EN
Оценка производительности солнечного уличного фонаря и оценка места установки
Проведение полевой оценки затенённости, рельефа местности и освещённости
Успешная установка солнечных уличных фонарей начинается с оценки объекта на месте. Первым шагом является проверка затенения и оценка годового затенения панелей зданиями и окружающими деревьями. (Согласно данным Национальной лаборатории возобновляемой энергетики США (NREL) за 2023 г., наличие препятствий может снизить эффективность солнечных панелей примерно на 50 %). Оцените ландшафт с учётом возможных изменений, чтобы определить приоритетные места для установки фонарей. Если требуется дополнительное освещение для обеспечения необходимого уровня видимости, измерьте освещённость с помощью люксметра.
Соблюдение целевых показателей освещённости в соответствии со стандартами IESNA: критерии равномерности, бликов и вертикальной освещённости
Установка солнечного уличного фонаря должна соответствовать стандартам освещения дорог, установленным Обществом инженеров-осветителей Северной Америки (IESNA) RP-8. Согласно этим стандартам, при оценке средней освещённости дорог в диапазоне от 10 до 20 люкс соотношение между максимальной и минимальной освещённостью ярких участков должно составлять примерно 4:1. Применение оптики с резким ограничением светового потока снижает ослепление до уровня, соответствующего верхнему пределу стандарта IESNA по ослеплению — 0,3 для вертикальной освещённости. Для освещения пешеходных зон предъявляется требование обеспечить вертикальную освещённость не менее 3 люкс, что может быть достигнуто с помощью фотометрических расчётов.
Учёт экологических и климатических факторов для повышения срока службы солнечных уличных фонарей
Для соблюдения требований зонирования в прибрежных регионах будут использоваться алюминиевые опоры морского исполнения, устойчивые к воздействию соли, и корпуса со степенью защиты IP68. В регионах высокой пустыни потребуются изменения, направленные на борьбу с пылью и обеспечение сухой вентиляции. Для эксплуатации в условиях холода (–30 °C) в регионах высокой пустыни будут применяться нагревательные элементы и литий-железо-фосфатные аккумуляторы. При установке в жарких тропических регионах предъявляются требования к теплоизоляции, способствующей стабильной работе драйверов светодиодов. После 5 лет эксплуатации с учётом этих адаптаций снижение светового потока составит менее 10 % (т.е. останется более 90 % от исходного значения).
Стратегическое проектирование и размещение солнечных панелей для оптимизации освещённости уличных солнечных фонарей
Оптимизированное размещение опор с учётом их высоты и ориентации, основанное на категории дороги и характеристике светового потока
Производительность пропорциональна конструкции и технологии. Как классифицированные дорожные столбы, фотометрическое моделирование с использованием специализированного программного обеспечения определяет «типичное» расстояние между столбами с учётом рекомендуемого шага: для магистральных дорог — в 2,5–4 раза больше высоты столба, а для жилых улиц — в 3–5 раз больше высоты столба. Например, для достижения рекомендованной IESNA равномерности освещения при высоте столбов 10 метров расстояние между ними на автомагистрали составит 25–40 метров. Также важно при определении ориентации обеспечить максимальный южный наклон столбов под углом 15°–30°, что повышает эффективность сбора солнечной энергии на 18 % в умеренных климатических зонах. К структурным факторам, влияющим на проектирование, относятся кривизна дороги, ширина проезжей части и плотность трафика, определяющие требуемый уровень освещённости.
Использование интегрированного проектирования оптики светодиодов: угол излучения и распределение света для освещения
Интеграция конструкции опоры и оптики обеспечивает оптимальное распределение света и баланс освещённости. Для распределения света по типу «крыло летучей мыши» с углами 60° × 120°, предназначенного для узких тротуаров, оптимальное перекрытие светильников составляет 25 % для поддержания равномерности освещённости на уровне 15 лк. При увеличении высоты установки опор максимальное расстояние между ними для дороги той же ширины составляет 8–12 метров. Применение передовых микро-призматических линз позволяет достичь классификационных рейтингов светового ограничения (в диапазоне от G6 до B0 согласно стандарту EN 13201), что снижает паразитное излучение света на 40 % по сравнению с рефлекторными системами. Основные переменные проектного расчёта включают угол пучка, используемый для управления светом, а также контроль рассеянного света за счёт применения асимметричного распределения света на опорах.
При таком подходе к интеграции учитываются направление проектирования, чтобы гарантировать эффективное использование каждого ватта проектной мощности, одновременно обеспечивая защиту от ослепляющего света и снижая общий объём проектного расчёта.
Рекомендации по проектированию солнечных уличных фонарей
Уличное солнечное освещение «все-в-одном» и сплит-системы: конструкция системы, охлаждение компонентов и удобство замены компонентов
Оценка интеграции моноблочных систем по сравнению с раздельными (сплит-системами) зависит от совокупности критериев стоимости, функциональности и конструкции. Интегрированные моноблочные системы объединяют солнечные фотоэлектрические модули (PV), аккумуляторы и светодиоды (LED) в единый блок вместо отдельных компонентов системы. Такой конструктивный подход исключает необходимость прокладки кабелей и сокращает время монтажа и строительства системы на месте на 40 %. Однако из-за отсутствия конструктивного решения для пассивного и/или активного конвективного охлаждения теплоотвод оказывается недостаточным, что приводит к повышению температуры и ускоренному деградированию литий-ионных аккумуляторов. Раздельные (сплит-) системы, в которых солнечные PV-панели, аккумуляторы и LED-контроллеры установлены отдельно, позволяют монтировать солнечные панели под оптимальным углом к солнечному излучению. Контроллеры аккумуляторов и LED, обеспечивающие достаточную вентиляцию и охлаждение, устанавливаются подземно (ниже уровня земли). В сплит-системах возможна замена отдельных компонентов даже при том, что подземная температура окружающей среды превышает 45 °C; в этом случае время и порядок технического обслуживания — независимо от ограниченных условий эксплуатации — будут разделены: замена аккумулятора в изолированном исполнении займёт примерно 15 минут, а замена всего моноблочного устройства — полное его извлечение. Моноблочные системы рекомендуются для быстрого муниципального развития, а сплит-системы — для экстремальных климатических условий, где предъявляются повышенные требования к изоляции и проверке возможности проведения технического обслуживания.
Место установки для уличного солнечного фонаря?
Степень защиты от проникновения, защита аккумулятора, соответствие стандартам Международной электротехнической комиссии (IEC) и Лабораторий страховых компаний (UL)
Вентиляция и совмещение требований к тепловой защите и защите аккумуляторов являются прямым следствием деградации литий-железо-фосфатных (LiFePO4) аккумуляторов. Корпусные системы должны проектироваться с классом защиты IP67, обеспечивающим защиту от воды и пыли. Рекомендуемые практики электробезопасности в соответствии со стандартами МЭК и UL включают двойную изоляцию постоянного тока (DC) и применение поляризованных, водонепроницаемых распределительных коробок с герметичным заземлением. Отсутствие коротких замыканий — основной причины 23 % всех отказов систем при аудитах безопасности возобновляемых источников энергии — обеспечивается применением устройств защиты от сверхтоков (OCPD), которые срабатывают и прерывают аварийный ток менее чем за 0,1 секунды. Система заземления является важнейшим аспектом проектирования электрических систем, поскольку это наиболее эффективный способ направить энергию удара молнии в землю и рассеять её.
Инженерия фундаментов с учётом сопротивления ветровому подъёму: глубина бетонного основания, армирование и определение несущей способности грунта
Конструкция фундамента определяет устойчивость к ветровым нагрузкам. Например, для опоры высотой 8 метров при скорости ветра 33 м/с конструкция фундамента рассчитывается следующим образом:
Фактор, требуемая величина, основание расчёта
Глубина бетонного основания: 1,2–1,8 метра — 1/6 высоты опоры плюс глубина промерзания грунта
Армирование: арматурная сетка диаметром 16 мм с шагом 200 мм, стандарт ASTM A615, предел прочности на растяжение
Несущая способность грунта ≥ 150 кН/м² (испытание на проникновение по стандарту ASTM D1586)
Для предотвращения выдергивания опоры ветром масса фундамента рассчитывается в соответствии со строительным кодексом ASCE 7-22; при этом тип грунта определяет размер подошвы фундамента. Например, для песчаного грунта ширина подошвы должна быть на 30 % больше, чем для глинистого. Срок твердения бетона составляет от 7 до 28 дней, что обеспечивает достижение им прочности на сжатие 25 МПа и предотвращает наклон или обрушение при урагане категории 3.
Часто задаваемые вопросы
Почему полевые испытания так важны при монтаже солнечного уличного фонаря?
Описательные полевые исследования в основном определяют правильные углы наклона для солнечных панелей и осветительных приборов, готовят различные условия затенения, а также измеряют и оценивают безопасные и оптимальные топографические уровни окружающей освещённости.
Какое влияние фотометрическое моделирование оказывает на размещение опор?
Фотометрическое моделирование уточняет проектирование дороги для определения оптимального расстояния между опорами.
Каковы результаты различных климатических адаптаций при проектировании солнечных уличных фонарей?
Большинство адаптаций — например, степень защиты IP67 и пылезащитные механизмы с регулируемой вентиляцией, а также дополнительные меры по тепловому управлению — обеспечивают стабильную работу фонарей в самых разных климатических условиях.
Какие ещё эффекты даёт применение раздельных (сплит-типа) систем уличного освещения?
Сплит-системы чрезвычайно выгодны для теплового управления и общего технического обслуживания, позволяя легко реализовывать долговечные конструкции, рассчитанные на эксплуатацию в экстремальных и других непредвиденных условиях.
Какие соображения безопасности являются наиболее важными при установке солнечных уличных фонарей?
Наиболее важные меры включают выполнение электрических подключений в соответствии со стандартами UL или IEC, использование защитных корпусов со степенью защиты IP67 и выше, а также создание устойчивых оснований, устойчивых к ветровым нагрузкам и другим погодным условиям.