Giao trinh bai tap c5 ql sd hieu qua nl y1313 s2 lighting

Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Chương 5: Quản lý sử dụng hiệu lượng hệ thống chiếu sáng ĐH BÁCH KHOA TP.HCM Bài giảng: QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG Chương 5: Quản lý sử dụng hiệu lượng hệ thống chiếu sáng Các đại lượng chiếu sáng Các loại đèn điện thông dụng Lựa chọn loại đèn chiếu sáng Tiết giảm lượng chiếu sáng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Giảng viên: ThS Trần Công Binh 4/2014 Phổ điện từ ánh sáng Quản lý Sử dụng Năng lượng Phổ trái đất (288 oK) Ánh sáng thấy có bước sóng từ 0,4 đến 0,7 μm Tia tử ngoại có bước sóng ngắn hơn, tia hồng ngoại có bước sóng dài Xem trái đất lỗ đen Diện tích bên đường cong biểu diễn tổng công suất phát xạ Quản lý Sử dụng Năng lượng Định luật Wien • Dãy phổ phát từ mặt trời Bước sóng lớn mà vật thể phát xạ là: max  • • • • Quản lý Sử dụng Năng lượng 2898 T T = nhiệt độ tuyệt đối (oK) λ = bước sóng (μm) λmax =0.5 μm với mặt trời, T = 5800oK λmax = 10.1 μm với trái đất, T = 288oK Quản lý Sử dụng Năng lượng ĐH Bách Khoa TP.HCM Quản lý Sử dụng Năng lượng Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các đại lượng chiếu sáng Các đại lượng chiếu sáng Quang thông:  [lm – lumen] 1W =0,555µm = 683lm  Hiệu suất phát sáng: H = [𝑙𝑚/𝑊] Huy độ (độ chói): L = 𝑑𝐴 𝑑𝐼 Độ trưng: 𝑀 = 𝑃 𝑑 𝑑 Cường độ ánh sáng: I = 𝑐𝑑 − 𝑐𝑎𝑛𝑑𝑒𝑙𝑎 với  góc khối tạo bề mặt nón 𝑑 Độ rọi: E = [lx – lux] 𝑑𝑆 Trưa: 100.000lx, trăng: 0,25lx, đèn đường: 10-30lx Quản lý Sử dụng Năng lượng 𝑑 𝑑𝐴  [cd/m2] [lm/m2] Màu sắc: đỏ (0,78-0,62µm), cam (0,62-0,59), vàng (0,59-0,57), lục (0,57-,0495), lam (0,4950,45), chàm (0,45-0,42), tím (0,42-0,38) Nhiệt độ màu Tm: thể màu sắc nguồn ánh sáng trắng (2500oK-8000oK) Chỉ số màu Ra: (0-100), phản ánh độ trung thực màu sắc vật thể chiếu sáng Quản lý Sử dụng Năng lượng Các đại lượng chiếu sáng Các đại lượng chiếu sáng Để độ rọi lớn cần nhiệt độ màu cao (màu lạnh) • Chỉ số màu nguồn sáng cao (Ra~100) màu sắc vật chiếu sáng trung thực Nhưng đèn loại thường có hiệu suất không cao • Chỉ số màu nguồn sáng thấp làm cho màu sắc cảm nhận từ vật chiếu sáng bị biến đổi Nhưng đèn phát nguồn sáng lại có hiệu suất cao (đèn LPS) Biểu đồ Kruithof Quản lý Sử dụng Năng lượng Quản lý Sử dụng Năng lượng Các loại đèn điện thông dụng Các loại đèn điện thông dụng Đèn nung sáng (Incandescent Lamp): Đèn tungsten – halogen Đèn huỳnh quang (HQ - Fluorescent Lamp) Đèn huỳnh quang compact (CFL – Compact Fluorescent Lamp) Đèn thủy ngân cao áp (TNCA-High Pressure Mercury Lamp) Đèn halogen kim loại (Metal Halida Lamp) Đèn Natri áp suất thấp (LPS – Low Pressure Sodium Lamp) Đèn Natri áp suất cao (HPS –High Pressure Sodium Lamp) Đèn LED (Light Emitting Diode) 10.Đèn cảm ứng từ (Magnetic Induction Lamp) Quản lý Sử dụng Năng lượng ĐH Bách Khoa TP.HCM 10 Quản lý Sử dụng Năng lượng 11 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các loại đèn điện thông dụng Các loại đèn điện thông dụng Đèn nung sáng (Incandescent Lamp): Đèn tungsten – halogen: • Nhiều loại công suất, nhiều cấp điện áp, bật sáng ngay, số màu Ra cao, màu sắc đẹp • Quang hiệu thấp (70000g), nhiều màu sắc (3000-6500K), bật sáng ngay, dùng ballast Quản lý Sử dụng Năng lượng ĐH Bách Khoa TP.HCM 22 Quản lý Sử dụng Năng lượng 23 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các loại đèn điện thông dụng Lựa chọn loại đèn chiếu sáng Cần quang thông 3000lm Giá điện 2000đ/kWh MAAR=10% 3000 giờ/năm Chọn loại đèn: • Đèn sợi đốt: 10 lm/W, 10.000đ/bóng 100W, tuổi thọ 2000 • Đèn huỳnh quang: 90lm/W, 15.000đ/bóng 36W, tuổi thọ 6000 giờ; 100.000đ/máng ballast, tổn hao 8W, tuổi thọ 12.000 • Đèn compact CFL: 50lm/W, 30.000đ/bóng 12W, tuổi thọ 6000 • Đèn LED: 90lm/W, 50.000đ/W, tuổi thọ 25000g Quản lý Sử dụng Năng lượng 24 Lựa chọn loại đèn chiếu sáng Quản lý Sử dụng Năng lượng 25 Lựa chọn loại đèn chiếu sáng Bảng tính với lãi suất i=10% Quản lý Sử dụng Năng lượng 26 Lựa chọn loại đèn chiếu sáng ĐH Bách Khoa TP.HCM 27 Lựa chọn loại đèn chiếu sáng Cần quang thông 15000lm Giá điện 2000đ/kWh MAAR=10% 3000 giờ/năm Chọn loại đèn: • Đèn sợi đốt: 10 lm/W, 10.000đ/bóng 100W, tuổi thọ 2000 • Đèn huỳnh quang T5: 85lm/W, 14W, tổn hao ballast 2W, tuổi thọ 25000 giờ, 100.000đ/bộ • Đèn compact CFL: 50lm/W, 30.000đ/bóng 12W, tuổi thọ 6000 • Đèn LED: 90lm/W, 50.000đ/W, tuổi thọ 25000g Quản lý Sử dụng Năng lượng Quản lý Sử dụng Năng lượng 28 Chiếu sáng đèn đường 14000lm Giá điện 1500đ/kWh MAAR=10% 4000 giờ/năm Chọn loại đèn: • Đèn Metal Halida: 14000lm, 150W, tuổi thọ 10000 làm việc, 200.000đ/bóng Tổn hao ballast 20W, 360.000đ/ballast, starter 130.000đ, tụ bù 100.000đ, tuổi thọ 20000 làm việc Máng chóa đèn triệu đồng, tuổi thọ 100 000 (!) • Đèn HPS: 15000lm, 150W, tuổi thọ 18000 làm việc, 150.000đ/bóng Tổn hao ballast 20W, 360.000đ/ballast, starter 130.000đ, tụ bù 100.000đ, tuổi thọ 20000 làm việc Máng chóa đèn triệu đồng, tuổi thọ 100 000 (!) • Đèn LED: 120 lm/W, 50.000đ/W, tuổi thọ 25000 làm việc Quản lý Sử dụng Năng lượng 29 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Lựa chọn loại đèn chiếu sáng Tiết giảm lượng chiếu sáng Chiếu sáng xưởng 140000lm Giá điện 2000đ/kWh MAAR=10% 4000 g/năm Chọn loại đèn: • Đèn huỳnh quang T5: 85lm/W, 28W, tổn hao ballast 2W, 300.000đ/bộ (đèn T5 28W, ballast điện tử máng đèn), tuổi thọ 20000 • Đèn HPS: 15000lm, 150W, tuổi thọ 16000 giờ, 150.000đ/bóng Tổn hao ballast 20W, 360.000đ/ballast, starter 130.000đ, tụ bù 100.000đ, tuổi thọ 20000 Máng chóa đèn triệu đồng, tuổi thọ 100 000 • (Chưa xét cách bố trí, độ cao, số màu, đặc thù công việc, suy giảm độ sáng, mức độ hư hỏng loại đèn) Quản lý Sử dụng Năng lượng 30 Các yếu tố liên quan đến tiết giảm lượng chiếu sáng: • Kích thước phòng, cửa, tận dụng ánh sáng tự nhiện, phản xạ từ màu sơn trần, tường, sàn Quản lý Sử dụng Năng lượng 31 Tiết giảm lượng chiếu sáng Tiết giảm lượng chiếu sáng Các yếu tố liên quan đến tiết giảm lượng chiếu sáng: • Kích thước phòng, cửa, tận dụng ánh sáng tự nhiện, phản xạ từ màu sơn trần, tường, sàn • Tính chất công việc, độ rọi, độ chói yêu cầu • Loại bóng đèn, cách bố trí đèn, chóa đèn, độ cao lắp đèn, bố trị vị trí làm việc, công tắc đèn tập trung hay phân tán, mức tiêu thụ điện • Suy giảm độ sáng, tỷ lệ hư hỏng, làm vệ sinh • Hệ thống điều khiển chiếu sáng nhiều cấp Điều khiển tiết giảm lượng chiếu sáng:  Gia đình, văn phòng, nhà máy: • Đóng tắt đèn/cụm đèn hợp lý với sinh hoạt/công việc • Dùng thiết bị cảm ứng bật /tắt tự động  Đối với hệ thống chiếu sáng công cộng, vào thấp điểm: • Tắt bớt đèn • Giảm độ sáng đèn Tiết giảm lượng chiếu sáng Tiết giảm lượng chiếu sáng Quản lý Sử dụng Năng lượng 32 Chi phí lượng cho chiếu sáng công cộng: • Đèn HPS 400W, (giá khoảng 200 000đ) chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Biểu giá điện chiếu sáng: 1590đ/kWh • Tính chi phí tiền điện phải trả năm Quản lý Sử dụng Năng lượng ĐH Bách Khoa TP.HCM 34 Quản lý Sử dụng Năng lượng 33 Điều khiển tiết giảm lượng hệ thống chiếu sáng công cộng dùng thiết bị cấp độ sáng: • Để tiết kiệm lượng, gắn thiết bị tiết giảm độ sáng 50% công suất từ 22:30 đến 4:30 Yêu cầu chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Cho biết chi phí dùng cho thiết bị điều khiển cấp độ sáng có chi phí gia tăng là: triệu đồng/đèn Tuổi thọ năm • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh Tính SPP BCR năm với MAAR=10%? Quản lý Sử dụng Năng lượng 35 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Tiết giảm lượng chiếu sáng Điều khiển tiết giảm lượng chiếu sáng dùng thiết bị điều khiển độ sáng vô cấp: • Để tiết giảm độ rọi khuya, gắn thiết bị tiết giảm công suất 33% từ 22:30 đến 4:30 cho đèn HPS 400W Yêu cầu chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Cho biết chi phí gắn thiết bị triệu đồng/đèn Chi phí vận hành 100 ngàn đồng/năm Tổn hao thiết bị 2% bật đèn Tuổi thọ thiết bị năm • Giá điện chiếu sáng trung bình 1590đ/kWh Tính SPP BCR năm với MAAR=10%? Quản lý Sử dụng Năng lượng 36 Điều khiển tiết giảm lượng chiếu sáng:  Gia đình, văn phòng, nhà máy: • Đóng tắt đèn/cụm đèn hợp lý với sinh hoạt/công việc • Dùng thiết bị cảm ứng bật /tắt tự động  Đối với hệ thống chiếu sáng công cộng: • Dùng hệ thống đèn xen kẽ • Dùng đèn cấp độ sáng • Dùng hệ thống tiết giảm độ sáng tự động Quản lý Sử dụng Năng lượng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Đóng tắt đèn/cụm đèn hợp lý với nhu cầu: Đóng tắt đèn/cụm đèn hợp lý với nhu cầu: 37 Giảm bớt độ sáng lúc nghỉ ca Quản lý Sử dụng Năng lượng 38 Quản lý Sử dụng Năng lượng 39 Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Dùng thiết bị cảm ứng bật /tắt tự động: Dùng hệ thống đèn xen kẽ:  Tiết giảm khoảng 50% vào số thời điểm Quản lý Sử dụng Năng lượng ĐH Bách Khoa TP.HCM 40 Quản lý Sử dụng Năng lượng 41 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Dùng hệ thống đèn xen kẽ:  Tiết giảm khoảng 50% vào số thời điểm Quản lý Sử dụng Năng lượng 42 Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Dùng hệ thống đèn xen kẽ: • Đèn HPS 400W, chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Để tiết kiệm, dùng hệ thống đèn xen kẽ giảm 50% công suất từ 22:30 đến 4:30 • Cho biết chi phí gia tăng để đường dây nguồn triệu đồng/đèn • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh Tính SPP BCR năm với MAAR=10%? Quản lý Sử dụng Năng lượng 43 Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Dùng đèn cấp độ sáng: Có thể tiết giảm bớt bóng so le để giảm thiểu điểm mù Quản lý Sử dụng Năng lượng 44 Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng ĐH Bách Khoa TP.HCM 45 Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Dùng đèn cấp độ sáng: • Đèn HPS 400W, chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Để tiết kiệm, dùng hệ thống đèn cấp độ sáng, giảm 400W/250W công suất từ 22:30 đến 4:30 Giả sử tổn hao ballast 5% • Cho biết dùng balast cấp độ sáng có chi phí gia tăng là: 300 ngàn đồng/ballast chi phí lắp thêm dây điều khiển 700 ngàn đồng/đèn • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh Tính SPP BCR năm với MAAR=10%? Quản lý Sử dụng Năng lượng Quản lý Sử dụng Năng lượng 46 Dùng hệ thống tiết giảm độ sáng tự động :  Điều khiển thay đổi biên độ điện áp Quản lý Sử dụng Năng lượng 47 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng VD 5.1 Điều khiển thay đổi điện áp đèn • Đèn HPS 400W, chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Để khiển tiết giảm độ sáng 40% công suất từ 22:30 đến 4:30 • Cho biết chi phí cho thiết bị điều khiển điện áp triệu đồng/đèn (tuổi thọ năm) Tổn hao thiết bị 2% bật đèn • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh • Tính tiền tiết kiệm năm đầu tiên? • Tính SPP BCR với MAAR=10%? 48 Quản lý Sử dụng Năng lượng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng 50 Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng 49 Dùng hệ thống tiết giảm độ sáng tự động :  Điều khiển góc pha điện áp dùng TRIAC Quản lý Sử dụng Năng lượng 51 VD 5.3 Điều khiển thay đổi công suất từ xa • Đèn HPS 400W, chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Để khiển tiết giảm độ sáng 33% công suất từ 22:30 đến 4:30 dùng trung tâm điều khiển • Cho biết chi phí cho thiết bị dimming từ xa triệu đồng/đèn Chi phí vận hành 500 ngàn đồng/năm Tổn hao thiết bị dimming 2% bật đèn Tuổi thọ thiết bị năm • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh, tăng10%/năm Nếu lãi, tính SPP BCR với MAAR=10%? Điều khiển thay đổi độ sáng phân tán đến đèn ĐH Bách Khoa TP.HCM Quản lý Sử dụng Năng lượng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Dùng hệ thống tiết giảm độ sáng tự động: Quản lý Sử dụng Năng lượng  Điều khiển công suất dùng driver/ballast điện tử Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng VD 5.2 Điều khiển thay đổi công suất phân tán • Đèn HPS 400W, chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Để khiển tiết giảm độ sáng 35% công suất từ 22:30 đến 4:30, sử dụng ballast điện tử • Chi phí ballast điện tử cao ballast sắt từ triệu đồng/đèn (không cần starter, tụ bù), tuổi thọ năm Chi phí cho trung tâm điều khiển triệu đồng/đèn Chi phí vận hành 500 ngàn đồng/năm • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh Nếu lãi, tính SPP BCR với MAAR=10%? Quản lý Sử dụng Năng lượng Dùng hệ thống tiết giảm độ sáng tự động : 52 Quản lý Sử dụng Năng lượng 53 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng Các phương pháp điều khiển tiết giảm lượng cho hệ thống chiếu sáng VD 5.4 Điều khiển thay đổi công suất từ xa • Đèn HPS 400W, chiếu sáng từ 18:30 đến 5:30 • Để khiển tiết giảm độ sáng 33% công suất từ 22:30 đến 4:30 dùng trung tâm điều khiển Đồng thời kết hợp tắt xen kẽ 50% số đèn • Cho biết chi phí cho thiết bị dimming từ xa triệu đồng/đèn Chi phí vận hành 500 ngàn đồng/năm Tổn hao thiết bị dimming 2% bật đèn Tuổi thọ thiết bị năm • Giá điện chiếu sáng 1590đ/kWh Nếu lãi, tính SPP BCR với MAAR=10%? Quản lý Sử dụng Năng lượng 54 55 Phone: 0908 468 100 Email: tcbinh@hcmut.edu.vn binhtc@yahoo.com Website: www4.hcmut.edu.vn/~tcbinh Tài liệu tham khảo: [1] Barney L Capehart,Wayne C Turner, William J Kennedy, Guide to Energy Management, The Fairmont Press, 2003 [2] Wayne C Turner, Steve Doty, Energy Management Handbook, The Fairmont Press and Taylor & Francis Ltd., 2006 [3] Richard A Panke, Energy Management Systems and Direct Digital Control, The Fairmont Press, Inc, Marcel Dekker, Inc, 2002 [4] Gilbert A McCoy, Todd Litman, John G Douglass, Energy-Efficient Electric Motor Selection Handbook, Washington State Energy Office Olympia, 1993 [5] Gilbert A McCoy, John G Douglass, Energy Management for Motor Driven Systems, Washington State University, 2000 [6] Energy Efficiency, Schneider Electric, 2012 [7] Dự án nâng cao hiệu sử dụng lượng doanh nghiệp nhỏ vừa Việt Nam – PECSME TB 57 56 58 ĐH Bách Khoa TP.HCM Quản lý Sử dụng Năng lượng Trần Công Binh GV ĐH Bách Khoa TP.HCM Tài liệu tham khảo Quản lý Sử dụng Năng lượng Mỗi trụ đèn có nhiều bóng cần DIM 59 10 Quản lý Sử dụng hiệu Năng lượng ThS Trần Công Binh 60 61 62 ĐH Bách Khoa TP.HCM 11 ... sắc đẹp • Quang hiệu thấp (