Эффективность электроосвещения оценивается расходом электроэнергии на освещение 1 м 2 площади помещений. Введенный с 1 января 1995 года федеральный стандарт США Ashrae/1ES 90.1-90R устанавливает расход электроэнергии на освещение 1 м 2 помещения в размере 1,4-20,4 Вт при норме освещенности Е=500 лк. Эту величину можно взять за основу при построении концепции энергосбережения в освещении.

Следует отметить и такие показатели освещения, как уровень цветопередачи и уровень пульсаций светового потока.

С учетом вышеизложенного и коэффициента использования светового потока в помещениях, равного 0,7, необходимы светильники со световой эффективностью не менее 35,7 лм/Вт.

Уровень цветопередачи должен быть не менее 0,8, а уровень пульсаций светового потока - не менее 0,1 без акустических шумов в звуковом (20 Гц - 20 кГц) диапазоне. 

Требования к источникам света и светильникам  

Светильники с зеркальным растром (отражателем) позволяют направить на освещаемый объект до 80% светового потока, излучаемого источником света. Эту величину можно считать основным критерием, определяющим эффективность осветительной установки. С учетом этого источник света должен иметь световую эффективность не менее 44,6 лм/Вт.

Энергетическая эффективность стандартны (электромагнитных) пускорегулирующих аппаратов составляет 0,75. С учетом этого коэффициента источник света должен иметь световую отдачу не менее 59,5 лм/Вт.

В процессе эксплуатации световая отдача источников света уменьшается. Принято считать снижение эффективности источников света, достигающим 0,8 его первоначальной величины.

Таким образом, в обеспечении расхода электроэнергии на освещение 12 Вт/м 2 при норме не менее Е=300 лк необходимы источники света со световой эффективностью 74,4 лм/Вт и светильники со световой эффективностью не менее 80%.

Этим требованиям удовлетворяют стандартные люминесцентные лампы мощностью более 36 Вт и практически все лампы с модифицированным люминофором серии 8хх.

Приведенные данные объясняют, почему введение нового федерального стандарта США, нормирующего расход электроэнергии на освещение, повлекло за собой прекращение производства, импорта и продажи ламп накаливания, а также светильников с электромагнитными дросселями на основе стандартных люминесцентных ламп, и ускорило электронизацию освещения.

Реализация приведенных выше требований предполагает повышение эффективности использования светового потока осветительных установок в помещениях за счет применения отделочных материалов с повышенной светоотражательной способностью, повышение эффективности светильников за счет использования зеркальных элементов из полированного алюминия с коэффициентом отражения не менее 0,9 и защитных элементов с коэффициентом светопропускания не менее 0,9, использование люминесцентных ламп с люминофорами, обеспечивающими световую отдачу не менее 75 лм/Вт при индексе цветопередачи не менее 80%, а также использование электронных пускорегулирующих аппаратов (электронных балластных сопротивлений), позволяющих минимизировать потери электроэнергии в балласте, повысить световую отдачу источников света и решить эргономические проблемы (пульсации светового потока и акустические шумы). Одновременно продляется срок службы ламп.

В мировой практике люминесцентные лампы с люминофорами маркируются индексом 8хх, где хх - первые цифры цветовой температуры в градусах Кельвина. 

Ценовой фактор  

Критерием оценки эффективности эрегосбережения в области освещения в общем случае является соотношение затрат на модернизацию осветительных установок и отделку помещений и стоимость сэкономленной электрической энергии.

Оценим предельную стоимость электронных балластных сопротивлений для питания люминесцентных ламп, исходя их того, что срок службы светильника составляет 20 000 часов, повышение световой отдачи светильника с электронным балластом равно 30%, а 1 кВт?час электроэнергии стоит $0,05.

Экономически обоснованной будет модернизация при себестоимости ЭПРА (ЭБС), равной 0,3 USD/Вт.

Таким образом, без учета эффекта от повышения срока службы ламп, экономически обоснованным является использование ЭПРА, стоимость которых не более чем на 0,3 USD/Вт превышает стоимость комплекта в составе стандартного электрического дросселя и сменного стартера с узлом крепления. 

Технические проблемы и пути решения  

Массовая электронизация освещения в Республике Беларусь предполагает разработку нормативных документов, определяющих строительные и санитарные нормы на светильники для освещения помещений жилых домов, детских дошкольных учреждений, школ, больниц, общественных и административных зданий и производственных помещений (должны быть установлены нормы расхода электроэнергии на освещение 1 м 2 по образцу и подобию федерального стандарта США), выпуск ряда светильников со световой эффективностью более 80% на основе трубчатых и компактных люминесцентных ламп, разработку стандарта РБ на электронные пускорегулирующие аппараты аналогично публикациям МЭК 928, 929 (возможна адаптация аутентичного издания), определяющего нормы и правила построения применительно к электрическим сетям Беларуси, а также определение номенклатуры и выпуск ряда электронных устройств для одно- и двухламповых светильников с мощностью ламп от 7 до 58 Вт. 

Технико-экономические параметры люминесцентных светильников с электронными пускорегулирующими аппаратами 

Каковы основные преимущества светильников с ЭПРА по сравнению с электромагнитными ПРА? Это увеличение срока службы ламп с 10 000 часов до 15 000 часов благодаря предварительному подогреву катода, неутомляющий зрение и не раздражающий нервную систему свет благодаря питанию ЛЛ напряжением высокой частоты (40 кГц), отсутствие акустического фона с частотой сети, стробосконического эффекта, мигания и мерцания как новых, так и дефектных или отработавших свой ресурс ламп, возможность использования этих ламп для местного освещения, возможность снижения высоты подвеса над рабочей поверхностью, стабильность светового потока при колебаниях напряжения сети, пригодность к эксплуатации в сетях постоянного напряжения (от 200 до 300 В) и специальных ЭПРА на 12, 36, 110 В (аварийное освещение, указатели), повышенная пожаробезопасность, надежность в эксплуатации в диапазоне от -20°С до +50°С, экономия электроэнергии до 30% за счет повышенной на 25% светоотдачи, незначительности собственных потерь, не превышающих 10% мощности ламп и уменьшения дополнительной нагрузки на систему кондиционирования воздуха.

Недостатком светильников с ЭПРА является их более высокая стоимость и необходимость в централизованном ремонте ЭПРА или содержания квалифицированного персонала в случае возможного выхода из строя.

Вследствие значительных преимуществ ЭПРА мировое производство их постоянно растет и достигло в 1995 году 250 млн. штук в год.

В соответствии с "Актом по энергетической политике и экономии" США с 1994 года ввели новые энергосберегающие стандарты Ashrae/ES 90.1-89R. Требования стандартов привели к прекращению производства и импорта в США типовых электромагнитных ПРА из-за низкой энергоэффективности.

Введен коэффициент эффективности осветительного прибора, учитывающий все его элементы: арматуру, ПРА, источник света. 

Для светильников Лидского завода электроизделий ЛПО 01-2х40 с электромагнитным ПРА этот коэффициент равен 26,06 лм/Вт. С электронным ПРА он равен 36,4 лм/Вт.

Таким образом, интегральный коэффициент светильника показывает, что только замена электромагнитного ПРА на электронный повышает эффективность светильника на 40%. Коэффициент эффективности светильника с зеркальной отражающей поверхностью и зеркальной решеткой равен 51,6 лм/Вт. То есть, такой светильник заменяет два светильника ЛПО 01-2х40 с ЭмПРА.

Светильник с ЛЛ 2х40 ВТ с ЭПРА, несмотря на большую стоимость, окупается за 2,6 года.

Следует учесть и то, что высвобождение 1 кВт мощности при энергосбережении эквивалентно вводу этой мощности, 1 кВт которой стоит $800 USA, что сохраняется зрение, снижается утомляемость, повышаются производительность и качество труда, что обеспечивается снижение выбросов в атмосферу и загрязнения окружающей среды.

Итак, вот требования, которым должна удовлетворять концепция энергоэффективного освещения. Это обеспечение требуемой освещенности согласно Сан ПиН №14-46-96 и СНБ 2.04.05-98 при соблюдении нормируемых качественных показателей (отсутствие пульсации светового потока выше допустимого уровня, отсутствие отраженной блескости, обеспечение требуемой цветности; освещение пространства на достаточном уровне в нужном месте и в нужное время, когда в освещаемом пространстве находятся люди; достижение нормируемой освещенности за счет оптимизации размещения светильников, подбора цвета и контраста, соблюдение экологических требований.

В общем случае энергоэффективное освещение может быть выполнено за счет минимизации трех переменных - числа часов использования, удельной мощности электрического освещения (не более 15-19 Вт при освещенности 500 лк) за счет применения энергоэффективных источников света с высокой световой отдачей, электронных пуско-регулирующих аппаратов и светильников с высокими оптическими данными, а также затрат на приобретение осветительного оборудования и эксплуатационных расходов.