А.Д. Волгунов, А.Ю. Кечкин, А.А. Малошенко

Введение

Основа политики энергосбережения в России отражена в [2]. В 2010 году Программой развития ООН (ПРООН) и Глобальным экологическим фондом (ГЭФ) в России был запущен проект национального исполнения «Преобразование рынка для продвижения энергоэффективного освещения». В рамках проекта осуществляется комплекс мероприятий, способствующих переходу к энергоэффективным технологиям освещения. При поддержке городской администрации Дзержинска в 2012 году начаты работы по пилотному проекту, направленному на реконструкцию уличного освещения города и шести поселков городского округа с использованием энергоэффективных технологий.

Проект реконструкции уличного освещения предусматривает:

• замену существующих светильников с лампами типа ДРЛ и ДНаТ, используемых для освещения дорог и тротуаров, на светильники металлогалогенными лампами и светодиодными источниками света;
• создание единой системы управления и мониторинга, позволяющей централизованно, из диспетчерского пункта, по беспроводной связи производить управление линиями освещения, контролировать состояние аппаратов защиты и управления, производить мониторинг и запись параметров электросети.

В рамках проводимой энергоэффективной реконструкции системы освещения предусматривается замена устаревших и изношенных светильников, опор, шкафов управления, достижение требуемых количественных значений яркости, освещенности, равномерности освещения согласно [1], ограничение слепящего действия.

1 Теоретическая часть

1.1 Замена источников света

На данный момент в городе Дзержинске в качестве источников уличного освещения используются, в основном, натриевые лампы типа ДНаТ. Такие лампы являются одним из самых эффективных источников света, они имеют длительный срок эксплуатации (до 15000 ч), высокую степень световой отдачи (до 120 лм/Вт), однако имеют такой недостаток, как низкая цветопередача (Ra = 20 – 40) и выработали свой срок эксплуатации, т.к. были установлены в 2000 году. В связи с вышесказанным было принято решение по замене натриевых ламп по маршрутам движения общественного транспорта, с большой интенсивностью движения автотранспорта, на металлогалогенные лампы (МГЛ) с керамической горелкой. Лампы типа МГЛ имеют достаточно высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт), длительный срок эксплуатации (до 12000 ч) и очень высокий показатель цветопередачи (Ra = 80 – 95). Применение источников света с более высокой цветопередачей позволяет снизить уровень освещенности и, соответственно, мощность применяемых ламп.

Использующиеся в настоящее время для уличного освещения поселков городского округа устаревшие лампы типа ДРЛ, а также лампы накаливания предполагается заменить на лампы ДНаТ. Замена ламп ДРЛ позволяет снизить эксплуатационные затраты на замену ламп, т.к. световой поток ламп ДРЛ снижается в процессе эксплуатации, что снижает эффективный срок службы. Этот недостаток значительно уменьшен у ламп ДНаТ.

На одной из улиц города, с пребыванием большого числа людей, проектом предусматривается использование светодиодных источников света, что позволит снизить потребление электроэнергии и существенно уменьшить эксплуатационные затраты за счет большего срока службы светодиодных источников света (до 100000 ч), несмотря на их высокую стоимость. Как и лампы МГЛ светодиодные источники света имеют высокий показатель цветопередачи.

1.2 Создание единой системы управления и мониторинга

В настоящее время в городе Дзержинске предусмотрено автоматическое управление уличным освещением (по сигналу фотореле) и ручное управление по месту установки шкафов управления. Шкафы управления освещением (ШУО) устанавливаются вблизи трансформаторных подстанций, включающих в свой состав контакторы, автоматические выключатели, фотореле с внешним датчиком.

Проектом предусматривается реконструкция ШУО, с установкой в них оборудования, позволяющего осуществлять следующие функции:

• управление включением и отключением линий освещения (пофазно): дистанционно в автоматическом режиме (по заданному графику) или по сигналу диспетчера и по месту (ручное управление из ШУО);
• передача на диспетчерский пункт информации о параметрах электросети (напряжение, ток, активная мощность, активная и реактивная энергия);
• контроль наличия питания каждой из входящих фаз узла нагрузки;
• контроль наличия связи по беспроводному каналу;
• контроль вскрытия шкафа управления.

В диспетчерском пункте проектом предусматривается установка оборудования, позволяющего:

• производить диспетчерский контроль;
• вести запись данных потребленной электроэнергии;
• осуществлять дистанционное изменение настроек системы управления;
• производить автоматическое оповещение об аварийных ситуациях через E-mail или sms-сообщения.

Такая система позволяет осуществлять быстрое обнаружение аварийных участков и, соответственно, уменьшить сроки устранения неисправностей. Кроме того, система позволяет в текущем режиме изменять время включения-отключения освещения в зависимости от погодных условий.

Кроме того, система управления позволяет осуществлять регулирование освещения в режимах вечер/ночь. В вечернее время, когда имеется естественное освещение, включаются светильники только одной фазы и за счет чередования светильников достигается требуемый уровень освещенности. При отсутствии естественного освещения в работе находятся все светильники. Согласно [1] позволяется снижать уровень освещенности в ночное время, что может быть использовано системой управления для экономии электроэнергии.

2 Практическая часть

В представленном проекте предусматривается замена светильников с лампами типа ДРЛ на светильники с лампами типа ДНаТ меньшей мощности. Общее количество заменяемых светильников – 2949 шт.

Применение светильников с лампами типа МГЛ, с высокой цветопередачей, позволяет уменьшить нормируемую освещенность и использовать лампы меньшей мощности. Общее количество заменяемых светильников – 1071 шт.

Существующие светильники с лампами типа ДНаТ, расположенные на одной из улиц города, предполагается заменить на светильники со светодиодными источниками света. Общее количество устанавливаемых светодиодных светильников – 220 шт.

В ходе эксплуатации существующей системы уличного освещения выявлены такие ее недостатки, как неравномерности освещенности, превышения уровня освещенности по отношению к нормированным значениям, наличие слепящего эффекта. Проектом предусматривается устранение этих недостатков путем изменения ориентации светильников, выбора источников света необходимой мощности.

Предлагаемая единая система управления уличным освещением позволит осуществлять регулирование освещения путем включения светильников, подключенных только к одной фазе, или всех светильников. При этом светильники, подключенные к разным фазам, должны быть равномерно распределены по освещаемой улице и чередоваться.

Фрагмент однолинейной схемы и принципиальной схемы системы управления и учета шкафа управления освещением показан на рисунке 2.1.

Предлагаемая единая система управления позволяет собирать данные по параметрам электросети, состоянию коммутационной аппаратуры шкафов управления и производить дистанционное управление освещением по беспроводному каналу связи (GSM).

Рисунок 2.1 – Однолинейная схема и принципиальная схема системы управления и учета шкафа управления освещением

Проект реконструкции уличного освещения города Дзержинска и шести поселков городского округа разделен на следующие этапы:

• проведение обследования системы освещения и сбор исходных данных;
• составление технико-экономического обоснования и бизнес-плана реконструкции;
• разработка проектной документации;
• проведение реконструкции системы освещения;
• установка системы автоматизированного управления.

3 Обоснование экономической эффективности

Стоимость проекта реконструкции системы освещения составляет около 45 млн. рублей, а срок его окупаемости – 3 года. При этом планируется реконструкция более 4240 единиц осветительного оборудования. Расчетный экономический эффект от внедрения данного проекта составляет 23 %.

Экономические показатели проекта достигаются за счет:

• экономии электрической энергии за счет снижения установленной мощности;
• экономии электрической энергии от внедрения системы автоматизированного управления;
• экономии эксплуатационных затрат.

Реализация предложенного проекта осуществляется за счет средств Глобального экологического фонда и бюджета города Дзержинска.

Срок окупаемости проекта составляет 3 года.

Заключение

Внедрение данного проекта позволяет добиться снижения уровня удельной мощности осветительной установки и обеспечить экономию электроэнергии. Использование современных эффективных источников света с длительным сроком службы дает снижение эксплуатационных затрат. В проекте предусматривается использование источников света с высокой цветопередачей на улицах с интенсивным движением, что позволяет достичь высокого качества освещения.

За счет внедрения единой системы управления освещением предполагается добиться снижения времени поиска неисправностей осветительной установки. Кроме того, это позволит осуществлять регулирование освещения для поддержания необходимого уровня освещенности на протяжении всего времени работы осветительной установки и снижения потребления электроэнергии за счет эффективного использования осветительной установки.

Рассмотренный проект реконструкции освещения начат в 2012 году, а реализация его намечена на срок до 2014 года.

Роль авторов данной статьи и реально выполненный вклад заключается в следующем:

• проведение энергетического обследования существующей системы освещения города Дзержинска и шести поселков городского округа, оценка категорийности улиц города с учетом прогнозируемого увеличения интенсивности движения автотранспорта;
• сбор исходной информации для разработки проектной документации;
• участие в обсуждении вопросов, возникших в процессе разработки проектной документации;
• участие в разработка технических решений по данному проекту.

Список использованных источников

1.СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение (актуализированная редакция СНиП 23-05-95).

2.Федеральный закон от 23.11.2009 № 261 ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

3.Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике – М., 2006. – 972 ст. 3-е издание.

4.Вейнерт Д., Сполдинг Ч. Светодиодное освещение. Справочник. Принципы работы, преимущества и области применения – Philips Color Kinetics, 2010. – 156 с.