Два проекта: выбор оптимального решения по применению светодиодных светильников

Два проекта: выбор оптимального решения по применению светодиодных светильников

Как определить эффективность использования светодиодных источников света, работающих от сети постоянного тока для освещения помещений ЖКХ?

Светодиодные светильники сегодня широко применяются при проектировании источников внутреннего освещения. В равной степени их используют в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) и в промышленных помещениях. Каков же экономический эффект двух вариантов освещения общедомовых помещений жилого 16-этажного дома?

Первый вариант – при использовании в качестве источника света (ИС) светодиодных светильников при их питании от сети переменного тока. А во втором – при использовании  светильников на основе светодиодов CREE XLamp MP-L Easy White, при их питании от сети постоянного тока пониженного напряжения.

Сеть постоянного тока пониженного напряжения создавалась с помощью применения выпрямительного устройства серии ВП. На основании светотехнического расчета, проделанного точечным методом, для первого варианта принимаем светодиодный светильник марки ДПО-10-101. Номинальная мощность данного светильника равна 10 Вт.

Для второго варианта – светильник на основе сверхъярких светодиодов CREE XLamp MP-L Easy White. Светодиоды серии MP-L Easy White  состоят из 24 кристаллов под одной линзой,  объединённых в три независимые цепочки. При правильном построении системы светодиод MP-L обеспечивает сверхбольшой световой поток - 900 лм (при токе 150 мА на цепочку) - эквивалентный лампе накаливания 75 Вт. При этом энергопотребление светодиода на 78% меньше, чем у традиционных ламп.

После проведения электротехнического расчета для обоих вариантов  распределительной групповой сети по механической прочности был  выбран медный кабель ВВГнг - 3×1,5-0,66.

Для выбора оптимального проектного решения, наряду с разносторонней оценкой положительных и отрицательных факторов сравниваемых вариантов, осуществляется их технико-экономическое сопоставление путем выполнения технико-экономических расчетов (ТЭР).

Экономичность проектируемых вариантов производим двумя методами: методом приведенных затрат и методом чистого дисконтированного дохода (ЧДД).

Метод приведенных затрат заключается в оценке сравниваемых вариантов. Расчет приведенных затрат для каждого варианта рассчитываем по следующей формуле:

                         Зпр=Е∙К+И,                                                      (1)

где  Е=0,15 – коэффициент дисконтирования с учетом инфляции;

        К – капитальные вложения на реализацию определенного варианта, (бел. руб.);

        И – ежегодные эксплуатационные издержки для определенного варианта, (бел. руб.).

Соответственно капитальные вложения рассчитываются как:

                              К=N∙ (А∙n+Б+М+0,001∙α∙P∙С∙n),                                      (2)

где N– количество световых приборов, используемых для освещения одного этажа  рассматриваемого здания;

       А – стоимость одной лампы, (бел. руб.);

       n– количество ламп в световом приборе;

       Б – стоимость одного  осветительного прибора, (бел. руб.);

       М – стоимость монтажа одного осветительного прибора (в соответствии со средними значениями цен на 2006 год), бел. руб.;

       α – коэффициент, учитывающий потери энергии в ПРА сети;

       P– номинальная мощность одной лампы, Вт;

       С – стоимость монтажа электротехнической части осветительной установки на 100 м проложенного кабеля и потерь в ПРА на 2006 год, (бел. руб.).

Ежегодные эксплуатационные издержки рассчитываются по следующему выражению:

И=N∙ [А∙n/τ+α∙P∙Т∙q∙n+1/1000∙ (100∙ [Б+М]+0,1∙α∙P∙С∙n+1000∙В∙m)],       (3)

где   τ – номинальный срок службы лампы,  часов(ч);

       Т – число часов использования максимума осветительной нагрузки в год, (ч);

       q– существующий тариф на электроэнергию для потребителей ЖКХ, бел.руб./кВтч;

        В – стоимость чистки одного осветительного прибора, бел. руб.;

        m– число чисток осветительного прибора в год.

При проведении ТЭР для второго варианта необходимо учесть стоимость выпрямительного устройства, которая составляет 1 6867000 бел. руб.

Таблица 1– Результаты ТЭР по методу приведенных затрат

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что относительно капитальных затрат вариант с использованием  светодиодных светильников CREE XLamp MP-L Easy White оказался в 2,06 раз дороже варианта с использованием светодиодных светильников ДПО-10-101. Это в первую очередь связано с высокой стоимостью выпрямительного устройства и светодиодных сверхъярких матриц CREE.

С другой стороны, издержки на эксплуатацию светильников

ДПО-10-101 в 2,66 раза выше, что является следствием гораздо большей экономии электроэнергии при использовании сети на постоянном токе и светодиодных модулей меньшей мощности.

В общем приведенные затраты при реализации проекта с использованием СД матриц CREEв 2,60 раза ниже, чем затраты проекта с использованием светильников марки ДПО-10-101.

Также нами был проделан ТЭР по методу ЧДД при t=1..Тгор:                                                

                        ЧДД=∑(Rt–Иt)(1+E-t)–К,                                                    (4)

где  Rt– результаты (приток реальных денег), достигаемые на шаге t, в нашем случае на участке всего расчетного периода результаты будут равны 0;

        Тгор – горизонт расчета, равный номеру шага, на котором производится ликвидация объекта (срок службы объекта).

Произвольно принимает период расчета равный 10 годам (Тгор=10 лет).

Оценкой эффективности потребления электроэнергии для CREE XLamp MP-L Easy White и СД светильников ДПО-10-101 рассчитаем по следующей формуле [6]:

                                    Wго=Pро∙Тmax0,                                                       (5)

где Pро – расчетная активная нагрузка освещения, кВт;

       Тmax0 – годовое число использования максимума осветительной нагрузки.

Результаты расчета ЧДД и потребления электроэнергии для сравниваемых вариантов сводим в таблицу 2.

Таблица 2– Результаты ТЭР по методу ЧДД и потребление электроэнергии

Из полученных результатов видно, что у второго проекта с использованием светильников на основе матриц CREE XLamp MP-L Easy White значение ЧДД больше, следовательно, он является более выгодным и предпочтительным в использовании. Также при использовании светильников ДПО-10-101 потребление электроэнергии в 3,37 раза больше, чем при использовании светодиодных модулей CREE.

Окончательный вывод проделанной работы заключается в том, что сегодня более экономически эффективным является применение сетей на постоянном токе на пониженном напряжении для питания СД ИС, чем применение сетей с переменным напряжением вместе в преобразовательными устройствами, встроенными в СД светильники.

В.Козловская,

кандидат технических наук, доцент.

Д. Гаврилович,

О. Гаврилович.

Белорусский национальный технический университет

г. Минск.

Материал подготовлен на основе доклада на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК». Ноябрь 2011 г.

 г. Минск.