Электротехнический портал Элекаб - справочник электрика, энергетика.

О проекте
Авторам
Реклама на портале

 
Главная | Справочник | Схемотека | Нормативы | Форум | Статьи | Новости | Выставки | Пресс-релизы |




Главная >> Обзоры. Статьи. Информация. >> Электротехника. >> Методика расчета экономии электроэнергии в действующих осветительных установках при проведении энергетического аудита.

Методика расчета экономии электроэнергии в действующих осветительных установках помещений при проведении энергетического аудита

В последнее время, в связи с ростом цен на энергоносители, актуальной становится их экономия. Первым этапом процесса экономии энергии является проведение комплексного энергетического обследования объекта (энергоаудит) и разработка на его основе экономически целесообразных мероприятий по экономии энергии. Данные мероприятия разрабатываются для каждого отдельного типа потребителя энергии: отопление, технология, освещение, вентиляция и т.п. Сначала поизводится анализ состояния систем энергопотребления, а затем - расчет экономии энергии по определенным методикам.

Система освещения является весомым потребителем электроэнергии, особенно в административных зданиях (до 80%). Поэтому применение предлагаемой методики приобретает большое значение при энергоаудите

Для анализа состояния системы освещения обследуемого объекта необходимо собрать следующую информацию:

  • тип и количество существующих светильников;
  • тип, количество и мощность используемых ламп;
  • режим работы сисемы искуственного освещения;
  • характеристики поверхностей помещений (коэффициенты отражения);
  • год установки светильников;
  • переодичность чистки светильников;
  • фактический и нормированный уровень освещенности;
  • значения напряжения электросети освещения в начале и в конце измерений освещенности;
  • размеры помещения;
  • средний фактический срок службы ламп;
  • фактическое и нормированное значение коэффициента естественной освещенности.

Затем, производится расчет показателей энергопотребления на основании вышеперечисленных данных полученных в результате инструментального обследования объекта.

Установленная мощность:

  [Вт] (1)

где Pi - мощность осветительной установки i-го помещения в обследуемом объекте; Kпра - коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре осветительных приборов; Pл - мощность лампы; N - количество однотипных ламп в осветительной установке i-го помещения.

Годовое и удельное энергопотребление:

  [кВтч] (2)

где WГ - суммарное годовое потребление электроэнергии; WГi - годовое потребление ОУ i-го помещения; TГi - годовое число часов работы системы i-го помещения; kИi - коэффициент использования установленной электроической мощности в ОУ i-го помещения (kИi=1).

  [кВтч/м2] (3)

где WГуд - годовое удельное потребление электроэнергии; Si - площадь i-го помещения в исследуемом объекте.

Удельные показатели энергопотребления или установленной мощности (Вт/м2) позволяют на основе норм приближенно (±20%) оценить общий потенциал экономии энергии.

Для более точной оценки по каждому мероприятию необходимо выполнить расчет экономии электроэнергии по нижеприведенной методике.

Сначала необходимо определить фактическое среднее значение освещенности с учетом отклонения напряжения в сети от номинального по формуле:

  [лк] (4)

где E'ф - измеренная фактическая освещенность, лк; k - коэффициент учитывающий изменения светого потока лампы при отклонении напряжения питающей сети (k=4 для ламп накаливания, k=2> для газоразрядных ламп); Uн - номинальное напряжение сети, В; Uср - среднее фактическое значение напряжения Uср=(U1-U2)/2 [В] (U1 и U2 - значения напряжения сети в начале и конце измерения).

Для учета отклонения фактической освещенности от нормативных значений определяем коэффициент приведения:

kni=Eфi/Eнi (5)

где kni - коэффициетн приведения освещенности i-го помещения; Eфi - нормируемое значение освещенности в i-ом помещении; Eнi - фактическое значение освещенности в в i-ом помещении.

Потенциал годовой экономии электроэнергии в ОУ обследуемого помещения рассчитывается по формуле:

  [кВтч/год] (6)

где DWik- потенциал экономии электроэнергии в кВтч/год для i-го помещения и k-го мероприятия.

К основным мероприятиям относятся:

1. Переход на другой тип источника света с более высокой светоотдачей (лм/вт). Экономия электроэнергии в результате данного мероприятия определяется по формуле:

DWi = WГi (1 - kисi kзпi) [кВтч/год] (7)

где kисi - коэффициент эффективности замены типа источника света; kзпi - коэффициент запаса учитывающий снижение светового потока лампы в течение срока службы [1] (при замене ламп с близким по значению kзп но с разной эффективностью kзп исключается или корректируется, кроме случая когда обследование проводилось после групповой замены источников света).

kисi = h / h N (8)

где h - светоотдача существующего источника света [лм/вт]; hN - светоотдача предлагаемого к установке источника света [лм/вт].

2. Повышение КПД существующих осветительных приборов вследствие их чистки. Экономия электроэнергии в результате данного мероприятия определяется по формуле:

DWi = WГi kчi [кВтч/год] (9)

где kчi - коэффициент эффективности чистки светильников.

kЧi = 1 - (gс + bс e-(t/tc)) (10)

где g с , b с , tс - постоянные для заданных условий эксплуатации светильников [1]; t - продолжительность эксплуатации светильников между двумя ближайшими чистками.

3. Повышение эффективности использования отражённого света. Увеличение коэффициентов отражения поверхностей помещений на 20% и более (покраска в более светлые тона, побелка, мойка) позволяет экономить 5-15% электроэнергии, вследствие увеличения уровня освещенности от естественного и искусственного освещения. Эффективность данного мероприятия зависит от большого числа факторов: размеры помещения, коэффициенты отражения поверхностей помещения, расположение светопроемов, коэффициент естественной освещенности (КЕО), режим работы людей в помещении, светораспределение и расположение светильников. Поэтому более точное значение экономии электроэнергии можно получить на основании светотехнического расчета методом коэффициента использования [1].

4. Повышение эффективности использования электроэнергии при автоматизации управления освещением.

Эффективность данного мероприятия является многофакторной, методика расчета экономии электроэнергии, представленная в [2], сложна для использования при энергообследовании, но может быть рекомендована при необходимости точной оценки.

На основании опыта внедрения систем автоматизации и экономию от данного мероприятия можно определить по следующей формуле:

DWi = WГi( kэаi - 1)   [кВтч/год] (11)

где kэаi- коэффициент эффективности автоматизации управления освещением, который зависит от уровня сложности системы управления.

В таблице 1 представлены значения kэаi для предприятий и организаций с обычным режимом работы (1 смена).

Таблица 1.

№ п.п.

Уровень сложности системы автоматического управления освещением

kэаi

1

Контроль уровня освещенности и автоматическое включение и отключение системы освещения при критическом значении Е

1,1 - 1,15

2

Зонное управление освещением (включение и отключение освещения дискретно, в зависимости от зонного распределения естественной освещенности)

1,2 - 1,25

3

Плавное управление мощностью и световым потоком светильников в зависимости от распределения естественной освещенности

1,3 - 1,4

5. Установка энергоэффективной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА).

DWi = WГi(1 - KNпраi / Kпраi )   [кВтч/год] (12)

где Кпраi - коэффициент потерь в ПРА существующих светильников системы освещения i-го помещения; КNпраi - коэффициент потерь в устанавливаемых ПРА.

6. Замена светильников является наиболее эффективным комплексным мероприятием, так как включает в себя замену ламп, повышение КПД светильника, оптимизацию светораспределения светильника и его расположения. Для точной оценки экономии электроэнергии необходимо производить светотехнический расчет освещенности для предполагаемых к установке светильников методом коэффициента использования или точечным методом [1]. По расчетному значению установленной мощности (из светотехнического расчета) экономия электроэнергии определяется по формуле:

DWi = WГi - PiN TГi   [кВтч/год] (13)

где РiN - установленная мощность после замены светильников; ТГi - годовое число часов работы системы искусственного освещения i-го помещения.

При упрощенной оценке (при замене светильников на аналогичные по светораспределению и расположению) расчет производится по следующей формуле:

DWi = WГi(1 - kисi kзпi kчi kсвi KNпраi / Kпраi )   [кВтч/год] (14)

где kсвi - коэффициент учитывающий повышение КПД светильника.

kсвi = qi / qiN   [кВтч/год] (15)

где qi - паспортный КПД существующих светильников; qiN - паспортный КПД предполагаемых к установке светильников.

Расчет экономии электроэнергии при замене светильников учитывает мероприятия № 1, 2, 5, поэтому их следует исключать при расчете общей экономии электроэнергии в i-ом помещении.

В случае большого числа однотипных помещений в обследуемом здании со схожими по параметрам, состоянию, и мероприятиям ОУ расчет производится с помощью удельных показателей экономии электроэнергии.

DWудj = DWij / Sij   [кВтч/год] (16)

где D Wудj - удельная экономия электроэнергии для j - типа помещения; D Wij - расчетная экономия электроэнергии для i-го помещения; Sij - площадь i-го помещения.

Общая экономия электроэнергии в системах освещения обследуемого объекта определяется по формуле:

  [кВтч] (17)

где S j - общая площадь помещений j-го типа; N - количество типов помещений.

По представленной выше методике сотрудниками НГТУ произведен расчет экономии электроэнергии на объектах где проводился энергоаудит (ВУЗы и НИИ г. Нижний Новгород). В среднем экономически реальный потенциал экономии электроэнергии в системах освещения составил 15-20%.

ПРИМЕР:

Административное здание 1986 года постройки; система освещения финансового отдела выполнена светильниками типа ЛПО 02 2х40 с КПД = 52%; используемые лампы типа ЛБ 40 с h = 75 лм/Вт; режим работы - 1 смена (с 8 до 17 часов); количество светильников 15 штук; размеры помещения 5х15х3 метра; средневзвешенный коэффициент отражения поверхностей помещения r = 0,3; нормированная освещенность 300 лк; фактическая освещенность 250 лк; количество часов работы искусственного освещения в год ТГ = 1300 часов; напряжение сети во время измерений Uc = 220 В; коэффициент естественной освещенности соответствует норме, коэффициент использования 0,92; на момент измерений прошло 360 дней со дня последней чистки.

Расчет:

  1. Установленная мощность
    Р = PлКпраN = 40 * 1,2 * 30 = 1440 Вт;
  2. Годовое энергопотребление
    WГ = Р ТГ kи = 1440 * 1300 * 0,92 = 1872 кВтч/год;
  3. Экономия за счет перехода на люминесцентные лампы пониженной мощности типа TL-D 36/84, с h N = 93 лм/Вт.
    D W1 = WГ (1 - kис) = 1872 * (1 – 0,81) = 356 кВт*ч/год;
  4. Экономия за счет чистки светильников
    kчi = 1 - ( g с + b с е-(t/tc)) = 1 – (0,95 + 0,02) = 0,03;
    D W2 = WГ kч = 1872 * 0,03 = 56 кВтч/год;
  5. Экономия энергии при повышении коэффициента отражения поверхностей помещения до r = 0,5 (покраска, побелка) составит 10% или
    D W3 = 187 кВтч/год;
  6. Экономия энергии в результате внедрения системы автоматического включения и отключения освещения
    D W4 = WГ (kэа – 1) = 1872 * (1,1 – 1) = 187 кВтч/год;
  7. Экономия энергии вследствие установки электронных ПРА с КNпра = 1,1
    D W5 = WГ (1 - КNпра / Кпра) = 1872 * (1 – 0,92) = 150 кВтч/год;
  8. Экономия за счет установки новых светильников с более высоким КПД = 75%, но с аналогичным светораспределением
    D W6 = WГ (1 - kсв) = 1872 * (1 – 0,52/0,75) = 580 кВтч/год;
  9. Общий резерв экономии энергии составит
    = 250/300 * 1516 = 1263 кВтч/год.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Справочная книга по светотехнике / Под редакцией Ю. Б. Айзенберга. - 2- е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 528 с. : ил.
  2. Кунгс Я. А. Автоматизация управления электрическим освещением. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 112 с.: ил. - (Экономия топлива и электроэнергии).

Бренд Legrand на ЭлектроПрофи

Ждём вас за покупками со скидкой -20% в "АВС-электро" вашего города.

Перейти на сайт