Методика расчета экономии электроэнергии в действующих осветительных установках помещений при проведении энергетического аудита

Лабораторная работа №3

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 приводится анализ состояния систем энергопотребления, а затем - расчет экономии энергии по определенным методикам.

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:

• 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.

Установленная мощность:

[Вт] (1)

где P_i - мощность осветительной установки i -го помещения в обследуемом объекте; K_пра - коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре осветительных приборов; P_л - мощность лампы; N - количество однотипных ламп в осветительной установке i -го помещения.

Годовое и удельное энергопотребление:

[кВт ч] (2)

где W_Г - суммарное годовое потребление электроэнергии; W_Гi - годовое потребление ОУ i -го помещения; T_Гi - годовое число часов работы системы i -го помещения; k_Иi - коэффициент использования установленной электрической мощности в ОУ i -го помещения (k_Иi =1).

[кВт ч/м²] (3)

где W_Гуд - годовое удельное потребление электроэнергии; S_i - площадь i -го 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:

[лк] (4)

где E^'_ф - измеренная фактическая освещенность, лк; k - коэффициент учитывающий изменения светового потока лампы при отклонении напряжения питающей сети (k =4 для ламп накаливания, k =2> для газоразрядных ламп); U_н - номинальное напряжение сети, В; U_ср - среднее фактическое значение напряжения U_ср =(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_фi/E_нi (5)

где k_ni - коэффициент приведения освещенности i -го помещения; E_фi - нормируемое значение освещенности в i -ом помещении; E_нi - фактическое значение освещенности в в i -ом помещении.

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

[кВт ч/год] (6)

где D W_i^k - потенциал экономии электроэнергии в кВт ч/год для i -го помещения и k -го 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:

D W_i = W_Гi (1 - k_исi k_зпi) [кВт ч/год] (7)

где k_исi - коэффициент эффективности замены типа источника света; k_зпi - коэффициент запаса учитывающий снижение светового потока лампы в течение срока службы [1] (при замене ламп с близким по значению k_зп но с разной эффективностью k_зп исключается или корректируется, кроме случая когда обследование проводилось после групповой замены источников света).

k_исi = h / h _N (8)

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:

D W_i = W_Гi k_чi [кВт ч/год] (9)

где k_чi - коэффициент эффективности чистки светильников.

k_Чi = 1 - (g_с + b_с e^-(t/tc)) (10)

где g _с, b _с, t_с - постоянные для заданных условий эксплуатации светильников [1]; t - продолжительность эксплуатации светильников между двумя ближайшими чистками.

3. Повышение эффективности использования отражённого света. 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. Поэтому более точное значение экономии электроэнергии можно получить на основании светотехнического расчета методом коэффициента использования [1].