EN
Gatvių klasifikacijos ir saulės energijos gatvės šviestuvų apšvietimo standartų analizė
Apšvietimo standartai pagal gatvių klasę remiantis CIE ir IES rekomendacijomis: gyvenamieji rajonai, rinkimo gatvės, arterinės gatvės, magistralės
Kelio klasifikacija nulemia būtiną minimalų šviesos intensyvumą (liuksus), kad saulės energijos gatvės šviestuvai veiktų efektyviai ir saugiai. Pagal tarptautinius pripažintus standartus CIE S 017 ir IES RP-8:
Gyvenamųjų gatvių atveju reikalaujama 5–10 liuksų apšvietimo lygio, kuris yra pakankamas pėdvyriams, nekeliant akims nepatogumų dėl blizgesio ar šviesos išsisklaidymo už nustatytų ribų.
Rinkimo keliams, kuriuose eismo srautas ir važiavimo greitis yra vidutiniai, reikia 10–15 liuksų.
Šaligatviams (arteriniams keliams), kuriuose transporto priemonių greitis ir tankis yra dideli, reikalaujama ne mažiau kaip 20 liuksų apšvietimo lygio, o šio vienodumo turi būti griežtai laikomasi.
Automagistralėms reikia 15–30 liuksų apšvietimo lygio, kur specialus išilginis vienodumas leidžia vairuotojams laiku reaguoti, palaikant aukštą važiavimo greitį.
Bet kokia kelio klasifikacijos netikslumas gali sukelti: 1) nepakankamą apšvietimą, kuri susijusi su 40 % padidėjusiu naktinių avarijų skaičiumi, arba 2) per didelį apšvietimą, kuris švaisto 35 % pagamintos energijos (Šviesos tyrimų centras, 2024 m.). Visada naudokite patikimus geografinių duomenų žemėlapio kūrimo įrankius, kad prieš projektuojant patvirtintumėte šių standartų nacionalines ar regionines versijas.
Vienodumo santykių (U1/U2) reikšmė ir sudėtingumas nuo tinklo nepriklausomose saulės energijos sistemose
Vienodumo santykiai – U1 (minimalus/vidutinis liuksai) ir U2 (minimalus/maksimalus liuksai) – turi būti laikomasi vizualinio saugumo tikslais nuo tinklo nepriklausomose saulės energijos gatvės apšvietimo sistemose. Tiksliniai ribiniai rodikliai yra U1 ≥ 0,4 ir U2 ≥ 0,7. Bet kuri vertė, žemesnė už šiuos santykius, sukuria pavojingą „zebro juostos“ efektą, dėl kurio kelias tampa vizualiai nepatogus, padidėja kritimo rizika, o lėtųjų kelių atveju – padidėja 55 % („Journal of Solar Energy“, 2023 m.).
Yra keletas priežasčių, dėl kurių nepasiekiamas reikiamas vienodumas:
- Stulpo aukštis netinkamai parinktas atsižvelgiant į kelio plotį (6 m aukščio stulpai įrengti 10 m pločio kelyje).
- Netaisyklingas tarpas tarp šviestuvų, pažeidžiantis 3–4 kartų aukščio taisyklę.
- Nepaisoma atspindinčių optinių elementų įtakos spinduliuotės plitimui ir apribojimui.
Prieš perkant įrangą, fotometrinė simuliacija yra vienintelis praktiškai įmanomas būdas išvengti perdaug sudėtingų sprendimų, kurie nekompromituoja apšvietimo aprėpties ir leidžia įvertinti vienodumą.
Atlikti fotometrinius išdėstymo skaičiavimus, kad būtų įvertintas saulės gatvės šviestuvų tarpas ir jų kiekis
Stulpo aukštis–tarpas–kelio plotis: pasiekiant optimalų apšvietimą be persidengimų ar tamsių vietų.
Veiksmingas saulės gatvės šviestuvų išdėstymas reikalauja subalansuoti tris kintamuosius: montavimo aukštį, stulpo tarpą ir kelio plotį. Pramonės praktikoje nustatytas tarpas yra 3–4 kartus didesnis už montavimo aukštį. Tai reiškia, kad 10 m aukščio stulpai turėtų būti išdėstyti kas 30–40 m. Siauriems keliams (ne platesniems nei 10 m) paprastai naudojamas vienpusis išdėstymas. Platesniems keliams stulpai turėtų būti išdėstyti įstrižai arba priešingoje kelio pusėje, kad būtų pašalinta centrinė tamsi zona. Kelio lenkimo vietose ir sankryžose reikia atlikti papildomus pozicijos derinimus, ypač kai šoninis matomumas veikia pėsčiųjų ir posūkius vykdančių transporto priemonių matomumą.
Svarbiausia, kad šviesos spindulių plotis atitiktų tarpą: ilgesniems tarpuose ir toliau vienas nuo kito esantiems šaltiniams reikėtų naudoti siaurus spindulius, o arti vienas kito esantiems šaltiniams – platų spindulį, kad būtų išvengta jų persidengimo. Paprastai šio dizaino fotometrinis bandymas, o ne apytiksliai skaičiavimai, turėtų patvirtinti, kad U1 ≥ 0,4 ir U2 ≥ 0,7.
Saules gatvės šviestuvų kiekio skaičiavimas žingsnis po žingsnio: nuo tikslinės apšviestumo reikšmės (liuksai) iki bendro šviesos srauto (lumenai) ir galiausiai iki vienetų skaičiaus
Pirmasis žingsnis nustatant reikiamą saulės gatvės šviestuvų skaičių – tai pradėti nuo logikos grandinės, o ne nuo spėliojimų, paremtų apšviestumo reikšme. Šis procesas susideda iš šių žingsnių
Toliau reikėtų atsižvelgti į praktines nuostolas: apskaičiuojant bendrą šviesos srautą, reikia nustatyti vieno šviestuvo išvesties šviesos srautą ir taikyti priežiūros koeficientą (0,7–0,8), kad būtų atsižvelgta į šviesos srauto mažėjimą, dulkes ir optinius užteršimus.
Pavyzdys: su 8000 lumenų šviestuvu ir 0,75 priežiūros koeficientu → 60 000 ÷ (8000 × 0,75) = 10 vienetų.
Atstumo patvirtinimas tiek geometrinės, tiek fotometrinės pozicijos požiūriu: Įsitikinkite, kad apskaičiuotas atstumas atitinka 3–4 kartų aukščio taisyklę ir patvirtintas modeliavimo rezultatais (atsižvelgiant į išspinduliuotos šviesos pusiausvyrą). Šis dvigubas patvirtinimas padeda išvengti tiek nepakankamos apšvietos, tiek nereikalingų įrangos sąnaudų dėl šviesos intensyvumo sumažėjimo mažiau nei 50 % numatyto apšvietimo lygio.
Saulės energijos gatvės šviestuvų sistemos techninės įgyvendinamumo patvirtinimas atlikus energijos balanso analizę.
Dienos energijos biudžetavimas: LED apkrova, veikimo trukmė, baterijos naudingoji talpa ir saulės energijos pakrovimo marža
Saulės energijos gatvės šviestuvų sistema integruojama remiantis kasdieniu energijos balansu, o ne tik viršutine galia. Pirmiausia nustatome sistemos energijos suvartojimą naktį:
LED apkrova (Wh) = šviestuvo galia × veikimo trukmė (pvz., 60 W × 10 val. = 600 Wh).
Be to, turime atsižvelgti į naudingą baterijos talpą, kurią lemia litio jonų baterijos ir kuri sudaro 80–90 % bendros baterijos talpos dėl iškrovimo gylies ribų bei naudingumo nuostolių. Taigi 1000 Wh baterija vidutiniškai išduoda ~850 Wh.
Be to, jūsų saulės elektrinės galia turi būti parinkta su 25 % pakrovimo atsarga, kad ne tik padengtų kasdienę energijos sąnaudą, bet ir užtikrintų veikimą per 2–3 iš eilės einančias debesuotas dienas. Todėl kasdienis tikslas turi būti generuoti 1,25 kartų daugiau energijos nei bendros apkrovos reikalavimai, pavyzdžiui, 600 Wh × 1,25 = mažiausiai 750 Wh saulės energijos kasdien.
Sistemos, kurios nepatenkina šio trijų dalių patikrinimo, rizikuojama dažnais nutraukimais arba greitesniu baterijų gedimu. Visada pritaikykite saulės elementų galią remdamiesi konkrečios vietovės saulės spinduliavimo duomenimis – ne bendrais vidurkiais.
D.U.K.: Dažniausiai užduodami klausimai apie saulės gatvės šviestuvus
Skirtingų tipų keliams taikomi skirtingi apšvietimo standartai. Kokie tai standartai?
Kelio apšvietimo standartai yra tokie: gyvenamųjų kelių (5–10 liuksų), rinkimo kelių (10–15 liuksų), pagrindinių kelių (≥20 liuksų) ir greitkelių (15–30 liuksų).
Kodėl vienodumo santykis laikomas svarbiu saulės gatvės šviestuvų diegimui?
Taip. Vienuodumo santykis reiškia vidutinės šviesos intensyvumo ir minimalios šviesos intensyvumo santykį tam tikroje vietoje. Saulei veikiamų gatvės šviestuvų atveju rekomenduojamas U1 (min/vid.) santykis ne mažesnis kaip 0,4 ir U2 (min/max) santykis ne mažesnis kaip 0,7, kad būtų išvengta staigių apšvietimo pokyčių („zebro juostų“ efekto), kurie gali pakenkti saugumui.
Kaip nustatyti saulės gatvės šviestuvų skaičių, kurį reikia įdiegti?
Nustačius tikslinį apšvietimą, galima apskaičiuoti bendrą liumenų kiekį, reikalingą kelio ploto apšvietimui. Po to, atsižvelgiant į realiuoju laiku vykstančius nuostolius ir fotometrines tarpų taisykles, galima tiksliai nustatyti reikiamą šviestuvų skaičių.
Kaip nustatyti tinkamą saulės baterijos ir akumuliatoriaus sistemos dydį?
Pirmiausia nustatykite kasdieninę energijos apkrovą. Antra, pasirinkite akumuliatorių su 80–90 % naudingosios talpos ir suprojektuokite saulės baterijų sistemą taip, kad būtų užtikrintas mažiausiai 25 % įkrovos atsarginis pajėgumas prastomis orų sąlygomis.