EN
Оцінка ефективності сонячного вуличного ліхтаря та оцінка місця встановлення
Проведення польових оцінок затінення, рельєфу та освітлення
Успішне встановлення сонячних вуличних ліхтарів починається з оцінки місця встановлення. Першим кроком є перевірка затінення та оцінка річного затінення панелей будівлями й навколишніми деревами. (Затруднення можуть знизити ефективність сонячних панелей приблизно на 50 %, за даними NREL, 2023 р.). Оцініть ландшафт щодо можливих змін, щоб визначити пріоритетні місця для встановлення ліхтарів. Якщо потрібне додаткове освітлення для забезпечення необхідного рівня видимості, виміряйте освітленість за допомогою люксметра.
Дотримання цілей освітлення згідно з IESNA: критерії рівномірності, блиску та вертикальної освітленості
Установка сонячного вуличного ліхтаря повинна відповідати стандартам освітлення доріг, встановленим Товариством інженерів з освітлення Північної Америки (IESNA) RP-8. Згідно з цими стандартами, при оцінці середньої освітленості доріг у межах 10–20 люкс співвідношення між нижнім і верхнім діапазонами яскравості світлових плям має становити приблизно 4:1. Використання оптики з обмеженням світлового потоку зменшує блиск і забезпечує відповідність верхньому граничному значенню блиску за стандартами IESNA — 0,3 для вертикальної освітленості. Також існують вимоги щодо вертикальної освітленості не менше 3 люкс у зонах пішохідного руху, яких можна досягти за допомогою фотометричних оцінок.
Інтеграція екологічних та кліматичних чинників для підвищення терміну служби сонячних вуличних ліхтарів
Щоб відповідати вимогам зонувальних постанов для прибережних регіонів, алюмінієві стовпи морського класу (стійкі до солі) та корпуси зі ступенем захисту IP68 задовольнятимуть ці вимоги. У регіонах високих пустель необхідно внести зміни для контролю пилу та забезпечення сухої вентиляції. Для роботи в умовах низьких температур (–30 °C) у високих пустелях використовуються нагрівальні елементи та літій-залізо-фосфатні акумулятори. У гарячих тропічних умовах існують вимоги щодо теплоізоляції, які сприяють ефективній роботі драйверів світлодіодів. Після 5 років експлуатації за таких умов втрати світлового потоку становитимуть більше 90 %.
Стратегічне проектування та розташування сонячних панелей для оптимізації освітлення вуличних світильників на сонячній енергії
Оптимізоване розташування стовпів, їх висота та орієнтація з урахуванням класу дороги та проекції світла
Продуктивність пропорційна дизайну та технології. Як класифіковані дорожні стовпи, програмне забезпечення для фотометричного моделювання й проектування визначає «типову» відстань між стовпами з урахуванням відстані між ними в 2,5–4 рази більшої за висоту стовпів для магістральних доріг і в 3–5 разів більшої за висоту стовпів для житлових доріг. Наприклад, щоб досягти рекомендованої IESNA рівномірності освітлення, для стовпів висотою 10 метрів відстань між ними на шосе становитиме 25–40 метрів. Також важливо під час визначення орієнтації забезпечити максимальний південний нахил стовпів під кутом 15°–30°, що покращує загальну ефективність збору сонячної енергії на 18 % у помірному кліматі. До структурних факторів, що впливають на розрахунок, належать кривизна дороги, ширина дороги та щільність руху, які визначають рівень необхідного освітлення.
Використання інтегрованого проектування оптики світлодіодів: кут променя та розподіл світла для освітлення
Інтеграція конструкції щогли та оптичних елементів забезпечує оптимальний розподіл світла й баланс освітлення. Для розподілу типу «крило кажана» з кутами 60° × 120°, призначеного для вузьких тротуарів, оптимальне перекриття світильників становить 25 % для підтримання рівномірності освітлення на рівні 15 лк. При збільшенні висоти стовпів максимальна відстань між ними для дороги тієї самої ширини становить 8–12 метрів. Використання передових мікро-призматичних лінз дозволяє досягти класифікаційних оцінок обмеження світлового потоку (від G6 до B0 за стандартом EN 13201), що зменшує небажане розсіювання світла на 40 % порівняно з рефлекторними системами. Основними змінними проектування є кут променя, який використовується для керування світловим потоком, а також контроль розсіяного світла за допомогою асиметричного розподілу світла на щоглах.
Підхід до інтеграції враховує напрямок проектування, щоб гарантувати ефективне використання кожного вата проектної потужності, забезпечити безпечне відсутність осліплюючого світла та зменшити загальну проектну потужність.
Рекомендації щодо проектування сонячного вуличного освітлення
Універсальні та роздільні сонячні вуличні світильники: проектування системи, охолодження компонентів і простота заміни компонентів
Оцінка інтеграції уніфікованих (всі-в-одному) пристроїв порівняно з розділеними (спліт-) системами ґрунтується на поєднанні критеріїв вартості, функціональності та конструкції. Інтегровані уніфіковані пристрої об’єднують сонячні фотоелектричні модулі (PV), акумулятори та світлодіоди (LED) у єдину систему, що виключає необхідність окремих компонентів. Такий підхід до проектування продукту усуває потребу в електропроводці та скорочує час монтажу та будівництва системи на об’єкті на 40 %. Однак через відсутність проектування пасивного та/або активного конвективного охолодження відведення тепла є недостатнім, що призводить до підвищення температури й прискорює деградацію літій-іонних акумуляторів. Розділені (спліт-) системи, що складаються з окремих PV-панелей, акумуляторів та LED-пристроїв, дозволяють встановлювати сонячні фотоелектричні панелі під оптимальним кутом до сонячного світла. Контролери акумуляторів та LED, які забезпечують достатню вентиляцію та охолодження, монтуються підземно (нижче рівня поверхні землі). Спліт-системи дозволяють замінювати окремі компоненти навіть у разі, коли підземна температура навколишнього середовища перевищує 45 °C; у такому випадку час і конфігурація технічного обслуговування — незалежно від обмеженостей умов — розподіляються: ізолювання та заміна акумулятора займає близько 15 хвилин, а повне вилучення уніфікованого пристроїв «всі-в-одному» — відповідно, більше часу. Використовуйте уніфіковані системи для швидкого муніципального розвитку, а спліт-системи — у регіонах з екстремальним кліматом, де потрібне ізольоване підтвердження вимог щодо технічного обслуговування.
Монтажне розташування для вуличного сонячного ліхтаря?
Ступінь захисту від проникнення, захист акумулятора та відповідність міжнародним електротехнічним стандартам (IEC) і стандартам лабораторії Underwriters Laboratories (UL)
Вентиляція та поєднання вимог щодо теплової й акумуляторної захисту є прямими наслідками деградації літій-залізо-фосфатних (LiFePO4) акумуляторів. Системи корпусів мають бути розроблені зі ступенем захисту IP67, що забезпечує захист від води й пилу. Найкращі практики щодо електричної безпеки згідно з міжнародними стандартами IEC та UL передбачають подвійну ізоляцію постійного струму (DC) кабелю та використання поляризованих і водонепроникних роз’ємних коробок із герметично замкненим заземленням. Відсутність коротких замикань — основної причини 23 % усіх відмов систем під час аудитів безпеки в галузі відновлюваних джерел енергії — забезпечується за допомогою пристроїв захисту від перевантаження (OCPD), які спрацьовують і переривають аварійний струм протягом менше ніж 0,1 секунди. Заземлення є життєво важливим аспектом проектування електричних систем, оскільки це найефективніший спосіб спрямувати енергію блискавки до землі та розсіяти її.
Інженерія фундаментів з урахуванням опору підйомній силі вітру: глибина бетону, армування та визначення несучої здатності ґрунту
Конструкція фундаменту визначає стійкість до вітрового навантаження. Наприклад, конструкція фундаменту для стовпа заввишки 8 метрів при вітрі швидкістю 33 м/с дає такі результати:
Вимоги до коефіцієнтів та розрахункова основа
Глибина бетонного фундаменту — 1,2–1,8 метра: 1/6 висоти стовпа + глибина промерзання ґрунту
Армування — сітка з арматурних стрижнів діаметром 16 мм з кроком 200 мм, стандарт ASTM A615 (межа міцності на розтяг)
Несуча здатність ґрунту — не менше 150 кН/м² (випробування на проникнення за стандартом ASTM D1586)
Для запобігання відшаруванню фундаменту під дією вітрового підйому розрахунки маси фундаменту виконують згідно з будівельним кодексом ASCE 7-22; згідно з цим кодексом тип ґрунту визначає розміри опорної плити. Наприклад, для піщаного ґрунту ширина плити має бути на 30 % більшою, ніж для глинистого. Твердіння бетону протягом 7–28 днів забезпечує досягнення його межі міцності на стиск 25 МПа, що запобігає перекосу чи обвалу під час урагану III категорії.
Часто задані питання
Чому перевірка на місцевості є такою важливою для монтажу сонячного вуличного ліхтаря?
Неофіційні польові дослідження, по суті, визначають оптимальні кути нахилу сонячних панелей та світильників, підготовлюють різні умови затінення, вимірюють і оцінюють безпечний та ідеальний рівень освітленості в навколишньому середовищі з урахуванням рельєфу.
Які деякі ефекти фотометричного моделювання на розташування опор?
Фотометричне моделювання покращує деталізацію дороги для визначення оптимальної відстані між опорами.
Який результат різноманітних кліматичних адаптацій у проектуванні сонячних вуличних ліхтарів?
Більшість адаптацій, зокрема ступінь захисту IP67 та пилозахисні механізми з регульованою вентиляцією, а також додаткове теплове управління, забезпечують стабільну роботу ліхтарів у різноманітних кліматичних умовах.
Які інші ефекти мають роздільні системи вуличного освітлення?
Роздільні системи надзвичайно корисні для теплового управління та загального технічного обслуговування, що дозволяє легко реалізовувати конструкції, розраховані на тривалу експлуатацію в екстремальних та інших непередбачених умовах.
Які найважливіші аспекти безпеки слід враховувати під час встановлення сонячних вуличних ліхтарів?
Найважливіші заходи передбачають виконання електричних з’єднань у відповідності зі стандартами UL або IEC, використання захисних корпусів зі ступенем захисту IP67+, а також створення стабільних фундаментів, стійких до вітру та інших погодних умов.