Введение 4
1 Анализ состояния сетей магистрального освещения улицы Революционной 8
1.1 Действующая сеть магистрального освещения улицы Революционной . 8
1.2 Управление магистральным освещением 17
1.3 Требования и рекомендации ПУЭ в сетях наружного освещения 22
1.4 Выводы по разделу 1 26
2 Разработка технических мероприятий по повышению надежности систем
магистрального освещения на основе платформы Unilight 27
2.1 Платформа Unilight. Автоматизированная система управления наружным освещением 30
2.2 Светильник RoadFlair от Philips 32
2.3 Контроллер управления освещением 35
2.4 Программное обеспечение 40
2.5 Интерактивная карта 42
2.6 Модули индивидуального управления светильником 45
2.7 Шкаф управления наружным освещением 52
2. 8 Выводы по разделу 2 56
3 Оценка экономической эффективности мероприятий по
совершенствованию существующих сетей 57
3.1 Применение интеллектуальной системы управления наружным
освещением и светодиодных светильников 57
3.2 Модернизация существующей системы наружного освещения города
Орла 60
3.3 Модернизация существующей системы наружного освещения города
Нур-Султан, Казахстан 60
3.4 Модернизация существующей системы наружного освещения города Пскова 61
3.5 Примеры интеллектуальных световых решений в европейских городах и
США 64
3.6 Оценка экономической эффективности внедрения интеллектуальной системы освещения в г.о. Тольятти 65
3.7 Выводы по разделу 3 68
Заключение 70
Список используемых источников 73
Наружное освещение имеет большое значение в жизни современного города, в его благоустройстве, архитектуре.
«Городское наружное освещение рассчитывается и регулируется в зависимости от категории дороги (автомагистрали, районные дороги и т.д.) и интенсивности движения в единицу времени (в час). Обычно при проектировании систем уличного освещения они обеспечивают определенный технологический резерв в зависимости от мощности ламп - 10% - 15%. Эти факторы в действительности часто приводят к чрезмерному освещению улиц и дорог, что приводит к прямым потерям электроэнергии. Это особенно касается ночного освещения, поскольку интенсивность движения значительно ниже» [22]. Поэтому Российская Федерация приняла СНиП № 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение». Эти правила позволяют снизить уровень яркости в ночное время до 50% (режим энергосбережения).Однако продолжительность энергосберегающего режима освещения регулируется в зависимости от интенсивности движения. Технологически контроль уровня освещения осуществляется путем диммирования осветительных приборов (регулировка уровня яркости лампы) с использованием электронных устройств, которые встроены в лампы различных типов (например, ДНаТ, безэлектродные лампы, светодиодные лампы и плазменные лампы).
Подход к разработке системы управления наружным освещением с функцией диммирования предусматривает реализацию системы связи для целенаправленной отправки команд управления от автоматических источников питания к осветительным приборам. Это позволяет выполнять индивидуальную или групповую настройку уровня яркости ламп, вводя энергосберегающие режимы с затемненной яркостью. Основным критерием переключения режимов освещения является расписание, которое программируется на каждый день календарного года. Датчики яркости также можно использовать для регулировки времени включения / выключения.
Для повышения уровня комфорта в режиме энергосбережения могут быть введены дополнительные градации яркости. Переключение между указанными градациями яркости является программируемым. Интервал времени переключения предварительно рассчитывается на основе анализа уровня интенсивности трафика.
В связи с текущими экономическими условиями объем первоначальных источников финансирования работ ограничен; следовательно, целесообразно увеличить финансирование на основе существующего потенциала энергосбережения на основе технико-экономического механизма погашения целевого финансирования. Схема погашения целевого финансирования (финансирования) предусматривает выделение начального бюджетного финансирования для частичного выполнения энергоэффективных работ. Предлагается выделить средства из сбережений в целевой фонд погашения. Дальнейшее финансирование работ будет осуществляться за счет сберегательных активов целевого фонда погашения.
Сейчас для наружного освещения в городах применяют энергоэффективные светильники с герметичными отражателями с натриевыми газоразрядными лампами типа ДНаТ. Часто на дорогах (автомагистрали, автострады) применяют рефлекторное освещение с отражающей поверхностью внутри светильника, позволяющие создавать мощные потоки направленного света.
Мощные фонари, мощность которых от 250 Вт до 400 Вт, устанавливают на автострадах. Для освещения дорог с низкой интенсивностью движения транспорта служат менее мощные, от 70 Вт до 250 Вт.
Для тротуаров, парков достаточно рассеянного освещения с мощностью ламп от 40 Вт до 125 Вт. Плафоны у них различной формы:
шарообразные, цилиндрические. Для улиц - направленные светильники типа ЖКУ и т.д.
Лампы в этих светильниках в основном газоразрядные. Именно газоразрядные лампы считаются наиболее энергоэффективными и выгодными экономически. Их минус: мерцание и шум пускорегулирующих балластов. Срок службы ламп ДНаТ достигает 15000 часов. Цвет от жёлтого (противотуманный эффект) до белого.
Достоинства ламп ДНаТ, применяемых для уличного освещения: любое рабочее положение (вертикально, горизонтально).
Для выхода на рабочий режим требуется около 10-15 минут. На светильнике требуется защитное стекло (рассеиватель). Необходим и зажигательный блок с балластом. Устанавливают и токовые предохранители. Неисправности из-за скачков напряжения избегается применением пускорегулирующей аппаратуры.
Недостаток ламп ДНаТ - затрудненный пуск при низких температурах, наличие сплава и ртути. Поэтому их нельзя признать экологически безопасными.
В последние годы перспективными оказываются светодиодные светильники. Меняя химические элементы, покрывающие кристалл светодиода можно менять спектр излучаемого света. Утилизация светодиодных отходов происходит по стандартам утилизации ТБО (IV класс опасности, малоопасный). Срок службы светодиодов, по заявлениям производителей, от 30 до 100 тысяч часов.
LED-светильники для освещения улиц, дорог работают сегодня в Соединённых Штатах Америки, повсюду в КНР, в Европе. В частности, компания CiscoSystems предлагает сделать «умной» всю систему городского освещения. Как показано в отчете Cisco, на освещение городов сейчас приходится 19% всей электроэнергии, расходуемой в мире. При этом освещение улиц городов в большинстве случаев устроено по технологиям 60¬х годов прошлого века. Переход на LED (светодиодное) освещение в 12 6
городах показал, что можно снизить потребление энергии на 50-70%. CiscoSystems заявляет, что внедрение интеллектуальной системы управления LED освещением может снизить потребление энергии еще на 10%. Причем интеллектуальная система поможет не только снизить затраты на электроэнергию, но и сделать города безопаснее для ночных пешеходов и водителей.
Цель данной работы - повышение качества освещения улиц и энергоэффективности за счет энергосберегающих систем освещения.
Задачи:
- анализ состояния сетей магистрального освещения улицы Революционной;
- разработка технических мероприятий по повышению надежности систем магистрального освещения на основе платформы Unilight;
- оценка экономической эффективности мероприятий по совершенствованию существующих сетей магистрального освещения улицы Революционной.
На сегодняшний день вопрос экономии энергоресурсов остаётся наиболее животрепещущим во многих странах мира. Для России подобная ситуация тоже не нова: затраты на освещение улиц, муниципальных объектов и вообще в структуре жилищно-коммунального хозяйства сохраняют тенденцию к росту. В большинстве российских городов уличное освещение оставляет желать лучшего. На тротуарах всегда темно, а под фонарями цвета предметов искажаются до неузнаваемости. С технической точки зрения эту проблему может решить умное освещение. Переход на светодиодные светильники может помочь в достижении этой цели, обеспечивая немедленную экономию от 50 до 80 процентов за счет сокращения потребления энергии. Более того, установка интеллектуальных светильников может обеспечить дополнительную экономию за счет диммирования (снижение яркости в ночное время) - экономия до 50% энергии. Их также можно настроить на включение только при обнаружении движения, а затем затемнение или отключение после определенного количества времени. Помимо экономии денег, города получают расширенные функциональные возможности. Используя существующие опоры и торшеры, города и поставщики коммунальных услуг могут с минимальными затратами добавить широкий спектр оборудования и датчиков.
Умные уличные фонари могут помочь в мониторинге движения транспорта, парковки, пешеходных переходов, сейсмической активности или атмосферных изменений. Они могут быть оснащены динамиками для оповещения людей об опасных ситуациях или условиях; камерами, чтобы помочь полиции раскрыть преступления или проверить сбор мусора и другие действия. Благодаря этим возможностям города могут повысить эффективность работы, повысить удовлетворенность населения и снизить расходы. Кроме того, умные уличные фонари могут также открыть новые возможности получения дохода, такие как аренда столбов для цифровых указателей и других услуг.
Раскроем отличия между традиционным и прогрессивным (умным) смарт-освещением:
- В то время как обычно требуется полноценная инспекция аварийных ситуаций, связанных с осветительной техникой, и привлечение ремонтных бригад с дежурными объездами, в случае применения «умной» концепции, сигнал о неисправности поступает автоматически. Система сама мониторит техническое состояние оборудования и заносит данные в базу. Все аварийные события, связанные с питанием (или отключением энергии), фиксируются, чтобы чётче прогнозировать ситуации в дальнейшем. В результате экономится время мастеров и топливо на объезды.
- Подвесные уличные светильники старого типа демонстрируют одинаковость работы при всех видах внешних условий, а смарт-техника самостоятельно реагирует на смену дня и ночи, продолжительность светового дня, освещённость прилежащей именно к данному осветительному прибору зоны. При этом она экономит энергию при отсутствии трафика в ночные часы и наоборот поддерживает высокий уровень освещённости в криминальных районах.
- Обслуживание старых единиц оборудования полностью организовано с использованием бумажного документирования событий, а «умные» системы самостоятельно отслеживают ситуацию и составляют карты маршрутов для выезда бригад на ремонты.
- Устаревшие методики учёта не позволяют правильно оценить энергопотребление. Например, в Германии и Норвегии уже почти 15 лет действует система биллинга, привязанная к потребителю, а не поставщику. То есть, тарифицируется не то количество энергии, которое было подано в сеть, а то, которое было реально потреблено и трансформировано в свет.
- Хотя все уличные приборы имеют высокий уровень защиты, светодиодные светильники с IP65 гораздо более стойко выдерживают внешние явления. В равных условиях они служат дольше не только за счёт ресурса, исчисляемого десятками тысяч часов, но и благодаря фактическому уменьшению износа светоизлучающих элементов при ситуативном понижении освещённости.
Но, конечно, основные сложности начинаются при внедрении систем в реальные городские условия. По экспертным оценкам, около 80 процентов осветительных систем в России можно сделать более эффективными. Наше правительство уже сейчас ведет планомерную работу по внедрению энергосберегающих технологий. Согласно федеральной целевой программе (ФЦП) «Энергосбережение России», на ближайшие годы перед городскими властями стоит задача повысить энергоэффективность уличного освещения на 50-60%. Системы умного уличного освещения здесь как нельзя кстати. Поскольку внедрение систем умного уличного освещения может быть достаточно обременительным для городских бюджетов, то сейчас в России все чаще говорят о необходимости заключать так называемые «энергосервисные контракты». Смысл здесь предельно прост: подрядчик за свой счет внедряет системы умного уличного освещения, а городские власти производят оплату в течение последующих 5-6 лет, используя для этих целей средства, сэкономленные из-за снизившегося энергопотребления. Ряд стран в Западной Европе и Азии уже запустил пилотные проекты в небольших городках. Даже первые результаты показывают, что наряду с экономией электроэнергии и снижением удельного числа аварий удалось также избежать перегрузок на путях сообщения, что неожиданно повлекло за собой повышение производительности труда и рост местных экономик.
По оценкам экономической эффективности применения интеллектуальной системы освещения и светодиодных светильников общая экономия электроэнергии за год улицы Революционной составит на 5 шкафах управления наружным освещением составит 76650 кВт-ч. При средней цене в 3,2 руб. за 1 кВт-ч экономия в денежном эквиваленте составит 245280 руб. в год.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
