Коэффициент запаса

В процессе эксплуатации осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ). Нормированные значения освещенности должны быть обеспечены в течение всего времени эксплуатации осветительной установки. Однако, в связи с тем, что период эксплуатации имеет место постоянное уменьшение освещенности, начальная освещенность должна быть принята больше нормированной, а именно, равна последней, умноженной на коэффициент запаса, значения которого регламентированы нормами. Этот коэффициент учитывает снижение светового потока источников света к концу срока службы, запыление светильников, старение последних, т.е. ухудшение характеристик, не восстанавливаемых очисткой, и снижение коэффициентов отражения стен и потолка помещения.

Необходимый коэффициент запаса зависит от количества и характера пыли в воздухе, степени старения данного типа источников света (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициент запаса повышается), типа светильников, и, конечно периодичности очистки последних. В зависимости от указанных обстоятельств значение коэффициента запаса может находиться в пределах 1 - 2.

Самое интересное, что данный коэффициент необходимо учитывать при светотехнических расчетах, но существует проблема — коэффициент запаса абсолютно для всех типов светильников не выведен для программы DIALux.

В программе учитывается только коэффициент эксплуатационных затрат. Получается, что на данный момент многие расчеты не учитывают коэффициент запаса, что в результате приводит к серьезным неточностям. Мало того, деградация традиционных источников света (ламп) происходит быстрее, нежели чем светодиодов. Теперь давайте разберемся, что такое коэффициент запаса.

Для искусственного освещения

Коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

Для естественного освещения

Расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.

(КЕО - коэффициент естественной освещенности) (данные СНИП 23-05-2010).
Для учета снижения освещенности и КЕО в процессе эксплуатации систем освещения вводится коэффициент запаса.

Значение КЗ, регламентируемые СНИП, колеблются в пределах 1,3-2 для промышленных ОУ и 1,3-1,5 для ОУ общественных зданий.
Для светодиодных светильников точный коэффициент не указаны и не выведен, ссылаться необходимо на опыт эксплуатации светодиодный светильников в течении гарантийного срока, не менее 3 - 5 лет.

Также будем учитывать результаты замеров освещенности, произведенные конечными потребителями. Также будем полагаться на практический опыт и данные ведущих производителей светодиодов и других материалов.

Коэффициент запаса

В системах искусственного освещения в течение времени эксплуатации происходит снижение освещенности в результате:

спада светового потока ламп вследствие их старения (ресурс);
выхода из строя ламп в течение срока эксплуатации;
загрязнения оптической системы светильников;
загрязнения светопропускающих поверхностей источников света;
спада КПД светильников вследствие старения светоотражающих и светопропускающих (УФ воздействие на полимеры) материалов;
изменения температуры окружающей среды (необходимо учитывать для светодиодов, компактных люминесцентных ламп, и люминесцентных ламп. (Раньше этот показатель в литературе не указывался, потому что эти типы источников света для улицы не допускались, а в помещении перепад температур значительно меньше).

Значения коэффициента запаса для осветительных установок искусственного освещения могут быть снижены в зависимости от эксплуатационных групп светильников. Эксплуатационная группа светильника определяется конструктивно-светотехнической схемой светильника, типом материала или покрытия отражателя и рассеивателя светильника, типом используемого источника света.

1. Светодиодные светильники производятся компанией «Аксиома света» серийно с 2004 года. За это время практическую наработку более 6 лет имеют уже свыше 7000 серийных изделий, причем эксплуатация их продолжает сегодня.

Были проведены замеры освещенности светильников в начале эксплуатации на объектах различного применения. Применяемые в светильниках высокачественные светодиоды Nichia (Япония) не подверглись деградации и сохранили свои технические параметры, соблюдены все условия эксплуатации их в готовых изделиях. Специально разработанные конструкции светильников обеспечивают необходимый теплоотвод светодиодов, что еще существенно повышает их ресурс. Данное снижение освещенности у светодиодных светильников УСС отсутствует, это доказано практически и подтверждено исследованиями многочисленных лабораторий.

Тип лампы	Параметры освещенности лк, потери
Тип лампы	1 год	2 год	3 год
ДРЛ	- 30 - 50 %	- 50 -90%
ДНАТ	- 20%	- 10 — 30 %
Светодиодный модуль	Отсутствуют	Отсутствуют	отсутствуют

Результаты исследований за 3 года работы

2. Практически доказано, у светодиодных светильников отсутствует выход из строя светодиодного модуля, ресурс модуля более 23 лет. Выход из строя ламп (светодиодов) в течение срока эксплуатации у светодиодных светильников отсутствует, соответственно это при расчетах учитывать не надо.

3. Загрязнение оптических систем у традиционных светильниках и у светодиодных существует. Этот параметр необходимо учитывать. Для светодиодных светильников важно качество оптического поликарбоната и оптики на светодиодах. Загрязнение пылью и грязью происходит только поликарбоната, оптика светодиодов защищена и находится под стеклом.
Также есть светильники без оптики, у которых потери будут ниже. Для расчетов падения на оптических системах для светодиодных светильников следует учитывать только загрязнение защитного стекла. Опять же загрязнение зависит от места и условий эксплуатации светильников.

4. Загрязнения светопропускающих поверхностей источников света у светодиодных светильников отсутствует.

5. Спад КПД светодиодных светильников вследствие старения светоотражающих материалов отсутствует. Были произведены измерения освещенности на объектах после 3 лет работы. Параметры остались на уровне трехлетней давности, в диапазоне погрешности измерений нее более 5%.

Из данного сравнения видно, что для светодиодных светильников нужно убрать некоторые параметры падения светового потока, в следствии чего этот коэффициент уменьшится от традиционных значений.

В зарубежных нормах и стандартах для учета данного фактора используется коэффициент эксплуатации MF. С отечественным коэффициентом запаса он связан соотношением МF= 1/Кз.
Из практики, для светодиодных светильников следует брать коэффициент запаса равным 1 — 1,1 для программы DIALux.

Внимание: Данный коэффициент выведен только для светильников компании «Аксиома света».

Для изделий других производителей светодиодных светильников, пониженный коэффициент не известен.
Для определения коэффициента необходимо учитывать: токи на светодиодах (степень разгона светодиодов, если это существует); температуры кристаллов; наличие радиаторов; наличие защитного стекла; степень защиты от пыли и влаги; место эксплуатации.

Конструирование, применение и эксплуатация.

В области конструирования, применения и эксплуатации световых приборов для наружного освещения стало возможным:

создание корпусных светильников без отражателя и защитного стекла c отличной светопропускаемостью;
создание корпуса светильника с более повышенной степенью защиты от пыли и воды;
применение более устойчивых к агрессивной среде материалов для корпусов светильников;
применение источников света с высокими параметрами эффективности лм/вт;
применение светодиодов и электронных компонентов с более высоким ресурсом жизни, свыше 50 тыс. час.;
создание и применение оптики с высоким кпд и ресурсом работы;

отказ от ремонта светильника на опоре;
отказ от замены в светильнике ламп и ПРА (применение светодиодных модулей и электронного драйвера, с повышенным сроком жизни);
замена блока или светильника целиком на исправный.

Проектирование

Снижение установленной мощности и количества опор;
снижение коэффициента запаса при проектировании до 1—1,15;
оптимизация установок по светотехническим параметрам за счет использования ламп-светильников с различным светораспределением.

Экономика

Снижение потребления электроэнергии на цели наружного освещения (до 50%);
сокращение капитальных и эксплуатационных затрат на осветительные установки (в 1,5-2 раза);
снижение металлоемкости и потребления дорогих материалов на производство светильников;
отказ от утилизации и хранении ртутосодержащих ламп

Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента k приведены в таблице.

Таблица Значения коэффициента k

Помещения	Примеры помещений	Коэффициент запаса k
		Газоразрядные лампы	Лампы накаливания	Светодиодные светильники УСС
Запыленность свыше 5 мг/м3	Цементные заводы, литейные цеха и т. п.	2	1,7	1,5
Дым, копоть 1-5 мг/м3	Кузнечные, сварочные цеха и т. п.	1,8	1,5	1,3
Менее 1 мг/м3 Значительная концентрация паров кислот и щелочей	Инструментальные, сборочные цеха Цеха химических заводов, гальванические цеха	1,5 1,8	1,3	1,1 1,5
Запыленность значительно менее 1 мг/м3, отсутствие паров кислот и щелочей	Жилые, административные и офисные и т.п. помещения	1,4	1,5	1