ЭСМ 4 Установка датчиков присутствия

Снижение электропотребления системой освещения посредством уменьшения его нерационального времени работы. Эффект достигается за счет автоматического отключения осветительного оборудования при отсутствии людей и при достижении уровня освещенности нормативного значения за счет естественного освещения.

При проектировании новых и реконструкции существующих инженерных систем зданий и сооружений вопросам энергосбережения уделяется все больше внимания. Поэтому существует значительный интерес к зарубежным, уже испытанным методам и разработкам, позволяющим получить значительную экономию энергии.

Энергосберегающие мероприятия, внедряемые в Германии, хорошо зарекомендовали себя и на казахских объектах. Так, нашло широкое применение в системах внутреннего освещения зданий автоматическое управление с использованием специальных датчиков. Германия далеко продвинулась в данном направлении: в стране на федеральном уровне принят закон, регламентирующий обязательную установку в зданиях датчиков присутствия и движения с целью экономии электрической энергии, затрачиваемой на искусственное освещение. Без реализации данных энергосберегающих требований невозможно спроектировать новое здание или провести реконструкцию существующего. Их выполнение незатруднительно, так как рынок предлагает широкий выбор датчиков движения, присутствия, сумеречных датчиков и сопутствующего оборудования, необходимого для автоматического регулирования освещения в зданиях.

При проведении измерений уровней освещенности объектов АО «Усть-Каменогорская ТЭЦ» выявлено:

- на предприятии отсутствует автоматизация управления внутренним освещением,

- места без постоянного пребывания людей (коридоры, лестничные клетки, холлы и пр.) освещаются в большинстве своем постоянно,

- места с хорошим естественным освещением также используются не везде эффективно.

 

Предлагаемое решение

 

Для снижения электропотребления внутренней системой освещения и для решения выявленных проблем является установка датчиков присутствия. Принцип их работы простой: датчики автоматически включают / выключают освещение в помещении в зависимости от интенсивности естественного потока света или присутствия людей. Возможным это делает пассивная технология инфракрасного излучения: встроенные IR-датчики производят запись тепловой радиации и преобразовывают ее в измеряемый электрический сигнал. Люди излучают тепловую энергию, спектр которой находится в инфракрасном диапазоне и не видим человеческому глазу.

Иллюстрация распределения температуры человеческого тела в инфракрасном спектре представлена (Рисунок 5.7). Тепловая радиация собирается оптической линзой и проектируется на инфракрасные датчики. Изменения тепловой радиации, т. е. различия в температуре, вызванные движением, регистрируются датчиками и преобразуются в электрический сигнал. Встроенная в датчик электроника обрабатывает полученный сигнал и производит заранее установленные действия (включение / выключение групп освещения).

 

Рисунок 5.7 - Распределения температуры человеческого тела в инфракрасном спектре

Оптическая система линз фиксирует тепловую радиацию и проектирует данные на инфракрасный датчик. Область обнаружения датчика поделена на активные и пассивные зоны. На инфракрасный датчик проектируются только активные зоны. В результате изменения показаний инфракрасной радиации от одной активной зоны к другой посылается сигнал (Рисунок 5.8).

 

Рисунок 5.8 - Активные и пассивные зоны инфракрасного датчика движения

Главное преимущество датчиков движения и присутствия для монтажников - это простая установка и их настройка для последующей работы: не требуется прокладка специальных сетей управления или применение дополнительного дорогостоящего оборудования. Датчики устанавливаются в разрыв электрической цепи и сразу готовы к эксплуатации.

Главная цель данного оборудования - обеспечить пользователю комфорт и экономию энергии. Успешный опыт эксплуатации данного оборудования показывает, что оно позволяет сэкономить 70–80 % электрической энергии, затрачиваемой на освещение в здании.

В качестве энергосберегающего мероприятия предлагается оснастить датчиками присутствия места коридоров, переходов, холлов, офисных кабинетов и других помещений с хорошим естественным освещением по группам светильников.

 

Экономическое обоснование

Освещение коридоров, переходов, холлов, офисных кабинетов и других помещений с хорошим естественным освещением осуществляется преимущественно светильниками с люминесцентными лампами мощностью 4х18 Вт и 2х58 Вт. Количество светильников мощностью 4х18 Вт - 68 шт., количество светильников мощностью 2х58 Вт - 2486 шт. Примем, что на освещение коридоров, переходов и других помещений без постоянного пребывания людей приходится 15% осветительного оборудования, на помещения с хорошим естественным освещением 5%. Таким образом, количество светильников, которые необходимо автоматизировать датчиками присутствия, составляет 2554∙0,2=510 шт. Сведения о рассматриваемых светильниках представлены (Таблица 5.19).

Таблица 5.19- Сведения о светильниках

Наименование светильника	Ко-во, шт.	Тип ламп	Мощность лампы, Вт	Время работы ч/год
PRB/R		ЛЛ	4х18=72
Arktik		ЛЛ	2х58=116
Итого		-	-	-

 

 

Для автоматизации системы управления освещением предлагается установить датчики присутствия Compact Passage производства немецкой компании Theben

Характеристики:

- Инфракрасный датчик присутствия для потолочного монтажа;

- Угол обнаружения по горизонтали 360°, по вертикали 160°;

- Рекомендованная высота установки от 2 до 3 м;

- Зона обнаружения 30х4 м (высота 2,5 м), 30х5 м (высота 3 м);

Назначение:

- Освещение включается, если в зоне обнаружения датчика находятся люди и освещенность ниже порогового значения, и отключается, если суммарная освещенность превысит пороговое значение или в зоне обнаружения не будет людей.

- Система HVAC включается, если в зоне обнаружения датчика находятся люди. Для системы HVAC предусмотрено независимо регулируемое время задержки включения и отключения.

Автоматический и полуавтоматический режимы:

- автоматический режим: освещение включается и отключается только в зависимости от освещенности и нахождения людей в зоне обнаружения.

- полуавтоматический режим: освещение может включаться вручную, отключается только автоматически.

- системы HVAC управляются только в автоматическом режиме.

В ручном режиме освещение может включаться и выключаться как кнопками с фиксацией, так и без фиксации.

- Импульсный режим для управления лестничными таймерами.

- Измерение суммарной освещенности.

- Зона обнаружения движения максимально 30х5 м.

- Задание порога срабатывания по освещенности и времени задержки отключения освещения.

- - Автоматическое изменение чувствительности позволяет избежать ложных срабатываний.

- - К каждому датчику подключена своя группа светильников, которую датчик включает в зависимости от освещенности в месте установки датчика при обнаружении движения любым из подключенных датчиков.

Диаграмма зоны обнаружения датчика присутствия Compact passage представлена ниже

Исходя из планировки помещений и расположения светильников предлагается установить датчики присутствия на группы светильников:

- для PRB/R 4х18- 1 датчик на 7 светильников,

- для Arktik 2х58 - 1 датчик на 8 светильников, 1 датчик на 12 светильников и 1 датчик на 14 светильников.

Примем время неэффективной работы осветительного оборудования (время отсутствия людей в коридорах, время высокого уровня естественного освещения) 40% от времени работы светильников.

Рассчитаем потребление электроэнергии светильниками без датчиков движения и фотореле по формуле:

(5.6)

Тогда потребление составит:

 

W=0,85·6530·58544=382 292 кВт·ч.

 

Тогда новое потребление составит:

 

W=0,85·3918·58544=229 375 кВт·ч.

 

Таким образом, экономия электроэнергии составит:

 

Δ W=382 292 -229 375 =152 917 кВт·ч.

 

Денежная экономия будет равна:

 

S=152 917 ·7,5=1 146 877 тенге.

 

В денежном выражении (при стоимости 1 кВт∙ч - 7,5 тг.)

Ориентировочная стоимость одного датчика движения составит одного датчика присутствия составляет 86162 тг. Установка датчиков присутсвия относительно от стоимости 10%.Конкретные места установки датчиков присутсвия определятся по результатам выполнения проектных работ. Расчет стоимости устанавливаемых датчиков присутствия представлен (Таблица 5.20).

 

Таблица 5.20- Расчет стоимости устанавливаемых датчиков присутствия

Датчик присутствия	Количество светильников в группе, шт	Количество групп/датчиков присутствия	Количество задействованных светильников, шт	Стоимость оборудования, тыс. тг
PRB/R 4х18 Вт
Compact Passage				172,324
Arktik 2х58 Вт
Compact Passage				947,782
Compact Passage				507,7
Compact Passage				1 378,5
Итого	-			3 791,128

 

Расчет капитальных затрат на реализацию мероприятия представлен (Таблица 5.21).

 

Таблица 5.21 - Расчет капитальных затрат

Наименование статей затрат	тыс. тг
Проектные работы	379,112
Стоимость оборудования	3 791,128
Итого	4 170,240

Общие капитальны затраты составлят:

 

К=86162·44·379 112 =4 170,240 тыс.тг

 

Произведем расчет основных экономических показателей реализации данного проекта.

Для этого принимаем дисконтную ставку: і=12 %.

Чистая годовая экономия и ПС годовой экономии приведены в таблице 5.22

 

Таблица 5.22 – Экономия денежный средств

Год
Чистая годовая экономия		1 146 877	1 146 877	1 146 877	1 146 877
ПС годовой экономии		1 023 997	914 283	816 324	728 861
Сумма ПС годовых экономий	3 483 466

 

Чистые капитальные инвестиции и ПС капитальных инвестиций приведены в таблице 5.23

 

Таблица 5.23 – Инвестиции

Год
Чистые капитальные инвестиции	4 170 240
ПС капитальных инвестиций	4 170 240
Сумма ПС капитальных инвестиций	4 170 240

 

Чистые денежные потоки и ПС денежных потоков приведены в таблице 5.24

 

Таблица 5.24 – Денежные потоки для IRR

Год
Чистые денежные потоки	-4 170 240	1 146 877	1 146 877	1 146 877	1 146 877
ПС денежных потоков	-4 170 240	1 023 997	914 283	816 324	728 861
Сумма ПС денежных потоков	-686 774

 

Результаты расчета основных экономических показателей приведены в таблице 5.25

Таблица 5.25 – Основные экономические показатели

Ежегодные сбережения	Показатели осуществимости ЖЦ
Электроэнергия (кВт∙ч)	Деньги (тенге/г)	Инвестиция (тыс.тенге)	NPV (тыс.тенге)	SIR	IRR	Срок окупаемости (г)
152 917	1 146 877	4 170,240	-686, 774	0,84		3,6