Энергоэффективное освещение: преимущества, технологии и стратегии внедрения

Энергоэффективное освещение и как его внедрить

По оценкам, освещение составляет около 20% от общего объема выработки электроэнергии в мире. Качество и количество света влияют не только на наше здоровье, комфорт, безопасность и производительность, но и на экономику. Многие страны тратят огромные средства из своих бюджетов на электричество для освещения.

Для достижения эффективного использования электроэнергии страны осуществляют поэтапный переход на энергоэффективное освещение, которое является наиболее рентабельным и надежным методом экономии энергии. В области освещения применяются хорошо известные технологии для оптимизации существующих систем управления и осветительного оборудования с целью снижения энергопотребления при повышении качества освещения. Рассмотрим эту концепцию подробнее.

• Также читайте: Как рассчитать значение резистора для схем с LED

Что такое энергоэффективное освещение?

Когда энергопотребление продукта снижается без ущерба для его выходных параметров, конечного результата или уровня комфорта пользователя, это называется энергоэффективностью. Энергоэффективный продукт потребляет меньше энергии для выполнения той же функции по сравнению с аналогичным продуктом с более высоким потреблением.

Энергоэффективность в сфере освещения обеспечивает требуемый уровень освещенности для конкретного применения, потребляя минимальное количество энергии. Простыми словами, энергоэффективное освещение экономит электричество, сохраняя при этом хорошее качество и количество света.

Энергоэффективное освещение предполагает замену (или перелампирование) традиционных ламп (например, ламп накаливания) на энергоэффективные — люминесцентные, КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) и LED-лампы. Оно также включает правильные системы управления освещением: таймеры, датчики PIR и ультразвуковые датчики и т.д.

Включает автоматическое отключение света, когда он не нужен, особенно в дневное время. Используются электронные балласты вместо обычных прибамперов в традиционном освещении, а с помощью электронной схемы можно добиться диммирования (регулировки яркости) при необходимости.

Эти энергоэффективные схемы можно применять для внешнего освещения, внутреннего освещения жилых и коммерческих зданий. Эти схемы не только снижают энергопотребление, но и повышают качество освещения, увеличивают безопасность и благополучие персонала, а также уменьшают воздействие на окружающую среду.

• Также читайте: Полезна ли реактивная мощность? Важность реактивной мощности

Зачем нужно энергоэффективное освещение?

Освещение — базовое требование любого объекта, и оно влияет на повседневную деятельность людей. Оно составляет значительную часть общего энергопотребления в домашних, коммерческих и промышленных установках.

В промышленности энергопотребление на освещение составляет лишь небольшую часть от общего — около 2–5%. В домашнем секторе это 50–90%, а в коммерческом/зданий, IT-комплексах и отелях — 20–40%.

Поэтому это важная область для экономии энергии, особенно в домашнем секторе. Решения для повышения эффективности освещения играют ключевую роль в возможностях энергосбережения.

Из-за высокого энергопотребления традиционные лампы накаливания и газоразрядные лампы высокого давления необходимо заменять на энергоэффективные. Традиционные лампы не только потребляют много электроэнергии, но и используют большую часть потребляемой энергии для выделения тепла, а не света (например, 90% потребляемой энергии в случае ламп накаливания).

При установке энергоэффективного освещения объем энергопотребления в конечном итоге снижается, что приводит к более низким счетам за электричество.

Таким образом, энергоэффективное освещение необходимо:

• Для снижения потребления электроэнергии, а следовательно, счетов за электричество
• Для экономии электроэнергии вместо потерь впустую
• Для снижения парниковых выбросов, так как обычные лампы вызывают выбросы CO₂
• Для достижения снижения пиковой нагрузки

Также читайте: Какую мощность солнечной панели нужно для наших бытовых электроприборов?

Советы, трюки и техники внедрения энергоэффективного освещения

Лучшим и эффективным решением для сохранения энергии является внедрение энергоэффективных технологий освещения в отрасли освещения, что позволяет комплексно перепроектировать системы освещения и управления.

Произошли значительные улучшения и инновации в технологиях освещения, которые предлагают большой потенциал для экономии энергии во многих приложениях: домашнее освещение, уличное освещение, акцентное освещение в гостеприимстве и ритейле, офисное и промышленное освещение и т.д.

Ниже приведены методы или типы энергоэффективного освещения, которые обычно практикуются как возможности для экономии энергии.

1. Перелампирование на энергоэффективные лампы

Энергоэффективные лампы могут обеспечить тот же уровень освещения с большей экономией энергии и низкой стоимостью по сравнению с обычными лампами. Традиционные лампы накаливания потребляют много энергии для производства света, причем 90% потребляемой энергии уходит в тепло, а также они потребляют в 3–5 раз больше энергии, чем необходимо для производства света.

Энергоэффективные лампы преодолевают эти проблемы, предлагая гораздо больше преимуществ, чем лампы накаливания. Два самых популярных варианта энергоэффективных ламп — это КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) и LED (светодиодные) лампы.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)

КЛЛ — это миниатюрные или спиралевидные версии длинных люминесцентных трубок. Эти лампы сочетают эффективность люминесцентного освещения с популярностью и удобством патронов для ламп накаливания.

Они вкручиваются в патроны, предназначенные для стандартных ламп накаливания, но не в стандартные люминесцентные патроны для длинных трубок. В зависимости от бренда и области применения они выпускаются в различных стилях, цветах и размерах.

КЛЛ потребляют на 75% меньше энергии и выделяют на 75% меньше тепла при том же уровне освещенности, что и лампы накаливания. Они служат в 10–15 раз дольше и стоят в 10–20 раз дороже ламп накаливания.

Эти лампы сделаны из фосфорного стеклянного колбы с инертным газом (аргон) и паром ртути. Они используют электронный балласт для создания высокого напряжения при пуске; он может быть отдельным блоком или встроенным в лампу. Некоторые специальные и старые модели КЛЛ идут с отдельным балластом, а некоторые — со встроенным.

Когда электрический ток проходит через электроды, электроны, связанные с атомами ртути, возбуждаются, что приводит к излучению ультрафиолетового света. Когда УФ-луч попадает на люминофорное покрытие, он преобразуется в видимый свет.

Сравнительная таблица для ламп накаливания, КЛЛ и LED.

На сегодняшнем рынке есть разные типы КЛЛ. Некоторые из них: спиралевидные лампы, трехтрубчатые, стандартные, шаровые, рефлекторные и свечные лампы. При замене ламп накаливания КЛЛ подбирают по люменным потокам, указывающим на количество генерируемого света, как показано на рисунке ниже.

Они доступны в различных цветах света: теплый белый и мягкий белый, холодный белый и яркий белый и т.д., в зависимости от типа применения. Таблица ниже иллюстрирует диапазон цветов света КЛЛ для конкретных применений.

Светодиоды (LED)

LED — это полупроводниковые приборы с твердым телом, и они еще более энергоэффективны, чем КЛЛ. Они выделяют мало тепла и дают более качественное освещение, чем любые другие лампы. На заре своего появления использование LED ограничивалось одиночными индикаторами в электронных схемах.

Позже несколько LED объединяли в кластеры для создания небольших ламп в батарейных устройствах: зарядках, фонариках и т.д. Сегодня LED-лампы выпускаются во многих новых стилях колб, достаточно ярких, чтобы заменить традиционные лампы накаливания.

LED-лампы потребляют на 75% меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и на 50% меньше, чем КЛЛ. Они служат в 8–25 раз дольше по сравнению с лампами накаливания и до 4 раз дольше, чем КЛЛ. В отличие от ламп накаливания и КЛЛ, LED-лампы не выделяют тепло и достаточно холодны на ощупь. Но они дороже; тем не менее, они окупаются в долгосрочной перспективе.

LED изготавливаются из полупроводниковых материалов, образующих p-n переходы. Когда ток проходит через эти переходы, он высвобождает энергию в виде света. Длина волны, а значит и цвет света, зависит от состава материалов. LED могут генерировать желтый, красный, синий, зеленый и белый свет. Для освещения несколько белых LED комбинируют в кластеры для получения требуемого освещения для применения.

LED-лампы доступны в разных формах, размерах и стилях в зависимости от типа применения. Некоторые из этих типов: диффузные лампы, диммируемые шаровые LED-лампы, трековые лампы с pin-базой, рефлекторные лампы с винтовой базой, свечные лампы с candelabra-базой и LED-трубчатые лампы.

Сравнение ламп накаливания, КЛЛ, LED и галогеновых ламп.

2. Улучшение систем управления освещением

Освещением можно управлять с помощью различных датчиков, чтобы включать лампы только тогда, когда они нужны. Эти датчики фиксируют присутствие людей, движение, время или заполненность и на основе сигнала датчика включают и выключают лампы. Типы таких систем управления: инфракрасные датчики, автоматические таймеры, датчики движения (PIR и ультразвуковые) и диммеры.

Фотосенсоры контролируют условия естественного освещения и соответствующим образом посылают сигналы главному контроллеру для автоматического отключения ламп на рассвете и включения на закате. Этот тип управления освещением обычно используется для уличного и наружного освещения.

Уличное освещение — еще одна важная область экономии энергии, так как оно вносит значительный вклад в потребление электроэнергии, особенно на трассах. Централизованные системы управления наиболее часто используются для управления уличным освещением.

Популярная централизованная система управления — SCADA (система диспетчеризации и сбора данных), которая обеспечивает удаленное управление работой уличных фонарей из центрального местоположения. Также используются системы на базе GSM/GPRS для удаленного управления уличным освещением.

3. Замена существующих светильников и балластов

Замена энергонеэффективных аксессуаров на новые энергоэффективные светильники и балласты дает превосходную экономию энергии, долговечность и надежность. Основная функция люминера или светильника — распределять, направлять и рассеивать свет.

Некоторые светильники могут поглощать более половины светотекущей силы, излучаемой лампой, что снижает эффективность освещения. Светильники с более высокой эффективностью могут излучать больше света, и поэтому можно сэкономить энергию и деньги. Такие светильники состоят из рефлекторов для направления света в желаемом направлении.

Все газоразрядные лампы требуют балласта для достижения требуемой работы. Традиционные магнитные балласты вызывают потери мощности, составляющие обычно 15% от мощности лампы. Они также могут повышать температуру светильника во время работы. Поэтому нужно правильно подбирать балласт для снижения потерь в балласте, температуры светильника и системной мощности. На сегодняшнем рынке доступно много электронных или полупроводниковых типов балластов, которые могут экономить 20–30% энергопотребления по сравнению со стандартными балластами.

Также читайте:

• Как найти размер заземляющего проводника, заземляющего стержня и заземляющих электродов?
• Как повысить эффективность двигателя
• КПД трансформатора, суточный КПД и условие максимального КПД