Курсова робота
на тему: «Системазовнішнього освітлення футбольного стадіону розміром: довжина 110 м,ширина-60 м»
Зміст
1. Нормовані показникиосвітленості
2. Фактори, які впливаютьна енергоощадність освітлювальної системи (установки)
3. Вибірефективних джерел світла
4. Використанняефективних освітлювальних пристроїв
5. Використаннявисокоефективної пускорегулюючої апаратури
6. Раціональне розміщенняпрожекторів
7. Вибір раціональноїсхеми приєднання світильників
8. Використанняефективних засобів керування, регулювання освітлення
9. Врахування умов експлуатаціїосвітлювальної системи
10. Порівняння варіантівосвітлювальної системи
Список використанихджерел
1.Нормовані показники освітленості
Припроектуванні освітлення об’єктів різного призначення, місць виробництва робітпоза будівлями, вулиць, доріг і площ населених пунктів і міст слід керуватисянормативними вимогами до освітлення СНиП II-4–79 «Природне і штучнеосвітлення», правилами пристрою електроустановок, Правилами технічноїексплуатації електроустановок споживачів, інструкціями і галузевими нормами попроектуванню освітлення, затвердженими в установленому порядку.
Прирозробці проектів освітлення слід віддавати перевагу варіантам, які дозволяютьзабезпечувати нормативні вимоги з найменшими енергетичними і матеріальнимивитратами.
Припроектуванні Системи зовнішнього освітлення футбольного стадіону розміром:довжина 110 м, ширина-60 м необхідно врахувати, що при проведенніпроектних і монтажних робіт важливі наступні фактори, що впливають на якістьосвітлення:
– безперешкодний огляд поля;
– заважаюче світло;
– інтенсивність (яскравість або сила світла освітлювальноїустановки) за напрямком до глядачів і телекамер;
Оцінкаякості освітлення футбольного поля, стадіону характеризується наступнимипоказниками:
– горизонтальна освітленість;
– вертикальна освітленість;
– рівномірність розподілу освітленості;
– сліпуча дія;
– колірна температура і перенесення кольорів.
Футбольніполя можна розділити на дві групи (не за типом будови або кількості місць дляглядачів), а рівнем проведених змагань.
Перша група:
– змагання з трансляцією по телебаченню;
– змагання, не транслюються по телебаченню;
Змаганняз трансляцією по телебаченню.
Спортивніспоруди, з яких проводиться ТБ трансляція призначена для наступних рівнівзмагань:
– міжнародні змагання;
– національні чемпіонати.
Унаведеній нижче таблиці наведені характеристики освітлення, якінеобхідні для проведення телевізійних трансляцій. [3]
Таблиця1.1 – Характеристики освітлення
/>
Змагання,не транслюються по телебаченню.
Спортивніспоруди, з яких не проводиться телевізійна трансляція, призначені для наступнихрівнів змагань:
— Ігри національного чемпіонату;
– Ігриінших ліг
– Тренуванняі відпочинок
Унаведеній нижче таблиці наведені характеристики освітлення подібних футбольнихполів.[3]
Таблиця1.2 – Характеристики освітлення
/>
При проведенні робіт з організації спортивного освітленняфутбольних полів необхідно враховувати висоту прожекторних щогл (не менше 15 м),куту нахилу прожекторів, насичення прожекторне батареї і т. п.
Існує кілька варіантів розміщення джерел світла для футбольнихполів без організації телевізійної трансляції.
1) Кутове розташування щогл.
2) Розміщення прожекторних щогл уздовж бічної лінії поля
2. Фактори, які впивають на енергоощадність освітлювальноїсистеми (установки)
Серед багатьох факторів, що впливають на енергоощадністьосвітлювальної системи (установки) можна виділити такі:
· Схема використання освітлення;
· використання ефективних освітлювальних пристроїв;
· вибір схеми приєднання світильників до джерела живлення;
· використання відбивачів світла;
· регулювання освітлення;
· використання пускорегулюючої апаратури (ПРА);
Врахування наведених факторів дозволить забезпечити її високуенергоефективність і економічність.
3. Вибір ефективних джерел світла
Лампи розжарювання(ЛР) належать до джерел світла теплового випромінювання, їх світлова віддачаскладає 10…15 лм / Вт. Вони створюють безперервний спектр випромінювання,який найбільш багатий жовтими та інфрачервоними променями та бідніший у зонісиніх та зелених спектрів випромінювання, ніж спектр природнього світла неба,що погіршує розрізнення кольорів. Водночас вони мають деякі переваги: широкийдіапазон потужностей і типів, порівняно з газорозрядними лампами, незалежністьексплуатації від навколишнього середовища (вологості, запиленості і т.д.),простота світильників та компактність.
Люмінесцентнілампи – джерело світла для створення розсіяного освітлення в приміщенняхнежитлових офісах, школах, навчальних і дослідницьких інститутах, лікарнях,магазинах, банках, підприємствах.
Всвою чергу, якісне спортивне освітлення досягається використанням прожекторівпрофесійного рівня та складної конструкції в порівнянні з системами освітленняінших приміщень чи об’єктів.
Розглянемодекілька прикладів прожекторів, що були розроблені фірмою для освітленнястадіонів.
1) Прожектор PowerVision MVF024–1xSON-T/HPI 1000W.
967грн.
Характеристики.
Габарити:В 549 мм х Ш 720 мм х Г 340 мм (ширина основи 700 мм)
Потужність:1x1000W
К-тьламп: 1
Типпатрона: E40
Колір:сірий
Матеріал:алюміній високого тиску, загартоване скло, сталь
Вологозахист:IP65
Країнавиробник: Франція
ПрожекторPowerVision прекрасно підходить для освітлення спортивних майданчиків,відкритих автостоянок, а також для підсвічування фасадів. Світло – природнем’який білий. Пучок світла – широкий. Розрахований на натрієву лампу високоготиску з цоколем Е40.
2) Прожектор QVF417 1500W WB
861,00 грн.
Прожекторзагального призначення. Підходить для архітектурного підсвічування, а такожосвітлення торговельних і промислових зон, парків, стадіонів. Пучок світла – широкий.Монтаж може бути настінним або підлоговим. Розрахований на галогенну лампупотужністю 1500W з цоколем R7s. Виробник: Philips.
Характеристики.
Габарити:В 350 мм х Ш 346 мм х Г 174 мм (ширина основи 270 мм)
Потужність:1x1500W
К-тьламп: 1
Типпатрона: R7s
Колір:чорний
Матеріал:литий алюміній, сталь, загартоване скло
Вологозахист:IP65
Датчикруху: –
Країнавиробник: Франція
3) Прожектор QVF415 300/500W wb
765,00 грн.
Прожектор загального призначення. Підходить для архітектурногопідсвічування, а також освітлення торговельних і промислових зон, парків, садів,стадіонів. Пучок світла – широкий. Монтаж може бути настінним або підлоговим.Розрахований на металогалоїдну лампу потужністю до 500W.
Характеристики.
Габарити:В 250 мм х Ш 185 мм х Г 128 мм (ширина основи 100 мм)
Потужність:1x500W. Кількістьть ламп: 1
Колір:чорний.
Матеріал:литий алюміній, сталь, загартоване скло
Вологозахист:IP65
Країнавиробник: Франція. Виробник: Philips.
Отжевибираємо Прожектор QVF415 300/500W, тому що він має задовільні характеристикипри не високій ціні.
Світловіддачаоднієї лампи розраховується за формулою
/>,
де /> — світловий потік лампи,лм;
/> — потужність лампи, Вт.
/>
Длявизначення кількості прожекторів, використовуємо формулу:
/>,
де Fл – світловий потік одного прожектора, лм.
В нашому випадку Fл=40000 лм.
/> — мінімальне значенняосвітленості, />= 500 лк;
ηв – коефіцієнт використання світлового потоку;
n – кількість ламп у світильнику, шт.;
S – площа об’єкту;S= 6600 м2;
k – коефіцієнт запасу, приймаємо k = 1,3;
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, z = 1,15.
/>шт.
4.Використання ефективних освітлювальних пристроїв
Коефіцієнт корисної дії (ККД) світильника визначаєтьсявідношенням
світлового потоку світильника до світлового потокувстановленої в ньому лампи.
/>
/> – світловий потік, щовиходить з освітлювального пристрою, />= 2800лм.
/> – світловий потік лампи (джереласвітла).
Для стадіону рекомендовано вибирати прожектори закритоготипу, для запобігання попадання бруду та пилу всередину прожектора.
/>
Такожвикористовується поняття ККД світильника, яке розраховується за формулою
/>,
де />, /> — відповідно світлопередачапристрою і лампи як джерела світла.
/>=70 лм / Вт
/>
5.Використання високоефективної пускорегулюючої апаратури
Сучаснаелектронна пускорегулювальна апаратура є досить дорогими пристроями, однакпочаткові затрати, компенсуються за рахунок їх високої економічності.Досягається економія електроенергії в розмірі 20–25% при збільшенніосвітленості на 10–12%, зменшуються затрати на обслуговування світильниківіз-за виключення з їх складу стартерів, конденсаторів, підвищується на 50%термін служби ламп завдяки ощадному режиму роботи і пуску.
6.Раціональне розміщення прожекторів
Присистемi загального освiтлення застосовується рiвномiрне та локалiзованерозмiщення прожекторів. При рiвномiрному розмiщеннi забезпечується достатнярiвномiрнiсть освiтленостi по всiєї площi у цiлому. У цьому випадку вiдстаньмiж прожекторами у кожному рядi та мiж рядами береться однакова.
Прирiвномiрному розмiщеннi прожекторів останнi розставляють рядами – паралельно границямстадіону. При високих рiвнях нормуємого освiтлення прожектори розташовуютьбезперервними рядами.
Алерівномірне освітлення неможливо здійснити прожекторами, що розташовані в одинряд по всьому периметру стадіону враховуючи архітектурні особливості та великувартість монтажних робіт. Тому доцільно розмістити прожектори на чотирьохопорах по кутах стадіону, як показано на схемі.
/>
Схемарозміщення світильників
7.Вибір раціональної схеми приєднання світильників
Якщо використовувати енергоощадні схемиприєднання світильників до джерела живлення можливо зменшити енерговитрати всистемі освітлення.
Груписвітильників необхідно рівномірно розподіляти за фазами джерела живлення. Цезабезпечує мінімальні втрати і створює умови зниження пульсацій світловогопотоку.
8.Використання ефективних засобів керування, регулювання освітлення
Правильне керування освітленням може дати значнуекономію електроенергії.
Існуютьсистеми керування освітленням, які крім згаданого принципу можуть реалізувативаріант фотоелектричного керування залежно від рівня природного освітлення.Вони дають більшу економію електроенергії.
Можна передбачити індивідуальне локальнекерування освітленням відповідальною людиною. Для реалізації локальногокерування можливе використання дистанційного вмикання чи вимикання, наприклад,за допомогою інфрачервоних чи ультразвукових пристроїв.
Керування освітленням повинно дозволяти вимикати певнучастину прожекторів, в окремих вимикати групи прожекторів. Це дозволяє знизитивитрати електроенергії приблизно на 5–10%.
Ручне керування освітленням
Так як людині самостійно необхідно керуватиосвітленням, це призводить до даремних витрат електроенергії. Енергоощаднерішення тут дуже просте – передбачити в проекті системи освітлення ручнийвимикач освітлення і автоматичний вимикач для вимкнення освітлення, коли вньому немає потреби.
Автоматичне керування освітленням
Автоматичне керування освітленням за статистикоюдозволяє економити на 6–8% електроенергії більше, ніж при ручному керуванні.Найпоширенішими автоматичними регуляторами освітлення:
· фотоелектричні – управління за часом, що вмикають та вимикаютьсвітло в залежності від часу дня та ночі, коли в освітленні є необхідність.
· вимикачі, реагуючі на присутність людей.
· часовий регулятор – сценарне управління: можна скласти свійсценарій, по якому управлятиметься освітлення на стадіоні.
Висновок: Для стадіону зазвичай використовуютьручне керування, так як освітлення необхідне в конкретному місці протягомпевного інтервалу часу. До того ж часті вмикання, вимикання ламп є шкідливимидля системи освітлення і скорочує строк експлуатації ламп.
9. Врахування умов експлуатаціїосвітлювальної системи
Під час проектування енергоощадної освітлювальноїсистеми необхідно враховувати фактори, пов’язані з експлуатацією системи:
• фактор зміни характеристик ламп (зменшеннясвітловіддачі внаслідок старіння);
• фактор технічного обслуговування світильників(ступінь забруднення світильника і періодичність очищення);
• фактор ефективності використання освітлювальноїустановки.
Дію цих факторів враховують на стадіїпроектування за допомогою коефіцієнта запасу К3, який являє собоювідношення передбачуваного світлового потоку Фп до реального Фр.
Якщо проектувальник освітлювальної системипрогнозує зниження освітленості внаслідок старіння системи протягом певногочасу на 25%, він повинен врахувати, що необхідний рівень освітленості повиненбути забезпечений і в кінці цього проміжку часу (використовуючи під часрозрахунків коефіцієнт запасу Ка=1,25). На час введення вдію освітлювальної установи рівень освітленості становите 125% віднеобхідного. Таким чином, якщо передбачається не на належному рівні технічнеобслуговування системи освітлення, то капітальні і експлуатаційні витрати наосвітлення будуть на 25% більшими, ніж вони могли бути. Якщо плануєтьсятехнічне обслуговування з
періодичним очищенням ламп та їх своєчасною заміною,значна частина цих додаткових витрат (видатків) може бути заощаджена, оскількипроектувальник зможе закласти в розрахунок нижче значення коефіцієнту запасу К.
Зміна характеристик ламп внаслідок старіння.Планова заміна ламп
Термін служби електричних ламп має чотири чіткіозначення:
– повний термін служби конкретної лампи – проміжокчасу від початку служби до припинення роботи (виходу з ладу);
– середній термін служби партії ламп – середнійпроміжок часу від початку служби партії ламп до виходу їх з ладу;
– корисний термін служби ламп – проміжокчасу, після якого світловіддача лампи внаслідок нормального процесу старінняпонижується до такого рівня, що економічно доцільним стає заміна лампи, хочавона ще залишається працездатною;
– гарантований термін служби – мінімальнийгарантований виробником повний термін служби лампи.
Сучасні лампи можуть зберігати працездатністьпротягом багатьох тисяч годин, однак з часом світловіддача ламп (внаслідок старіння)постійно понижуються. У результаті, якщо експлуатувати лампу до електричноївідмови, її світловіддача може знизитися на 50% і більше порівняно з початковимзначенням. Практично лампи слід міняти через най економічніші для конкретноїустановки терміни.
У всіх, за винятком дуже малих, освітлювальнихсистемах доцільно проводити групову заміну ламп із запланованою періодичністю.
Групова заміна ламп повинна проводитися тоді,коли вартість втраченої дарма енергії дорівнює вартості заміни ламп. Додатковеобмеження полягає в тому, що лампи необхідно замінювати до того, як їх світловавіддача впаде нижче 70% від початкового значення, що виходить за рамки норм.
Технічне обслуговування світильників,освітлювальних поверхонь
В забруднених прожекторах спостерігається випадки зниженняосвітленості в 5–7 раз. Тому підтримання світильників в належній чистоті маєвелике значення для раціонального використання електроенергії
Практичневикористання освітлювальної апаратури вказує, що втрати світлового потокускладає:
– череззабруднення – 16%;
– старінняламп – 13%;
– неправильноїзборки – 4%;
– понаднормативноївтрати напруги в мережі – 8%.
Періодичність чищення прожекторів має складати 4–12 разів нарік. Основний прилад для вимірювання освітленості – люксметр.
Люксметрпризначений для виміру освітленості, формованої природним і штучним світлом,джерело якого розташоване довільно від світлочутливого датчика у нормальнихкліматичних умовах:
— похибка: (20оС/>5оС)Люкс Похибка 200
/>(4% ІВ+5 зн.) 2000
/>(4% ІВ+5 зн.) 20000
/>(5% ІВ+4 зн.) 200000
/>(5% ІВ+4 зн.)
Слід відмітити, що використання ламп зраціональною освітлювальною арматурою скорочує витрати електроенергії в 1,5рази в порівнянні з освітлювачами відкритого типу.
Ефективність використання освітлювальноїустановки
У широкому розумінні освітлювальна установкавключає світлову частину (освітлювальні пристрої, джерела світла, приміщення,робочі поверхні), електричну частину (електрична проводка, комутаційнаапаратура) тощо.
Комплексна ефективність освітлювальних установок,що використовуються для загального освітлення на стадіонах, може бути оціненакоефіцієнтом використання освітлювальної установки.
У високоефективних відбивачах використовуютьпокриту сріблом поверхню, яка забезпечує максимальне відбиття світлового потокулампи. Високоефективні відбивачі забезпечують підвищення коефіцієнтаефективності світильника за рахунок того, що більша частина світлового потоку,який випромінює лампа, досягає робочої поверхні.
Відбивачі можуть бути виконані на спеціальнезамовлення потреб споживачів, і можуть забезпечити підвищені рівні освітленнябез збільшення витрат на електроенергію.
У кількісному відношенні підвищенняенергоефективності освітлюваної установки за рахунок використання відбивачів(рефлекторів) доволі складно.
Контроль справності освітлювальної апаратури
Для зменшення споживання електроенергії впроектній документації освітлювальної установки необхідно передбачити контрольсправності освітлювальної апаратури, зокрема баластних компенсуючихконденсаторів ПРА. У випадку пробою баластного конденсатора віндуктивно-ємкісній ПРА світильників із розщепленою фазою (дво-, чотири-шестиламповісвітильники) реактивний струм у витку з пробитим конденсатором залишаєтьсянезмінним за величиною, але змінює свій характер з ємкісного на індуктивний. Урезультаті реактивний струм світильника зростає приблизно в чотири рази івідповідно зростають втрати енергії в електричній мережі. У випадку пробоюодного з двох послідовно з’єднаних компенсуючих конденсаторів, приєднанихпаралельно до мережевих виводів світильника, реактивний струм у витку зростаєвдвічі, що також призводить до збільшення втрат енергії в мережі.
10. Порівняння варіантів освітлювальноїсистеми
Як приклад розглянемо два проекти освітлювальноїсистеми лекційної аудиторії:
І – лампи розжарення і відповідні світильники;
ІІ – метало галоїдні лампи і світильники до них.
Площа стадіону 6600 м2, рівеньосвітленості повинен бути не менше 500 лк.
Встановлено 124 прожектори, потужність кожноїлампи – 500 Вт.
Необхідно встановити 2480 лампи розжаренняпотужністю 200 Вт, щоб забезпечити такий же світловий потік як і улюмінесцентних ламп.
У табл. 1 наведені технічні характеристики ламп.
Початкові капіталовкладення на встановленнясвітильників наведені в табл. 2
Таблиця 1 – Технічні характеристики лампТип лампи Потужність, Вт Термін служби, год Ціна, грн ЛР 200 1200 10 металогалоїдні лампи 500 10000 98
Таблиця 2 – Капіталовкладення на встановленнясвітильниківПоказники варіантів освітлювальної системи
ЛР, світильники
По 2 лампи Металогалоїдні лампи прожектори Кількість світильників, шт. 1240 124 Вартість одного світильника (разом з лампою і пристроями керування), грн. 100 765 Вартість встановлення одного світильника, 30 300 Сумарні капітальні вкладення, грн 161200 132060
Розрахуємо об’єм споживання електроенергії освітлювальнимисистемами.
1. Споживання електроенергії лампами розжарення:
/>,
t – години роботи ламп, t = 300 год на рік
W = 1240· 0,2·300 = 74400 кВт·год
Вартість електроенергії 1 кВт·год становить 0,83грн/ кВт·год, тоді сумарна вартість спожитої електроенергії:
74400·0,83 = 61752 грн
2. Споживання електроенергії металогалоїдними лампами:
W = 124· 0,5·300 = 18600 кВт·год
Сумарна вартість спожитої енергії
18600·0,83 = 15438 грн
Розглянемо витрати на обслуговуванняосвітлювальних приладів. Очищення кожного світильника коштує 5 грн.
Лампи розжарення необхідно чистити двічі на рік,в результаті витрати на очищення становитимуть 12400 грн.
Прожектори потребують очищення двічі на рік, врезультаті витрати на очищення становитимуть 1240 грн.
Термін служби лампи розжарення – 1200 годин.Отже, за умови, що освітленість становить 300 годин на рік, у кожномусвітильнику необхідно буде змінювати лампу один раз на 4 роки. Так як вартість лампирозжарення становить 10,00 грн, то загальні витрати на заміни ламп буде
2480·10·0,25 = 6200 грн
Так як термін служби прожектору з металогалоїднимилампами 10000 годин, то замінювати лампи потрібно через 33 роки. У випадку,якщо тривалість роботи протягом року становить 300 годин, то в кожномусвітильнику прийдеться умовно замінити 0,03 лампи. Вартість лампи дорівнює 98 грн,тоді загальні витрати
98·0,03·124= 365 грн
Розрахунки експлуатаційних витрат освітлювальнихсистем наведені в табл. 3
Таблиця 3 – Експлуатаційні витрати освітлювальнихсистемПоказники варіантів освітлювальної системи ЛР, світильники по 2 лампи Металогалоїдні лампи прожектори Кількість світильників, шт. 1240 124 Річні витрати на очищення світильників, грн 12400 1240 Вартість заміни ламп, грн./рік 6200 365 Річні витрати на обслуговування (витрати на очищення світильників і заміну ламп), грн 18600 1605 Витрати на електроенергію за рік, грн 61752 15438 Загальні річні експлуатаційні витрати (витрати на електроенергію та обслуговування), грн 80352 грн 17043
Якщо прийняти проекти освітлювальної системи конструкторськогобюроМеталогалоїдними лампами та відповідними прожектори, то економія щорічнихвидатків становитиме
8601 – 2811 = 63309 грн
Металогалоїдні лампи мають довгий термін службита високу ефективність.
Отже, шляхи економіїелектроенергії в освітлювальних установках:
· Перехід на більш ефективніджерела світла;
· Регулювання графіків роботиосвітлення;
· Чищення;
· Контроль за справністюелементів системи;
· Керування освітленням;
· Чищення ламп та прожекторів;
· Підтримання номінальнихрівнів напруги в освітлювальній мережі;
· Рівномірне розподіленняосвітлювального навантаження
· Використання ефективноїапаратури і схем живлення;
Список використаних джерел
1. Методичні вказівки до індивідуальної роботи «Визначення іобґрунтування енергоощадних рішень при проектуванні освітлювальної системи» зкурсу «Енергозбереження в технологічних процесах і установках» для студентівспеціальності 7.000008 «Енергетичний менеджмент» усіх форм навчання. Суми:СумДУ, – 2009.
2. www.greenlab.com.ua/web/greenlab/greenlab.nsf/
3 www.slsport.ru/light_open.html
4.Справочная книга по светлотехнике / Под редакцией Ю.Б. Айзенберга. 2-еизд., прераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1995. – 528 с.
5.Бакалін Ю.І. Енергозбереження та енергетичний менеджмент. 3-тє видання, доп. таперероб. Харків: Вид. «Бурун і К», 2006. – 320 с.
6.СНиП ІІ-4-79. Естественное и искуственное освещение.