Описание помещений и состояния системы освещения

3 Описание помещений и состояния системы освещения

 

В данном разделе приведено описание помещений и состояния системы освещения лабораторного корпуса Т (I этаж, правое крыло) СумГУ. Во всех ниже перечисленных помещениях были произведены замеры освещенности в двух рабочих местах. Результаты замеров приведены в таблице (черт. 1). Замеры наружной освещенности проводились с южной и северной стороны здания.

При обследовании было принято, что лампы накаливания имеют мощность 60 Вт, а люминесцентные газоразрядные лампы дневного света - 40 Вт.

Помещение №106 – мастерская, площадь 66,5 м². Оконные проемы площадью 16 м². Оконные проемы не занавешены гардинами. Окна частично заслонены станками. На стенах кафель желтого цвета, потолок побелен. На потолке установлены 8 двухламповых светильников, предназначенных для люминесцентных газоразрядных ламп. Четыре лампы отсутствуют. Из 12 ламп 6 нерабочих.

Помещение №108 – учебная аудитория, площадь 34,2 м². Оконные проемы площадью 8 м². Оконные проемы занавешены тонкой гардиной. Стены оклеены светло-желтыми обоями, потолок побелен. На противоположной от окна стороне одна из панелей частично перекрыта учебной доской. На потолке установлены 3 трехламповых светильника, предназначенных для ламп накаливания. При обследовании помещения было выявлено 4 неработающих лампы.

Помещение №109/1 – мастерская, площадь 33 м². Площадь оконных проемов 8 м².Оконные проемы не занавешены. Остекление оконных проемов имеет частичное загрязнение. На окнах имеются решетки. Панель окрашена в зеленый цвет, потолок побелен. На потолке установлены 4 одноламповых светильника, предназначенных для ламп накаливания.

Помещение №109/2 – мастерская, площадь 47,7 м². Площадь оконных проемов 8 м². На окнах установлены решетки. Панели окрашены в зеленый цвет, потолок побелен. Противоположная оконному проему панель частично перекрыта станком и шкафом. На потолке установлены 6 одноламповых светильников, предназначенных для ламп накаливания. Из четырех ламп одна не рабочая.

Помещение №110 – мастерская, площадь 67,7 м². Площадь оконных проемов 16 м ². На окнах имеются легкие желтые занавески. Помещение расположено с солнечной стороны. На потолке имеются 8 двухламповых светильников с люминесцентными газоразрядными лампами. Одна лампа отсутствует, из 15 ламп 3 не рабочих.

Помещение №111 – помещение для дежурной, площадь 20,9 м ². Площадь оконного проема 4 м². Оконный проем занавешен тонкой гардиной. Стены выложены черным кафелем. Окно наполовину закрыто шкафом коричневого цвета. Потолок побелен. На потолке установлены два двухламповых светильника, предназначенных для люминесцентных газоразрядных ламп дневного света. Из четырех ламп 3 не рабочие.

4 Нормирование освещения

Современное нормирование осветительных установок базируется на детальных исследованиях зрительной работоспособности в зависимости от различных условий освещения. Одним из основных световых параметров, который легко поддается объективным измерениям, является освещённость. Под зрительной работоспособностью понимается способность зрительного анализатора выполнять работу заданной сложности (в зависимости от размера объекта, его контраста с фоном и т.п.) с определенной скоростью и надежностью различения [1]. С целью выбора необходимых уровней освещённости пользуются различными критериями: видимостью различаемого объекта, субъективной оценкой наблюдателей, технико-экономическими показателями, зрительной работоспособностью. Регламентируемое значение освещённости является, как правило, первым исходным параметром при проектировании любой осветительной установки [9]. Наиболее распространена регламентация освещённости в плоскости объекта различения или на условной расчетной плоскости (наиболее часто – горизонтальной, на высоте 0,8 м от пола), совпадающей с рабочей поверхностью [6]. В действующих отечественных нормах и в проекте норм для общественных зданий, регламентируется наименьшая освещённость от общего освещения, для отдельных случаев предлагается дополнительное местное освещение. В последние годы все чаще указывается диапазон рекомендуемых значений освещённости. Это позволяет в зависимости от экономических возможностей и характерных особенностей данной установки обеспечить уровни, более или менее близкие к оптимальным. Необходимо учитывать назначение и значимость помещения, размещение в нём оборудования, характер и последовательность зрительных работ, время, затрачиваемое на каждую работу [9]. Уровень освещенности должен быть тем выше, чем сложнее вид выполняемой работы. В результате работы, выполненной Всесоюзным научно-исследовательским светотехническим институтом (ВНИСИ) и Институтом общей и коммунальной гигиены АМН СССР [18], было установлено, что для административных зданий нижний предел оптимального уровня освещенности на рабочей поверхности составляет: при работе за компьютером около 200 - 300 лк, при чтении около 300 - 400 лк. Верхний предел можно считать близким к 1000 лк.

Во всех помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работ в дневное время следует предусматривать естественное освещение как более экономичное и отвечающее медико-санитарным требованиям [6].

Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. Характеризовать естественное освещение абсолютным значением освещенности на рабочем месте невозможно. В качестве нормируемой величины принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой отношение освещенности в данной точке внутри помещения Е_в к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Е_н, создаваемой рассеянным светом полностью открытого небосвода [6]:

(4.1)

Все значения коэффициентов, необходимых для расчета нормированного и фактического КЕО, взяты из [6].

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности е_н

с учетом характера зрительной работы, светового климата, солнечности климата, зависящее от географического расположения здания на территории страны, определяется по формуле [6]:

e_н=е_н^ІІІ×m×c, (4.2)

где е^III_н - значение КЕО (%) при рассеянном свете от небосвода, определяемое с учетом характера зрительной работы;

m - коэффициент светового климата (без учета прямого солнечного света), определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны;

с - коэффициент солнечности климата (с учетом прямого солнечного света), определяемый в зависимости от пояса светового климата и ориентации здания относительно сторон горизонта.

Во всех обследуемых помещениях выполняется работа средней точности и естественный свет проникает через боковые оконные проемы, поэтому е_н составит 1,5 %. Коэффициент светового климата принимаем равным 0.9,а коэффициент солнечности – 0.8, так как г. Сумы расположен в IV световом поясе, 50°53" северной широты. Определяя нормированное значение коэффициента естественной освещенности е_н по формуле (4.2), получим:

е_н= 1,5%×0,9×0,8 = 1,1%.

Для оценки естественного освещения также необходимо рассчитать фактическое значение коэффициента естественной освещенности е_ф, зависящее от площади световых проемов и от некоторых других факторов. При боковом освещении фактическое значение КЕО определяется по формуле [1,2]:

(4.3)

где S_o – площадь окон в рассматриваемом помещении, м ;

к₃ – коэффициент запаса, принимаем к₃=1,3;

r₁ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию;

S_n – площадь пола помещения, м²;

h₀ – световая характеристика окон;

к_зд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

t₀ – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле:

t₀=t₁×t₂×t₃×t₄×t₅, (4.4)

где t₁ – коэффициент светопропускания материала (для двойного стекла t₁=0,8);

t₂ – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема;

t₃ – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении t₃=1);

t₄ – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (при их отсутствии t₄=1, при наличии солнцезащитного устройства «Жалюзи» t₄=0,9);

t₅ – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарем (при боковом освещении t₅=1).

Результаты расчетов фактического значения КЕО сведены в таблицу 4.1. Проанализировав фактическое и нормируемое значения КЕО, приходим к выводу, что в тех помещениях, в которых фактическое значение меньше нормированного, необходимо применять совмещенное освещение.

Таблица 4.1 - Результаты расчетов фактического значения КЕО.

№ помещения	S0,м2	t2	t0	r1	Sn,м2	h0	еф, %
106	16	0,75	0,60	1,10	66,5	10,5	1,16
108	8	0,75	0,60	1,21	34,2	9	1,45
109/1	8	0,75	0,60	1,20	33	15	0,9
109/2	8	0,75	0,60	1,18	47,7	13	0,7
110	16	0,75	0,60	1,27	67,7	9	1,54
111	4	0,75	0,60	1,10	20,9	31	0,31

5 Методика проведения аудита системы освещения

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 производится анализ состояния систем энергопотребления, а затем — расчет экономии энергии по определенным методикам [13, 16].

Подавляющее большинство осветительных установок можно улучшить в отношении общих денежных затрат и сокращении потребления электроэнергии, если применить усовершенствованные технологии и более эффективное оборудование. Некоторые изменения для реализации значительных выгод могут потребовать лишь очень небольших либо вообще нулевых капитальных затрат. В других случаях могут понадобиться инвестиции капитала в новое оборудование, и тогда необходимо сопоставлять требуемые капитальные затраты с экономией эксплуатационных расходов. Часто срок окупаемости оказывается на удивление малым [17].

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 [16]:

•       тип и количество существующих светильников;

•       тип, количество и мощность используемых ламп;

•       режим работы системы искусственного освещения;

•       характеристики поверхностей помещений (коэффициенты отражения);

•       год установки светильников;

•       периодичность 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.

Фактическая мощность:

Р_фі=Р_л×К_пpа×N_р. (5.1)

Установленная мощность:

P_yi=P_л×K_npa×N, (5.2)

где Р_ф – фактическая мощность осветительной установки i-ro помещения в обследуемом объекте;

P_yi – установленная мощность осветительной установки i-ro помещения в обследуемом объекте;

Р_л – мощность лампы, Вт;

К_пра – коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре осветительных приборов (данный коэффициент учитывается только при расчете мощности осветительной установки, в которой используются газоразрядные лампы);

N_p – количество работающих однотипных ламп в осветительной установке i-ro помещения;

N – количество всех однотипных ламп в осветительной установке i-ro помещения.

Годовое и удельное энергопотребление:

 (5.3)

где W_Г – суммарное годовое потребление электроэнергии;

W_Гі – годо вое потребление ОУ i-ro помещения;

Т_Гi – годовое число часов работы системы i-ro помещения;

K_Иi – коэффициент использования установленной электрической мощности в ОУ i-ro помещения, который вычисляется по формуле:

, (5.4)

, (5.5)

где W_Гуд – годовое удельное потребление электроэнергии;

S_і – площадь i-ro 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:

 (5.6)

где Е_ф – измеренная фактическая освещенность, лк;

k – коэффициент, учитывающий изменения светового потока лампы при отклонении напряжения питающей сети (к=4 для ламп накаливания, к=2> для газоразрядных ламп);

U_H – номинальное напряжение сети, В;

U_cp – среднее фактическое значение напряжения U_cp = (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:

k_ni=E_фі/Е_ні (5.7)

где k_ni – коэффициент приведения освещенности i-ro помещения;

Е_ф – фактическое значение освещенности в i-ом помещении;

Е_ні – нормируемое значение освещенности в i-ом помещении.

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

, (5.8)

где  - потенциал экономии электроэнергии в кВт×ч/год для i-ro помещения и k-ro 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:

, (5.9)

где k_ИСі – коэффициент эффективности замены типа источника света;

k_3Пi – коэффициент запаса учитывающий снижение светового потока лампы в течение срока службы (при замене ламп с близким по значению к_зп но с разной эффективностью к_зп исключается или корректируется, кроме случая когда обследование проводилось после групповой замены источников света).

, (5.10)

где h - светоотдача существующего источника света [лм/вт];

h_N – 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:

, (5.11)

где k_Чi – коэффциент эффективности чистки светильников.

 , (5.12)

где g_с, b_с, t_c – постоянные для заданных условий эксплуатации светильников;

t – продолжительность эксплуатации светильников между двумя ближайшими чистками.

Несвоевременная чистка светильников может снизить освещенность на 15 - 30 % и более, что приводит к снижению производительности труда и качества продукции, ухудшению психофизиологического состояния работающих, повышению травматизма. В связи с этим на каждом предприятии должен быть график чистки светильников, который подтверждается документально [2]. 3. Повышение эффективности использования отражённого света.

Для повышения коэффициента использования естественного и искусственного освещения поверхности помещений общественных зданий следует окрашивать в светлые тона, что позволит:

•       снизить число установленных светильников при условии обеспечения за данных норм освещенности;

•       повысить освещенность до нормированных значений при существующем числе или незначительном увеличении числа светильников.

Все поверхности в определенной степени поглощают свет. Чем меньше их отражательная способность, тем больше света они поглощают. Из этого следует, что поверхности, окрашенные в светлые цветовые тона, являются более эффективными, однако их следует регулярно красить, мыть либо заново оклеивать с тем, чтобы обеспечить экономичное использование освещения. Отражение от цветных поверхностей в комнате может сказаться на количестве и цветовом составе света на рабочих поверхностях [16].

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. Более точное значение экономии электроэнергии можно получить на основании светотехнического расчета методом коэффициента использования [10].