Промишлено осветление

ОсветлениеСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2007

 

Концепции за развитие на промишленото осветление на водещи компании в бранша

Като продължение на публикуваната в миналия брой на сп. Инженеринг ревю статия на тема “Съвременни тенденции в промишленото осветление” в настоящия брой представяме коментари относно развитието на светлинните източници, автоматиката, осветителните тела и системи с приложение в индустрията, на водещи специалисти от бранша. В статията ще намерите позициите на представители на компаниите Beghelli-Praezisa, Денима 2001, Искра Силатроник, Osram и Siemens, както и от ТУ-София. Материалът е илюстриран с последно поколение осветители с промишлено приложение от Beghelli, Денима 2001, Disano, Osram и Philips. В следващия брой очаквайте най-новите нормативни изисквания и техническите тенденции при осветлението взвривозащитено изпълнение.

Водещи компании предлагат програми за енергопестене

Според статистиката на Международната комисия по осветление, разходите за осветление формират между 5 и 15% от общите разходи за електроенергия в развитите индустриални държави и до 86% от общите разходи за електроенергия в развиващите се страни. Средно в световен мащаб цифрата е около 19 %.

В много от промишлените предприятия в по-слабо развитите индустриално страни все още се използват осветителни тела със старите живачни лампи с конвенционален баласт. Разходите за електроенергия на тези осветителни тела са много големи, тъй като процентът на загуби е наистина значителен. Тенденцията е те да бъдат заменени с осветителни тела с нови металхалогенни или луминесцентни лампи. Използването на електронни баласти или на регулируеми електронни баласти, свързани в система за автоматизация, която позволява плавно регулиране на осветлението в зависимост от дневната светлина и натовареността на цеховете, намалява драстично разходите за електроенергия. По този начин се създават необходимите предпоставки осветителните тела да се изплатят за кратко време само от спестените разходи за електроенергия. Големите производители на индустриални осветителни тела предлагат специални програми за пестене на енергия в промишлените предприятия.

инж. Иван Димов,
ръководител на Бегели-Прециза

Промишлените осветители 3х36 W трябва да се забравят

Поставените изисквания към светлинните източници на съвременните осветителни уредби в най-голяма степен се изпълняват от луминесцентните лампи. С големия си експлоатационен живот - над 16 000 часа, големия светлинен добив - вече до 110 lm/W, и стабилния светлинен поток в процеса на експлоатация, луминесцентните лампи се наложиха като предпочитан светлинен източник в промишленото осветление. Дълги години в практиката битуваше мнението, че луминесцентните лампи са подходящи за осветяване на помещения с височина до 6 m. С развитието на оптичните системи и създаването на нови генерации луминесцентни лампи с компактни размери, се конструираха и излязоха на пазара луминесцентни осветителни тела (ОТ) за монтаж на височина до 10 m. Посредством използването на специални оптични материали и Т5 тръбни луминесцентни лампи с диаметър 16 mm, стана възможно конструирането и изграждането на нискофокусни осветители за монтаж на височина до 12 m.

При използването на рефлектори със специална геометрия и компактни луминесцентни лампи (КЛЛ) бяха разработени и осветители за монтаж на височина до 16 m. Тези осветители са предназначени за приложение във високи халета и за подмяна на осветителите тип “камбана”, оборудвани с живачни лампи. Типични модели на такъв осветител са 4x55 W и 6x55 W.

Решен е и друг проблем, който пречеше на масовото прилагане на луминесцентни лампи в промишленото осветление. Новите генерации лампи, работещи с електронни пусково-регулиращи апарати, вече имат живот над 16 000 часа. От две години на пазара има лампи с живот до 60 000 h. Вече са разработени луминесцентни лампи, които работят добре и при ниски температури. Доскоро това също беше пречка за масовото им прилагане в промишлеността. Новите генерации промишлени осветители за луминесцентни лампи са окомплектовани с електронни пусково-регулиращи апарати (ЕПРА). Използването на ЕПРА гарантира липсата на пулсации на светлинния поток, намалява системната мощност на комплекта дросел-лампа, удължава живота на лампата, стабилизира светлинния й поток по отношение колебанията на мрежовото напрежение и др. Доскоро се смяташе, че прилагането на ЕПРА в промишленото осветление е лукс. Но цените на ЕПРА чувствително паднаха през последните 2 - 3 г. От друга страна, цената на конвенционалните пусково-регулиращи апарати (дросели) постепенно върви нагоре. От средата на 2006г. бе въведена т.нар. “продуктова такса” за излязлото от употреба електротехническо оборудване - WEEE. Осветителните тела бяха обложени с една от най-високите ставки на WEEE. Тези такси ще се увеличават постепенно до 2009 г. Тъй като облагането е в зависимост от теглото на осветителя, то се превърна във фактор при определянето на цената му. Разликата в теглата на многолампов осветител, оборудван с КПРА, и същия, оборудван с ЕПРА, е чувствителна, поради по-голямото тегло на конвенционалните дросели. След облагането с продуктовата такса, цената на осветител с ЕПРА се изравни с цената на осветител с КПРА. Затова в последно време се наблюдава чувствителен ръст на продажбите на осветители с ЕПРА. В скандинавските страни и Северна Европа делът на осветителите с ЕПРА на пазара е около 70%. Тази тенденция вече се усеща и на българския пазар на промишлени осветителни тела.

Един негативен факт, породен от дългогодишната инерция, са промишлените осветители 3х36 W. Това е осветител, който трябва да се забрави от проектантите и инвеститорите в съвременната ситуация на енергийна криза. Причините са пределно ясни - осветителят има голямо топлинно натоварване, поради което спада светлинният поток на лампите и средната лампа е в сянката на съседните две. Също така, осветителят има нисък коефициент на полезно действие.

В последните няколко години бурно развитие претърпяха и твърдотелните светлинни източници и по-специално белите светодиоди (LED). На пазара се предлагат LED чипове със светлинен добив 110 lm/W. Освен за локално осветление на машини и съоръжения, вече не съществуват никакви пречки пред използването им и за общо осветление. Засега все още високата им цена ограничава приложението им.

инж. Недко Тодоров,
Денима 2001

Новост са индустриални осветители с мощни светодиоди

Съществуват различни признаци за класификация на индустриалното осветление. Например, според източника на светлина, осветителите с индустриално приложение са с нажежаема жичка, с луминесцентни лампи, с натриеви лампи и със светодиодни лампи. В зависимост от характера (агресивността) на средата индустриалните осветители са за сухи помещения, за помещения с повишена влажност, с повишено съдържание на прах, с лесно запалими вещества (пожароопасни), в среда на потенциално експлозивни атмосфери (във взвривоопасна среда). Според друг признак за класификация осветителите са преносими и стационарни. За приложения, в които се изисква голям светлинен поток без претенции за спектъра на светлината, са подходящи осветители с натриеви лампи високо и ниско налягане.

Характерно за целия сектор е навлизането на електронното управление на светлоизточниците. Чрез него се подобрява качеството на излъчване на светлината и се удължава животът на светлоизточниците. Например, при осветителите от луминесцентен тип баластът и стартерът се заместват с електронен баласт, който работи на висока честота (30 000 - 50 000 Hz). По този начин отпада стробоскопичния ефект, който създава проблеми при използването на този тип осветители в машинни помещения с въртящи се части. Електронните баласти освен това контролират температурата и тока на електродите на луминесцентните тръби, което води до удължаване на живота им до 24 000 часа. Някои баласти поддържат и функция предварително подгряване на електродите на пурите, което улеснява запалването при ниски температури. Електронните баласти работят в широк диапазон на захранващото напрежение, което би могло да бъде както променливо, така и постоянно. Следователно, те са подходящи за използване и като аварийно осветление.

Съществуват и електронни дросели за луминесцентно осветление, позволяващи регулиране на силата на светене, които се управляват едновременно и дистанционно от едно място чрез регулируемо напрежение от 0 до 10V DC. Тенденция в развитието на пусково-регулиращата апаратура в момента е пускането, загасяването и регулирането на интензитета на светене на осветителите да се извършва програмно - чрез компютърно управление. Разработени са и осветители, съдържащи управлящи електронни модули, които с отделен код приемат от централната управляваща система сигнал по захранващия кабел, и позволяващи по програмен път в едно помещение без наличието на външни ключове да се контролира кои осветители да светят и кои не в различните часове на денонощието.

Новост са и индустриалните осветители на базата на мощни светодиоди. Основното им предимство е дългият живот на светлоизточника - около 50 000 - 100 000 часа. На този етап от развитието им недостатък е високата им цена и ограниченият интензитет на светодиодните източници на светлина.

инж. Красимир Цончев,
Искра Силатроник

Все повече се налага цифровият стандарт за димиране DALI

В съвременните промишлени предприятия основно се използват два типа източници на светлина - луминесцентни лампи и металхалогенни лампи. Тръбните луминесцентни лампи са подходящи за помещения с височина до 5 м. В зависимост от диаметъра на тръбата приложение намират лампи Т5 с диаметър 16 мм и Т8 с диаметър 26 мм. Съществуват всички основания да се твърди, че луминесцентните лампи Т5 са най-съвременният тип с приложение в индустриалното осветление. Имат добър индекс на цветопредаване Ra, по-голям от 80 и висок светлинен добив - до 100 lm/W. Средният им живот е 24 000 часа, а икономически целесъобразният им живот, т.е. намаляването на светлинния поток до 80% от номиналния - 18 000 часа. Работят само с електронна пускорегулираща апаратура (ЕПРА). Разделят се в две фамилии - с висока ефективност (НЕ) и с висок светлинен поток (НО). Първата фамилия включва най-ефективните луминесцентни лампи, но гамата от мощности е до 35 W, а максималният светлинен поток до 3500 lm. По тази причина са подходящи за по-ниски помещения или по-ниско разположени осветителни тела. При изискване за по-висок монтаж на осветителните тела е добре да се използват НО лампите, които са с мощност до 80 W и светлинен поток до 7000 lm при същите размери като НЕ лампите, но с намалена ефективност. Луминесцентните лампи Т5 достигат максималния си светлинен поток при околна температура 35 градуса Целзий. За приложение в студена и гореща работна среда са разработени т.нар. амалгамни луминесцентни лампи, които достигат максималния си светлинен поток в температурния диапазон от 5 до 70 градуса по Целзий.

Въпреки по-лошите си експлоатационни характеристики все още масово се използват и Т8 луминесцентни лампи. Основните им предимства са възможността да работят както с ЕПРА, така и с конвенционална ПРА (електромагнитен дросел + стартер), по-малката им зависимост от промените в околната температура (достигат максималния си светлинен поток при 25 градуса Целзий) и, не на последно място, по-ниската им цена. Подходящи за промишлено осветление са Т8 луминесцентни лампи с триивичен луминофор, които са с добър индекс на цветопредаване Ra, по-голям от 80 и висок светлинен добив - до 80 lm/W. Средният им живот е 20 000 часа, а икономически целесъобразният им живот е 16 000 часа.

При помещения с височина над 5 метра обикновено се използват осветителни тела тип камбана с металхалогенни лампи - с кварцова или с керамична горелка. По-старият и по-разпространен тип са металхалогенните лампи с кварцова горелка. Предлагат се с мощност до 400 W и светлинен поток до 40 000 lm. Характеризират се с добър индекс на цветопредаване Ra, по-голям от 60 и висок светлинен добив - до 90 lm/W. Средният им живот е 12 000 часа. Недостатъците им са промяната на цветността през живота на лампата и значителното намаляване на светлинния поток до 60 % от номиналния. По-съвременният тип металхалогенни лампи - с керамична горелка - предлагат по-добри експлоатационни характеристики, т.е. по-добра стабилност на светлинния поток и на цветността на лампата през живота й. Сред предимствата им са добрият индекс на цветопредаване Ra, по-голям от 90 и по-високият светлинен добив - до 100 lm/W. Предлагат се с мощност до 250 W и светлинен поток до 24 500 lm.

През последните години се разработват и компактни луминесцентни лампи с висока мощност и с амалгамна технология, подходящи за осветителни тела тип камбана. Мощността им е около 120 W, а светлинният поток 9000 lm. Характеризират се с по-дълъг живот - от порядъка на 20 000 часа в сравнение с металхалогенните лампи, и предлагат по-добра стабилност на светлинния поток и цвета на светлината.

Пуско-регулиращата апаратура е от изключително значение за добрата и ефективна работа на лампите. Последен хит са ЕПРА, при които НЕ и НО Т5 лампи с еднаква дължина работят с един и същ електронен баласт. Постига се чрез вградено в ЕПРА микропроцесорно управление, което разпознава лампата и осигурява оптималните й работни характеристики. Осветителните уредби, използващи такъв тип ЕПРА, се характеризират с голяма гъвкавост и много лесно зониране на осветлението в зависимост от извършваната работа.

В помещения със значително естествено осветление е икономически целесъобразно изграждането на осветителна уредба с възможност за регулиране на светлинния поток (димиране), което би могло да доведе до 60% намаляване на консумацията на електрическа енергия. В момента са се наложили два стандарта за димиране - аналогов 1-10V и цифров DALI. Стандартът DALI постепенно измества аналоговия стандарт, тъй като е с по-лесна топология и предлага по-голяма функционалност. При цифровия стандарт всеки баласт е с отделен адрес и се управлява индивидуално, като към един DALI контролер могат да се свържат до 64 баласта (адреса). Освен ръчно управление DALI системата предлага възможност за автоматично управление на осветлението по осветеност и/или присъствие. Реализира се чрез използването на специални датчици, като един датчик би могъл да управлява дадена група от осветителни тела. При наличието на система за сградна автоматизация DALI баластите позволяват лесно присъединяване и на осветителната уредба към нея. Използването на цифровия протокол дава възможност да се получава обратна информация за състоянието на всяка лампа, което води и до значително намаляване на експлоатационните разходи и планиране на групова подмяна на лампите.

инж. Борислав Прегьов,
ОСРАМ

Съвременното осветление е немислимо без автоматика

В зависимост от характера на извършваната дейност в дадено производствено помещение се използват светлинни източници с подходящи характеристики. За всеки вид дейност съществуват определени изисквания по отношение на светлинния източник. Сред най-широко използваните светлинни източници вече са луминесцентни лампи и компактни луминесцентни лампи, имащи характеристиките - светлинен добив от 60 до 90 lm/W, среден живот около 7500 h, индекс на цветопредаване от 80 до 90, цветна температура от 3000 до 6500 К. В областта на индустрията навлизат и металхалогенни лампи с характеристики - светлинен добив до 100 lm/W, среден живот от 2000 до 6000 h, индекс на цветопредаване 90 и цветна температура около 6000 К.

В последните няколко години бързо се развива технологията за производство на светодиоди с голям светлинен добив. През 80-те години той е бил около 5 lm/W, а сега съществуват светодиоди с добив около 80-100 lm/W и живот около 60 000 h. Основното им приложение е главно в областа на фасадното и декоративно осветление, но в последно време се наблюдава навлизането им и в индустрията и транспорта. Освен светодиодите, съществуват и други алтернативни светлинни източници като т.нар. индукционна (вълнова) лампа, имаща светлинен добив около 65-70 lm/W и дълготрайност 60 000 часа. Дългият й живот се дължи на факта, че тази лампа няма електроди, които да се износват. Единственото нещо, което старее, е газът, с който е напълнена лампата.

Съвременният свят и по-специално индустрията е немислима без автоматика. Тя позволява по-лесно и гъвкаво управление на процесите и осигурява по-голяма производителност. Подобни изисквания се поставят и към осветителните уредби. Отдавна се работи по въпросите за намаляване на загубите в пуско-регулиращата апаратура и за гъвкаво регулиране на светлинния поток с цел поддържане на постоянна осветеност и пестене на енергия. В това отношение съществува апаратура, позволяваща управление на осветителната уредба от разстояние (чрез Интернет, GSM и т.н.), а също така димиране (регулиране) на потока в зависимост от времето или от естественото осветление. Системата следи естествения светлинен поток и така регулира подаваната мощност към осветителите, че осветеността да се поддържа постоянна или в зависимост от зададения работен цикъл редуцира светлинния поток до необходимата стойност, така че да се получи желаната редуцирана осветеност. Редуцирането на подаваната енергия към лампата се извършва, като се регулира захранващото напрежение по подходящ закон, така че да не се променя светлинният добив съществено и токът през лампата да е различен от нула във всеки един момент от време (режим на непрекъснат ток). Освен пестене на енергия (до 40% при натриева лампа високо налягане) се увеличава и животът на светлинните източници. Дистанционното управление на дадена осветителна уредба може да се осъществи посредством GSM и GPRS комуникация за пренос на данни между контролния сървър и уредбата. Освен включване, изключване и димиране тези системи измерват мрежовото и редуцираното напрежение, тока през лампата, cos j и предават тези данни до контролния център. По отношение на развитието на димиращите системи би могло да се отбележи все по-голямото използване на IGBT ключови полупроводникови елементи, позволяващи намаляване на габаритите и теглото, увеличаване на cos j и КПД, предоставящи възможност за изменение напрежението на лампата по определен закон и поддържащи режим на непрекъснат ток.

За производството на съвременни и качествени осветителни тела се използват технологии, осигуряващи по-висок коефицент на отражение на отражателя и по-голям КПД на осветителя, както и значително намаляване на габаритната яркост на тялото и получаване на подходяща светлоразпределителна крива. Вече съществуват осветители с КПД над 98%, постигнат с подходяща физична и химична обработка. Дизайнът на осветителното тяло става все по-елегантен с помощта на алуминий, хромирани и пластмасови детайли. В зависимост от начина на монтаж съществуват тела с различни форма и визия, подходящи за дадения тип производствено помещение, едновременно отговарящи на всички технически изисквания и имащи подходящ външен вид.

инж. Валентин Боянов,
Сименс

Възможностите за управление
стават все по-големи

Съвременни светлинни източници, подходящи за осветяване на индустриални обекти, са натриеви лампи ниско налягане, натриеви лампи високо налягане, тръбни луминесцентни лампи, металхалогенни лампи, индукционни лампи и светодиодни модули. Светлинните източници с приложение в индустрията стават с все по-добра светлоотдаваемост и дълъг живот. По-високата енергийна ефективност на осветителите за индустриално приложение се постига чрез: мотивиран избор на светлинен източник и пусково-регулираща апаратура, правилен и естетичен избор на материал, форма и размери на тялото на промишления осветител, по-точни проекти на оптичната система (материал с висок коефициент на отражение на светлинните лъчи, форма и размери). Също така, степента на защита от проникване на прах и влага следва да бъде съобразена с конкретните условия на работа. Очакванията ми са, че гамата на осветителите за индустриално приложение ще се разнообрази и обогати с тясна специализация според приложението им.

Сред новостите на ниво осветителна система са решения, които променят нивото на излъчваната от осветителите светлина в зависимост от нивото на естествената светлина в промишленото помещение и наличието на хора в него. По този начин освен подобряване на светлинния комфорт се спестява и електроенергия. Възможностите на съвременните осветителни системи се увеличават, благодарение на по-гъвкавото и интелигентно управление на осветлението и все по-високата му енергийна ефективност.

Индустриалните осветители ще бъдат енергийно-ефективни, ще осветяват по разумен начин производствената среда - предимно самото работно място, където се решава зрителната задача, така че с минимално количество електрическа енергия да постигат нужната видимост там, където и когато това е нужно. Коефициентът на полезно действие на индустриалните осветители ще бъде много висок, защото ще се използват все по-качествени материали и конструкцията им ще бъде проектирана и реализирана по-правилно и по-точно. Възможностите за управление на излъчваната от тях светлина ще стават все по-големи, като ще се променят динамично количеството и спектралният състав на светлинния поток и пространственото му разпределение.

Борис Тошев,
ТУ-София, Научно-изследователски сектор,
НИИКЛ Осветителна техника




Top