Энергопотребление в зданиях и сооружениях

Использование энергоэффективных источников света

Экономия электроэнергии за счет замены ламп с установленной мощностью Рном 1 на более эффективные лампы с установленной мощностью Рном 2, обеспечивающие требуемое качество освещения, определяется по формуле:

Wo Kc K ПРА1 Pном1 K ПРА 2 Pном 2 TMO ,

где КПРА 1 и КПРА 2 – коэффициенты, учитывающие потери в ПРА соответствующих ламп; ТМО – годовое число часов использования максимума осветительной установки.

Завышение установленной мощности осветительных приборов приводит к неоправданному перерасходу электроэнергии, определяемому по выражению:

Wо Kcо КПРА Pфо Pпо TMO ,

где Рфо – фактическая мощность ламп, Рпо – мощность ламп, предусмотренная проектом или необходимая для обеспечения нормированной освещенности.

Относительная экономия (или перерасход) электроэнергии, получаемая при использовании вместо одного источника света (1) другого (2), может быть определена по выражению:

где Е1 и Е2 – нормируемые уровни освещенности для осветительных установок с источниками света 1 и 2; С1 и С2 – отношение минимальной расчетной освещенности к нормированной для источников света 1 и 2 (0,9 С 1,2); Кз1 и Кз2 – коэффициенты запаса в осветительных установках с источниками света 1 и 2; Н1 и Н2 – световая отдача источников света 1 и 2.

Положительное значение W% соответствует экономии, отрицательное – перерасходу электроэнергии.

При одинаковых значениях расчетных коэффициентов и уровня освещенности:

41

Возможная экономия электроэнергии за счет перехода на более эффективные источники света приведена в таблице

Таблица. Экономии электроэнергии за счет перехода на более эффективные источники света

Простым и низкозатратным мероприятием является замена люминесцентных ламп Т12 на лампы Т8 того же габаритного размера, но имеющие меньшую мощность, больший световой поток и лучшие качественные характеристики спектра света:

Использование энергоэффективных световых приборов

42

При выборе конструктивного исполнения следует отдавать предпочтение светильникам с наибольшим коэффициентом полезного действия.

На эффективность светильников значительно влияет их светораспределение (КСС). Необходимо учитывать следующие рекомендации:

Для примера, сопоставим по энергетическим затратам варианты освещения сборочного цеха высотой 20 м при зрительных работах разряда IIIб (Ен = 300 лк, Кз = 1,5):

Применение ЭПРА для газоразрядных ламп

Применение электронных пускорегулирующих аппаратов позволяет значительно уменьшить потери мощности, увеличить световую отдачу и тем самым снизить установленную мощность ОУ, улучшив при этом качественные характеристики света. Важнейшим дос-

43

тоинством ЭПРА является возможность регулирования светового потока ламп. По сравнению с традиционными электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭМПРА) ЭПРА обладает следующими преимуществами:

повышенная светоотдача за счет использования высокочастотного напряжения позволяет уменьшить установленную мощность системы освещения на 10-20%;

снижение электропотребления комплектом ЭПРА-лампа в среднем на 20%;

в 1,5-2 раза больший срок службы ламп за счет использования режима с плавным подогревом электродов и стабилизацией тока;

бесшумная работа (отсутствие низкочастотных шумов);

высокое качество светового потока лампы вследствие отсутствие пульсаций светового потока и стробоскопического эффекта;

снижение массогабаритных показателей на 40-70%;

автоматическое отключение ЭПРА в режиме холостого хода (при неисправных лампах и в конце их срока эксплуатации);

возможность регулирования светового потока светильника в диапазоне 10-100% в ручном или автоматическом режиме.

Автоматическое управление освещением в сочетании с максимальным использованием естественного освещения

Анализ показывает, что четкая персональная ответственность и материальная заинтересованность в экономии электроэнергии трудно реализуемы.

Системы управления освещением (СУО) поддерживают требуемые уровни освещенности в процессе эксплуатации ОУ в соответствии с заданным алгоритмом, исключая перерасход электроэнергии. При их использовании экономия электроэнергии достигается значительным сокращением времени использования установок искусственного освещения за счет нескольких факторов:

 В начальный период эксплуатации источников света, а также при избыточном количестве светильников создаваемая в помещении освещенность завышена и может автоматически уменьшаться до требуемого значения;

44

Обеспечение рационального сочетания естественного и искусственного освещения, так как в течение достаточно большого времени суток освещение может быть вообще отключено, либо включено на минимальную мощность (5-10 % от номинальной);

Часовая наработка осветительной установки при отсутствии автоматического управления также превышает рациональные значения, так как при стихийном управлении искусственное освещение остается включенным при достаточном естественном освещении и отсутствии в освещаемых помещениях людей, а также в нерабочее время из-за забывчивости персонала.

Регулирование освещения, в первую очередь, необходимо:

–для уличного освещения, где уровень освещенности может быть снижен в часы утренних и вечерних сумерек;

–для дворового (фасадного) и подъездного освещения;

–для совмещенного освещения производственных помещений;

–в помещениях, где работа производится посменно с часовым обеденным перерывом, во время которого останавливается основное технологическое оборудование.

При этом могут использоваться устройства дискретного и непрерывного регулирования, например реле времени, фотореле, фоторезисторы, акустические датчики, датчики движения.

Регулирование уровня освещенности осуществляется двумя способами: отключением части светильников (зонное управление освещением) или снижением напряжения в периоды, когда уровень освещенности может быть без ущерба снижен.

Регулирование освещенности отключением групп источников света (при зонном управлении) требует усложнения сетей и применения программных управляющих устройств с выделением очередности отключения и включения отдельных групп источников света. Годовая экономия электроэнергии от отключения:

W Pоткл tоткл ,

где Роткл – отключаемая мощность; tоткл – время отключения в течение года.

Другой способ регулирования освещения – снижение питающего напряжения. Достоинством этого способа является возможность плавного изменения светового потока. Снижение питающего на-

45

пряжения в осветительной сети позволяет получить экономию электроэнергии за счет снижения потребляемой мощности ламп и значительно увеличить срок службы ламп.

Поддержание уровня напряжения в допустимых пределах

В зависимости напряжения потребляемая мощность ламп может быть определена по эмпирическим выражениям:

для ЛН:

для ЛЛ (в комплекте с ПРА):

для ДРЛ (в комплекте с ПРА):

Результаты расчетов увеличения потребляемой мощности источников света при повышении напряжения приведено в таблице:

Для экономии электроэнергии необходимо по возможности понижать эксплуатационное напряжение, поддерживая его величину в допустимых пределах (не ниже 0,95Uном).

46

Повышение напряжения существенно снижает срок службы источников света:

Организационные мероприятия

Окраска внутренних ограждений в светлые тона. Соответствующая окраска стен, производственного оборудования и потолков обеспечивает от 5 до 15% экономии электроэнергии, расходуемой на освещение в зависимости от исходных параметров помещения (коэффициентов отражения поверхностей) и режима работы помещения. Гладкая поверхность отражает 70% направленного на нее света, темно-зеленая отражает только 15%, черная – 9%. Очевидно, при очередном капитальном или косметическом ремонте помещений следует отдавать предпочтение отделочным материалам светлых тонов, которые будут обеспечивать оптимальное использование естественного света и повысят КПД системы искусственного освещения.

Регулярное (не менее двух раз в год) мытье стекол в помещениях зданий, имеющих большую площадь остекления, приводит

кэкономии до 3%.

Проведение периодических очисток светильников от пыли и грязи (не менее 18 очисток в год в наиболее пыльных помещениях, 6 – в помещениях со средним выделение пыли, 4 – в помещениях с невысоким уровнем запыленности, 2 – на территории городов и непыльных производств) приводит к экономии электроэнергии до

3%.

47

3.МИКРОКЛИМАТ ЗДАНИЙ.

3.1.Микроклимат помещений: основные понятия и определения

Деятельность человека обычно связана с определенной частью объема помещения, называемой обслуживаемой зоной (зоной оби-

тания) – пространством в помещении, ограниченном плоскостями, параллельными полу и стенам: на высоте 0,1 и 2,0 м над уровнем пола (но не ближе чем 1 м от потолка при потолочном отоплении), на расстоянии 0,5 м от внутренних поверхностей наружных и внутренних стен, окон и отопительных приборов.

Вобслуживаемой зоне должны обеспечиваться требуемые метеорологические условия, или микроклимат – состояние внутренней среды помещения, характеризуемое следующими показателями: температурой воздуха в помещении tв, скоростью движения воздуха

впомещении vв, относительной влажностью воздуха в помещении φв, радиационной температурой помещения tR.

Температура, скорость движения и относительная влажность воздуха в помещении – параметры воздуха в помещении, осредненные по объему обслуживаемой зоны.

Радиационная температура помещения – осредненная по пло-

щади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов (определяет теплообмен излучением между человеком и ограждениями).

Ворганизме человека постоянно вырабатывается тепло, которое должно быть отдано окружающей среде. Отдача тепла с поверхности тела человека происходит: излучением (обусловлено разностью температуры внутренних поверхностей помещения и поверхности тела человека) конвекцией (обусловлена разностью температуры тела человека и внутреннего воздуха, а также подвижностью воздуха внутри помещения) и в результате затрат тепла на испарение влаги (обусловлено разностью парциального давления водяных паров на поверхности кожи и в воздухе).

Вспокойном состоянии человек около половины тепла теряет излучением, четверть – конвекцией и четверть – испарением. При

48

тяжелой работе основная доля теряемого тепла приходится на испарение влаги.

Поддержание постоянной температуры организма около 36,6оС обеспечивает физиологическая система терморегуляции, напряжение которой сказывается на самочувствии и работоспособности человека. В случае нарушения теплового равновесия организма (теплопродукция не равна отдаче тепла) наблюдается накопление или дефицит тепла, приводящие к его перегреву или переохлаждению.

Для полного учета влияния основных метеорологических факторов на самочувствие человека используется комплексный критерий

– результирующая температура помещения tп, сочетающая в себе радиационную температуру помещения tR и температуру воздуха в помещении tв.

В помещениях с небольшой подвижностью внутреннего воздуха

(vв до 0,2 м/с):

tп tв tR . 2

При скорости движения воздуха в пределах 0,2-0,6 м/с учитывается преимущественное воздействие на человека конвективной составляющей теплообмена:

tп 0,6 tв 0,4 tR .

Общий подход к гигиенической оценке тепловой обстановки в помещении основан на двух условиях комфортности пребывания человека в помещении.

Первое условие комфортности определяет зону сочетаний tв и tR

, при которых человек, находясь в центре обслуживаемой зоны, не испытывает чувства перегрева или переохлаждения.

Второе условие комфортности определяет допустимые темпе-

ратуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека на границе обслуживаемой зоны помещения, то есть в непосредственной близости от этих поверхностей, и связано с положительной или отрицательной интенсивностью лучистого теплообмена человека. К радиационному перегреву и переохлаждению особенно чувствительна голова человека, поэтому радиационные условия в помещении должны быть такими, чтобы теплоотдача излучением с поверхности головы составляла не менее 11,6 Вт/м2, но не более 35 Вт/м2.

49

Взависимости от уровня требований к комфортности в обслуживаемой зоне различных категорий помещений зданий установлены оптимальные и допустимые параметры микроклимата.

Оптимальные (комфортные) параметры микроклимата – соче-

тание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении.

Допустимые параметры микроклимата – сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата в обслуживаемой зоне гражданских зданий устанавливаются ГОСТ 3049496 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», а также соответствующими СанПиН (например, СанПиН 2.1.2.12-11-2006 «Гигиенические требования к устройству, оборудованию и содержанию жилых домов»).

Вжилых зданиях параметры устанавливаются в зависимости от периода года (холодный, теплый) и типа помещения: жилая комната, кухня, туалет, ванная, лестничная клетка и прочие.

Вобщественных зданиях параметры устанавливаются в зависимости от периода года (холодный, теплый) и категории помещений:

1 – помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха.

2 – помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой.

3 – помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди пребывают преимущественно в положении: 3а – сидя без уличной одежды, 3б – сидя в уличной одежде, 3в – стоя без уличной одежды.

4 – помещения для занятий подвижными видами спорта.

50