Современные проблемы энергоэффективного освещения многогранны и имеют широкий спектр. И это действительно актуально, поскольку дефицит энергии становится проблемой все большего числа российских городов [1].
В настоящее время энергосбережение является одной из приоритетных задач, что обусловлено дефицитом основных энергоресурсов, возрастающей стоимостью их добычи, а также глобальными экологическими проблемами. В России за последние 5 лет потребность в электроэнергии увеличилась в 2,5 раза. По разным оценкам, до 40% всех используемых в нашей стране энергоносителей расходуется нерационально. Крупными потребителями энергоресурсов являются образовательные учреждения (ОУ), к которым относятся вузы. Удельное потребление энергоресурсов (на 1 м2) в ОУ России в 2-4 раза выше, чем в странах Западной Европы, США и Канады. По статистическим данным, удельные затраты на коммунальные услуги (на 1 м2) в ОУ ежегодно возрастают на 25-30% и за период с 2002 г. по 2009 г. увеличились в 3,5 раза, а на одного учащегося – в 3,1 раза. При этом преобладают затраты на тепловую энергию – до 70% (здесь и далее показаны максимальные границы интервальной оценки), затраты на электроэнергию – до 40%, на водопотребление и водоотведение – до 20%. Анализ функционирования ОУ показывает, что в них нерационально используются энергоресурсы, фактические потери тепловой и электрической энергии, воды, как правило, не определяются. Примерно 25% затрат на оплату коммунальных услуг – следствие неэффективного использования энергетических ресурсов и неэффективного управления ими. Эти негативные последствия обусловливают объективную необходимость экономии энергоресурсов и актуальность проведения целенаправленной политики энергосбережения в ОУ. Вузы имеют в основном пять групп потребителей электроэнергии: освещение (50-70%), потребители с электродвигателями (10-30%), различные нагревательные установки, потребляющие от 10% до 20% электроэнергии, компьютеры, потребляющие до 10% электроэнергии, различные лабораторные стенды до 10%[2].
Одним из путей решения проблемы затрат на электроэнергию это снижение потребления электроэнергии без ухудшения качества освещения.
По расчетам экспертов Международной энергетической комиссии, к 2025 году планируется удвоение потребления электричества по сравнению с 2007 годом. И освещение, наверное, один из тех быстрых возможных путей повышения энергоэффективности, который может быть принят у нас в стране.
Экономия электроэнергии – крайне важный аспект жизни современного человеческого общества, затрагивающий и производственную сферу, и быт каждого отдельно взятого индивидуума. Ведь неразумное потребление этого достаточно дорогостоящего вида энергии может привести к весьма значительным тратам, что может существенно сказаться как на благосостоянии человека, так и на развитии предприятия.
На сегодняшний день, рынок предлагает целый спектр энергосберегающих технологий, работающих в системах освещение и направленных на снижение затрат по его организации. Причем, современные источники света дают более качественные характеристики по освещенности. Такие, как более высокий индекс цветопередачи и отсутствие пульсации светового потока.
Существуют самые разнообразные пути экономии электроэнергии, которые могут оказаться либо эффективными, либо не очень. В системы экономии электроэнергии на предприятиях и в организациях должны входить и контроль за режимом горения осветительных приборов, и установка в схемах электроснабжения устройств защитного отключения, и использование реле времени, датчиков присутствия и движения и комплексная замена устаревшего электрооборудования на более совершенное, а значит, и более экономичное. Кроме того, для организаций и предприятий рекомендуется проведение ряда мероприятий для уменьшения объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования.
Во всем мире, в частности, в странах, которые входят в Международное энергетическое агентство (МЭА), к основным энергосберегающим действиям в области освещения можно отнести:
- внедрение полупроводниковых, светодиодных источников света (СHIP-N-BOARD, LED);
- использование компактных люминесцентных ламп (КЛЛ);
- установка электронных пускорегулирующих устройств (ЭПРА);
- широкое использование систем автоматического регулирования освещения в зависимости от внешних факторов (системы управления наружным и внутренним освещением);
- использование комбинированных осветительных приборов, использующих для питания солнечную энергию[3].
Затраты на освещение в среднем составляют 30% всех трат на электроэнергию. Современные энергоэффективные системы освещения позволяют снизить затраты на освещение и улучшить световые характеристики помещения. Это комплекс инженерных и световых решений, включающий предварительный анализ помещения для наиболее рационального размещения светильников, подбор энергосберегающих ламп и светильников, современную оптику, датчики присутствия, «умную» систему управления светом. Подобные системы потребляют в среднем в 2 раза меньше электроэнергии, повышают работоспособность на 10-15%. Окупаются в среднем за 3-5 лет при нынешнем уровне тарифов на электроэнергию. Данные решения наиболее актуальны для объектов, где свет должен гореть постоянно в качестве дежурного освещения (подъезды, коридоры жилых и административных зданий, промышленных предприятий и складов), а также для объектов, где качество света имеет большое значение (учебные заведения).
Потребление и эффективное использование электроэнергии является одним из аспектов энергетической безопасности. Проблема энергетической безопасности в нашей стране связана не только с количеством имеющихся в наличии энергоресурсов, но и с особенностями электроэнергетики, отрасли промышленности, которая занимается выработкой электроэнергии (территориальным размещением электростанций, их мощностью, технологическими особенностями, техническим состоянием, и т. п.), а также огромными размерами территории и связанной с этим проблемы перераспределения электроэнергии. Кроме того нерешенной остается проблема потерь энергии в процессе ее использования[2].
В последние годы экономии энергоресурсов отдается высший приоритет в государственной энергетической политике, что подтверждается наличием ряда федеральных, региональных, отраслевых законов и нормативных актов. Руководством страны поставлена глобальная задача к 2020 году повысить энергоэффективность экономики на 40% и, соответственно, снизить на 40% неэффективные энергозатраты – как прямые потери электроэнергии, так и те, что связаны с использованием устаревших технологий и халатным отношением к энергосбережению. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности – важнейшие приоритеты государственной политики в части модернизации и технологического развития России[5].
Затраты на освещение в среднем составляют 30% всех трат на электроэнергию. Современные энергоэффективные системы освещения позволяют снизить затраты на освещение и улучшить световые характеристики помещения. Это комплекс инженерных и световых решений, включающий предварительный анализ помещения для наиболее рационального размещения светильников, подбор энергосберегающих ламп и светильников, современную оптику, датчики присутствия, «умную» систему управления светом. Подобные системы потребляют в среднем в 2 раза меньше электроэнергии, повышают работоспособность на 10-15%. Окупаются в среднем за 3-5 лет при нынешнем уровне тарифов на электроэнергию. Наиболее актуальны для объектов, где свет должен гореть постоянно в качестве дежурного освещения (подъезды, подвалы, коридоры жилых и административных зданий, промышленных предприятий и складов), а также для объектов, где качество света имеет большое значение (учебные заведения, магазины).
Современные светодиодные и люминесцентные лампы могут быть классифицированы по нескольким признакам: по назначению лампы; по типу ее конструкции; по типу цоколя; по свойствам излучаемого света.
По назначению светодиодные и люминесцентные лампыподразделяются на: лампы основного освещения в жилых помещениях; лампы для наружной архитектурной подсветки и ландшафтного дизайна; лампы для использования во взрывоопасной среде; лампы для освещения улиц, автостоянок, мостов, тротуаров, железнодорожных станций и т.д.; лампы для прожекторов, которые устанавливаются на промышленных зданиях и территориях.
Энергосберегающие лампы позволяют экономить до 80% энергии по сравнению с классическими лампами накаливания. Основные достоинства энергосберегающих ламп:
- высокий КПД (энергосберегающие лампы расходуют в 5 раз меньше электроэнергии, чем лампа накаливания с таким же световым потоком);
- мгновенное включение без мерцаний;
- равномерное распространение света по колбе, благодаря чему отсутствует ослепляющее действие света;
- практически неощутимое влияние перепадов напряжения в рабочем диапазоне напряжений, составляющем 180 – 260 В;
- низкая температура нагрева во время работы (до 40° С);
- большой срок службы (до 15000 часов);
- гарантия до 1 года с момента продажи;
- «гарантированное оповещение о выходе из строя» (потемнение основания баллона или уменьшение светового потока лампы).
Светодиодные лампы – инновационный продукт. Замена обычных ламп на светодиодные – ключ к энергосбережению и повышению энергоэффективности. Наиболее актуальны такие мероприятия для муниципалитетов, общественных организаций, учебных заведений, промышленных предприятий, складов, гостиниц, больниц, строительных рынков.
Основные преимущества светодиодных ламп по сравнению с электрическими:
- больший, чем у электроламп, коэффициент светоотдачи;
- больший срок службы;
- исключительно высокий уровень надежности;
- малая аварийность, которая достигаются за счет отсутствия стеклянных деталей и колб;
- высокая устойчивость к ударам и вибрациям;
- возможность организации освещения с изменяемой яркостью и цветностью;
- более сочные, насыщенные и яркие цвета в освещении;
- компактность, малые размеры и масса светодиодов;
- отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения в спектре;
- моментальное включение после подачи напряжения;
- низкое напряжение питания;
- отсутствие ртути, вредной для окружающей среды;
- низкая стоимость обслуживания в отличие обычных осветительных систем, требующих частой замены ламп[6].
Современные светодиоды белого света могут иметь как холодный, так и теплый оттенок излучения. Малые размеры позволяют встраивать их в любые конструкции. Отсутствие теплового и ультрафиолетового излучения в спектре светодиода позволяет использовать их для освещения мест и предметов, особо чувствительных к электромагнитному излучению. Прогнозируемый срок службы светодиодов – 35000 часов при 70 сохранении светоотдачи и при менее чем 5% отказов. Внедрение энергосберегающих светодиодныхисточников света и осветительных систем позволяет существенно сокращать объем используемого электричества, по сравнению с люминесцентными лампами вдвое[7-10].
Потребление и эффективное использование электроэнергии является одним из аспектов энергетической безопасности. Проблема энергетической безопасности в нашей стране связана не только с количеством имеющихся в наличии энергоресурсов, но и с особенностями электроэнергетики, отрасли промышленности, которая занимается выработкой электроэнергии, перераспределением электроэнергии. Кроме того нерешенной остается проблема потерь энергии в процессе ее использования[5]. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности следует рассматривать как один из основных источников будущего экономического роста. Решение проблемы энергосбережения и повышения энергетической эффективности носит долгосрочный характер, что обусловлено необходимостью как изменения системы отношений на рынках энергоносителей, так и замены и модернизации значительной части производственной, инженерной и социальной инфраструктуры и ее развития на новой технологической базе[4]. Необходимо изменить отношение граждан к энергоэффективности, поэтому воспитание нового, «энергобережливого» поколения – задача учебно-просветительских мероприятий, которые проводятся и в детских садах, и в школах, и в ВУЗах[5].