Диалоги о свете

Каковы основные моменты построения эффективной системы производственного освещения?

Василий Ступичев, инженер-светотехник ООО «МТ Электро» (г. Екатеринбург):

«В первую очередь, это применение современных источников света. На большинстве предприятий сейчас используются лампы типа ДРЛ (дуговая ртутная люминисцентная), но их светоотдача недостаточно высока по сравнению, например, с металлогалогенными (МГЛ) -  70-100 лм/Вт, у которых с той же единицы мощности получается большее количество света. Разница в светоотдаче в зависимости от типа, мощности и производителя составляет около 30-50%. 
С другой стороны, световой поток необходимо правильно направить. Необходимо правильно подобрать оптическую систему, позволяющую правильно фокусировать свет на освещаемые поверхности.
Третий, важный момент построения эффективной системы производственного освещения  – компьютерное моделирование проектируемой системы. Моделирование позволяет детально рассмотреть систему в комплексе и направить свет туда, куда нужно, разработав оптимальную расстановку светотехнического оборудования с конкретными оптическими характеристиками, минимизировать количество оборудования и рассмотреть различные режимы работы системы освещения. Произвести точные светотехнические расчёты согласно нормативным документам».     

Что представляют собой современные источники света?

Василий Ступичев:

«Это уже упомянутые ДРЛ-лампы, металлогалогенные – у российских производителей они маркируются как ДРИ; наконец, натриевые лампы высокого давления ДНаТ. Применение последних ограничено в закрытых помещениях, так как натриевый свет имеет низкие показатели по цветопередаче. Они дают свет жёлтого спектра, и для закрытого помещения это не просто некомфортная, а даже негативная среда, которая при долгом в ней нахождении способствует ухудшению зрения и самочувствия человека. Индекс цветопередачи большинства натриевых источников света низок (Ra=25-40), а цветовая температура составляет примерно 2000К. При этом натриевые лампы характеризуются одной из самых высоких значений светоотдачи (90-130лм/Вт). Поэтому эти лампы часто применяются для освещения открытых пространств и промтерриторий».

Василий Тарасенко, инженер-светотехник ООО «МТ Электро» (г. Екатеринбург):

«Нужно отметить, что нередко, в промышленном освещении используются галогенные лампы накаливания (ГЛН) – системы, разработанные еще несколько десятилетий назад. Система производственного освещения на основе галогенных ламп – очень дорогостоящая, несмотря на невысокую цену самих источников света. Срок эксплуатации галогенных ламп невелик, в лучшем случае – до 2000 ч, следовательно, их необходимо часто менять. При этом они имеют низкую светоотдачу – около 15-20 лм/Вт. Это чуть лучше, чем обычная лампа накаливания. Лампы накаливания также применяются в промышленных системах, но чаще как местное освещение. Это также очень затратно, несмотря на дешевизну такой лампы. Лампа накаливания работает всего 1000 ч и дает минимальное количество света – 10-12 лм/Вт. Замена часто перегорающих источников света требует дополнительных эксплуатационных расходов и  ведет к удорожанию системы производственного освещения в целом». 

Каким образом заказчик может оценить эффективность и экономичность предлагаемой системы освещения?

Василий Тарасенко:

«Обоснование проекта системы промышленного освещения, как правило, выглядит как небольшой расчет, где представляется технико-экономическое сравнение существующей и предлагаемой систем освещения. Первое, что бросается в глаза – первоначальные затраты. Это всегда довольно существенная сумма. Но если заказчик видит долгосрочную перспективу и понимает, что первоначальные большие вложения через вполне обозримый промежуток времени окупятся, он больше внимания уделяет конечному результату, первоначальные вложения для него отходят на второй план. Гораздо важнее срок – год, два, три, четыре – когда новая система освещения окупится». 

Василий Ступичев:

«Два года – таков срок окупаемости проектов систем промышленного освещения, воспринимаемый большинством заказчиков как нормальный, приемлемый. Очень важный нюанс: большинство старых систем освещения, и по сей день действующих на предприятиях, не соответствуют современным требованиям и стандартам. Например, если старые нормативы требовали уровня освещенности рабочего места 150 люкс, то сейчас этот норматив увеличился до 300 люкс. Поэтому периодически предприятиям приходится проводить реконструкцию систем освещения. При этом есть выбор, какое оборудование применить. На особо крупных предприятиях нередко очень велики складские запасы устаревших осветительных приборов. Их необходимо использовать, несмотря на явную неэкономичность системы освещения на основе устаревших источников света. Такой подход противоречит принципу энергоэффективности, но для конкретного предприятия в конкретных условиях оказывается экономически оправданным».


Что влияет на срок эксплуатации системы освещения?

Василий Ступичев:

«Большое значение имеет не только сам источник света (натриевый, металлогалогенный и пр.), но и тот прибор, в котором источник света устанавливается на конкретном производственном участке. Многие старые осветительные приборы не имеют пыле- и влагозащиты и подвержены негативным влияниям среды, сокращающим их срок службы. Поэтому современный экономичный источник света без соответствующей защиты от  производственной среды будет неэффективен и прослужит недолго. Защитное стекло повышает пыле- и влагозащищенность оптической системы. Если световой прибор обеспечивает защиту IP54-65 – этого более чем достаточно».


Какие производители источников света представлены на рынке? Как оптимизировать расходы на реконструкцию системы освещения?

Василий Ступичев:

«На рынке не так много компаний, выпускающих лампы высокого качества. Я бы отметил Phillips, Osram, BLV, Silvania. На мой взгляд, продукция российских производителей значительно уступает по качеству ведущим игрокам светотехнического рынка.  
Промышленное освещение делится на внутреннее (цеховое) и наружное (освещение промплощадок промзон, складских пространств и т.п.). Многим производственникам известна такая лампа, как ДКcТ, они бывают мощностью до 20 кВт. Но светоотдача у нее немногим больше, чем у галогенных ламп накаливания. Осветительный прибор, в который ДКсТ зачастую устанавливают, даже нельзя назвать осветительным прибором: это держатель с закрепленным для отражения листом жести. Если заменить эту устаревшую «конструкцию» современным осветительным прибором с эффективным источником света, можно сэкономить на потреблении электроэнергии в 4-6 раз!».

Василий Тарасенко:

«За счет использования современного светового оборудования эффективность световой установки можно увеличить на порядок. Например, вместо одного мощного прожектора 10-15 кВт можно использовать несколько прожекторов с натриевыми лампами высокого давления мощностью не более 1 кВт. Направив их оптимальным образом, можно добиться того, чтобы освещение было более эффективным с экономией электроэнергии в разы». 

Василий Ступичев:

«Одна из составляющих накладных расходов при эксплуатации светового прибора – работы по замене лампы после выхода её из строя или окончания срок эксплуатации. Зачастую это приходится делать в «экстремальных» условиях. Например, на очень большой высоте из люльки гидроподъёмника. Поэтому, чем лучше защита источника света и чем он качественнее, тем он более долговечен и тем ниже накладные расходы на его эксплуатацию.
Вот самый простой расчет. Средний период использования осветительной установки в течении суток - 8 часов. Умножим на 365 дней в году. Это почти 3000 часов. А срок службы галогенных ламп накаливания – в два раза меньше. То есть, в течение года лампу придется заменить 2 раза, направив на эту работу сотрудника, оплатив его работу и стоимость новой лампы. Естественно таких лампочек может оказаться не одна, а 100 или например 300 шт. Понятно, что если срок службы современной газоразрядной качественной лампы 15000-20000 часов, то менять ее придется не два раза в год, а один раз в 5 лет, экономия на оплате работ по их замене». 

В чем роль и значение пускорегулирующего аппарата для промышленной системы освещения? Каковы энергосберегающие возможности системы управления освещением?

Василий Ступичев:

«Люминесцентные лампы в настоящее время имеют два типа пускорегулирующих аппаратов (ПРА): электромагнитные ПРА, которые выпускаются уже много лет, и электронные ПРА, более современные устройства, в большей степени отвечающие задачам энергосбережения. Электронные балласты первоначально стоят дороже, но в процессе эксплуатации делают систему освещения более дешёвой».

Василий Тарасенко:

«Системы управления освещением могут быть различного уровня сложности. Путём сокращения количества оборудования находящегося в работе или же путём снижения результирующего светового потока ламп можно снизить уровень освещённости в целом. Например, после окончания рабочей смены или во время технологических перерывов на производственных участках освещение может быть снижено до 30% – за счет чего возникает экономия электроэнергии. При независимой работе различных технологических участков можно освещать только те участки, которые необходимы. Или как вариант, при необходимости соблюдения равномерности освещения можно использовать светильники с диммеруемыми ПРА. Это позволяет приглушить свет ламп, или наоборот, сделать их более яркими. Это очень легко реализуется на люминесцентных лампах и в меньшей степени на мощных газоразрядных лампах. Например, компанией Philips были разработаны специальные лампы и ПРА, позволяющие осуществлять снижение светового потока металлогалогенных ламп до 50%, и натриевые лампы высокого давления – до 80%, но стоимость таких ПРА выше обычных. Российские заказчики промышленных систем освещения пока мало обращают внимания на энергосберегающие возможности систем управления. В Европе этому вопросу уделяют более пристальное внимание». 


Каковы перспективы использования светодиодов в промышленном освещении?

Василий Ступичев:

«Светодиоды появились давно, но как источники света они еще не полностью освоены. Вокруг этого сейчас много спекуляций. Технологии развиваются, кристаллы совершенствуются. Световая отдача современных используемых светодиодных источников в пределах 60-100 лм/Вт. Такими приборами практически невозможно осветить, например, промплощадки, принцип построения осветительных установок для которых базируется на использовании высокомачтовых опор и применении осветительных приборов мощностью от 400 до 2000 Вт. Хотя теоретически это возможно. Светодиодные лампы очень дороги, но, безусловно, экономичны. Однако их энергосберегающие возможности пока не оправдывают высокой начальной цены. Система на основе обычных газоразрядных лам на нынешнем этапе будет более экономически оправдана, чем светодиодное освещение. При этом нередко в коммерческих предложениях некоторых компаний, предлагающих светодиодные приборы, содержится недостоверная информация. Например, нет пока светодиодных ламп со светоотдачей 500 лм/Вт, но чересчур «продвинутые» коммерсанты уже успешно их продают. Потребителям не хватает знаний в этой области, они зачастую неспособны адекватно оценить подобные «инновационные» предложения – исключительно за счёт неосведомлённости в вопросе. 
Не так давно (в середине июля 2009) появилась информация о светодиодном прожекторе мощностью 1 кВт (суммарный световой поток 72000 лм), имеющем габаритные размеры 1,2 х 1,4 х 3,2м. Это чрезвычайно громоздкий световой прибор, который возможно установить далеко не везде.  
Светодиоды отлично вписались в архитектурное освещение, но полноценное и эффективное использование в промышленном освещении пока у них впереди».


Василий Тарасенко:

«Светодиодный прожектор – это отнюдь не достижение и не новый качественный этап в развитии светотехники. Он собран из нескольких десятков светодиодных модулей мощностью 20-30 Вт. Такой «прожектор» сильно проигрывает, например, прибору на основе металлогалогенной лампы».

Каково будущее самого старого из ныне применяемых источников света – лампы накаливания?

Василий Тарасенко:

«Европейские страны, а теперь и Россия декларируют полный отказ от ламп накаливания. Даже называются конкретные сроки снятия их с производства – 2010 или 2014 год и т. д. В России отказ от ламп накаливания произойдет позднее, чем в Европе. По-видимому, это связано с низкой покупательской способностью населения, ведь лампы накаливания – это самый дешевый источник света. Но что касается бытового использования ламп накаливания, на мой взгляд, не стоит спешить полностью от них отказываться. Например, все галогенные лампы относятся к лампам накаливания. У огромного количества людей в квартирах установлены светильники, использующие галогеновые лампы. В то же время отказ от ламп накаливания при освещении производственных помещений – это вполне разумно».

Василий Ступичев:

«Я считаю, что использование в быту лампы меньше 100 Вт нельзя запрещать, люди к этому не готовы. Далеко не каждый готов покупать энергосберегающую люминесцентную лампу по цене в 10-15 раз больше цены лампы накаливания.  Более того, использование люминесцентных ламп в помещениях, где потребитель ожидает мгновенного включения освещения, создает неудобства. Срок службы энергосберегающей лампы характеризуется в том числе и режимом работы: частые включения-выключения его укорачивают.
Так же стоит задуматься об утилизации таких ламп. Все люминесцентные лампы содержат ртуть. Пусть миллиграммы, но всё же есть в каждой лампе. Поинтересуйтесь у окружающих, кто знает, куда можно сдать отработанную люминесцентную лампу, что бы не допустить загрязнения окружающей среды? Уверен, что ответ на такой вопрос дадут единицы. Если мы посчитаем количество потребления таких ламп, мы неизбежно получим проблемы и с их утилизацией. Это очень серьёзный вопрос, который нужно продумывать прежде, чем запускать массовое производство и продажу таких источников света».   

 Василий Тарасенко:

«Компактные люминесцентные лампы не так комфортны для человека, как привычные лампы накаливания. Последние более «естественны» для человека – это как солнечный свет внутри светильника. Спектр света лампы накаливания более приближен к спектру солнечного света, чем у люминесцентной лампы.
Люминесцентная лампа реализует физико-химический процесс, сопровождающийся выделением света. Этот свет сопровождает человека на рабочем месте, а дома, наоборот, хочется другого света – более теплого и комфортного, который как раз и дает лампа накаливания».

Подготовил Константин Литвиненко, Energyland.info

Акцент

Чтобы не быть голословным и проиллюстрировать, какой энергосберегающий и экономический эффект может дать реконструкция системы освещения, предлагаем вашему вниманию реальный проект, выполненный специалистами «МТ Электро»:
«Технико-экономическое обоснование предложения по реконструкции освещения двух прокатных станов ЛПЦ №7 ОАО «ММК».

Техническое описание осветительной установки (ОУ)

Существующий проект ОУ. Освещение прокатных станов выполнено двумя линями светильников РСП-1000: линии, по 40 шт. в каждой, на отметках 11,20 и17,30 метров расположенными под фермами перекрытий на уровне мостков для обслуживания  светильников.
   РСП-1000 - 240 шт, режим работы-8395 ч/год.
Источник света ДРЛ-1000Вт:
         световой поток-59000 лм;
          световая отдачя-59 лм/Вт;
          срок службы-12500 часов.

НСП – 500 – 60 шт, режим работы – 8395 ч/год.
Источник света ЛОН – 500Вт:  
световой поток – 9250 лм;
световая отдача – 18,5 лм/Вт;
cрок службы – 1000 часов.

Общая установленная мощность: Руст. =270кВт.
Предлагаемая ОУ. Общее освещение прокатных станов предполагается выполнить на оборудовании фирмы SBP (Италия). Для освещения  предлагается применить светильники с металлогалогенной лампой фирмы PHILIPS мощностью 400W , расположив их в две линии с двух сторон мостков для обслуживания светильников в каждом пролете. Применяемые в качестве источников света   ламп МГЛВД являются  экономичными лампами их световая отдача 100 люм/Вт., это в 5,4 раза выше, чем у ламп накаливания и в 1,7 раза выше, чем у ламп ДРЛ, МГЛВД имею более низкий коэффициент пульсации, чем ДРЛ.
Предлагаемая осветительная установка работает в тех режимах:
Рабочий - уровень освещенности 300 люкс (стан работает в нормальном режиме).
Дежурный -  уровень освещенности – 100 люкс (стан остановлен).
Аварийный - уровень освещенности - 5 люкс (включается при отключении напряжения в рабочем или дежурном режимах).

BOX/LAMA 402(A0119/48D+A0120/AL-48 – 162 шт.
режим работы – 8395 ч/год (58 шт.);
режим работы – 6300 ч/год (104 шт.);
степень защиты светильников IP 54 (защита от пыли и  воды).
Источник света НPI-BU Plus – 400W
световой поток – 40000 лм.;
световая отдача ламп 100лм/Вт;
cрок службы лампы – 20000 часов.
COS  Ф  = 0.9
Все оборудование поставляется со встроенными компенсационными конденсаторами.
В качестве аварийного светильника применён прожектор c галогенной лампой.
SPAIDER 511 – 18 шт:
режим работы – 150 час./год;
степень защиты IP 65
В качестве источника света для аварийного светильника используется натриевая  лампа
Plusline Pro Small 200 W фирмы PHILIPS:
световой поток – 4800 лм.;
световая отдача лампы 24 лм/Вт.
срок службы лампы при  составляет 2000 часов.

Общая установленная мощность Руст = 68.4 кВт.
Уровень освещенности на участках составит в рабочем режиме -300 люкс, в дежурном  – 100 люкс,  что соответствует заданному в техническом задании на проектирование, и в 1,5 – 2,0 раза выше существующего уровня освещенности.




Таблица №1. Спецификация светотехнического оборудования по реконструкции освещения двух прокатных станов ЛПЦ №7 «ММК»



Технико-экономическое сравнение вариантов
Технико-экономическое сравнение вариантов выполнено на основе подраздела 10.6 «Методы технико-экономической оценки ОУ» раздела «Проектирование осветительных установок» «Справочная книга по светотехнике» под редакцией Ю. Б. Айзенберга 1995 г.
Для сравнения предлагается два варианта ОУ: существующая ОУ и предлагаемая ОУ.
Основные технико-экономические показатели ОУ сведены в Таблицу № 2.

Таблица №2. Основные технико-экономические показатели ОУ


Вывод: Таким образом, предложенный вариант освещения двух прокатных станов ЛПЦ №7 является высокоэффективным и экономически выгодным. Экономия годовых эксплуатационных затрат составит 2385665,13 рублей в год. Срок окупаемости проекта – 0,5 года.