Технико-экономическая оценка систем естественного освещения по энергетическим затратам

 

10.1. Технико-экономическая оценка систем естественного освещения заключается в определении срока окупаемости дополнительных единовременных вложений, требующихся для изменения системы естественного освещения помещения. Методика может быть применена для помещений, в которых допускается совмещенное освещение.

10.2. Технико-экономическую оценку осуществляют в следующей последовательности:

а) определяют нормированные значения КЕО для помещения при естественном и совмещенном освещении в соответствии с 5.2 и 5.3 настоящего Свода правил;

б) определяют нормы искусственной освещенности в соответствии с разрядом и подразрядом зрительных работ в соответствии со СНиП 23-05;

в) определяют расчетное значение КЕО е_р по методике приложения Б;

г) расчетное значение КЕО е_р сравнивают с нормированным в соответствии с 6.6 настоящего Свода правил, при этом могут иметь место три случая:

1) е_р более нормированного. В этом случае возможно уменьшение размеров светопроемов и дальнейший технико-экономический расчет может проводиться для сравнения вариантов систем естественного освещения с различными размерами светопроемов;

2) е_р более 0,8 нормированного. В этом случае возможно увеличение размеров светопроемов, и дальнейший технико-экономический расчет может проводиться для сравнения вариантов систем естественного освещения с различными размерами светопроемов;

3) е_р более нормированного при совмещенном освещении, но менее 0,8 нормированного при естественном освещении. В этом случае возможно увеличение размеров светопроемов и дальнейший технико-экономический расчет может проводиться для сравнения варианта системы естественного освещения с увеличенными размерами светопроемов с вариантом системы совмещенного освещения без увеличения размеров светопроемов.

10.3. В случае выполнения условия 3 подпункта «г» пункта 10.2 в исследуемом помещении изменяют систему освещения. При этом рассматривают два варианта изменения системы:

1 В рассматриваемой системе освещения помещения нормы искусственной освещенности повышают на одну ступень в соответствии с 6.6 СНиП 23-05. Характеристики этой системы освещения обозначают индексом 1.

2 Изменяют систему естественного освещения, отличающуюся увеличением площади светопроемов. Эта система естественного освещения помещения должна обеспечивать расчетное значение КЕО не менее 0,8 нормированного. Характеристики этой системы освещения обозначают индексом 2.

10.4 Сравнение затрат для вариантов возможных изменений системы освещения помещения производят в следующей последовательности:

а) рассчитывают разницу единовременных затрат D K на первую и вторую системы естественного освещения помещения. Эта разница составляет:

D K = K ₂ – K ₁ = (F ₂ – F ₁) (x _ок - x _ст), (23)

где F ₁ и F ₂ — площади светопроемов, м²;

x _ок — цена заполнения светопроема, руб/м²;

x _ст — цена возведения ограждающей конструкции, в которой расположен светопроем, руб/м²;

б) рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потери теплоты за отопительный период D З_Т, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения:

, (24)

где ГСОП — градусо-сутки отопительного периода района строительства, °С·сут/год; определяют в соответствии с СП 23-101 по формуле

ГСОП = (t_в – t_от.пер) z_от.пер, (25)

здесь t_в — нормируемая температура внутреннего воздуха, °С;

t_от.пер — средняя температура отопительного периода района строительства, °С, определяемая по СНиП 23-01;

z_от.пер — продолжительность отопительного периода района строительства, сут/год, определяемая по СНиП 23-01;

— приведенное сопротивление теплопередаче заполнения светопроема, м²·°С/Вт;

— приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, в которой расположен светопроем, м²·°С/Вт;

С_т — перспективная цена тепловой энергии, руб/(кВт·ч);

в) рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потребление электрической энергии D З_э, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения,

, (26)

где N ₁, N ₂ — удельная установленная мощность системы искусственного освещения помещения, Вт/м², для вариантов 1 и 2 (см. 10.3) определяют по таблице 10а СНиП 23-05;

S z ₁, S z ₂ — продолжительность использования искусственного освещения в помещении, ч/год, для вариантов 1 и 2; определяют расчетом по методике раздела 9;

С_э — перспективная цена электрической энергии, руб;

г) рассчитывают разницу среднегодовых эксплуатационных затрат:

D Э = - (D З_т - D З_э). (27)

10.5 Проверяют условие окупаемости затрат на изменение системы естественного освещения помещения с варианта 1 на вариант 2:

D K £ D Э / (р / 100), (28)

где р — процентная ставка по кредиту банка, %.

Если условие (28) не выполняется, то это означает, что затраты на изменение системы естественного освещения помещения в соответствии с вариантом 2 не окупятся и выгоднее принять 1-й вариант системы естественного освещения, т.е. повысить нормы искусственного освещения помещения на ступень. При этом технико-экономический расчет заканчивают.

10.6 При выполнении условия (28) производят расчет срока окупаемости измененной системы естественного освещения помещения по формуле

. (29)

Производят сопоставление расчетного срока окупаемости измененной системы естественного освещения помещения с принятым предельно допустимым значением Т_о.доп. Если Т_о < Т_о.доп, то экономически оправдан вариант 2 естественного освещения, в противном случае экономически оправдан вариант 1.

Пример технико-экономической оценки систем естественного освещения по энергетическим затратам

 

Требуется провести технико-экономическую оценку системы естественного освещения в рабочем помещении здания в Москве. Здание расположено в 60 м от параллельного здания высотой 27 м. Рабочее помещение имеет размеры в плане 6 х 6 м и высоту 3,6 м, одно окно высотой 2,4 м, шириной 2,4 м, высота подоконника — 0,8 м. Разряд зрительной работы, выполняемой в помещении, Б-1.

 

Решение

1 Нормированное значение КЕО е_н для помещения при естественном освещении по приложению И СНиП 23-05 составляет 1,0 %, при совмещенном освещении — 0,60 %.

2 Норма общей искусственной освещенности в соответствии с разрядом и подразрядом зрительных работ по СНиП 23-05 составляет 300 лк.

3 Расчетное значение КЕО е_р, определенное по методике приложения Б, составляет 0,61, что соответствует норме при системе совмещенного освещения.

4 Расчетное значение КЕО е_р более е_н при совмещенном освещении, но менее 0,8 е_н при боковом естественном освещении. В соответствии с 10.3 рассмотрим целесообразность перехода от системы совмещенного освещения к системе естественного освещения.

5 Норма искусственной освещенности в рассматриваемой системе совмещенного освещения повышается на одну ступень в соответствии с 6.6 СНиП 23-05 и составляет 400 лк.

В альтернативном случае предлагается система естественного освещения в помещении, при которой окно имеет размеры 2,4 х 3,6 м. При этом расчетное значение КЕО составляет 0,91 % и необходимость повышения нормы искусственной освещенности отпадает.

Экономическое сравнение производят между этими двумя системами освещения.

6 Рассчитывают разницу единовременных затрат D K на первую и вторую системы естественного освещения помещения по формуле (23).

D K = (F ₂ – F ₁) (x _ок - x _ст) = (8,64 - 5,76) (4000 - 3000) = 2880 руб.

7 Рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потери теплоты за отопительный период D З_Т, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения, по формуле (24)

руб.

8 Рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потребление электрической энергии D З_э, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения, по формуле (26). Установленную мощность системы искусственного освещения в первом случае (при нормированной искусственной освещенности 400 лк) рассчитывают из условия, что удельная установленная мощность составляет 20 Вт/м², во втором случае (при нормированной искусственной освещенности 300 лк) — 16 Вт/м². При этом N ₁ = 20 · 36 = 720 Вт, N ₂ = 16 · 36 = 576 Вт.

Продолжительность использования искусственного освещения S z в помещении, ч/год, определяют расчетом по методике раздела 9 (см. таблицу 15). В обоих случаях продолжительность использования искусственного освещения составляет полный рабочий день, т.е. 16 ч/сут. При этом S z = 16 · 260 = 4160 ч/г.

D З_э = (0,576 · 4160 - 0,720 · 4160) 2 руб/кВт·ч = -599 кВт·ч/г·2 руб/кВт·ч = -1198 руб/г.

9 Экономию от снижения затрат определяют по формуле (27)

D Э = -(327,6 - 1198) = 870,4 руб/г.

10 Проверяют условие окупаемости затрат на изменение системы естественного освещения помещения по формуле (28):

2880 < 870,4 / (25 / 100) = 3481,6,

где р = 25 % — процентная ставка по кредиту банка.

11 Производят расчет срока окупаемости измененной системы естественного освещения помещения по формуле (29)

Т_о = ln [1 / (1 - (2880 / 870,4) · (25 / 100))] / ln (1 + 25 / 100) = 7,88 = 8 лет.

Таким образом единовременные затраты на изменение системы естественного освещения окупятся в течение восьми лет и, следовательно, такое изменение целесообразно.

Таблица 15

 

Часы	Естественная освещенность на горизонтальной поверхности в месяцы года
III	VI	IX	XII
Наружная, клк	В расчетной точке, лк, при значении КЕО	Наружная, клк	В расчетной точке, лк, при значении КЕО	Наружная, клк	В расчетной точке, лк, при значении КЕО	Наружная, клк	В расчетной точке, лк, при значении КЕО
0,61	0,91	0,61	0,91	0,61	0,91	0,61	0,91
	—	—	—	5,7			0,8			—	—	—
	2,3			8,5			3,5			—	—	—
							5,7			—	—	—
				13,2
	8,5			15,3			9,5			2,2
	10,5			17,5						3,5
	10,2						10,5
				15,5			9,3			2,2
				13,2			7,5			0,8
	5,2						5,2			—	—	—
				8,5			2,8			—	—	—
	0,8			5,7			—	—	—	—	—	—
	—	—	—	3,5			—	—	—	—	—	—
	—	—	—	1,3			—	—	—	—	—	—

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

 

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

боковое естественное освещение: Естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах.

верхнее естественное освещение: Естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания.

геометрический коэффициент естественной освещенности e: Отношение естественной освещенности, создаваемой в рассматриваемой точке заданной плоскости внутри помещения светом, прошедшим через незаполненный световой проем и исходящим непосредственно от равномерно яркого неба к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности под открытым полностью небосводом, при этом участие прямого солнечного света в создании той или другой освещенности исключается, %.

дежурное освещение: Освещение в нерабочее время.

естественное освещение: Освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

комбинированное естественное освещение: Сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

коэффициент естественной освещенности е (КЕО): Отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, %.

коэффициент запаса K_з: Расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО и освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения, доли единицы.

коэффициент светового климата m_N: Коэффициент, учитывающий особенности светового климата, доли единицы.

местное освещение: Освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

неравномерность естественного освещения: Отношение среднего значения к наименьшему значению КЕО в пределах характерного разреза помещения.

облачное небо МКО (по определению Международной комиссии по освещению — МКО): Небо, полностью закрытое облаками и удовлетворяющее условию, при котором отношение его яркости на высоте q над горизонтом к яркости в зените равно (1 + 2 sinq)/3.

площадь окон А_с.о: Суммарная площадь световых проемов (в свету), находящихся в наружных стенах освещаемого помещения, м².

площадь фонарей А_с.ф: Суммарная площадь световых проемов (в свету) всех фонарей, находящихся в покрытии над освещаемым помещением или пролетом, м².

общее освещение: Освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

относительная площадь световых проемов А_с.ф / А_п; А_с.о / А_п: Отношение площади фонарей или окон к освещаемой площади пола помещения, %.

рабочая поверхность: Поверхность, на которой производится работа и нормируется или измеряется освещенность.

расчетное значение КЕО е_р: Значение, полученное расчетным путем при проектировании естественного или совмещенного освещения помещений, %.

световой климат: Совокупность условий естественного освещения в той или иной местности (освещенность и количество освещения на горизонтальной и различно ориентированных по сторонам горизонта вертикальных поверхностях, создаваемых рассеянным светом неба и прямым светом солнца, продолжительность солнечного сияния и альбедо подстилающей поверхности) за период более десяти лет.

селитебная зона: Территория, предназначенная для размещения жилищного фонда, общественных зданий и сооружений, в том числе научно-исследовательских институтов и их комплексов, а также отдельных коммунальных и промышленных объектов, не требующих устройства санитарно-защитных зон: для устройства путей внутригородского сообщения, улиц, площадей, парков, садов, бульваров и других мест общего пользования.

совмещенное освещение: Освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

условная рабочая поверхность (УРП): Условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,80 м от пола.

характерный разрез помещения: Поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или к продольной оси пролетов помещения. В характерный разрез помещения должны попадать участки с наибольшим количеством рабочих мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проемов.

освещенность наружная критическая Е_кр: естественная освещенность на горизонтальной площадке под открытым небосводом, при которой естественная освещенность внутри помещения становится равной нормированному значению освещенности от искусственного освещения.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)