Современные тенденции развития общества и скорость потребления не возобновляемых ресурсов сделали наиболее популярными направлениями науки и техники: энергоэффективность и энергосбережение. Сейчас в данной области ведется множество НИОКР, существует обширное количество производств готовой продукции, а так же широко развивается сфера услуг. Существенный вклад в это внес Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ “Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Так, согласно [1], с 2011 был запрещен оборот привычных всем ламп накаливания мощностью 100 Вт и более, а с 2014 года – 25 Вт и более, вследствие чего потребители стали вынуждены переходить на новые источники освещения. На сегодняшний день наилучшими показателями энергоэффективности среди известных видов световых приборов обладают светодиодные светильники. Однако более высокая стоимость по сравнению с другими аналогами делает их применение достаточно ограниченным, так как возникает проблема точного определения срока окупаемости замены низкоэнергоэффективных светильников на светодиодные.

Проанализировав способы определения эффективности замены других типов светильников на светодиодные(LED), было выяснено, что чаще всего рассматривается усредненное время работы устройства. Оно может быть круглосуточным в течение всего года и составлять 8640 часов в год [2], или 10-12 часов в сутки, что равно 3650-4380 часов в год [3],[4]. Данный подход может привести к ложным расчетам и не убедить покупателя в использовании технологии LED светильников. Кроме того, сегодня широкое развитие получила технология «умного» освещения, позволяющая увеличить экономию электроэнергии, с помощью автоматического регулирования режимов работы светильника в зависимости от наличия или отсутствия людей в зоне действия. Поэтому была поставлена задача создания аппаратного комплекса, способного просчитать время действительной работы осветительного прибора, путем определения присутствия людей в помещении.

Аппаратный комплекс включает в себя детектор присутствия людей на основе пироэлектрического датчика IRA-710 и платы связи с компьютером на основе микроконтроллера Attiny 2313 фирмы Atmel.

Принцип действия устройства основан на изменении величины напряжения на выходе пироэлектрического датчика на несколько мВ при воздействии теплоты тела человека в случае его присутствия в зоне чувствительности устройства. Для корректной работы схемы необходимы такие функциональные единицы, как:
стабилизация напряжения питания, служащая для защиты датчика и устранения ложных колебаний напряжения на выходе датчика;

усиление сигнала, поступающего с выхода чувствительного элемента, необходимое для определения верного значения воздействующей величины;

сравнение усиленного сигнала с эталонным для принятия решения о характере воздействия;

обработка и передача полученной информации на ПК, являющиеся связующим звеном между программной и аппаратной частью комплекса;

программное обеспечение, отслеживающее динамику посещаемости помещения и время работы светильников за время наблюдения.
Таким образом, в случае появления человека в зоне действия устройства срабатывает пироэлектрический датчик, который подает сигнал на микроконтроллер, обрабатывающий и передающий воздействующую величину в удобной форме для обработки на ПК, где начинается отсчет задержки времени нахождения человека в помещении. Если человек вышел из помещения, то сигнал с датчика перестает поступать, и на микроконтроллер приходит обратный предыдущему сигнал, отсчет времени на ПК заканчивается.

Разработанный аппаратно-программный комплекс может обеспечить более точное определение срока окупаемости замены низкоэнергоэффективных светильников на светодиодные, т.к. расчет дисконтированного срока окупаемости (DPBP) напрямую зависит от времени использования светильников, следовательно позволяет учесть ежегодные затраты на эксплуатацию, инфляцию и изменение тарифа на электроэнергию.

Условием окупаемости согласно [5] является выражение:

 (1)

где NPV(Net Present Value) – чистый дисконтированный доход;

PV (Present Value) – дисконтированный доход;

NCF (Net Cash Flow) – чистый денежный поток;

Investment – сумма инвестиционных вложений в проект;

r – ставка дисконтирования;

n – период анализируемого проекта;

i – шаг расчета (месяц, квартал, год), i=1, 2, …,n.

Исходя из (1), для определения срока окупаемости необходимо знать n, т.е. время, при котором была произведена смена значения NPV с «минуса» на «плюс». Для более точного расчета дисконтированного срока окупаемости необходимо исходить из формулы (2).

 (2)

где n- первый период времени с положительный значением NPV [5].

Для рассматриваемого случая определения эффективности замены различных видов светильников на светодиодные формула (1) будет выглядеть следующим образом:

 (3)

где  – мощность заменяемого светильника;

мощность светодиодного светильника;

 коэффициент использования (отношение, вычисленное при помощи аппаратно-программного комплекса k_исп = t_вкл / t_ср);

тариф на электроэнергию;

среднее время работы низкоэнергоэффективных светильников за интервал времени, соответствующий шагу расчета (i);

 издержки на эксплуатацию светодиодного светильника;

 издержки на эксплуатацию низкоэнергоэффективного светильника;

 стоимость светодиодного освещения.

Из (3) видно, что чем меньше коэффициент использования светильника и издержки на его эксплуатацию, тем выше чистый денежный приток, а значит тем меньше дисконтированный срок окупаемости.

Таким образом, данный аппаратно-программный комплекс позволяет более точно определить срок окупаемости замены одних светильников на более энергоэффективные в зависимости от места установки при осуществления технологии «умный дом». Вследствие этого данная технология может применяться в качестве одного из методов энергоаудита.

1. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261- ФЗ “Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации”. URL: http://www.rg.ru/2009/11/27/energo-dok.html
2. Расчет экономической эффективности светодиодных светильников при круглосуточном использовании. URL: http://mirkrep.ru/interesno/21258
3. Расчет экономической эффективности замены люминесцентных ламп на cветодиодные. URL: http://220blog.ru/pro-raschet/raschet-ekonomicheskoj-effektivnosti-zameny-lyuminescentnyx-lamp-na-svetodiodnye.html
4. Расчет эффективности светодиодных ламп. URL: http://www.energoportal.ru/articles/raschet-effektivnosti-svetodiodnyh-lamp-1796.html
5. Дисконтируемый период окупаемости Discounted pay-back period. URL: http://finance4people.ru/index.php/investment/investment-dpb

Все статьи автора «Горбунов Роман Викторович»