CC BY
153
ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
2012 г. Выпуск 2 (25). С. 96-99
УДК 621.316 (338.45)
ОБ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП
И. В. Черемисина, А. А. Стариков, С. В. Тресков, С. И. Зыков
В данной статье рассматривается замена ламп накаливания на энергосберегающие лампы. Электричество применяется в быту, в технологических процессах и вспомогательных системах различных производств. Рассмотрим путь повышения энергоэффективности при использовании электричества системами искусственного освещения. Искусственное освещение используется во всех сферах деятельности человека. На цели электрического освещения в России расходуется примерно 13 % вырабатываемой электрической энергии. В промышленности на освещение в среднем расходуется до 10 % потребляемой электроэнергии. В сфере услуг и развлечений этот показатель может достигать 25 %.
В настоящее время выпускаются различные источники света. Приведенные данные (табл. 1.1) показывают, что эффективность ламп накаливания в 2 и более раза ниже, чем остальных. Возможности экономии энергии определяются выбором источников света. Обычные лампы накаливания, работающие более 4000 часов в год, лучше заменить на более эффективные. Например, люминесцентные лампы потребляют электроэнергии в 6 раз меньше.
Таблица 1.1. Характеристики источников света
Тип источника света Маркировка Светоотдача, лм/Вт Коэффициент запаса, Кэл Срок службы, ч
Диапазон Обычная
Лампы накаливания ЛН 8-18 12 1,1 1000
Галогенные лампы накаливания КГ 16-24 18 1,1 2000
Ртутно-вольфрамовые лампы РВЛ 20-28 22 1,2 6000
Ртутные лампы высокого давления ДРЛ 36-54 50 1,3 12000
Натриевые лампы высокого давления ДНаТ 90-120 100 1,3 12000
Металлогалогенные лампы высокого давления ДРИ 70-90 80 1,3 12000
Люминесцентные лампы низкого давления ЛБ 60-80 70 1,3 10000
Люминесцентные лампы низкого давления с улучшенной цветопередачей ЛБЦТ 70-95 90 1,25 10000
Компактные люминесцентные лампы низкого давления КЛ 60-70 67 1,25 9000
Натриевые лампы низкого давления ДНаО 120-180 - 1,3 12000
Согласно Федеральному закону № 261 от 23 ноября 2009 года «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», с 1 января 2011 года к обороту на территории Российской Федерации не допускаются электрические лампы накаливания мощностью в 100 Ватт и более, которые могут быть использованы в цепях переменного тока в целях освещения [2]. С 1 января 2013 г. предлагается ввести запрет на лампы накаливания более 75 Вт, с 1 января 2014 г. запретить лампы накаливания в принципе. Предполагается, что лампы накаливания будут заменяться только на энергосберегающие лампы. Даже при относительно плавной замене ламп в 2014 году может возникнуть пиковый спрос на энергоэффективные лампы в объеме 280 млн. шт. в год.
Энергосберегающие лампы или компактные люминесцентные лампы состоят из трубки в форме спирали или системы дуговых трубок, наполненных парами ртути и инертным газом (аргоном, ксеноном), а её внутренние стенки покрыты люминофором. Под действием высокого напряжения в лампе происходит движение электронов. Ультрафиолетовое излучение,
образующееся при столкновении электронов с атомами ртути, проходя сквозь люминофор, создает видимое нашему глазу свечение. В таблице 1.2 представлены основные характеристики ламп накаливания (ЛН) и компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).
Таблица 1.2. Основные показатели ЛН и КЛЛ
Характеристики ЛН КЛЛ
Варианты мощности, Вт 40, 60, 75, 100, 225 7, 9, 11, 15, 20
Цена Низкая - 5-15 рублей за лампу Высокая - 40-150 рублей за лампу
Срок службы Короткий. Около 1000 часов непрерывного горения Долгий. 8000-15000 часов непрерывного горения
Световая отдача Крайне низкая - 10-15 лм/Вт Высокая - 100 лм/Вт
Спектр Существенно отличается от естественного света (дневного), преимущественно теплый тон излучения Возможность создать свет разного спектрального состава: теплый, естественный, белый
Наличие вредных веществ Нет Ртуть
Достоинства КЛЛ являются:
• долгий срок службы;
• большая светоотдача;
• выбор желаемого цвета;
• малая мощность;
• низкая теплоотдача.
Несмотря на указанные и безусловные преимущества КЛЛ по сравнению с ЛН, будет справедливым отметить и недостатки КЛЛ:
• индекс цветопередачи КЛЛ ниже индекса цветопередачи ЛН (100 ед.);
• в КЛЛ используется предельно токсичная ртуть, причем её количество в одной лампе всего в два раза меньше количества ртути в линейных люминесцентных лампах (как следствие возникает проблема утилизации компактных).
Ртуть является составной частью газоразрядных ламп (люминесцентных ламп), в которых свечение создается от электрического разряда в парах металла или в смеси газа и пара.
Опасность ртути приводит к необходимости утилизации отработавших ламп. Для этого необходимо решить целый ряд задач:
• убедить граждан не выбрасывать отработавшие лампы, а относить их в пункты приема;
• решить вопрос доставки ламп с пунктов приема до заводов переработки;
• создать заводы по переработке.
На рынке товаров есть светодиодные лампы. Светодиодное освещение - одно из перспективных направлений технологий освещения. Среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения. Энергосберегающие светодиодные лампы, к примеру, в освещении уже занимают 26 % рынка. Светодиодные лампы имеют следующие преимущества над лампами накаливания:
• большой срок службы, в различных источниках указывается разный - от полутора до 10 лет (или от 10 000 до 100 000 часов);
• низкое энергопотребление, величина его так же различная и зависит от типа лампы;
• устойчивость к вибрации и механическим ударам;
• безотказная работа в различных климатических условиях при температуре от -60 до +60°С;
• светодиодные лампы изготавливаются на любое напряжение, соответственно, нет необходимости установки дополнительных балластных резисторов;
• светодиод излучает в узкой части спектра, обладает «чистым цветом», что важно в световом дизайне.
Но у светодиодных ламп имеются и свои недостатки:
• самый главный недостаток - высокая цена;
• ограничена сфера применения, т. е. в некоторых случаях лампы накаливания нельзя заменить светодиодными [5].
Проведем расчет потребления электроэнергии ЛН и КЛЛ в двухкомнатной квартире за расчетный период равный одному календарному месяцу. Для этого вводим следующие допущения:
• продолжительность светового дня принимаем равной 10 часам, что соответствует февралю (для определения коэффициента спроса осветительной нагрузки помещений);
• в том случае, если в комнате установлены двухклавишные выключатели, то осветительная нагрузка включается в суммарную установленную мощность данного помещения;
• не рассматривается повторно-кратковременный режим работы ламп.
Рассмотрим пример расчета потребления электроэнергии осветительной нагрузки (лампы накаливания) комнаты «А». Рассчитываем суммарную активную (установленную) мощность ламп в данной комнате:
РН = рН • п; РН = 60 • 4 = 240 Вт.
Принимаем коэффициент спроса для осветительной нагрузки кСО комнаты «А», равный
0,2. Тогда расчетная мощность осветительной нагрузки определяется по формуле
РРО = РН • кСО; РРО = 240 • 0,2 = 48 Вт.
Далее вычисляем суточное и месячное потребление электроэнергии лампами накаливания по следующим формулам соответственно
Жс = Рро • tc •10 [кВт • ч]; №ШС = Рро • (МЕС = ^С • пД ;
Жс = 48• 24-10_3 = 1,152кВт • ч; ЖМЕС = 1,152• 30 = 34,56кВт • ч.
Результаты расчета для других комнат в квартире сводим в таблицу 1.3.
Таблица 1.3. Потребление электроэнергии ЛН
№ п/п Комната Рн, Вт п, шт. Рн, Вт ксо Рро, Вт ЖС, кВт-ч Ж гг мес кВт-ч
1 А 60 4 240 0,2 48 1,152 34,56
2 Б 60 4 240 0,2 48 1,152 34,56
3 Кухня 60 2 120 0,15 18 0,432 12,96
4 Ванная 75 1 75 0,2 15 0,36 10,8
5 Коридор 60 2 120 0,3 36 0,864 25,92
Итого: 165 3,96 118,8
где рн - номинальная (установленная) мощность лампы накаливания, Вт;
РН - суммарная номинальная (установленная) мощность ламп в комнате, Вт; кСО - коэффициент спроса осветительной нагрузки в комнате (отношение числа часов использования лампы в день к числу часов в сутках), о. е.;
РРО - расчетная активная мощность осветительной нагрузки в комнате, Вт;
ЖС - электроэнергия, потребляемая лампами в течение суток, кВт-ч;
Жмес - электроэнергия, потребляемая лампами за месяц (30 дней), кВт-ч.
Как правило, лампы накаливания заменяют энергосберегающими лампами по соотношению мощности 5 к 1, т. е. ЛН номинальной мощностью 100 Вт заменяют 20-Ваттной КЛЛ. В
результате чего значительно снижается потребление электроэнергии осветительной нагрузкой. Аналогичным образом производим расчет потребления электроэнергии компактными люминесцентными лампами. Результаты расчета потребления электрической энергии КЛЛ сведены в таблицу 1.4.
Таблица 1.4. Потребление электроэнергии КЛЛ
№ п/п Комната Рн, Вт п, шт. В н кСО Рро, Вт Шдть, кВт ч Шмес, кВт ч
1 А 13 4 52 0,2 10,4 0,250 7,488
2 Б 13 4 52 0,2 10,4 0,250 7,488
3 Кухня 13 2 26 0,15 3,9 0,094 2,808
4 Ванная 75 1 15 0,2 3 0,072 2,16
5 Коридор 13 2 26 0,3 7,8 0,187 5,616
Итого: 35,5 0,852 25,56
Таким образом, при замене ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы на примере двухкомнатной квартиры происходит снижение потребления электроэнергии осветительной нагрузкой по абсолютной величине на 92,3 кВт-ч и в относительной - 78,4 % за один календарный месяц. С учетом капитальных затрат на покупку энергосберегающих ламп срок окупаемости составляет 9 месяцев (при тарифной ставке 1,29 руб. за 1 кВт электроэнергии). Срок службы у КЛЛ намного больше, световые характеристики лучше.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андрижевский, А. А. Энергосбережение и энергетический менеджмент : учеб. пособие [Текст] / А. А. Андрижевский, В. И. Володин. - Мн. : Высш. шк., 2005. - 294 с.
2. Статья № 15 Федерального закона от 23 ноября 2009г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
3. Данилов, О. Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях : учеб. для вузов [Текст] / О. Л. Данилов, А. Б. Гаряев, И. В. Яковлев и др.; под ред. А. В. Клименко. -М. : Издательский дом МЭИ, 2010. - 424 с.
4. Вязигин, В. Л. Электрическое освещение : конспект лекций [Текст] / В. Л. Вязигин -Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. - 70 с.
5. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/opto/kaskad.htm]
