Автор: Сергей БОРГАКОВ, руководитель направления энергосберегающего оборудования ЗАО «Риэлта»

Энергосберегающее управление осветительными приборами

За ставшим в последнее время привычным и даже примелькавшимся сло-вом «энергосбережение» скрываются очевидные и не всегда совпадающие друг с другом ин-тересы. Интерес честных экологов – уменьшение загрязнения окружающей среды в процессе производства и потребления энергоресурсов; как правило, он не связан с прямой коммерче-ской выгодой и имеет общечеловеческое значение. В отличие от ученых, интерес государства вполне коммерческий – сокращение его, государства, расходов на содержание и развитие мощностей по производству и распределению энергии. Интерес энергопроизводящих и энер-готранспортных компаний тоже понятен – получение дополнительной прибыли от сокраще-ния пиковых нагрузок и доли не дающих непосредственной коммерческой отдачи резервных мощностей. Ну а об интересах компаний, которые производят энергосберегающее оборудова-ние, и говорить нечего – и так все понятно. Но в одном основные пропагандисты и агитаторы энергосбережения едины: все расходы за энергосберегающие мероприятия должен нести ко-нечный потребитель энергии, т. е. мы с вами. Поэтому нас всячески стараются убедить, что, заплатив за установку счетчиков воды, тепла или газа, заменив лампочки или окна, мы в ко-нечном счете не только вернем потраченные деньги, но будем долго и счастливо жить, прак-тически ничего не платя за свет, воду или отопление.
В последнем утверждении есть большая доля лукавства: даже возврат затраченных на энерго-сберегающие мероприятия средств во многих случаях под большим вопросом. Рассмотрим, как ситуация выглядит на самом деле на примере энергосберегающего освещения помеще-ний. За последние два года мы стали свидетелями двух массированных кампаний, в том числе на самом высоком уровне, по продвижению «современных энергосберегающих» источников света. На первом этапе нас убеждали в том, что наилучшее решение проблемы – это замена ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Позднее акцент несколько сместился, у КЛЛ нашли кучу недостатков – и теперь в качестве «энергосберегающих» нам настойчиво рекомендуют устанавливать светодиодные лампы и светильники. Кстати, хотя светоотдача светодиодных ламп примерно в 2,5–3 раза выше, чем у традиционных ламп нака-ливания, по этому показателю они заметно уступают «неперспективным» КЛЛ. После замены ламп накаливания светодиодами расход электроэнергии понизится, и интересы экологов, го-сударства и энергетиков будут соблюдены. Что же касается интересов конечного пользовате-ля, ситуация здесь несколько иная. Горящая круглосуточно лампа накаливания мощностью 60 Вт при действующих тарифах съедает электроэнергии примерно 1000 рублей в год – это мак-симальная экономия, которую можно получить при замене лампы накаливания на нечто, что вообще не потребляет энергии. Реальная светоотдача светодиодных светильников не превы-шает 40–45 лм/Вт, что значительно ниже мифических 100–150 лм/Вт, которые так любят на-зывать некоторые изготовители светильников и чиновники, скромно умалчивая про ватты, теряемые в электронных схемах, и о существенных потерях в рассеивающей оптике. Кроме того, в большинстве случаев лампы не горят круглосуточно – в среднем за год искусственное освещение включено от 8 до 12 часов в сутки. В результате фактическая экономия при замене ламп накаливания может составить не больше нескольких сотен рублей в год. Чтобы отбить деньги потребителя, а после этого еще и дать ему сэкономить, светодиодный светильник должен служить очень-очень долго – вот откуда в экономических расчетах появляется астро-номический срок службы 100 000 часов. На самом деле даже самый лучший светодиодный светильник вряд ли проработает больше трех лет, причем за это время его светоотдача по фи-зическим причинам упадет процентов на 30.

Встает вопрос: а можно ли вообще организовать освещение помещений та-ким образом, чтобы не только уменьшить потребление электроэнергии, но и получить реаль-ную экономию в деньгах, в том числе с учетом расходов на установку энергосберегающего оборудования? Для ответа вспомним две очевидные истины: во-первых, в светлое время су-ток искусственное освещение в большинстве случаев не требуется, во-вторых, светом поль-зуются люди, в пустых помещениях освещение никому не нужно. Поэтому у себя дома мы обязательно включаем и выключаем свет, входя и выходя из комнаты. Однако в помещениях общего пользования дело обстоит иначе – в силу организационных и психологических при-чин включать и выключать свет в них должна автоматика. Для оценки ожидаемого эффекта от использования автоматизированных выключателей освещения определим, какую долю времени в течение суток помещения остаются пустыми. В зависимости от этого помещения можно разбить на две основные группы: те, в которых имеются постоянные рабочие места или люди могут находиться в течение определенного времени, и те, где таких рабочих мест нет.
В проходных помещениях или в помещениях без постоянных рабочих мест, т. е. в коридорах, на лестницах, в санитарно-гигиенических комнатах, рекреациях, на складах и погрузочно-разгрузочных терминалах и т. п., доля вакантного времени и, следовательно, энергосбере-гающий потенциал автоматических выключателей может достигать 90–95%, что гораздо вы-ше, чем у самых «энергосберегающих» источников света. Там же, где люди находятся посто-янно и системы общего освещения потребляют большие мощности, автоматические выклю-чатели следует устанавливать в дополнение к энергосберегающим лампам.
А теперь попробуем оценить, во сколько может обойтись потребителю энергосберегающая система управления освещением и что он за свои деньги получит (системы «умного здания» в настоящей статье не рассматриваются), держа в уме два основных условия, которым обяза-тельно должны отвечать автоматические выключатели освещения:
– человек не должен начинать движение в темноте;
– свет не должен отключаться, когда в помещении находятся люди.
В зависимости от назначения и особенностей эксплуатации сложность систем может заметно разниться, поэтому разные типы энергосберегающих устройств рассмотрены по отдельности.

На сегодняшний день в России чаще всего используются светильники с встроенной управляющей автоматикой. Очевидным преимуществом автоматизированных светильников в глазах потребителей является простота монтажа – такие устройства устанав-ливаются вместо обычных светильников и дополнительные управляющие линии для них не требуются. Поскольку стоимость управляющей электроники добавляется к цене каждого све-тильника, производители используют в них самые простые и дешевые выключатели, которые в сочетании с недорогими светильниками могут окупиться в течение полугода (конечно же, это не относится к случаю ярких светодиодов). В принципе, такой подход оправдан – элек-троника должна включать светильник в момент, когда человек входит в освещаемое про-странство, поэтому зона чувствительности встроенного датчика не может быть большой. Од-нако именно в этом и состоит самый большой недостаток автоматизированных светильников: если в помещении их несколько, то каждый будет включаться и выключаться сам по себе, создавая эффект дискотеки в разгар танцев. Еще один из недостатков автоматизированных светильников является прямым следствием дешевизны используемой в них электроники – как правило, она обладает недостаточной избирательностью и помехоустойчивостью, да и надеж-ность их не очень высока. Это относится прежде всего к акустическим датчикам, используе-мым в большинстве автоматизированных светильников. Дешевый акустический датчик сра-батывает, когда измеренный его микрофоном уровень шума превышает 60–75 дБ. Однако звуковой фон заметно изменяется в течение суток, а вероятность обнаружения человека зави-сит от интенсивности создаваемого им при движении шума. Если фон и уровень шума низки, чтобы включить свет, нужно издавать звуки специально, и, наоборот, при высоком уровне фона высока вероятность срабатывания датчика за счет акустических помех, что самым нега-тивным образом сказывается на интенсивности ложных включений светильников.
Восприятие автоматически управляемого освещения заметно улучшается, если все светиль-ники в помещении включаются и выключаются одновременно. Поэтому в подъездах жилых домов малой этажности (не более 3–4 этажей) лучше всего сразу включать все лестничные светильники с помощью установленных в тамбуре, на этажных площадках или у квартирных выходных дверей механических выключателей, а для их отключения использовать лестнич-ные таймеры, автоматически обесточивающие светильники через 3–5 минут после их вклю-чения. Сегодня предлагаются лестничные таймеры с управлением по высокому (220 В) или по низкому (24 В) напряжению. В последнем случае кнопки-выключатели соединяются с таймером низковольтными линиями, что заметно снижает стоимость монтажа системы. Рас-ходы на установку низковольтных таймеров окупаются за 3–4 месяца, расход электроэнергии уменьшается на 80%.

Чем большую мощность коммутирует энергосберегающая система управ-ления освещением, тем больший экономический эффект она дает. Поэтому даже более каче-ственное и дорогое по сравнению с автоматизированными светильниками и лестничными таймерами оборудование окупается достаточно быстро. Чаще всего в таких системах исполь-зуют инфракрасные датчики движения, регистрирующие присутствие людей по их собствен-ному тепловому излучению (пассивная локация). Иногда для этой цели применяют ультра-звуковые или радиоволновые устройства активной локации, но в нашей стране они непопу-лярны. Качественные датчики движения отличаются большой дальностью обнаружения, вы-сокой чувствительностью к малым движениям (датчики присутствия) и при этом сохраняют высокую помехозащищенность. Один такой датчик способен перекрывать помещение площа-дью 50–100 кв. м или коридор длиной до 20 м.
Автоматические выключатели освещения с датчиками движения изготавливают в виде моно-блоков или отдельных модулей датчиков движения и силовых реле. Моноблоки, у которых силовые схемы и, собственно, датчик движения смонтированы в общем корпусе, обойдутся немного дешевле, поскольку их датчик движения и силовая схема соединены внутри корпуса. Раздельные модули автоматических выключателей, в отличие от моноблоков, нужно соеди-нять друг с другом внешними низковольтными линиями или с помощью беспроводного кана-ла. Однако по сравнению с модульными системами возможности применения моноблоков ог-раничены. Двухпроводные исполнения моноблоков и силовых модулей можно включать в разрыв сетевого провода аналогично механическим выключателям, однако в силу схемотех-нических ограничений коммутируемые мощности и суммарная мощность управляемых све-тильников при этом невелики. Этого недостатка лишены выключатели, рассчитанные на под-ключение по трехпроводной схеме, однако кроме провода от нагрузки (линия освещения) к ним необходимо подвести фазовый и нейтральный провода. Понятно, что проще всего это сделать в распределительной коробке или щите освещения, т. е. в местах, совершено не под-ходящих для размещения датчиков движения. В результате для моноблоков остаются сле-дующие варианты применения:
– новое строительство или капитальный ремонт с перекладкой линий освещения;
– управление одиночными мощными светильниками или прожекторами;
– управление линиями, в которые включены несколько энергосберегающих светильников с низким потреблением, если к этим линиям возможен доступ на потолке или в верхней части стены.

При соблюдении этих условий срок окупаемости моноблоков составляет три-четыре квартала.
Самые универсальные из энергосберегающих автоматических выключателей модульные сис-темы: модули датчиков движения можно разместить в оптимальных для этого местах, а сило-вые реле смонтировать в коммутационные узлы существующих осветительных сетей. Благо-даря этому на базе модульных систем легко реализовать эффективное и быстро окупаемое энергосберегающее освещение самых разнообразных объектов:
– подъездов жилых домов, где модульная система может использоваться, например, для по-этажного управления освещением с упреждающим включением светильников при подъеме или спуске по лестнице, а также для управления аварийным и ночным освещением – срок окупаемости от полугода до полутора лет;
– на лестницах, в коридорах, рекреациях, санитарно-гигиенических и вспомогательных по-мещениях административных и офисных зданий, образовательных и медицинских учрежде-ний, гостиниц, где большим числом светильников может управлять минимальное количество энергосберегающих модулей, окупающихся в худшем случае за год;
– в учебных классах, аудиториях, офисных помещениях, переговорных и совещательных ком-натах административных и офисных зданий, образовательных и медицинских учреждений, в которых существующие низковольтные датчики движения могут использоваться в том числе и для непосредственного включения-выключения и диммирования светодиодных светильни-ков со специальными драйверами. В этом случае оборудование окупится за пару лет, но в лю-бом случае гораздо быстрее, чем одни светильники;
– на открытых и закрытых складах, погрузочно-разгрузочных терминалах и во вспомогатель-ных производственных помещениях, где энергосберегающие выключатели коммутируют мощные светильники и могут окупиться уже за два-три месяца.
Универсальность и быстрая окупаемость модульных систем управления связана с возможно-стью подобрать для каждой линии освещения оптимальное силовое реле с учетом количества, мощности и типа подключенных к ней осветительных приборов, в том числе дроссельных люминесцентных ламп, ламп накаливания, КЛЛ, светодиодных светильников, ртутных и ме-таллогалогенных ламп, и использовать минимально необходимое количество датчиков дви-жения, обеспечивая тем самым наилучший экономический эффект.



Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru