Системы освещения
Энергетическое обследование систем освещения позволяет установить, соответствует ли расход электроэнергии фактической потребности помещений и наружных территорий в свете. Для этого необходимо сопоставить установленную мощность светильников, измеренную освещённость, распределение света по рабочим поверхностям и продолжительность включения отдельных групп. Только совместная оценка этих показателей позволяет определить, где возможно снижение энергопотребления без ухудшения условий освещения.
Обследование охватывает общее, местное и наружное освещение. В каждом случае необходимо учитывать назначение освещаемой зоны. На производственном участке определяющими являются условия выполнения зрительной работы, в офисном помещении — фактическое использование рабочих мест, а для парковки — безопасность передвижения и режим наружного освещения. Поэтому высокая электрическая мощность сама по себе не доказывает перерасход, а недостаточная освещённость не всегда означает необходимость установки дополнительных светильников.
Энергетические границы обследования систем освещения
Система освещения преобразует электрическую энергию в свет, необходимый для использования помещений или территории. При обследовании важно определить не только расход электроэнергии, но и результат работы осветительной установки — освещённость в тех местах, где она действительно необходима.
Энергетическая граница обследования включает светильники, относящиеся к выбранной зоне, их электрическое питание и устройства управления. Если несколько групп освещения подключены к одной электрической линии, показания общего счётчика характеризуют их совокупное потребление. По ним нельзя непосредственно определить расход отдельной группы без дополнительных сведений о мощности и времени включения.
Общее освещение обеспечивает световые условия в помещении или на территории. Местное освещение предназначено для определённого рабочего места или технологической операции. Наружное освещение обслуживает открытые пространства, где режим использования зависит в том числе от естественной освещённости.
Эти группы различаются по назначению, поэтому их нельзя оценивать только по одинаковому показателю установленной мощности. Для каждой необходимо установить требуемые условия освещения, фактическую продолжительность работы и возможность самостоятельного управления.
Удельное энергопотребление характеризует расход электроэнергии, отнесённый к выбранному показателю, например площади помещения. Однако расход на единицу площади не подтверждает качество освещения. Помещения одинаковой площади могут иметь разные зрительные задачи, расстановку оборудования и продолжительность эксплуатации.
Поэтому при обследовании энергетическую оценку обязательно связывают со светотехнической: сколько электрической энергии используется, какой результат достигается и соответствует ли он назначению зоны.
Исходные данные: план светильников, мощность и режимы работы
Основными исходными материалами являются план размещения светильников, сведения об их установленной мощности, результаты измерения освещённости на рабочих плоскостях и расписания использования зон. Эти данные необходимы для определения состава осветительной системы и проверки её фактической работы.
План светильников показывает расположение источников света относительно рабочих мест, проходов и других функциональных участков. По нему устанавливают, какие светильники обслуживают конкретную зону и насколько равномерно они распределены.
Установленная мощность позволяет определить электрическую нагрузку оборудования. Однако сумма паспортных мощностей не равна автоматически фактическому расходу электроэнергии за месяц или год. Для расчёта необходимо учитывать время включения и реальные режимы работы.
Измерения освещённости показывают, какое количество света поступает на рассматриваемую поверхность. Освещённость выражается в люксах и характеризует световой поток, приходящийся на единицу площади. Для производственной операции измерительную плоскость выбирают с учётом расположения обрабатываемого изделия или другой зрительной задачи.
Расписание зон определяет интервалы, в течение которых освещение необходимо для эксплуатации помещения или территории. При этом официальные часы работы объекта не всегда совпадают с фактическим временем включения светильников. Освещение может использоваться при подготовке помещений, уборке или других предусмотренных операциях.
Для подтверждения режимов используют доступные графики электрической нагрузки, схемы группового управления и журналы эксплуатации. При наличии протоколов поверки приборов и результатов технических замеров проверяют их пригодность для соответствующих расчётов.
Если план размещения не соответствует фактической установке светильников, необходимо уточнить состав оборудования до расчёта установленной мощности и выбора точек измерения.
Измерение освещённости на рабочих поверхностях
Освещённость необходимо проверять в местах, где выполняется соответствующая зрительная работа. Измерение в произвольной точке помещения не показывает, достаточно ли света на конкретной рабочей поверхности.
При обследовании специалист определяет назначение зоны, положение рабочих плоскостей и фактические условия использования освещения. Затем выбирает точки измерения, позволяющие оценить не только отдельное значение освещённости, но и её распределение.
Для рабочего места важно установить, какой свет поступает непосредственно в область выполнения операции. При этом необходимо учитывать расположение светильников относительно оборудования и возможные препятствия для распространения света.
Если освещённость недостаточна в одной части помещения, а в другой существенно выше необходимой, проблема может заключаться в распределении светового потока. Увеличение общей установленной мощности в таком случае не обязательно является правильным техническим решением.
Необходимо также различать естественное и искусственное освещение. Измерения, выполненные при значительном поступлении дневного света, не всегда характеризуют работу светильников в тёмное время суток. Поэтому условия измерения должны соответствовать проверяемому эксплуатационному режиму.
Полученные значения сопоставляют с необходимыми условиями для конкретной зрительной задачи. При этом нельзя произвольно назначать единый уровень освещённости для всех помещений без учёта их фактического назначения.
Светораспределение и расположение светильников
Количество установленных светильников не определяет само по себе равномерность освещения. Результат зависит от их расположения, характеристик светораспределения и взаимного положения относительно рабочих поверхностей.
При обследовании сопоставляют план светильников с результатами измерений в разных точках зоны. Это позволяет определить, имеются ли участки с недостаточной освещённостью при одновременно высокой световой нагрузке в других местах.
Ошибочная расстановка светильников относится к возможным причинам неэффективного использования электроэнергии. Если световой поток направлен преимущественно за пределы рабочих поверхностей, увеличение установленной мощности может не обеспечивать требуемого результата там, где он необходим.
Однако различие освещённости по площади не всегда свидетельствует о неправильном размещении оборудования. Отдельные участки помещения могут иметь различное назначение и, соответственно, разные требования к освещению.
Поэтому специалист сначала устанавливает функции зон, затем проверяет фактическое распределение света. Только после этого можно рассматривать изменение размещения, характеристик светильников или групп управления.
Такой анализ необходим для выбора между увеличением светового потока и его более рациональным распределением. Эти решения имеют разные последствия для энергопотребления.
Загрязнение оптики, затенение и снижение освещённости
Недостаточная освещённость может возникать не только из-за малой мощности источников света. Один из проверяемых механизмов — загрязнение оптических элементов светильников, которое уменьшает количество света, достигающего рабочих поверхностей.
Другой возможной причиной является затенение. Если свет перекрывается оборудованием, конструкциями или другими предметами, освещённость отдельного участка может снижаться даже при исправной работе светильников.
При обследовании необходимо сопоставить низкие значения освещённости с фактическим состоянием осветительных приборов и расположением препятствий. Если рабочая поверхность находится в тени, установка более мощной лампы не обязательно устраняет причину недостаточного освещения.
Аналогично при загрязнении оптики электрическое потребление светильника может оставаться близким к прежнему, тогда как полезное освещение рабочей поверхности снижается. В этом случае проблема заключается не обязательно в недостаточной установленной мощности.
Для разграничения причин специалист рассматривает состояние светильников, их расположение и результаты измерения освещённости. Если имеются основания предполагать загрязнение или затенение, определяет соответствующую техническую проверку.
Это позволяет избежать необоснованного увеличения мощности осветительной установки. Решение о замене источников света следует принимать после установления того, почему фактическая освещённость не соответствует назначению зоны.
Старые источники света и оценка вариантов замены
Источники света различаются по количеству электрической энергии, необходимой для получения определённого светового потока. Поэтому использование старых светильников может создавать возможность снижения потребления при замене оборудования.
Однако сравнивать варианты исключительно по мощности ламп некорректно. Более экономичный источник должен обеспечивать требуемую освещённость и подходящее распределение света на соответствующих поверхностях.
При обследовании устанавливают фактическую мощность существующей группы, её светотехнический результат и продолжительность работы. Затем рассматривают технически сопоставимый вариант замены.
Важно различать мощность отдельного источника света и потребление всей осветительной установки. Если при модернизации меняется количество светильников или способ их расположения, расчёт необходимо выполнять для соответствующей группы оборудования.
Также учитывают фактические часы включения. Даже существенное снижение мощности не позволяет определить годовую экономию без сведений о продолжительности эксплуатации.
Предварительную разницу энергопотребления между вариантами можно выразить через установленную мощность и время работы при подтверждённом режиме. Однако такой расчёт не доказывает, что новый вариант обеспечит достаточную освещённость.
Поэтому оценка замены состоит из двух связанных частей: проверки светотехнического результата и расчёта электрического потребления за сопоставимый эксплуатационный период.
Часы горения и фактический расход электроэнергии
Продолжительность работы светильников непосредственно влияет на потребление электроэнергии. Для оборудования с определённой электрической мощностью расход за период зависит от количества часов его включения и фактического режима работы.
Если группа освещения длительно работает при отсутствии необходимости в свете, это может создавать дополнительное энергопотребление даже при использовании современных источников.
При обследовании специалист сопоставляет расписание использования зоны с фактическим графиком работы освещения. Необходимо установить, когда светильники включаются, когда отключаются и какие периоды связаны с эксплуатационной необходимостью.
Особого внимания требуют помещения, которые используются нерегулярно. Если все светильники включаются одновременно независимо от присутствия людей, необходимо определить возможность более точного управления отдельными группами.
При этом отсутствие людей в конкретный момент не всегда означает возможность отключения света. Освещение может быть необходимо для безопасного движения, контроля оборудования или выполнения других предусмотренных функций.
Поэтому возможный перерасход определяют только после разграничения обязательных и потенциально изменяемых режимов. Без достоверных часов горения расчёт годового потребления по одной установленной мощности остаётся предварительным.
Групповое управление освещением и использование зон
Групповое управление позволяет включать и отключать отдельные части осветительной установки в соответствии с использованием помещений. Его энергетический эффект зависит от того, насколько состав групп соответствует реальным функциональным зонам.
Если большая группа светильников обслуживает несколько помещений с разными графиками, освещение может продолжать работать ради одной занятой зоны, одновременно освещая пустые участки.
При обследовании специалист сопоставляет план светильников со схемой управления и расписанием использования помещений. Это позволяет определить, где существующая группировка ограничивает возможность отключения ненужной нагрузки.
Если управление уже разделено по зонам, проверяют фактическое соблюдение расписаний. Наличие отдельных выключателей или системы автоматизации само по себе не подтверждает рациональность режима.
Возможное изменение групп рассматривают с учётом необходимой освещённости всех обслуживаемых участков. Нельзя сокращать потребление за счёт оставления рабочих поверхностей без достаточного света.
Результат анализа показывает, какие группы имеют сопоставимые режимы использования, а какие требуют более подробной проверки возможностей управления.
Управление по присутствию людей
Управление освещением по присутствию позволяет связывать включение светильников с фактическим использованием соответствующей зоны. Оно может быть полезно там, где занятость помещения изменяется и не полностью совпадает с фиксированным расписанием.
Для оценки возможности такого управления необходимо установить назначение помещения, характер присутствия людей и необходимость непрерывного освещения.
Если зона используется эпизодически, специалист сопоставляет время фактического присутствия с часами работы светильников. Разница между этими периодами показывает потенциальный предмет дальнейшей технической проверки.
Однако не всё время отсутствия людей следует считать доступным для отключения. На отдельных объектах освещение должно сохраняться по эксплуатационным или связанным с безопасностью причинам.
Поэтому наличие пустых зон само по себе не подтверждает конкретную величину экономии. Необходимо определить технически допустимый режим и фактическую продолжительность соответствующих периодов.
При расчёте возможного изменения потребления учитывают мощность управляемой группы и время, в течение которого её режим может быть изменён. Если эти показатели не подтверждены, оценка остаётся сценарной.
Особенности освещения производственных рабочих мест
На производственных объектах освещение необходимо оценивать с учётом зрительной задачи. Характер работы определяет, где требуется достаточная освещённость и какие условия должны сохраняться при изменении оборудования.
При обследовании специалист устанавливает расположение рабочих поверхностей и фактическую последовательность выполняемых операций. Затем проверяет освещённость именно в тех зонах, где работник должен различать необходимые детали.
Если рабочая операция выполняется в ограниченной области, необходимо оценить соотношение общего и местного освещения. Однако изменение состава светильников рассматривают только после проверки фактических условий работы.
Низкая освещённость в зоне станка может быть связана с затенением конструкциями оборудования, а не с недостаточной мощностью осветительной сети. Поэтому предварительное увеличение числа ламп не всегда устраняет проблему.
Если предлагается управление по присутствию, необходимо учитывать эксплуатацию технологического оборудования и безопасное перемещение персонала. Отключение света не должно нарушать необходимые условия выполнения производственных операций.
Для такого объекта приоритетом является сохранение подходящих зрительных условий при технически обоснованном снижении энергопотребления.
Наружное освещение парковок и режим сумерек
Наружное освещение отличается от внутреннего зависимостью времени использования от естественной освещённости и назначения территории. На парковках необходимо учитывать условия безопасного движения людей и транспорта.
При обследовании специалист сопоставляет расположение светильников, освещённость рассматриваемых участков и фактический график включения. Особое значение имеют периоды сумерек, когда условия естественного освещения изменяются.
Если наружные светильники включаются раньше фактической необходимости или продолжают работать после восстановления достаточного естественного освещения, это может создавать дополнительный расход электроэнергии.
Однако режим включения нельзя оценивать только по астрономическому времени. Необходимо учитывать реальные условия территории, её использование и требования к безопасному освещению.
При проверке светораспределения определяют, освещаются ли необходимые участки парковки. Высокая суммарная мощность не гарантирует равномерного распределения света, а сокращение количества светильников не всегда допустимо.
Возможность изменения расписания или группового управления рассматривают после подтверждения освещённости и назначения зон. Для расчёта энергетического эффекта необходимы фактическая мощность групп и продолжительность изменяемых режимов.
Низкая освещённость: недостаточная мощность или иная причина
При обнаружении низкой освещённости необходимо проверить несколько возможных объяснений. Недостаточная установленная мощность является только одним из них.
Если светильники загрязнены, количество света на рабочих поверхностях может уменьшаться без соответствующего изменения электрической нагрузки. Если оборудование или другие предметы затеняют рабочую плоскость, установка дополнительных источников без пересмотра светораспределения может не обеспечить ожидаемого результата.
Ошибочная расстановка светильников также может приводить к недостатку света в одних местах при избыточной освещённости других. В таком случае требуется оценка пространственного распределения, а не только мощности группы.
Для разграничения этих причин специалист сопоставляет план осветительной установки, состояние оптических элементов и измерения на рабочих плоскостях.
Если низкая освещённость совпадает с участком затенения, рассматривают влияние расположенных рядом конструкций. Если отклонение наблюдается на нескольких рабочих поверхностях, проверяют распределение света всей группы и состояние источников.
Только после исключения этих объяснений можно обоснованно рассматривать необходимость увеличения световой мощности. Иначе техническое мероприятие может повысить энергопотребление, не устранив фактическую причину недостаточного освещения.
Избыточная мощность и возможность её сокращения
Избыточная установленная мощность рассматривается как возможная причина неэффективного потребления электроэнергии. Однако определить её только по количеству светильников или сумме паспортных мощностей нельзя.
Для проверки необходимо сопоставить фактическую освещённость с назначением зоны и оценить распределение света по соответствующим рабочим поверхностям.
Если осветительная установка обеспечивает световые условия, значительно отличающиеся от необходимых, возникает основание рассмотреть изменение состава или режима оборудования. При этом важно установить, не требуется ли существующее распределение света для отдельных рабочих мест.
На величину энергопотребления влияет и время работы. Группа с небольшой мощностью, работающая круглосуточно, может расходовать больше электроэнергии за период, чем более мощная установка, включаемая лишь на короткое время.
Поэтому приоритеты технических мероприятий определяют по сочетанию мощности, часов горения и фактической потребности в освещении.
Снижение установленной мощности допустимо рассматривать только вместе с оценкой светового результата. Без этого нельзя подтвердить, что после замены или сокращения количества светильников сохранятся необходимые условия эксплуатации.
Сопоставление вариантов замены и управления
При подготовке технических решений рассматривают два связанных направления: изменение характеристик осветительного оборудования и изменение продолжительности его работы.
Замена источников света может уменьшить установленную электрическую мощность при сохранении необходимого светового результата. Изменение группового управления способно сократить часы работы оборудования в периоды, когда освещение не требуется.
Эти направления нельзя оценивать независимо от исходных условий. Если при замене светильников одновременно меняется расписание, необходимо разграничить влияние мощности и времени работы.
Для сопоставимого расчёта используют фактическую мощность существующей системы, предполагаемую мощность технического варианта и подтверждённые часы эксплуатации.
При этом светотехнические характеристики нового варианта должны проверяться отдельно. Меньшая мощность не является достаточным основанием для выбора оборудования, если его светораспределение не обеспечивает необходимые условия на рабочих поверхностях.
Если рассматривается управление по присутствию, необходимо установить продолжительность периодов, в которых изменение режима допустимо. Расчёт по предположению, что свет можно отключать всё время отсутствия людей, без проверки назначения зоны будет недостоверным.
Таким образом, технически обоснованный вариант должен одновременно учитывать расход электроэнергии, освещённость, светораспределение и эксплуатационный график.
Программа светотехнических и энергетических измерений
Программу измерений формируют после определения функциональных зон, состава осветительного оборудования и схемы управления. Её задача — получить сведения, необходимые для проверки конкретных причин перерасхода или недостаточного освещения.
Для светотехнической оценки определяют измерения освещённости на рабочих плоскостях и участках наружной территории. Для анализа светораспределения выбирают несколько точек внутри соответствующих зон.
Для энергетической оценки устанавливают мощность групп светильников и продолжительность их фактической работы. Если несколько групп подключены к общему счётчику, уточняют возможность разграничения потребления.
При проверке управления по присутствию сопоставляют время использования помещения с фактическими включениями освещения. Для наружных территорий учитывают сумеречные периоды и условия естественной освещённости.
Если результаты указывают на низкую освещённость, дополнительно проверяют состояние оптических элементов, затенение и расположение светильников.
При этом измерения должны соответствовать рассматриваемому режиму. Дневные замеры при значительном естественном освещении нельзя без дополнительных условий использовать как подтверждение достаточности искусственного света в тёмное время суток.
Если первичные сведения отсутствуют, результатом обследования становится уточнённая программа измерений. Нельзя заменять её предположением о недостаточной или избыточной мощности оборудования.
Светотехническая ведомость и результат обследования
Результатом энергетического обследования становится светотехническая ведомость, связывающая назначение зон, необходимое количество света, фактическую освещённость, установленную мощность и часы работы групп.
В ведомости отражают расположение и состав светильников, результаты измерения освещённости, особенности светораспределения и фактические режимы управления. Это позволяет определить, какие участки требуют устранения затенения или загрязнения, а какие могут быть рассмотрены для изменения оборудования.
Отдельно приводят технически обоснованные варианты замены источников света и изменения графиков работы групп. Каждый вариант оценивают по двум условиям: сохранение необходимого освещения и изменение электрического потребления.
Для производственных зон результат должен учитывать характер зрительной работы. Для парковок и других наружных территорий — условия безопасного освещения и фактический режим сумерек.
Если рассматривается возможность управления по присутствию, в ведомости определяют зоны, для которых такой режим требует дальнейшей проверки. При отсутствии подтверждённых периодов присутствия расчётную экономию отделяют от измеренного потребления.
Полученные данные используют для выбора приоритетов технических мероприятий, планирования дополнительных измерений и разграничения ответственности за эксплуатацию осветительных групп.
Однако замена ламп без оценки освещённости и часов включения не подтверждает ни качество световых условий, ни годовую экономию электроэнергии. Для достоверного вывода необходимо одновременно проверить фактический световой результат и продолжительность потребления.
Энергетическое обследование систем освещения позволяет определить, где расход электроэнергии соответствует необходимой освещённости, а где требуется проверка мощности, светораспределения или управления. Обоснованные решения принимают после сопоставления измерений с назначением помещений и режимами эксплуатации, а не только на основании паспортных характеристик светильников.
Объект относится к категории «Электроснабжение и учёт энергоресурсов». Состав профессиональных работ рассматривается в направлении «Энергоаудит инженерных систем». Показатели светотехнической и энергетической оценки дополнительно рассмотрены в материале «Энергоэффективность системы освещения: показатели и критерии».