Энергоэффективность системы освещения: показатели и критерии

Энергоэффективность системы освещения нельзя оценивать только по мощности светильников или общему расходу электроэнергии. Освещение выполняет конкретную световую функцию, поэтому корректная оценка должна связывать требуемый результат освещения, установленную электрическую мощность, фактическое время работы и управление отдельными зонами.

Система может иметь сравнительно небольшую установленную мощность, но работать избыточно долго или освещать неиспользуемые зоны. И наоборот, снижение мощности само по себе не является улучшением, если при этом перестаёт обеспечиваться требуемая световая функция. Поэтому энергетический критерий всегда рассматривают вместе с фактическим назначением и режимом освещения.

С чего начинается оценка системы освещения

Первый вопрос — не сколько электроэнергии потребляет освещение, а какую функцию оно должно выполнять в каждой зоне. Без этого невозможно определить, является ли существующая электрическая нагрузка обоснованной.

Для анализа необходимо установить:

• какие помещения или зоны освещаются;
• когда освещение в них действительно требуется;
• какая установленная мощность относится к каждой зоне;
• как долго светильники фактически работают;
• каким способом выполняется включение, отключение или регулирование;
• совпадает ли режим освещения с фактическим использованием пространства.

Только после этого можно отделять полезную световую функцию от режимов, которые требуют проверки.

Какие исходные данные нужны

Для энергетической части анализа используют интервальные данные электрической мощности и энергии, если они доступны для системы освещения или соответствующей группы потребителей.

Дополнительно нужны:

• схема электроснабжения — чтобы определить границу рассматриваемой системы;
• состав светильников и групп освещения — чтобы понимать структуру установленной мощности;
• режимы работы — фактическое время включения и отключения;
• структура помещений и зон — чтобы разделять участки с разной потребностью в освещении;
• способ управления — ручной, групповой, автоматический или иной фактически применяемый режим;
• описание условий эксплуатации — чтобы энергетические данные интерпретировались в правильном контексте.

Если освещение находится за общей точкой учёта вместе с другими потребителями, общий расход электроэнергии не позволяет достоверно определить его долю без дополнительного разделения нагрузки.

Требуемая световая функция — основной критерий

Энергетическая оценка имеет смысл только при сохранении требуемой функции освещения. Поэтому сравнение вариантов нельзя сводить к принципу «меньшая мощность лучше».

Сначала устанавливают, какие зоны должны быть освещены и в какие периоды. Затем проверяют, соответствует ли фактический режим этой потребности.

Если определённая зона используется только часть времени, но освещение работает постоянно вместе с соседними помещениями, проблема может находиться не в характеристиках светильников, а в структуре управления.

И наоборот, даже низкая электрическая мощность не является достаточным признаком эффективности, если система не выполняет требуемую световую функцию.

Что показывает установленная мощность

Установленная мощность характеризует электрическую нагрузку системы при включённом оборудовании в соответствующем режиме. Она необходима для понимания потенциального уровня потребления, но не показывает фактическую энергию за период.

Для оценки установленную мощность связывают с:

• количеством и составом работающих групп;
• площадью и назначением освещаемых зон;
• продолжительностью работы;
• фактическим режимом управления;
• необходимостью одновременного включения всех групп.

Одинаковая установленная мощность может давать разное годовое или месячное потребление, если системы работают различное количество времени.

Почему время работы часто важнее единичной мощности

Энергопотребление формируется не только уровнем электрической нагрузки, но и её продолжительностью. Поэтому длительная работа освещения в режимах, где световая функция не требуется, способна формировать существенную часть общего расхода системы.

Для проверки строят профиль работы освещения и определяют:

• время включения;
• время отключения;
• продолжительность работы в течение суток;
• различия между рабочими и нерабочими периодами;
• повторяемость режима;
• интервалы, в которых освещение остаётся включённым без очевидной связи с использованием зоны.

Такие интервалы требуют проверки, но не должны автоматически признаваться потерями: сначала необходимо установить, не выполняет ли освещение необходимую функцию в рассматриваемый период.

Зачем разделять освещение по зонам

Система, управляемая одной крупной группой, может одновременно освещать помещения с различным режимом использования. В результате часть установленной мощности работает только потому, что её нельзя отключить отдельно от нужной зоны.

Поэтому анализируют:

• какие помещения объединены одной группой;
• совпадает ли время их фактического использования;
• можно ли управлять зонами независимо;
• возникают ли периоды частичного использования помещения;
• соответствует ли структура управления реальной структуре эксплуатации.

Если отдельные зоны используются по-разному, управление крупными неделимыми группами становится самостоятельным предметом энергетической оценки.

Как анализировать управление освещением

Управление определяет, насколько фактическое время работы системы соответствует потребности в световой функции.

Практически проверяют три уровня:

1. Когда освещение действительно требуется.
2. Когда оно фактически включено.
3. Можно ли изменить этот режим без ухудшения требуемой функции.

Если фактическое время работы заметно шире необходимого, необходимо установить причину: особенности организации эксплуатации, объединение нескольких зон, отсутствие независимого управления или другой режимный фактор.

Вывод о резерве должен основываться на подтверждённом различии между необходимым и фактическим режимом, а не на предположении о том, что светильники «работают слишком долго».

Почему общий счётчик предприятия мало помогает

Освещение часто составляет только часть общей электрической нагрузки. Если за одним счётчиком одновременно находятся технологическое оборудование, вентиляция, насосы, освещение и другие потребители, изменение общего профиля нельзя достоверно связать с одной системой.

В этом случае используют локальный электрический баланс или более узкую точку измерения.

Последовательность может быть такой:

1. определить электрическую границу освещения;
2. выделить линии или группы, относящиеся к нему;
3. сопоставить их режим с общим профилем;
4. определить интервалы, где вклад освещения необходимо уточнить;
5. при необходимости выполнить отдельное измерение;
6. построить профиль мощности уже для самой системы освещения.

Это позволяет не приписывать освещению изменения, которые фактически сформированы другими потребителями.

Какие показатели имеют практический смысл

Для оценки системы полезно рассматривать не один показатель, а связанный набор характеристик.

• Установленная мощность — показывает уровень электрической нагрузки включённой системы.
• Фактическое время работы — определяет продолжительность использования этой мощности.
• Энергопотребление за период — отражает результат режима работы системы.
• Распределение мощности по зонам — показывает, где формируется нагрузка.
• Режим управления — объясняет, почему отдельные группы работают именно столько времени.
• Соответствие требуемой световой функции — ограничивает возможность простого снижения мощности или времени работы.

Каждый показатель отвечает на свой вопрос. Энергетическая оценка становится содержательной только тогда, когда они рассматриваются совместно.

Почему нельзя оценивать эффективность только по мощности на площадь

Отношение установленной мощности к площади может использоваться как сравнительный показатель, но само по себе не описывает фактическое энергопотребление и режим эксплуатации.

Две системы с одинаковым показателем могут иметь:

• разное время работы;
• разное количество используемых зон;
• разную структуру управления;
• разную фактическую потребность в освещении;
• разную степень одновременного включения групп.

Поэтому такой показатель помогает увидеть различие, но не позволяет определить его причину без режимных данных.

Как выявить режимы, требующие проверки

На профиле нагрузки ищут интервалы, где электрическая мощность системы не соответствует ожидаемой световой функции.

Особого внимания требуют ситуации, когда:

• освещение включается значительно раньше начала использования зоны;
• остаётся включённым после окончания работы;
• неиспользуемые зоны работают одновременно с используемыми;
• в нерабочие периоды сохраняется устойчивая нагрузка;
• режим отдельных групп невозможно объяснить фактической занятостью;
• изменение использования помещений не приводит к изменению нагрузки освещения.

Каждый такой признак является основанием для проверки режима управления, но не доказательством непроизводительного расхода без подтверждения фактической потребности.

Какие альтернативные причины нельзя игнорировать

Если электрическая нагрузка освещения кажется высокой, необходимо исключить факторы, которые могут изменить интерпретацию результата.

• Изменение режима использования помещений. Более продолжительная занятость закономерно увеличивает время работы.
• Неполная измерительная граница. В данные могут входить другие потребители.
• Особенности зонального управления. Часть нагрузки может быть вызвана объединением помещений в общие группы.
• Фоновая электрическая нагрузка. Общий профиль может включать оборудование, не относящееся к освещению.
• Ошибка периода сравнения. Сопоставляемые интервалы могут относиться к разным режимам эксплуатации.

Причинный вывод допустим только после того, как эти альтернативы либо исключены, либо учтены.

Практический порядок оценки энергоэффективности освещения

1. Определить границу системы освещения.
2. Разделить её на функциональные зоны и группы управления.
3. Определить требуемую световую функцию для каждой зоны.
4. Зафиксировать установленную мощность групп.
5. Получить фактическое время и профиль работы.
6. Сопоставить включение освещения с использованием помещений.
7. Выделить необходимые и требующие проверки режимы.
8. Оценить влияние зонального управления.
9. При недостаточной детализации выполнить дополнительное разделение электрической нагрузки.
10. Формировать вывод только после проверки альтернативных причин.

Какой результат можно использовать дальше

Практически полезный результат — модель системы освещения, в которой требуемая световая функция связана с установленной мощностью, временем работы и управлением по зонам. Она должна показывать, какая электрическая нагрузка соответствует необходимому режиму, где возникают интервалы для дополнительной проверки и какие данные нужны для дальнейшего решения.

На основе такого анализа можно определить точки измерения, выбрать режимные или технические проверки и подготовить обоснованное сравнение вариантов работы системы.

Граница вывода принципиальна: по одному общему счётчику нельзя достоверно назначить освещению конкретную долю перерасхода без дополнительного разделения нагрузки. Также нельзя считать снижение установленной мощности энергетическим улучшением само по себе, если не подтверждено сохранение требуемой световой функции и фактический режим работы.

Вернуться к разделу «Материалы»