. Термін служби ламп розжарювання прийнятий 1000 год.

У господарських приміщеннях бажано застосовувати люмінесцентні лампи. Можлива економія електроенергії від заміни менш ефективного джерела світла більш ефективним наведена в таблиці 16.

Таблиця 16 - Можлива економія електроенергії від переходу на більш ефективні джерела світла [3]

Джерело світла	Економія електроенергії, %
	Можлива	Середня
1	2	3
ЛЛ на МГЛ	-2 – +42	23
ДРЛ на МГЛ	+20 – +55	40
ДРЛ на ЛЛ	-2 – +42	22

Продовження таблиці 16

1	2	3
ДРЛ на НЛВД	+34 – +62	50
ЛР² на ЛЛ	+39 – +66	54
ЛР² на ДРЛ	+22 – +56	41
ЛР² на НЛВД	+61 – +78	71
ЛР³ на МГЛ	+31 – +61	61
ЛР³ на ЛЛ	+11 – +50	33
ЛР³ на ДРЛ	-14 – +36	14
ЛР³ на НЛВД	+43 – +68	57

Примітки. Позначення джерела світла: ЛЛ – люмінесцентні лампи; МГЛ – металогалогенні лампи; ДРЛ – дугові ртутні люмінесцентні лампи; НЛВТ – натрієві високого тиску; ЛР – лампи розжарювання. Знак <+> відповідає економії електроенергії, < - > - перевитратам, можливим у випадку заміни менш ефективного джерела світла, яке забезпечує 0,9 Е_р на більш ефективне, що створює освітленість 1,2 Е_н. ЛР² відповідає зменшенню нормативної освітленості ламп розжарювання на одну ступінь, ЛР³ - на два ступеня.

Енергетична ефективність найбільш поширених джерел світла наведена у таблиці 17.

Таблиця 17 - Енергетична ефективність джерел освітлення [3]

Джерело світла	Нормативна еквівалентна відносна потужність, %	Прийняті при розрахунку
		h, лм /Вт	α
Люмінесцентні лампи ЛЛ	100	70	1,2
Ртутні лампи високого тиску ДРЛ	128	50	1,1
Металогалогенні лампи МГЛ	77	83	1,1
Натрієві лампи високого тиску НЛВД	65	100	1,1
Лампи розжарювання при зменшенні нормативної освітленості на ступінь: один два	220 150	15,3 15,3	1,0 1,0

Звичайно за допомогою таких ламп досягається економія біля 8 % енергії при тому ж рівні освітленості.