Как организовать освещение в производственном цеху, чтобы снизить энергозатраты?
Энергопотребление предприятия увеличивается за счет неверной организации системы освещения, что негативно сказывается на его рентабельности. Каждый производственный объект способен минимизировать энергопотребление с помощью специальных методов, учитываемых как на этапе проектирования осветительной системы, так и в ходе ее эксплуатации. Сегодня о способах снижения затрат на электроэнергию в производственных цехах рассказывает продавец-консультант “Леруа Мерлен” Данил Горожанин, г. Новокузнецк.
Требования и нормы к освещению производственных помещений
Проектирование освещения осуществляется в соответствии с ПУЭ, ГОСТ Р 55710-2013 «Освещение рабочих мест внутри зданий», СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение», ГОСТ Р 51330.19-99 «Электрооборудование взрывозащищенное».
Производственное освещение предназначено для организации комфортных условий труда. Правильно организованный свет снижает зрительную нагрузку, повышает безопасность помещения и работоспособность сотрудников. Нормы освещенности конкретного цеха соответствуют разряду зрительных работ и при комбинированном освещении составляют от 200 Лк до 5000 Лк, при общей системе освещения – от 200 до 1250 Лк. При этом экономичность потребления электроэнергии зависит сразу от нескольких факторов – вида выбранных ламп, способах их эксплуатации и особенностей помещения.
Основные требования к освещению рабочих мест:
- равномерное распределение света;
- отсутствие резких теней на рабочей поверхности;
- отсутствие бликов;
- неизменность освещенности в течение дня;
- точность цветопередачи источников света (Ra 70-100 в зависимости от типа проводимых в помещении работ);
- пожаро-, электро- и взрывобезопасность источников света;
- экономичность;
- схожесть с естественным светом;
- степень защиты приборов не ниже IP54
Виды освещения в производственном цеху:
Общее. Обеспечивает равномерную освещенность пространства.
Местное. Поддерживает нужный уровень освещенности на рабочих местах.
Дежурное. Включается во внерабочее время для обхода помещения в ходе охранных мероприятий и безопасной ориентации в пространстве.
Аварийное (эвакуационное). Используется при возникновении аварийных ситуаций для обеспечения безопасной эвакуации работников.
Экономия электроэнергии при проектировании освещения
Выбор материалов, используемых для отделки цеха, оказывает немаловажное влияние на план разработки системы освещения. Для минимизации энергозатрат рекомендуется использовать светлые оттенки пола и стен. В соответствии с пособием к МГСН 2.06-99 при высоких коэффициентах отражения поверхностей необходимо учитывать отраженную составляющую освещенности. Соответственно, в цехах с такими поверхностями допускается устанавливать менее яркие приборы. Темные матовые отделочные материалы поглощают свет, поэтому требуют увеличения стандартного значения освещенности, и, следовательно, большей мощности ламп.
Для стен рекомендуется выбирать эмульсионную краску, трехслойные сэндвич-панели, глазурованную плитку или гипсометаллические панели с коэффициентом отражения LR не менее 0,60. Безопасное напольное покрытие в производственном помещении не должно быть глянцевым, однако для снижения светопоглощения поверхность пола должна быть светлой.
Выбор отделочных материалов осуществляется в соответствии с СП 56.13330.2021 «Производственные здания» под редакцией СНиП 31-03-2001.
Другие способы сокращения энергопотребления системы освещения, которые необходимо учесть на этапе проектирования освещения:
Многоуровневые светильники. Необходимо учитывать установку как потолочного света, так и местных светильников, требуемых для освещения важных для работы сотрудников функциональных зон. Несколько уровней света позволяют отключать неиспользуемые светильники для экономии электроэнергии.
Сценарии освещения. Необходимы при проектировании многоуровневого освещения. Создание сценариев света учитывается при прокладке разводки для подключения системы освещения. Это повышает удобство включения и отключения отдельных групп светильников. Так, в дневное время можно использовать только местные источники света, освещающие рабочие поверхности, в вечернее – весь необходимый свет, а в ночное – аварийное и дежурное освещение. При наличии всего 1-2 выключателей света на весь цех задача сокращения энергопотребления усложняется в связи с невозможностью отключения неиспользуемых приборов.
Диммирование. С помощью диммеров можно управлять интенсивностью освещения. Уменьшение яркости светильников в зависимости от времени суток снижает количество потребляемой энергии. Приборы с возможностью регулировки яркости света устанавливаются в качестве местного освещения рабочих мест. Такие светильники должны иметь возможность подключения к диммерам – на упаковке таких приборов есть пометка «DIM».
Датчики движения. Сопряжение датчиков движения с системой освещения позволяет существенно упростить эксплуатацию источников света и оптимизировать расходы на энергопотребление. Данные приборы рекомендуется устанавливать в коридорах и других местах, не нуждающихся в постоянно включенном освещении, а также использовать для сокращения периода горения ламп дежурного освещения.
Сокращение затрат на электроэнергию в ходе эксплуатации системы освещения
Существует два основных вида освещения – естественное и искусственное. Для достижения максимальной энергоэффективности осветительной системы необходимо грамотно их комбинировать.
Естественный свет, проникающий в производственное помещение в достаточном объеме, способен значительно уменьшить расход электроэнергии, что будет особенно заметно в летний период при максимальной продолжительности светового дня.
В производственных цехах, сотрудники которых работают с мелкими деталями, естественного освещения будет недостаточно для комфортной зрительной работы. Тем не менее, солнечный свет способен уменьшить затраты на основное освещение: в дневное время можно отключить потолочный свет и использовать лампы местного освещения, обеспечивающие необходимые условия труда для работников.
Для увеличения объема естественного освещения необходимо освободить пространство вблизи оконных проемов от предметов, препятствующих прохождению света внутрь помещения. Для этой же цели на этапе строительства здания стоит предусмотреть оконные проемы больших размеров. Кроме того, на количество естественного света влияет состояние стекол. Для сохранения объема поступающего солнечного света в соответствии с правилами устройства электроустановок необходимо проводить не менее двух чисток стекол в год при минимальной запыленности помещения, и не менее четырех при наличии пыли и прочей взвеси в помещении.
В очистке нуждаются и осветительные приборы. Регулярное проведение санитарных мероприятий необходимо для поддержания первоначального уровня освещенности приборов. При уменьшении светового потока лампы в связи с ее загрязнением возникает необходимость включения дополнительных источников света, что приводит к дополнительным затратам.
Примеры расчета освещения для цеха
Правильное подобранное освещение должно быть экономичным и функциональным. Это достигается путем выбора светильников с минимальной мощностью и нужной интенсивностью света. Совокупность этих двух факторов называется светоотдачей.
Для проектирования экономичного освещения наиболее важно обращать внимание не на мощность лампы, а на ее светоотдачу. Чем выше светоотдача, тем ниже общая мощность системы освещения и, соответственно, ниже затраты на электроэнергию.
Для выбора светильника необходимо проведение электротехнического расчета. Суммарная мощность ламп не должна превышать максимальной нагрузки на питающий кабель, и в то же время соответствовать нормам освещенности цеха. Выбор светильника с нужными техническими характеристиками и минимальной мощностью позволяет снизить нагрузку на электросеть и уменьшить расходы на оплату электроэнергии.
Проведем расчет освещения для производственного цеха площадью S=600 кв.м с III разрядом зрительной работы (установленным для работы с минимальным размером объектом различения 0,3 — 0,5 мм), требующим освещенность E=300 Лк при системе общего освещения, без повышенных требований к пожаро- и взрывобезопасности электроприемников.
Для начала необходимо выполнить расчет светового потока F для всего помещения. В качестве источника света выберем наиболее энергоэффективный вариант – светодиодные лампы, поправочный коэффициент для которых η=1,1:
Предположим, что для равномерного освещения цеха требуется n=56 светильников. В таком случае световой поток одного прибора:
Для сравнения влияния светоотдачи на экономичность потребления электроэнергии возьмем два линейных светильника. Первый имеет мощность P1=40 Вт и световой поток E1=2880 Лм. Характеристики второго прибора: P2=36 Вт, E2=3600 Лм.
Светоотдача первого светильника:
Светоотдача второго прибора:
Светильник с более высокой светоотдачей имеет меньшую мощность при большем световом потоке.Эти цифры демонстрируют энергоэффективность системы освещения, использующей приборы с более высокой светоотдачей.
Примем, что все светильники цеха будут работать круглосуточно без выходных и праздников. Возьмем тариф на электроэнергию равным Z=4 руб. Суммарная мощность источников света для первого и второго варианта:
В соответствии с полученной мощностью рассчитаем годовые затраты Y без учета НДС:
Разница в процентном соотношении:
Следовательно, выбор светильника с большим показателем светоотдачи позволяет уменьшить потребляемую мощность освещения и снизить затраты предприятия.
Второй аспект, влияющий на экономичность осветительной системы – выбор рассеивателя. Прозрачный рассеиватель почти не снижает величину светового потока, тогда как матовый уменьшает его в среднем на 30%. Следовательно, при установке матового рассеивателя для рассматриваемого цеха с расчетной мощностью одного светильника Fпр=2922 Лм необходимо выбрать более мощный источник света:
В этом случае необходимо подбирать светильник мощностью 50 Вт. Дальнейший расчет:
Сравнение стоимости осветительной системы с прозрачными и матовыми рассеивателями с учетом выбора ламп с высокой светоотдачей:
Вывод: при правильном выборе светильников можно сэкономить не менее 20% от общей суммы расходов на проектирование осветительной системы.
Заключение
Учет максимального количества нюансов при разработке осветительной системы необходим для более эффективного снижения потребления электричества. Тщательный подход к проектированию системы освещения позволяет организовать эффективное, безопасное и экономичное световое пространство, комфортное для трудовой деятельности работников.