CC BY
13ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
ENERGY AND ECOLOGY
Статья поступила в редакцию 16.01.13. Ред. рег. № 1503 The article has entered in publishing office 16.01.13. Ed. reg. No. 1503
УДК 628.9:631.544.002.5
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ
В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ
Д.Б. Валяев, В.В. Малышев
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, 2, ВИЭСХ Тел. (499) 171-27-43; e-mail: [email protected], www.viesh.ru
Заключение совета рецензентов 23.01.13 Заключение совета экспертов 30.01.13 Принято к публикации 06.02.13
В статье приведено технико-экономическое обоснование применения мощных светодиодных (СД) светильников для светокультуры салатов в теплицах в сравнении с натриевыми лампами высокого давления.
Ключевые слова: светильники, светодиоды, теплица
SUBSTANTIATION FOR LUMINAIRES WITH LIGHT EMITTING DIODES APPLICATION FOR GREENHOUSE
D.B. Valyaev, V.V. Malyshev
All-Russian Scientific Research Institute for Electrification of Agriculture (VIESH) VIESH, 1st Veshnyakovsky pr., 2, Moscow, 109456, Russia Tel. (499) 171-27-43; e-mail: [email protected], www.viesh.ru
Referred 23.01.13 Expertise 30.01.13 Accepted 06.02.13
The paper presents substantiation of luminaires with light emitting diodes (LED) application for greenhouse compared to high-pressure sodium lamps.
Keywords: luminaries, light emitting diodes (LED), greenhouse.
Малышев Владимир Викторович
Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, кандидат технических наук Область научных интересов: светотехника для АПК Публикации: 42
Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, инженер Область научных интересов: светотехника для теплиц Публикации: 5
Валяев Дмитрий Борисович
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
Энергетика и экология
Для выбора оптимального проектного решения, наряду с разносторонней оценкой положительных и отрицательных факторов сравниваемых вариантов осветительных установок (ОУ), осуществляется их технико-экономическое сопоставление путем выполнения технико-экономических расчетов (ТЭР). Технико-экономическая оценка вариантов ОУ производится по разным критериям экономичности и методикам выполнения ТЭР. Обычно, при отсутствии достоверных данных о влиянии освещения растений на экономические показатели агрокомбинатов, оценка экономичности вариантов производится методом приведенных затрат [1]. Приведенными затратами для ОУ называется сумма годовых эксплуатационных расходов (Э) на содержание ОУ и 15% капитальных (К) затрат на ее монтаж. Указанный процент соответствует коэффициенту эффективности капитальных вложений, равному 0,15.
Равноценными по светотехническому эффекту считаются такие ОУ, для которых расчетные освещенности или фотосинтетически активная радиация (ФАР) различаются не более чем на (+20) -(-10%).
Технико-экономический расчет использования светодиодных (СД) светильников в теплицах выполняется для серийно выпускаемых светильников ЖСП 30-400 с лампой ДНаЗ-400 мощностью 400 Вт и нового разработанного СД светильника Топаз-100 мощностью 100 Вт (рис. 1). По результатам биологических экспериментов по выращиванию салатов принимается, что два светильника ЖСП 30-400 могут быть заменены в теплицах тремя СД светильниками Топаз-100. В расчете также принимается, что затраты на чистку светильников одинаковы, и в расчете не указываются.
ЭСд = 1,5N • [Т • Д / 1Сд + РСд • Т q] + ра
(5);
где: N - требуемое количество светильников ЖСП на площадь теплицы в 1000 м2; А - цена одной лампы ДНаЗ-400, руб.; Б - цена арматуры светильника ДНаЗ, руб.; Д - цена СД светильника, руб.; М -стоимость монтажа одного светильника, руб.; Т -число часов использования максимума осветительной нагрузки в год; а - стоимость работ по замене одной лампы ДНаЗ-400, руб.; 1ДНаЗ -средний срок службы лампы ДНаЗ, ч; 1сд - средний срок службы СД светильника, ч; РДНаЗ - мощность лампы ДНаЗ-400, кВт; Рсд - мощность СД облучателя, кВт; рам=10%К; q - тариф на электроэнергию.
Исходные данные для расчета
Освещенность при светокультуре салатов, лк 10 000
Мощность ЖСП 30-400-010 с лампой ДНаЗ-400, кВт 0,423
Мощность Топаз-100, кВт 0,1
Световой поток лампы ДНаЗ-400, лм 46 000
Стоимость ЖСП 30-400-010 без лампы, руб. 1 500
Стоимость Топаз-100, руб. 9 000
Стоимость лампы ДНаЗ-400, руб. 600
Время работы светильников в году, ч 4 000
Срок службы лампы ДНаЗ-400, ч 16 000
Срок службы светильника Топаз-100, ч 50 000
Нормативный коэффициент, Ен 0,15
Стоимость электроэнергии, руб/(кВт-ч) 3,5
Стоимость монтажа, руб. 100
Стоимость работ по замене одной лампы ДНаЗ-400 100 руб.
б
Расчет выполняем по методу приведенных затрат. В расчете не учитывается, что при оснащении новой теплицы СД светильниками потребуются кабель меньшего сечения и электрическая подстанция, рассчитанная на меньшую мощность, и, следовательно, имеющая более низкую стоимость.
Ориентировочное количество светильников, необходимое для получения достаточной освещенности, определяется по формуле:
Рис. 1. Внешний вид светильников: а) ДНаЗ-400; б) «Топаз 100» Fig. 1. General view of lighting installation: a) DNaZ - 400; b) «T - 100»
При этом полные приведенные затраты капитальные вложения К и эксплуатационные расходы Э рассчитывались в рублях, по выражениям:
Qп = 0,15 • К + Э Кжсп = N • (А + Б + М) Ксд = 1,5N • (Д + М) Эжсп = N • [Т • (А + а) / 1ДНаЗ
+ РДНаЗ • Т • q ] + рам.жсп
(1); (2);
(3);
(4);
E • A
N = ■
n• Ф •U
(6);
где А - площадь помещения, м ; п - количество ламп в светильнике; Фл - световой поток одной лампы, лм; иоу=0,9 - коэффициент использования
светотехнической установки.
Используя формулу (6), найдем требуемое количество светильников ЖСП 30-400 для теплицы площадью 1000 м2, для светокультуры салатов при освещенности 10000 лк: N = 242 шт.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (119) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
а
Д.Б. Валяев, В.В. Малышев ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ
Используя формулы (1-5) и исходные данные для расчета приведенных затрат, найдем: Кжсп=532 400 руб.; Ксд = 3 303 300 руб.; Эжсп=1 613 414 руб.; Эсд = 1 099 890 руб.; Qп.жсп=1 693 274 руб.; Qп.сд = 1 595 385 руб.
Применение СД светильников при светокультуре салатов эффективно.
Для того, чтобы приведенные затраты на освещение при использовании СД светильников были ниже, чем при использовании натриевых ламп,
необходимо использование светильника большей мощности, 300 Вт и более (при необходимости), так как в этом случае стоимость одного Ватта мощности светильника будет ниже.
Список литературы
1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Московский Дом Света -ВНИСИ, 2008, 952 с.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
