Интеллектуальная система управления уличным и внутренним освещением на основе диммирования
| Рубрика: | Экономия электрической энергии При потреблении. |
| Объекты внедрения: | Системы освещения, Подстанции, электрические сети, Частные дома, Общедомовые системы, в.т.ч. многоквартирных домов, Учреждения социальной сферы (школы, больницы, детские сады и т.д.) , Административные и общественно-бытовые здания и сооружения. |
| Эффект от внедрения: | — для объекта экономия электроэнергии до 60%, окупаемость 3-5 лет, на действующих осветительных приборах, гибкое управление; — для муниципального образования экономия электроэнергии до 60%, соблюдение требований по освещенности, на действующих фонарях, управление отдельными фонарями и группами. |
Автоматическое диммирование: суточный график, датчики движения и освещенности. На любые действующие на объекте светильники ставится ЭПРА с чипом. Плавное диммирование в технологическом диапазоне. Передача сигналов по силовым линиям. Уникальный ID у каждого светильника, возможность (пере)группировки.
Известная технология — светильник надо диммировать, т.е. снижать его мощность в неинтенсивное время.
Описываемое решение имеет ряд характерных технологических и потребительских преимуществ:
- Не требуется смена светильников, диммироваться будут те, которые действуют на объекте (единственное ограничение — не могут использоваться лампы накаливания).
- Мощность светильника снижается не дискретно, а плавно, на любую желаемую величину из диапазона, который для различных технологий разный: металлогалогеновые можно максимально диммировать на 50%, ДНаТ и люминесцентные лампы — на 85%, диоды — на 97% мощности.
- Не нужны дополнительные коммуникации, сигналы передаются по силовым линиям, модулятор не допускает ни накладки частот на несущую волну, ни генерации высших гармоник.
- Гибкое управление вплоть до каждого отдельного светильника. Каждый чип имеет идентификационный номер. Светильники можно группировать, помещение или город зонировать.
- Возможность встраивания в действующую систему управления для выведения контроля на компьютер в диспетчерский пункт, вплоть до гис-карты города.
- Заказчик по мере необходимости может легко перепрограммировать светильники.
Техническое решение:
В каждый светильник устанавливаем ЭПРА с чипом. Чип программируется — по временному суточному графику, либо реагирует на показания датчика освещенности/движения/присутствия. В часы суток, когда не нужна полная освещенность, либо, если нет движения (например, на парковке), или достаточно дневного света — в соответствии с заложенной в светильник программой или сигналами, поступающими от датчиков освещенности/движения/присутствия, регулирует мощность светового потока либо уходит в stand by.
Блок управления KDR03 управляет регулированием освещения, генерируя сигналы управления, предназначенные отдельным светильниками или группам светильников, и отправляя их через силовые блоки модуляции PANTER. Блок управления работает на основании заложенного временного графика, величин сигналов от датчиков интенсивности освещения или импульсов от датчиков движения.
Рис. 1. Пример управления зонированным помещением
Блок модуляции PANTER в источнике питания (пункте включения) модулирует сигналы управления, поступающие из блока управления, которые поступают в сеть напряжением 220В, питающую светильники.
Все оборудование сертифицировано для применения в России.
Преимущества системы:
- подходит как для внутреннего, так и для уличного освещения
- не требуется прокладка дополнительных линий связи
- можно использовать существующие светильники
- возможна комбинация регулируемых и нерегулируемых светильников и их групп, разных источников света
- заказчик сам выбирает необходимую модель управления в зависимости от потребностей и возможностей
- возможна достройка существующей у заказчика системы управления
- может передаваться информация не только о мощности, но и о расположении светильника, что в случае дистанционного управления позволяет выборочно управлять мощностью источников света
- комбинация различных заложенных возможностей дает дополнительную экономию электроэнергии на объекте.
За счет применения описываемой системы на объекте достигаются:
- продление срока службы источников света благодаря плавному управлению интенсивностью освещения;
- улучшение качества освещенности и условий пребывания людей;
- экономия расхода электроэнергии на освещение от 20% до 60%
- защита окружающей среды, снижение уровня выбросов СО2
Рис. 2. Результаты реальных измерений (по оси У — мощность в Ваттах). Диммируемая по опивываемой технологии лампа ДНАТ на 150 Вт потребляет меньше, чем светодиодный светильник Кобра на 120 Вт
Рост тарифов увеличивает достигаемую экономию и сокращает период окупаемости от внедрения системы. Повышение доходов и покупательной способности населения делает частных лиц, например, собственников загородных домов, потенциальными потребителями системы. Экономя электроэнергию, система снижает выбросы парниковых газов.
Предлагаемая энергоэффективная технология пока не применяется в массовом масштабе, т.к. технологическое решение новое, но после выхода на рынок найдет широкое применение. Для его распространения нужно распространение информации.
Распространение технологии будет стимулироваться потребительским спросом, т.к. технология эффективна и окупаема.
Технология не может быть применена лишь для светильников, использующих лампы накаливания. Диммирование у различных типов ламп возможно в диапазоне:
Применение технологии позволяет выполнять все требования по качеству света, освещенности — в соответствии с СанПиНами, СНИПами, территориальными, отраслевыми, корпоративными и другими регламентами. Все нормы по освещенности соблюдаются. Переход в режим «stand by» облегчает запуск и разгорание светильников даже в условиях холодной внешней среды. В настоящее время чипы производятся в Словакии по европейским стандартам. ЭПРА имеют степень защиты IP 20.
Реализованные проекты:
Торговая сеть TESCO в Чехии и Словакии: внедрена на 70 объектах, экономия от 23 до 55%, срок окупаемости от 1 до 3 лет.
Испытания в России показали: светильник с лампой ДНаТ-150 и запрограммированным ЭПРА потребляет 106 Вт, это меньше, чем не диммируемая светодиодная «Кобра-400», потребляющая вместе с драйвером 120 Вт.
Здесь мы можем разместить контактную информацию о Вашей компании и ссылку на Ваш сайт
Как разместить контактную информацию
Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог».
Скачать опросник
Основной рубрикатор
Экономия тепловой энергии
Экономия электрической энергии
Энергетические обследования (энергоаудит), составление энергетических паспортов
Автономные “самообучающиеся” диммеры К2302 и К2304 для уличных светильников ДНаТ и LED
Модель К2302 – для светильников с лампами ДНаТ 70-1000 Вт с диммируемым (двухобмоточным) электромагнитным ПРА или ЭПРА с функцией понижения мощности и модульных светодиодных светильников (2 уровня мощности – 100 и 50%)
Модель К2304 – для светодиодных светильников и светильников с лампами ДНаТ любой мощности, имеющих вход управления 1-10В (2 уровня мощности – 100 и 50% или 3 уровня мощности – 100/75/50%).
Данная разработка продается (документация, прошивка микроконтроллера, утилита для быстрого серийного программирования). Приобретая её, вы сможете самостоятельно изготавливать светильники с функцией автоматического ночного понижения мощности без систем управления освещением (АСУНО).
Почему автономный
Всем хороши централизованные системы управления уличным освещением: они позволяют включать и отключать его, переводить в ночной режим работы с пониженным энергопотреблением, передавать данные о состоянии каждого светильника и пр., используя технологии PLC или беспроводную передачу данных по радиоканалу. Но здесь, как и в любой другой технической системе, есть модули, делающие основную, т.н «полезную работу», и есть модули, наделяющие систему определенным дополнительным функционалом, требующим, как правило, значительных денежных доплат.
Но всегда ли это нужно? Например, инвестору, выполняющему работы по модернизации уличного освещения города в рамках энергосервисного контракта «переплачивать» две-три цены за дополнительные сервисные функции нет никакого смысла – привлекательность проекта резко снижается.
А как быть небольшим городским и сельским поселениям или предприятиям (учреждениям), у которых количество светильников, освещающих прилегающую территорию, составляет 10-100 шт? Они ведь не могут позволить себе приобрести систему диспетчерского управления наружным освещением.
Как раз для этого класса потребителей мы предлагаем «рабочую лошадку», которая делает основную работу, приносящую доход – переключает светильники ночью в режим пониженного энергопотребления по схеме 100-50-100% или 100-75-50-75-100% от номинальной мощности. Включать и отключать линии уличного освещения по стороне 380/220В может любая автоматика, в т.ч та, которая уже установлена в шкафах управления освещением — от обычного фотореле до продвинутых централизованных систем управления на GPRS-модемах.
В итоге вы получаете систему управления уличным освещением с т.н “распределённым интеллектом”, которая на порядок надежней централизованной. Аналогичный подход применяется сейчас, например, в системах пожарной сигнализации класса hi-end, где именно датчик, а не станция пожарной сигнализации, на месте принимает решение о наличии возгорания.
Как установить
Диммеры устанавливаются в каждый светильник наружного освещения. Это может быть сделано на заводе при изготовлении диммируемых светильников ДНаТ или LED или непосредственно на объекте при реконструкции / замене системы освещения. Никаких внешних соединений светильников между собой и со шкафом управления освещением не требуется.
Если на одной опоре установлено несколько светильников или прожекторов, то диммер1-10В можно установить только в одном из них (один диммер на 50 светильников с входом 1-10В)!
Варианты исполнения диммера с выходом 1-10В
К2304 — диммер в компактном корпусе. Может быть залит компаундом или упакован в термоусадочную трубку. Соединение с другими компонентами системы — при помощи проводников.
Параметры работы диммера (время Т1,2,3,4 и уровни мощности) «загружаются» в изделие при производстве на основании заказа покупателя.
Принцип работы диммера
В основе диммера – достаточно мощный “самообучающийся” микроконтроллер, который ежедневно фиксирует время включения — отключения освещения и производит вычисление т.н «расчетной полночи», от которой далее устанавливается время начала и окончания диммирования (см. Рис 1 и 2). Если взять годовой график работы наружного освещения, например, г. Москвы (сайт ГУП «Моссвет»), и для 1-го числа каждого месяца определить время работы системы освещения, разделив его на 2, то получим «рассчетную полночь», которая для г. Москвы будет находиться в пределах 1час 30 мин ночи. Причем эта цифра верна для любого месяца в году +/- 10 мин! Теперь, когда мы знаем время расчетной полночи, нужно всего лишь выбрать время понижения мощности до этой “расчетной полночи” (Т1 и Т3) и после неё (Т2 и Т4). Вам не нужны сложные и не всегда надежные способы и системы передачи команд управления по силовой сети или радиоканалу от диспетчера к шкафу управления и от шкафа управления к светильникам! Зная реальное время работы системы освещения за трое последних суток, диммер сам обеспечит своевременное переключение светильника в режим ночного понижения мощности и обратно.
Расчетную полночь для вашего города можно определить, например, на сайте https://dateandtime.info/ru
Рис 1. Работа диммеров К2302 и К2304 в режиме 2 ступеней мощности для 1 марта (широта г. Москвы)
Рис 2. Работа диммеров К2304 в режиме 3 ступеней мощности для 1 марта (широта г. Москвы)
Как настроить
Диммеры не нуждаются в настройке. Все необходимые установки производятся при их производстве по вашим исходным данным (техзаданию).
Типовые схемы соединения
Рис 3. Схема управления уличным освещением с диммируемым электромагнитным балластом 2СД-ДНАТ-ХХХТ или аналогичным с переключением мощности 100 / 60% 
Рис 4. Схема управления уличным освещением с ЭПРА ДНаТ, имеющим функцию понижения мощности, с переключением режимов 100 / 50% 
Рис 5. Схема управления уличными светодиодными светильниками с входом управления 1-10В и переключением мощности 100/75/50% или 100/50% (выбирается пользователем) с помощью диммеров К2303, К2304.
Рис 6. Схема управления уличным освещением с переключением в режим пониженной мощности (50%) стандартных модульных светильников, не имеющих функции диммирования (два модуля из четырех ночью отключаются) /
Рис 8. Схема подключения диммера К2304.
Работа диммера с датчиком движения
Помимо функции повременного снижения мощности, диммеры К2302 и К2304 имеют возможность работы с датчиками движения (вход MD — Motion Detector). При подаче сигнала 220В на этот вход диммер переключает светильник из режима пониженной мощности в режим полной мощности.
Эта опция может быть использована, например, при освещении пешеходных переходов, внутренних территорий промпредприятий, складских комплексов и в других зонах, где в ночное время персонал или автотранспорт появляются редко.
Важно!
Диммеры игнорируют длительные и кратковременные интервалы включения, которые могут иметь место при ремонте линий освещения или неисправности шкафа управления.
Под заказ для светодиодных светильников с входом управления 1-10В могут быть установлены любые другие значения ступеней мощности, например, 100/60/40 и пр.
Диммеры работают при температуре от – 40′С до + 85′С. Напряжение питания – 220В.
Возможна разработка диммеров с питанием 12В постоянного тока для работы в составе уличных светильников на солнечных батареях!
Примерный расчет эффективности (окупаемости) использования диммеров наружного освещения К2302 для ламп ДНаТ с двумя уровнями мощности 100 и 60%
по сравнению с обычными светильниками ДНаТ
Время работы уличного освещения для г. Москвы – примерно 3 900 час в год.
Если задан график в соответствии с рисунком ниже, то в режиме 60% от номинальной мощности светильники ДНаТ будут работать 2007 час в год (5,5 часов в сутки), в режиме 100% — 1893 час (3900 час — 2007 час). Общая продолжительность режима диммирования может быть установлена в диапазоне от 4 час до 9 час.
Потребление электроэнергии светильником ДНаТ-150 с электромагнитным ПРА – 180 Вт, в режиме 60% мощности – 108 Вт
Для линии из 100 шт светильников ДНаТ-150 потребление составит:
— без диммирования: 3900 час х 0,18кВт х 100 шт = 70 200 кВт*ч в год
— с диммированием: (1893 час х 0,18кВт) + (2007 час х 0,108 Вт) х 100 шт = 55 749 кВт*ч в год.
Экономия для 100 светильников:
70 200 – 55 749 = 14 451 кВт*ч х 6 руб = 86 706 руб.
Удорожание светильника за счет диммирования:
— удорожание ПРА (на примере Vossloh Schwabe ) – 180 руб;
— стоимость автономного диммера – 500 руб;
— себестоимость установки диммера в светильник – 30 руб.
Итого удорожание – 710 руб.
Срок окупаемости – 710 / 867 = 0,8 года.
Примерный расчет эффективности (окупаемости) использования диммеров наружного освещения К2304 для светильников LED 120Вт с тремя уровнями мощности (100-75-50%)
по сравнению с обычными светильниками LED
Время работы уличного освещения для г. Москвы – примерно 3 900 час в год.
Если задан график в соответствии с рисунком ниже, то в режиме 75% от номинальной мощности светильники LED будут работать 730 час в год (2 часа в сутки), в режиме 50% мощности – 1642 час в год (4,5 часа в сутки), в режиме 100% — 1527 час в год (3900 – 730 – 1642). Общая продолжительность режима диммирования может быть установлена в диапазоне от 4 час до 13 час.
Потребление электроэнергии светильником LED в режиме 100% мощности -120 Вт, в режиме 75% мощности – 90 Вт, в режиме 50% мощности – 60 Вт.
Для линии из 100 шт светильников потребление составит:
— без диммирования: 3900 час х 0,12кВт х 100 шт = 46 800 кВт*ч в год
— с диммированием по указанным на рисунке параметрам: (1527 час х 0,12кВт) + (730 час х 0,09 Вт) + (1642 час х 0,06кВт) х 100 шт = 34 752 кВт*ч в год.
Экономия для 100 светильников:
46 800 – 34 752 = 12 048 кВт*ч х 6 руб = 72 288 руб.
Удорожание светильника за счет диммирования:
— удорожание драйвера – 300 руб;
— стоимость автономного диммера – 500 руб;
— себестоимость установки диммера в светильник – 30 руб.