Нашу жизнь невозможно представить без искусственного освещения. Для жизни и работы людям просто необходимо освещение с применением ламп. Раньше для этого использовались только обычные лампочки накаливания.
Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через нить, в световую. В лампах накаливания вольфрамовая нить под действием электрического тока раскаляется до яркого свечения. Температура разогретой нити достигает 2600-3000 градусов С. Колбы ламп накаливания вакуумируются или заполняются инертным газом, в среде которого вольфрамовая нить накала не окисляется: азотом; аргоном; криптоном; смесью азота, аргона, ксенона. Лампы накаливания сильно греются в процессе эксплуатации.
С каждым годом все больше увеличиваются потребности человечества в электроэнергии. В результате анализа перспектив развития технологий освещения, наиболее прогрессивным направлением эксперты признали замену устаревших ламп накаливания энергосберегающими лампами. Причиной этого специалисты считают значительное превосходство последнего поколения энергосберегающих ламп над «жаркими» лампами.
Энергосберегающими лампами принято называть люминесцентные лампы, которые входят в обширную категорию газоразрядных источников света. Газоразрядные лампы в отличие от ламп накаливания излучают свет благодаря электрическому разряду, проходящему через газ, заполняющий пространство лампы: ультрафиолетовое свечение газового разряда преобразуется в видимый нам свет.
Энергосберегающие лампы состоят из колбы, наполненной парами ртути и аргоном, и пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено специальное вещество, называемое люминофор. Под действием высокого напряжения в лампе происходит движение электронов. Столкновение электронов с атомами ртути образует невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет.
Преимущества энергосберегающих ламп
Главным преимуществом энергосберегающих ламп считается их высокая световая отдача, превышающая тот же показатель ламп накаливания в несколько раз. Энергосберегающая составляющая как раз и заключается в том, что максимум электроэнергии, запитанной на энергосберегающую лампу, превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 90% электроэнергии уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки.
Другим несомненным преимуществом энергосберегающих ламп является их срок службы, который определяется промежутком времени от 6 до 15 тысяч часов непрерывного горения. Эта цифра превышает срок службы обычных ламп накаливания приблизительно в 20 раз. Наиболее частая причина выхода из строя лампы накаливания – перегорание нити накала. Механизм работы энергосберегающей лампы позволяет избежать этой проблемы, благодаря чему они имеют более длительный срок службы.
Третьим достоинством энергосберегающих ламп можно назвать возможность выбора цвета свечения. Он может быть трех видов: дневным, естественным и теплым. Чем ниже цветовая температура, тем ближе цвет к красному, чем выше – тем ближе к синему.
Еще одним преимуществом энергосберегающих ламп является незначительное тепловыделение, которое позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах. Использовать в них лампы накаливания с высокой температурой нагрева нельзя, так как может оплавиться пластмассовая часть патрона, либо провод.
Следующее преимущество энергосберегающих ламп в том, что их свет распределяется мягче, равномернее, чем у ламп накаливания. Это объясняется тем, что в лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали, а энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Из-за более равномерного распределения света энергосберегающие лампы снижают утомляемость человеческого глаза.
Недостатки энергосберегающих ламп
Энергосберегающие лампы имеют также и недостатки: фаза разогрева у них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость. Также у энергосберегающих ламп встречается мерцание.
Другим недостатком энергосберегающих ламп является то, что человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров. Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп при близком расположении к ним может быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи и тем, кто подвержен дерматологическим заболеваниям. Однако если человек находится на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров от ламп, вред ему не наносится. Также не рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы мощностью более 22 ватт, т.к. это тоже может негативно отразиться на людях, чья кожа очень чувствительна.
Еще одним недостатком является то, что энергосберегающие лампы неприспособлены к функционированию в низком диапазоне температур (-15-20ºC), а при повышенной температуре снижается интенсивность их светового излучения. Срок службы энергосберегающих ламп ощутимо зависит от режима эксплуатации, в частности, они не любят частого включения и выключения. Конструкция энергосберегающих ламп не позволяет использовать их в светильниках, где есть регуляторы уровня освещенности. При снижении напряжения в сети более чем на 10% энергосберегающие лампы просто не зажигаются.
К недостаткам можно также отнести содержание ртути и фосфора, которые, хоть и в очень малых количествах, присутствуют внутри энергосберегающих ламп. Это не имеет никакого значения при работе лампы, но может оказаться опасным, если ее разбить. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации (их нельзя выбрасывать в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры).
Еще одним недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с традиционными лампами накаливания является их высокая цена.
Энергосберегающие стратегии Евросоюза
В декабре 2005 года ЕС выпустил директиву, обязывающую все входящие в него страны разработать национальные планы действий по повышению энергоэффективности (EEAPs – Energie–Effizienz–Actions–Plane). В соответствии с EEAPs в ближайшие 9 лет (с 2008 по 2017 годы) каждая из 27 стран ЕС должна достигать ежегодно хотя бы 1% экономии электроэнергии во всех секторах ее потребления.
По заданию Еврокомиссии схему реализации EEAPs разработал Вуппертальский институт (Германия). Начиная с 2011 года, все страны ЕС обязаны неукоснительно выполнять эти обязательства. Разработка и контроль выполнения планов по повышению энергоэффективности систем искусственного освещения поручена специально созданной рабочей группе – ROMS (Roll out Member States). Она была образована в начале 2007 года Европейским союзом производителей осветительных приборов и их компонентов (CELMA) и Европейским союзом изготовителей источников света (ELC). По расчетным оценкам экспертов этих союзов, все 27 стран ЕС за счет внедрения энергоэффективных осветительных средств и систем имеют реальные возможности для суммарного сокращения эмиссии СО2 почти на 40 млн. т/год, из них: 20 млн т/год СО2 – в частном секторе; 8,0 млн т/год СО2 – в общественных зданиях различного назначения и сфере услуг; 8,0 млн т/год СО2 – в промышленных зданиях и мелких производствах; 3,5 млн т/год СО2 – в установках наружного освещения городов. Экономии электроэнергии будет содействовать также внедрение в практику проектирования осветительных установок новых европейских светотехнических нормативов: EN 12464–1 (Освещение рабочих мест в помещениях); EN 12464–2 (Освещение рабочих мест под открытым небом); EN 15193–1 (Энергетическая оценка зданий. Энергетические требования к освещению – оценка потребности электроэнергии для освещения).
В соответствии со статьей 12 директивы ESD (Energy Services Directive) Еврокомиссия делегировала Европейскому комитету по нормированию в электротехнике (CENELEC) мандат на разработку специальных норм по энергосбережению. Эти нормы должны предусматривать гармонизированные методы расчета характеристик энергоэффективности как зданий в целом, так и отдельных изделий, установок и систем в комплексе инженерного оборудования.
В представленном в октябре 2006 года Еврокомиссией плане действий по энергосбережению были приведены жесткие стандарты по энергоэффективности для 14 групп товаров. Список данных товаров был увеличен до 20 позиций в начале 2007 года. К товарам, подлежащим особому контролю по энергосбережению, были отнесены осветительные приборы для уличного, офисного и бытового использования.
В июне 2007 года европейские производители осветительного оборудования опубликовали подробности, касающиеся постепенного свертывания производства низкоэффективных осветительных лампочек, предназначенных для бытовых нужд, и их полного вывода с европейского рынка к 2015 году. В соответствии с приведенными расчетами, эта инициатива приведет к снижению на 60% выбросов СО2 (на 23 мегатонны в год) бытовыми осветительными приборами, экономии в сумме около 7 млрд евро или 63 тысяч гиговатт-часов электроэнергии в год.
Специальный уполномоченный Евросоюза по энергетическим вопросам Андрис Пибалгс высказал удовлетворение инициативой, выдвинутой производителями осветительного оборудования. В декабре 2008 года Еврокомиссия приняла решение об отказе от ламп накаливания. Согласно принятому постановлению, потребляющие много электроэнергии источники света будут заменены на энергосберегающие постепенно:
сентябрь 2009 года – запрещаются матовые и прозрачные лампы накаливания более 100 Вт;
сентябрь 2010 года – не допускаются прозрачные лампы накаливания более 75 Вт;
сентябрь 2011 года – запрещаются прозрачные лампы накаливания более 60 Вт;
сентябрь 2012 года – вводится запрет на прозрачные лампы накаливания более 40 и 25 Вт;
сентябрь 2013 года – вводятся жесткие требования для компактных люминесцентных ламп и светодиодных светильников;
сентябрь 2016 года – вводятся жесткие требования для галогенных ламп.
По оценкам экспертов, в результате перехода на энергосберегающие лампочки потребление электричества в странах Европы снизится на 3–4%. Министр энергетики Франции Жан-Луи Борло оценил потенциал энергосбережения в 40 тераватт-часов в год. Почти столько же экономии даст ранее принятое Еврокомиссией решение об отказе от традиционных ламп накаливания в офисах, на предприятиях и на улицах.
Энергосберегающие стратегии России
В 1996 году в России был принят Закон «Об энергосбережении», который в силу целого ряда причин так и не заработал. В ноябре 2008 года Госдума приняла в первом чтении проект закона "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности", предусматривающий введение нормативов энергоэффективности устройств мощностью свыше 3 кВт.
Целями введения норм, предусмотренных проектом закона, является повышение энергетической эффективности и стимулирование энергосбережения в Российской Федерации. Согласно проекту закона, меры государственного регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности осуществляются путем установления: перечня показателей для оценки эффективности деятельности органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органов местного самоуправления в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности; требований к производству и обороту энергетических устройств; ограничений (запрета) в области производства в целях реализации на территории Российской Федерации и оборота в Российской Федерации энергетических устройств, допускающих непроизводительный расход энергетических ресурсов; требований учета производства, передачи и потребления энергетических ресурсов; требований по энергетической эффективности для зданий, строений и сооружений; требований к содержанию и срокам проведения мероприятий по энергосбережению в жилищном фонде, в том числе для граждан – собственников квартир в многоквартирных домах; требований обязательного распространения информации в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности; требований по реализации информационных и образовательных программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
2 июля 2009 года президент России Дмитрий Медведев, выступая на заседании президиума Госсовета по вопросам повышения энергоэффективности российской экономики, не исключил, что в России в целях повышения энергоэффективности будет введен запрет на оборот ламп накаливания.
В свою очередь министр экономического развития Эльвира Набиуллина по итогам заседания президиума Госсовета РФ сообщила, что запрет на производство и оборот ламп накаливания мощностью более 100 Вт может быть введен с 1 января 2011 года. По словам Набиуллиной, соответствующие меры предусматривает проект закона об энергоэффективности, который готовится ко второму чтению.