Модернизация систем освещения в последние годы стала модной темой. Здесь сплелись как вопросы энергосбережения, так и вопросы безопасности труда, комфорта сотрудников, а значит, производительности труда, и даже вопросы престижа. Офис редкой организации сейчас не блистает модными светодиодными светильниками. Их яркий свет сразу показывает, что здесь не скупятся на энергосбережение. Если же взглянуть на производственные помещения, то здесь картина не такая радужная. Робкие попытки «попробовать» светодиодные осветители не всегда приносят положительный эффект.
И связано это, в первую очередь с тем, что светотехнические и электрические параметры светодиодных светильников существенно отличается от параметров осветителей на лампах накаливания, люминесцентных или дугоразрядных лампах. Некорректный выбор светодиодных светильников приводит к разочарованию и множит мнение о том, что «время светодиодных светильников еще не пришло», «никакой экономии они не дают» и т.п.
НТФ «Микроникс» занимается модернизацией систем освещения промышленных предприятий с 2010 года. Первые проекты были реализованы на газоперерабатывающих заводах группы Сибур в Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах. Многообразие типов помещений, условий эксплуатации и требований к осветителям позволило наработать большой опыт замены старых светильников на светодиодные. О некоторых проблемах модернизации систем освещения крупных предприятий и пойдет речь в этой статье.
Выбор светодиодных светильников обычно ведется по следующим параметрам:
- светотехнические параметры;
- условия эксплуатации;
- конструктивные параметры;
- электрические параметры.
Светотехнические параметры наиболее важны для получения максимального эффекта от модернизации. Однако, здесь потребителя подстерегает большая часть «ловушек». Начнем с того, что в силу конструктивных особенностей светодиодные светильники, обычно, имеют гораздо более узкую диаграмму кривой силы света (КСС). Заверения производителей, что такой-то тип светодиодного светильника заменяет, например, лампу ДРЛ-250 верно только отчасти. В действительности, может быть одинаковым световой поток, в то время как КСС существенно отличается. В результате, после замены светильников потребитель получает большую неравномерность освещения объекта, так как на оси светильника освещенность становится больше, чем ранее, а на некотором удалении от оси — существенно меньше.
Другая проблема светодиодных светильников — высокая блескость. Стремясь расширить диаграмму направленности и увеличить световой поток, производители зачастую не оснащают светильники светорассеивателями и располагают светодиоды таким образом, что они попадают в поле зрения человека. При этом пользователь испытывает значительный дискомфорт, вызванный чрезмерной яркостью светящихся светодиодов, вплоть до временной ослепленности, что в некоторых случаях опасно для здоровья и жизни человека, например, в помещениях с повышенной опасностью.
Исполнение по пылевлагозащите должно соответствовать условиям эксплуатации светильника. При эксплуатации во взрывоопасной среде должны применяться светильники с соответствующей маркировкой взрывозащиты. И, что не менее важно, светильники и питающая сеть должны быть смонтированы в соответствии с действующими правилами безопасности для взрывопожароопасных объектов.
В настоящее время имеется большое разнообразие конструкций светодиодных светильников и с точки зрения оптического исполнения, и с точки зрения монтажа. Для предприятий, проводящих реконструкцию сетей освещения, целесообразно применять светильники, которые по габаритам, массе и типу присоединения наиболее близки к заменяемым осветительным приборам. В таком случае можно сэкономить на элементах крепления и питающей сети, конечно, если последние находятся в нормальном состоянии.
Параметры светильников, заявляемые производителями, при ближайшем рассмотрении часто оказываются некорректными. Например, указывается световой поток не светильника, а суммарный световой поток установленных светодиодов без указания потерь в светорассеивателе. Такие потери обычно составляют 15…40%. Потребляемая мощность, также, часто указывается не для всего светильника, а для светодиодов. С учетом КПД блока питания реальная потребляемая мощность светильника обычно больше на 10…30%. Ответственные производители производят измерения параметров своих светильников в независимых лабораториях. Наличие сертификата, выданного такой лабораторией, является дополнительным подтверждением соответствия параметров светильника заявленным производителем.
Одной из главных проблем светодиодных светильников, прямо влияющих на срок службы, является проблема корректного отвода тепла от светодиодов. Известно, что при температуре кристалла выше 85ºС начинается быстрая деградация светодиода, что приводит к существенному уменьшению срока службы светильника. К сожалению, не существует параметров позволяющих оценить правильность конструктивных решений производителя светильника. Можно только сказать, что теплоотвод светильника должен быть достаточно большой. По этой причине масса светодиодных светильников обычно выше, чем масса традиционных осветителей. И, конечно, не следует обращать внимания на «поделки» в которых светодиоды закреплены без радиаторов охлаждения.
Также не следует соблазняться просто заменой ламп на лампы-ретрофиты (светодиодные лампы, выполненные в формате обычных ламп со стандартными цоколями Е27 или Е40). Поскольку в таких лампах, установленных в существующие светильники, не обеспечивается должный отвод тепла срок службы таких ламп ожидаемо невелик.
Типовых решений применения светодиодных светильников пока не существует, поэтому целесообразно после выбора типа светильника выполнить светотехнический расчет. При техническом перевооружении опасных производственных объектов светотехнический расчет делается в составе проектной документации. На неопасных объектах замена светильников часто ведется без проектной документации. В этом случае светотехнический расчет позволяет убедиться в том, что светильники выбраны правильно и освещенность будет соответствовать нормативной. При расчетах следует брать коэффициент запаса не менее 30%, поскольку производители светодиодов регламентируют деградацию (снижение) светового потока около 30% в течение срока службы светодиодов, обычно это 50 000 часов.
На основании вышесказанного можно рекомендовать следующий порядок модернизации систем освещения:
- оценка необходимости замены осветителей, питающих щитов, распределительных сетей;
- выбор светильников;
- светотехнический расчет;
- технико-экономическое обоснование;
- проектирование (при необходимости);
- монтаж и наладка системы.
Необходимость замены светильников может быть обусловлена окончанием срока назначенной эксплуатации светильников, недостаточной освещенностью, большими затратами на обслуживание светильников, например, при установке на большой высоте.
При замене питающих шкафов необходимо продумать систему управления освещением. Наиболее востребованным техническим решением в настоящее время является установка астрономических таймеров, включающих освещение в назначенное время, причем с учетом годового изменения длительности дня/ночи, а также установка датчиков движения и присутствия. Таймеры, обычно, используются для управления наружным освещением производственных площадок и территорий. Датчики движения и присутствия используются, преимущественно, в помещениях, чаще всего в коридорах, проходах, подсобных помещениях.
При необходимости система управления освещением может быть автоматизирована в большей степени. Например, на предприятии ООО «Томскнефтехим» нами была внедрена система, которая позволяет управлять освещением одного из цехов автоматически по уровню освещенности. Система позволяет оперативно с автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора менять уставки по уровню освещения, управлять определенными группами светильников, например, при производстве ремонтных работ включить дополнительные прожекторы. Система ведет архив действий оператора, времени включения и отключения светильников, потребленной электроэнергии. Пульты управления вынесены в удобное для оперативного персонала место и соединены с АРМ и шкафами управления цифровыми линиями связи.
Необходимость замены кабельных линий диктуется степенью их износа, а также требованиями нормативной документации, в которую в последние годы внесено много изменений. Как правило, алюминиевый кабель меняется на медный. В помещениях с постоянным присутствием персонала прокладывается кабель с пониженной пожароопасностью.
При выборе светильников с небольшой высотой монтажа, например, на замену светильников типа В3Г, НСП и т.п., нужно обращать внимание на следующие характеристики.
Диаграмма направленности новых светильников должна быть не уже, чем у ранее установленных (как правило, не менее 120º по уровню 0,5). Светодиоды должны быть закрыты светорассеивателем. При наличии открытых светодиодов высота монтажа светильников должна быть такой, чтобы светодиоды не попадали в поле зрения человека. Габариты светильника должны быть такие, чтобы при замене они не затрудняли движение людей.
Светильники монтируемые на потолках производственных помещений, кроме необходимых светотехнических параметров, должны иметь тип крепления, сходный с ранее установленными светильниками.
Для помещений с вращающимися механизмами необходимо выбирать светильники, в которых светодиоды питаются от постоянного тока во избежание стробоскопического эффекта.
Светильники для офисных помещений должны иметь светорассеиватели и коэффициент пульсаций не более 5%.
К светильникам устанавливаемым в подсобных помещениях особых требований не предъявляется.
Требования к цветовой температуре светильников в зависимости от типа применения не определены нормативной документацией. Тем не менее, по нашему мнению, светильники с цветовой температурой 2700…3000К (теплый белый) чаще используются пользователями.
Для всех типов светодиодных светильников желательно наличие сертификатов, выданных независимыми лабораториями. В условиях особо ответственных применений, а также при наличии требований по повышенной надежности целесообразно провести опытную эксплуатацию небольшой партии выбранных светильников. Например, в условиях Крайнего Севера можно проверить надежность светильников наружного освещения в зимний период.
Правильность выбора светильников необходимо подтвердить светотехническим расчетом. При этом нужно взять запас по освещенности на деградацию светового потока, вызванную старением светильника и загрязнением оптической части в период эксплуатации. Светотехнический расчет позволяет с минимальными затратами оптимизировать расположение осветительных приборов, рассмотреть несколько альтернативных вариантов.
Технико-экономическое обоснование (ТЭО), кроме экономии, вызванной уменьшением потребления электроэнергии, должно учитывать снижение эксплуатационных затрат (которые связаны с уменьшением работ по замене ламп, отсутствием затрат на утилизацию ламп), а также рост тарифов на электроэнергию и рост заработной платы обслуживающего персонала. По опыту расчета ТЭО можно сказать, что наибольший экономический эффект имеет замена ламп накаливания, газоразрядных ламп в производственных помещениях с круглосуточным режимом работы. Замена наружного освещения, освещения административно-бытовых комплексов чаще всего экономически не оправдана.
Проектирование систем светодиодного освещения и монтажно-наладочные работы не имеют существенных особенностей. Хочется лишь повторить, что на опасных производственных объектах следует неукоснительно соблюдать требования соответствующих норм и правил, определяющих безопасность объекта.
Таким образом, модернизация систем освещения не заканчивается только заменой старых светильников на светодиодные. Это достаточно сложная инженерная задача, при решении которой следует учитывать множество факторов. При отсутствии специалистов необходимой квалификации на предприятии эту задачу целесообразно доверить специализированной фирме. В этом случае проведенная модернизация принесет реальный экономический эффект, а не потери и разочарование в новых технологиях.
НТФ «Микроникс»
