CC BY
76
Светотехника
УДК 621.31:330.131
аспекты разработки энергоэффективных светотехнических
изделий для решения задач повышения энергосбережения
и. и. Байнева, в. в Байнев
В статье рассмотрены типы современных источников света, их роль в энергосберегающих технологиях, аспекты энергоэффективности и энергосбережения в мире и в России.
Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, источник света, освещение, лампа люминесцентная, лампа накаливания.
DEVELOPMENT OF ENERGY EFFICIENT LIGHT DEVICES FOR ENERGY CONSERVATION IMPROVEMENTS
I. I. Bayneva, V. V. Baynev
We have described the aspects of energetic efficiency and conservation in Russia, the features of modern illuminants and their role in energy conservation.
Keywords: energy efficiency, energy lamp, fluorescent lamp.
Энергосбережение и энергоэффективность - наиболее важные и актуальные проблемы энергетики в настоящее время. Одними из главных приоритетов развития нашей страны являются снижение потребления энергоресурсов, а также повышение энергоэффективности всех отраслей промышленности и сельского хозяйства. Именно поэтому президент РФ в качестве основных направлений модернизации и развития технологий и экономики россии определил в качестве первоочередных задачи энергоэффективности и энергосбережения. Для их решения необходимо оснастить все объекты народного хозяйства приборами учета потребляемых энергоресурсов, последо-
conservation, lighting, light sources, incandescent
вательно перейти к энергосберегающим источникам света (ИС) и световым приборам (СП) на их основе.
Световые технологии дают возможность экономить до 40 % потребляемой электроэнергии, что в мировых масштабах составит порядка 100 млрд. евро в год. В экологическом отношении это способствует уменьшению выбросов вредных газов в атмосферу на сотни млн. тонн в год, сбережению электроэнергии свыше 2,1 ТВт и экономии до 1,6 млрд. баррелей нефти [1]. Согласно оценкам экспертов, в россии применение энергосберегающих осветительных технологий, мероприятий и программ сэкономит более 250 млрд. рублей в год,
© Байнева И. И., Байнев В. В., 2014
а выбросы углекислого газа уменьшатся на 20 млн. тонн.
Продукция отечественного производства составляет примерно половину всех светотехнических изделий, таких как ИС, источники питания, светильники и комплектующие. Однако до сих пор значительную часть этой продукции составляют устаревшие изделия, например, лампы накаливания общего назначения, люминесцентные лампы первых двух поколений, электромагнитные ПРА (запрещенные во многих странах) и т. д. [3].
Экономия электроэнергии в осветительных установках (ОУ) имеет большое значение, поскольку в россии для освещения требуется около 14 % всей получаемой электрической энергии. Доля потребляемой электроэнергии ОУ в различных отраслях производства колеблется от 10 до 70 %.
Одной из главных проблем является энергоэффективное освещение с обяза-
Принудительное уменьшение оборота ЛН позволит уменьшить энергозатраты, а с 1 января 2014 г., согласно Федеральному закону, планируется полный запрет на их использование. При этом предполагается, что они будут заменяться только на энергосберегающие лампы, поэтому основными задачами становятся увеличение конкурентоспособности российских производителей световых изделий и их выход на мировой рынок, а также повышение качества систем утилизации ртутных ламп.
тельным соблюдением норм освещен- к ности и проектирования освещения. Ц Наиболее распространенными в России § продолжают оставаться лампы нака- | ливания общего освещения, на работу § которых тратится до 13 % всей элек- <5 троэнергии. Для уменьшения расхода * электроэнергии необходимо повышать § световую отдачу и срок службы совре- ей менных энергоэкономичных ИС, а так- ё же уменьшать спад светового потока и м их стоимость. я
В последнее время на смену ламп & накаливания (ЛН) и разрядных ламп (РЛ) приходят светодиоды. Однако эффективность этих источников света существенно отличается. Поэтому решение задач по повышению эффективности СП нужно начинать с обоснованного выбора ИС. Табл. 1 иллюстрирует ситуацию по традиционным средствам освещения (без светодиодов) в 2000 г. и прогноз на 2015 г. в России.
Энергосбережение может быть реализовано также за счет оптимизации светотехнической части ОУ и осветительных сетей, систем управления и регулирования освещения, рациональной организации эксплуатации освещения [4]. Для оптимизации светотехнической части ОУ и осветительных сетей необходимо правильно выбрать систему освещения и источники света, схему расположения светильников и их тип, соответствующий особенностям свето-распределения и конструкции.
Т а б л и ц а 1
Источники света в России
Тип ИС Использование в 2000 г., % Прогноз на 2015 г., %
Лампы накаливания 64,00 40,0
Галогенные лампы накаливания 0,47 1,5
Люминесцентные лампы 26,00 34,0
Компактные люминесцентные лампы 0,05 12,0
Дуговые ртутные лампы 9,00 7,0
Металлогалогенные лампы 0,08 1,5
Натриевые лампы высокого давления 0,40 4,0
Основной тип ламп, используемый в различных учреждениях, - это люминесцентные лампы (ЛЛ). Лампы высокого давления применяются в меньшей степени, в основном для освещения промышленных предприятий, спортивных залов и прилегающей территории.
Современные люминесцентные лампы являются энергоэкономичными источниками света. К их преимуществам относятся:
1) потребление электроэнергии приблизительно на 80 % меньше, чем у ламп накаливания аналогичной яркости;
2) по сравнению с лампами накаливания, срок службы увеличился более чем в 10 раз и составляет примерно 10 000 ч;
3) выделение гораздо меньшего количества тепла;
4) различная цветовая температура;
5) распределение света является более равномерным, чем у ламп накаливания, что уменьшает утомляемость глаз;
6) использование электронной пу-скорегулирующей аппаратуры позволяет лампе зажигаться и работать без мерцания;
7) широкий диапазон допустимых температур эксплуатации позволяет использовать их как для внутреннего, так и для наружного освещения;
8) компактные размеры энергоэкономичных ламп дают возможность использовать их практически в любых светильниках.
В 2000 г. была создана серия новых энергоэффективных тонких ЛЛ типа Т5, имеющих трубку диаметром 16 мм. Она отличаются высокой световой отдачей, незначительным спадом (не более 5 %) светового потока в течение всего срока службы, возможностью настройки яркости и потребляемой мощности, отсутствием пульсаций. Во многих наиболее развитых странах световые приборы разрабатываются только для ламп типа Т5.
Такие лампы характеризуются очень высокой световой отдачей (90-116 лм/Вт) и большой стабильностью светового потока. Средняя продолжительность горения составляет 16 тыс. ч. Одним из главных достоинств ламп Т5 является меньшее содержание ртути, чем в лампах Т12 и Т8. Эти ИС обладают высоким качеством цветопередачи (индекс цветопередачи Rа>80), могут иметь различную цветность излучения: от тепло-белого с Т = 2 700 К до холодного с Т = 6 500 К.
цв Т"" цв гт-1-
Благодаря тому, что в лампах Т5 люминофор покрыт прозрачной защитной пленкой, на него не попадают частицы ртути, вольфрам, что исключает «отравление» люминофора и, как следствие, поддерживает стабильный световой поток. Кроме этого, уменьшение длины ламп Т5 приблизительно на 50 мм облегчает конструирование светильников.
В настоящее время выпускаются три типа таких ламп: нормальные (табл. 2), с повышенной интенсивностью (табл. 3), с повышенной световой отдачей (табл. 4) [2, с. 3].
Т а б л и ц а 2
Световые параметры нормальных ламп т5
Мощность, Вт Цветовая температура, К Длина лампы, мм Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт
14 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 549 1 350 96
14 6 500 549 1 300 93
21 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 849 2 100 100
21 6 500 849 2 000 95
28 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 149 2 900 103
28 6 500 1 149 2 750 98
35 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 449 3 650 104
35 6 500 1 449 3 650 104
Т а б л и ц а 3
Световые параметры ламп Т5 с повышенном интенсивностью
Мощность, Вт Цветовая температура, К Длина лампы, мм Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт
24 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 549 2 000 83
24 6 500 549 1 900 79
39 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 849 3 500 89
39 6 500 849 3 525 85
49 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 449 4 900 100
49 6 500 1 449 4 600 93
54 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 149 5 000 92
54 6 500 1 149 4 750 87
80 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 149 7 000 87
80 6 500 1 149 6 650 83
Т а б л и ц а 4
Световые параметры ламп Т5 с повышенном световой отдачей
Мощность, Вт Цветовая температура, К Длина лампы, мм Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт
25 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 149 2 900 116
25 6 500 1 149 2 750 110
32 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 449 3 650 114
32 6 500 1 449 3 500 109
45 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 449 4 900 108
45 6 500 1 449 4 700 104
50 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 149 5 000 100
50 6 500 1 149 4 750 95
73 2 700, 3 000, 3 500, 4 000 1 149 7 000 95
73 6 500 1 149 6 650 91
Для «тонких» ламп Т5 стали разрабатываться особые светильники с оптимизированными оптическими системами. Они являются плоскими, а также сильно отличаются по светотехническим, эстетическим и конструкционным параметрам от светильников предыдущего поколения с лампами типа Т8; системы автоматического регулирования повышают эффективность их совместного использования.
Применение ламп Т5 с электронным ПРА является важным и перспективным направлением светотехники. Однако, в России на данный момент массовое производство таких ИС освоено не в полной мере.
Таким образом, одной из важнейших задач светотехнической промышленности в России мы считаем развитие производства таких ламп и светильников для них, которые должны иметь небольшие габариты и стоимость.
библиографическим список
1. Задачи энергосбережения и повышения энергоэффективности [Электронный ресурс] : Режим доступа: http://minenergo.gov.ru.
2. Рыбалов, С. Л. Новое поколение энергоэффективных тонких люминесцентных ламп типа Т5 / С. Л. Рыбалов. - Москва : Знак, 2011. - 16 с.
3. Байнева, И И От ламп накаливания к энергоэкономичным источникам света: аспекты перехода / И. И. Байнева, В. В. Байнев // Фотоника. - 2011. - Т. 30. - № 6. - С. 30-33.
4. Байнева, И. И. Задачи и проблемы повышения энергоэффективности и энергосбережения в России. Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции / И. И. Байнева. - 2013. - Т. 7. - № 2. - С. 52-55.
Поступила 11.01.2014 г.
Об авторах:
Байнева Ирина Ивановна, кандидат технических наук, доцент кафедры светотехники ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева» (г. Саранск, Россия), baynevaii@rambler.ru
Байнев Виталий Валерьевич, студент факультета электронной техники ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева» (г. Саранск, Россия), bw14@mail.ru
Для цитирования: Байнева, И. И. Аспекты разработки энергоэффективных светотехнических изделий для решения задач повышения энергосбережения / И. И. Байнева, В. В. Байнев // Вестник Мордовского университета. - 2014. - № 1. - С. 76-80.
references
1. Zadachi jenergosberezhenija i povyshenija jenergojeffektivnosti [Problem of energy conservation and energy efficiency]. Available at: http://minenergo.gov.ru/activity/energoeffektivnost/problem/index. php?sphrase_id=519800
2. Rybalov S. L. Novoe pokolenie jenergojeffektivnyh tonkih ljuminescentnyh lamp tipa T5 [A new generation of energy-efficient thin fluorescent lamps T5]. Moscow, Znak Publ., 2011, 16 p.
3. Bayneva I. I., Baynev V. V. Ot lamp nakalivanija k jenergojekonomichnym istochnikam sveta: aspekty perehoda [From incandescent lamps to energy efficient light sources: transition aspects]. Fotonika Publ., 2011.
4. Bayneva I. I. Tasks and problems of energy efficiency and conservation in Russia [Zadachi i problemy povyshenija jenergojeffektivnosti i jenergosberezhenija v Rossii]. Sbornik nauchnyh trudov Sworldpo mate-rialam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii - Collection of Sworld conference proceedings.
2013, vol. 7, no. 2.
About the authors:
Bayneva Irina Ivanovna, associate professor (docent) of Light Engineering chair of Department of Light Engineering, Ogarev Mordovia State University (Saransk, Russia), Kandidat Nauk (PhD) degree holder in Technical sciences, baynevaii@rambler.ru
Baynev Vitaliy Valer'evich, student of Department of Light Engineering, Ogarev Mordovia State University (Saransk, Russia), bw14@mail.ru
For citation: Bajneva I. I., Bajnev V. V. Aspekty razrabotki jenergojeffektivnyh svetotehnicheskih izdelij dlja reshenija zadach povyshenija jenergosberezhenija [Development of the energy efficient light devices for energy conservation improvements]. VestnikMordovskogo Universiteta - Mordovia University Bulletin.
2014, no. 1, pp. 76 - 80.
