EN
Höjd för solbelyst gatubelysning och dess inverkan på belysningsprestanda
Invers-kvadratlagen
Ett exempel på omvänd kvadratlagen är fallet med en lyktpåle som är dubbelt så hög som en standardpåle. Belysningen vid marknivå kommer att minska med cirka 75 %. Till exempel förväntas en solenergidriven gatulykta placerad på 6 meters höjd ge endast en fjärdedel av belysningsstyrkan vid marknivå jämfört med en lykta placerad på 3 meters höjd. Detta är vanligtvis den främsta faktorn vid bestämning av hur hög en lyktpåle bör vara, särskilt i förhållande till vägens bredd. I allmänhet använder man en 1-till-1-metod. Med exemplet på den indiska standarden 3500 krävs för en 7 meter bred väg en lyktpåle av samma höjd för att uppnå en enhetlig belysning på över 20 lux. Glänta är ett allvarligt problem när lyktans monteringshöjd är låg. Det är också ett problem när ljuset justeras horisontellt i ljuskällans riktning. Högre pålar är effektivare för att minska glänta, och korrekt utformade lyktor får en större andel av ljuset dit det behövs. Mer energi kommer att användas för att producera mindre synligt ljus än för att producera mer synligt ljus med en hög effektförbrukning.
Höjd jämfört med effekt: Varför höjd är avgörande för solstrålkäglor på gatubelysning
Ökad höjd ger lamporna en bättre ljutspridning än ökad effekt. I vårt fall nästan fördubblades belysta området när höjden ökades från 4 meter till 8 meter, utan att effekten ökades. Detta är ett utmärkt exempel på hur placering jämförs med lampans effekt. Detta har även bevisats i fält i Gujarat: Gatubelysningsstolpar på 12 meter använde 25 % mindre energi för att täcka cirka 40 % större yta än stolparna på 8 meter. Högre paneler innebär färre omgivande skuggor från hinder, vilket bidrar till att samla in cirka 18 % mer energi under dagen. De flesta ingenjörer känner till detta, vilket är anledningen till att de fokuserar på höjd snarare än batterikapacitet för system som kostar cirka 120 USD mer per enhet. Det handlar helt enkelt om höjd – där system optimerar ljutfördelning, solenergiupptag, vindlast och systemets livslängd.
Sammanhangsmässigt optimal höjd för solkraftdrivna gatubelysningsstolpar
Höjden på solbelysning för gator bestäms av var den tekniska lösningen möter den omgivande kontexten. Följande är riktlinjer baserade på användningsfall.
Bostadsområden/parker (3–6 m): För gångvägar som är mindre än 7 m breda ger stolpar på 3–6 m med armaturer på 30–60 W en genomsnittlig belysningsstyrka på 15–20 lux. Detta ger en rimlig begränsning av ljutspridning samtidigt som gående zonen belysts bekvämt.
Stadsgator (8–10 m): För gator som är 8–12 m breda och kräver en belysningsstyrka på 30 lux kombineras lampor på 100 W med stolpar på 8–10 m. Installation på motsatt sida förbättrar också täckningseffektiviteten och minskar behovet av kortare avstånd mellan stolparna.
Motorvägar (10–14 m): För körbanor på 20 m eller mer, där hög synlighet krävs, är stolpar på 10–14 m med enheter på 100–200 W lämpliga och kan placeras med ett avstånd på 40–50 m för att minska bländning och ljutspridning.
En Luxman-studie (2023) visade att vid höjdavvikelser på mindre än ±1,5 m var ljutbytet upp till 40 % lägre och energin gick förlorad till 35 %, vilket understryker vikten av noggrann höjdsättning för att maximera fotometrisk prestanda och minska livscykelkostnaden.
Välja höjd för solbelysning för gator
Ta hänsyn till vägbredd, gatlampors höjd och avstånd mellan lamporna
Att uppnå de krävda ljusnivåerna över vägar är en perfekt balans mellan tre element – vägens bredd, masternas höjd och avståndet mellan masterna. Till exempel kräver en smal gångväg på cirka 3–4 meter mastar med ungefär samma höjd (cirka 3–4 meter) placerade med ett avstånd på cirka 10–15 meter mellan varandra för att undvika de fruktade mörka zonerna mellan belysningspunkterna. När det gäller bredare vägar, till exempel 8–12 meter breda, ändras masternas höjd och avstånd mellan dem avsevärt. Masterna måste då vara 8–10 meter höga och placeras med ett avstånd på 25–30 meter. Denna konfiguration uppfyller i allmänhet IES RP-8-riktlinjerna. Matematiken säkerställer att vi uppfyller de obligatoriska kraven på ljusstyrka, samtidigt som bländning och ljusintrång på intilliggande fastigheter begränsas.
Det finns kompromisser mellan solpanelernas verkningsgrad, vindlasten och panelernas höjd.
Vindlasten ökar med höjden, vilket innebär att stolparna måste byggas av bra material (t.ex. galvaniserad stål) för vindhastigheter på ca 150 km/h. Den positiva sidan är att ökad höjd på stolparna ger solpanelerna bättre tillgång till solljus utan hinder från skugga från omgivande byggnader eller träd. För konstruktörer och ingenjörer finns det alltid en avvägning som måste beaktas. Enligt fältrapporter mottagna under 2023 ökar materialkostnaden med ca 18 % vid ökad höjd, medan energiproduktionen ökar med ca 9 % per dag. Även om PWM-regulatorer hanterar delvis skuggade förhållanden kan de ändå inte fullständigt kompensera för en för stor höjd. Ju längre kablar, desto större effektförluster. Montering blir mer komplicerad och vinkeln kan bli för platt för att uppnå god solbelysthet.
Från standarddokumentation till verifiering av fältdata: IS 3500
Överensstämmelse med IES RP-8 och IS 3500 luxkrav för alla vägklasser
När det gäller överensstämmelse med IES RP-8 och Indiens standard IS 3500 är höjden på solgatanlyktan en av de största påverkande faktorerna för att uppnå standarderna. Några exempel inkluderar:
- Bostadsgränder (bredd: 5 m): 6 m stolpar ger 10–15 lux
- Samlingsvägar (bredd: 7–10 m): 8 m stolpar kan uppfylla minimikravet på 20 lux enligt IS 3500
- Motorvägar (bredd: 12 m och mer): Stolpar på 10 m och högre säkerställer en enhetlig belysningsnivå på ≥30 lux, vilket krävs för säker färd i hög hastighet
Låga stolpar kan skapa icke-kompatibla mörka zoner, medan för höga stolpar kan leda till ojämn belysning och energiförluster. En senaste granskning (2023) i Gujarat visade att 22 % av byvägarna inte uppfyllde kravet på minst 10 lux enligt IS 3500, eftersom stolparna var högre än 6 m. Detta understryker betydelsen av adekvat utformning av väg- och gatutillbehör.
Fältundersökning: 8 m kontra 12 m stolpar på en landsbygdsväg med bredden 7 m i Gujarat, Indien
en tolv månader lång provperiod genomfördes för att utvärdera stolphöjderna på en väg med bredden 7 m.
Även om den 8 meter höga masten gav en positiv, ljusare fläck här och där, var installationen med 12 meter mast definitivt den bästa, sett ur perspektivet av genomsnittlig belysningsstyrka (lux) och jämn ljutfördelning på vägbanan, med ett värde på 0,68 jämfört med 0,41 för den kortare masten. Föraren kommer definitivt att uppleva mindre ansträngning längs vägen, och mindre ljus kommer att spridas ut i de intilliggande fälten, vilket bättre uppfyller indiska Dark Sky-standarder. Med hänsyn till allt detta har vi lärt oss att vid installation av solbelysning för gator är god täckning av yttersta vikt och är att föredra framför hög belysningsstyrka (lux). Jämnhet är det bästa kvalitetsmåttet jämfört med endast ett högt lux-värde.
Vanliga frågor
Vad är kvadratlagen för avståndet i samband med solbelysning för gator?
Kvadratlagen för avståndet innebär att när höjden på belysningsmasten fördubblas minskar markbelysningen till en fjärdedel av den ursprungliga belysningsstyrkan och ger vägledning för placeringen av belysningsmasta i förhållande till avståndet.
Vad gör att masthöjd är mer värdefull än effekt när det gäller solstrålkarmar?
När det gäller solstrålkarmar är höjd mer värdefull än effekt eftersom den påverkar ljusfördelningens räckvidd i större utsträckning än enbart ökad effekt. Det finns exempel från Gujarat i Indien där justering av masthöjden ledde till bättre ljusfördelning och till och med minskad elkonsumtion.
Vilka är miljöerna och masthöjdsparametrarna?
masthöjder på 3–6 meter är idealiska för bostadsområden och parker, medan masthöjder på 8–10 meter bör användas vid stadsgator och masthöjder på 10–14 meter rekommenderas för motorvägar för att uppnå tillräcklig belysning som samtidigt är energieffektiv.
Vilka är nackdelarna med att öka masthöjden?
Nackdelarna med att öka masthöjden är att det kan innebära högre materialkostnader, ökad exponering för vind samt möjliga problem med energieffektivitet och ljusfördelning om inte masten är korrekt utformad.