УДК
621.311.2
ПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП В
ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМ ХОЗЯЙСТВЕ – РЕЗУЛЬТАТЫ МНОГОЛЕТНИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
В.В. Марков, к.т.н., доцент,
КФ ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», Карачев,
pms35vm@yandex.ru
В статье приведены
результаты многолетних экспериментальных исследований экономической
эффективности и эксплуатационных свойств люминесцентных и светодиодных
энергосберегающих ламп. Отмечены потенциальные возможности и актуальные проблемы
энергосбережения в освещении.
Энергетика и
жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ) – это те сферы экономики и общественной
жизни, в которых происходит взаимодействие интересов граждан,
организаций-производителей энергии и государства.
В 2011-м году тарифы на
электроэнергию для российских граждан увеличились на 25 % по сравнению с 2010-м
годом, и одновременно с этим введены ограничения на оборот ламп накаливания
мощностью от 100 Вт и выше, которые юридически закреплены Федеральным законом
«Об энергосбережении и повышении энергоэффективности», вступившим в силу с 1
января 2011 года.
Гражданам рекомендуется
использовать для освещения своих домов и квартир широкий спектр
энергосберегающих ламп – от люминесцентных до светодиодных. Какую лампу выбрать
для освещения рабочего стола, гостиной, кухни, коридора, лестничной клетки? Ответов
на эти вопросы ждут все без исключения категории населения России. Получение и
распространение новых знаний о свойствах источников света является актуальной
проблемой, требующей проведения широкомасштабных экспериментальных исследований.
В Карачевском филиале
ГУ-УНПК с 2005 года непрерывно проводятся теоретические и экспериментальные
исследования эксплуатационных свойств ламп накаливания, энергосберегающих и
люминесцентных ламп. За 6 лет практической работы исследованию подвергались
следующие вопросы.
1 Исследование влияния энергосберегающих люминесцентных ламп на общее
энергопотребление жилого дома. Установлено, что энергосберегающие люминесцентные лампы оказывают
значительное влияние на общее энергопотребление жилого дома. В зимний период,
когда день короткий и искусственное освещение требуется в большую часть суток,
энергосберегающие лампы позволяют снизить общее энергопотребление дома почти в
два раза. Эффективность энергосбережения зависит от полноты использования
энергосберегающих источников света. Энергосберегающая лампа, включенная в помещении,
где свет включают на короткое время (10...30 мин), практически не приводит к
ожидаемому эффекту (точка 1 на рисунке 1). Та же самая лампа, включенная в
помещении с долговременным искусственным освещением, приводит к снижению общего
энергопотребления дома (точка 2 на рисунке 1).
Рисунок 1 – Ежесуточное потребление электроэнергии
жилым домом
2 Исследование влияния энергосберегающих
люминесцентных ламп на эксплуатационные характеристики элементов электрической
сети. Выявлено, что использование
энергосберегающих ламп приводит к значительному понижению избыточной температуры
контактов (патроны ламп) и прилегающих частей изоляции соединительных проводов
сети, что повышает безопасность электрооборудования, особенно его «старых»
частей возрастом 20…30 лет.
3 Изучение флуктуаций электрической мощности ламп накаливания,
энергосберегающих люминесцентных и светодиодных ламп. В результате проведения
экспериментальных исследований сделаны следующие выводы:
– флуктуации электрической
мощности лампы накаливания незначительны – за 1 год эксплуатации мощность лампы
изменяется не более чем на 5 %;
– флуктуации
электрической мощности люминесцентной энергосберегающей лампы более
значительные. За 1 год эксплуатации электрическая мощность энергосберегающей
лампы уменьшается на 15…40 %. При этом действительное значение электрической мощности
новой лампы может быть значительно меньше номинального значения, указанного в
техническом описании;
– флуктуации
мощности светодиодных ламп также велики. Экспериментальные исследования флуктуаций
мощности светодиодных ламп показали, что за полгода эксплуатации мощность лампы
может увеличиться на 100…200%.
4 Анализ
экономической эффективности энергосберегающих ламп. Экспериментально установлено, что замена ламп
накаливания энергосберегающими люминесцентными лампами позволяет снизить
годовое энергопотребление одноквартирного дома на 30…40 %. При этом в 2005-м
году экономический эффект от использования ламп начинался после одного года их
эксплуатации, в 2011-м году, в связи с увеличением тарифов на электрическую энергию
с одной стороны, и уменьшением стоимости энергосберегающих ламп с другой, экономический
эффект от использования ламп начинается через 4…5 месяцев.
5 Исследование
надёжности энергосберегающих ламп. Результаты
испытаний энергосберегающих ламп на надёжность позволяют сделать выводы:
– наработка энергосберегающей лампы до отказа в 8 раз
превышает срок её окупаемости в домашних условиях (1000 часов) и в 16 раз – на
производстве.
– наработка отказавших энергосберегающих ламп превысила
назначенное изготовителем значение (8000 часов) более чем на 15 %. Причём лампы
с «тёплым» или «жёлтым» цветом света имеют меньшую наработку до отказа, чем
лампы с «холодным» или «белым» светом (в прочих равных условиях).
– энергосберегающие лампы одинаковых марок с
одинаковыми характеристиками, работающие в одинаковых условиях эксплуатации
отказывают практически одновременно, вариация наработки до отказа ламп не более
2 %.
– наблюдения за ходом испытаний энергосберегающих ламп
позволяют отметить, что их отказ носит постепенный характер; с момента неустойчивой
работы лампы до полного прекращения работы проходит около двух суток. Это
позволяет прогнозировать отказ ламп и своевременно заменять их.
– наработка до отказа ламп накаливания, как минимум, на
порядок превышает наработку до отказа люминесцентных энергосберегающих ламп.
6 Флуктуации освещенности, создаваемой люминесцентными лампами. Для каждой из исследованных ламп были измерены
значения освещённости и подсчитаны значения светового потока. Результаты
измерений освещённости приведены в таблице 1; результаты расчёта светового
потока даны в таблице 2. Относительное изменение светового потока dФ
определялось по формуле:
 , (1)
где Ф2009
и Ф2010 – световой поток
лампы, соответственно для 2009 и 2010 года.
На рисунках 2 и 3 показаны диаграммы изменения
освещённости и светового потока всех исследованных ламп до и после длительной
эксплуатации.
Таблица 1 – Характеристики ламп и результаты измерений 
Таблица
2 – Относительное изменение светового потока ламп 
Установлено, что начальные значения освещённости жилых помещений, создаваемой
энергосберегающими лампами, соответствуют нормам СНиП 23-05-95. При длительной
эксплуатации освещённость, создаваемая энергосберегающими лампами, существенно
уменьшается. Особенно значительное ухудшение освещённости характерно для ламп,
срок эксплуатации которых приближается к окончанию. Это позволяет
прогнозировать отказ лампы.
7 Флуктуации освещенности, создаваемой светодиодными энергосберегающими лампами.
На освещённость помещения светодиодными
лампами существенное влияние оказывает цвет света, излучаемого лампой, и тип
рассеивателя света (рассеиватель – это элемент конструкции (рисунок 4)
светодиодной лампы). Наибольшую освещённость обеспечивает лампа с прозрачным
рассеивателем. Рассеиватель света уменьшает световую эффективность светодиодной
лампы: прозрачный – на 15 %, а матовый – на 40 %. Излучение светодиодных ламп
направленное, поэтому освещённость в стороне от направления лучей резко
уменьшается. Схема измерения освещённости показана на рисунке 5. 
Полученные результаты исследований освещённости светодиодных
ламп предназначены для использования инженерно-техническими работниками конструкторско-технологического
ЗАО «Протон-Импульс» для обоснования показателей надёжности серийно выпускаемых
изделий данного вида.
В заключение, рассмотрим результаты оценки экономической эффективности энергосберегающих ламп.
Использование энергосберегающих ламп позволяет снизить годовое энергопотребление
одноквартирного жилого дома на 30…40 %. Затраты на замену ламп накаливания
энергосберегающими лампами компенсируются экономическим эффектом от их
использования после 1 года службы энергосберегающей лампы. Наибольший
экономический эффект энергосберегающие лампы обеспечивают в период с сентября
по апрель, когда световой день короткий. В период с апреля по сентябрь
использование этих ламп малоэффективно, так как световой день длинный. В
отдельные месяцы (август и сентябрь) возможно даже одинаковое энергопотребление
при использовании ламп накаливания и энергосберегающих ламп.
Энергосберегающие мероприятия позволили снизить среднегодовое
энергопотребление одноквартирного жилого дома на 27 % в год [1]. Может показаться,
что это скромный результат. Однако в целом, по городу Карачеву, снижение затрат
на электроэнергию только за счёт владельцев частных домов может составить около
4 миллионов рублей в год, а по всему Карачевскому району снижение затрат на
электроэнергию по этой статье может достигнуть 20 миллионов рублей в год,
причём одновременно с этим выброс парниковых газов по району уменьшится на 2,5
тысячи тонн в год. Всего 1 % экономии электроэнергии в нашей стране в 1981 году
давал народному хозяйству «лишних» 13,3 миллиона киловатт-часов; проведённые
мероприятия позволяют увеличить энергосбережение в 27 раз по сравнению с этим
результатом.
ЛИТЕРАТУРА
1 Марков, В.В. Анализ экономического
эффекта от использования энергосберегающих ламп в домашних условиях [Текст] / В.В. Марков, Е.А. Пашков // Матер. V междунар. науч.-практ. интернет-конф.
«Энерго- и ресурсосбережение – XIX век». – Орёл: ОрелГТУ, 2007. –
С. 89-93. |