ارتفاع مصابيح الشوارع وأبعاد القطب ومصابيح LED مقابل مصابيح الطاقة الشمسية

أبعاد مصابيح الشوارع وارتفاعات الأعمدة: إجابات مباشرة لكل تطبيق

تتراوح مصابيح الشوارع عادة من 5 أمتار (16 قدمًا) إلى 12 مترًا (40 قدمًا) في الارتفاع، مع الطرق السكنية التي تستخدم أعمدة من 5 إلى 8 أمتار، والطرق الشريانية والجمعية تستخدم أعمدة من 8 إلى 10 أمتار، والطرق السريعة أو التقاطعات الكبيرة تستخدم أعمدة الصاري بارتفاع 10 إلى 14 مترًا. الارتفاع الدقيق لإضاءة الشارع ليس اعتباطيًا: فهو يتم تحديده من خلال عرض الطريق، ومستوى الإضاءة المطلوب على سطح الطريق، وترتيب التثبيت (ذراع واحدة، أو ذراع مزدوج، أو متوسط ​​مركزي)، ونمط توزيع الضوء لوحدة الإنارة المثبتة في الأعلى. يتيح فهم هذه العلاقات للمهندسين والبلديات ومصممي المناظر الطبيعية ومطوري العقارات تحديد ارتفاع العمود الصحيح منذ البداية بدلاً من اكتشاف عيوب الإضاءة بعد التثبيت.

يتم طرح مسألة مدى ارتفاع مصابيح الشوارع في عدة سياقات متميزة: تخطيط البنية التحتية، والتنمية الخاصة، واستبدال الأعمدة الحالية، ومطابقة مناظر الشوارع التراثية، وتحديد مصابيح الطاقة الشمسية الكل في واحد للمناطق خارج الشبكة. ولكل سياق معاييره الحاكمة وقيوده العملية، ويتناول هذا الدليل كل هذه المعايير ببيانات محددة بدلاً من التعميمات الواسعة. ويغطي أيضًا العلاقة بين اتجاه الألواح الشمسية وزاويتها لأنظمة الإضاءة الشمسية المثبتة على الأعمدة، وأبعاد وتطبيقات أعمدة إنارة الحدائق ومصابيح السياج الشمسية، والاختلافات الرئيسية بين مصابيح الشوارع LED، ومصابيح الشوارع HPS، ومصابيح الطاقة الشمسية الكل في واحد كإطار قرار لمواصفات الإضاءة.

ما مدى ارتفاع مصابيح الشوارع: معايير الارتفاع حسب الطريق ونوع التطبيق

يخضع ارتفاع عمود الإنارة لمعايير تصنيف الطرق، وقوانين تصميم الإضاءة الوطنية، ومتطلبات الإضاءة المنشورة في معايير مثل EN 13201 (أوروبا)، وANSI/IES RP-8 (أمريكا الشمالية)، وAS/NZS 1158 (أستراليا ونيوزيلندا). تحدد هذه المعايير الحد الأدنى لمتوسط ​​قيم الإضاءة لكل فئة من فئات الطرق، ويعد ارتفاع العمود أحد متغيرات التصميم الرئيسية التي يقوم مصمم الإضاءة بتحسينها لتحقيق الامتثال بأقل تكلفة تركيب.

مصابيح الشوارع السكنية والمحلية: من 5 إلى 8 أمتار

في الشوارع السكنية والطرق المسدودة والأسطح المشتركة وطرق الوصول المحلية التي يتراوح عرضها من 5 إلى 8 أمتار، تكون الأعمدة التي يتراوح ارتفاعها من 5 إلى 6 أمتار قياسية. عند هذا الارتفاع، يمكن لوحدة الإنارة ذات توزيع الإسقاط المتوسط ​​أن تضيء عرض طريق يتراوح من 6 إلى 8 أمتار على مسافات تتراوح من 25 إلى 30 مترًا مع تلبية الحد الأدنى من متطلبات الإضاءة الأفقية من 5 إلى 10 لوكس المحددة للطرق السكنية في معظم المعايير الوطنية. يعد العمود الذي يبلغ ارتفاعه 6 أمتار هو الارتفاع الأكثر شيوعًا لإضاءة الشوارع السكنية في المملكة المتحدة وأوروبا وأجزاء كثيرة من آسيا ، حيث تفضل أنماط الشوارع الحضرية الكثيفة الأعمدة الأقصر على مسافات أقرب على الأعمدة الطويلة على مسافات واسعة.

في الولايات المتحدة، تعد ارتفاعات الأعمدة السكنية التي تتراوح بين 7.6 متر (25 قدمًا) إلى 9.1 مترًا (30 قدمًا) أكثر شيوعًا، مما يعكس المقاطع العرضية الأوسع للطرق والنكسات الأكبر النموذجية لتصميم شوارع الضواحي في أمريكا الشمالية. غالبًا ما تستخدم أنواع الأعمدة المزخرفة المستخدمة في المناطق التاريخية وبيئات وسط المدينة أعمدة أقصر من 4 إلى 5 أمتار مع مصابيح كروية أو رؤوس فانوس لتحقيق المقياس البصري الصحيح لمناظر الشوارع الموجهة للمشاة.

مصابيح الشوارع المجمعة والشريانية: من 8 إلى 10 أمتار

عادةً ما تتم إضاءة الطرق الجماعية وطرق التوزيع الثانوية والشرايين الحضرية التي يتراوح عرضها من 9 إلى 14 مترًا بواسطة أعمدة يتراوح ارتفاعها من 8 إلى 10 أمتار. على مسافة 8 إلى 10 أمتار، يمكن لوحدة الإنارة ذات الإسقاط العريض أن تغطي مسارًا مكونًا من مسارين مع ترتيب تركيب واحد متدرج أو معاكس على مسافات تتراوح من 30 إلى 40 مترًا، مما يلبي متطلبات الإضاءة المتوسطة من 10 إلى 30 لوكس لفئات الطرق المجمعة والطرق الشريانية الصغيرة. يعتبر العمود الذي يبلغ طوله 8 أمتار مع ذراع تمديد واحد هو المواصفات القياسية لمعظم مشاريع إضاءة الطرق الشريانية الحضرية عبر برامج البنية التحتية في أوروبا والشرق الأوسط وجنوب شرق آسيا.

تشتمل أبعاد مصابيح الشوارع في فئة الارتفاع هذه عادةً على قطر عمود يتراوح من 76 إلى 114 ملم عند القاعدة، ويتناقص إلى 42 إلى 60 ملم في الأعلى، مع سمك جدار يتراوح من 3 إلى 5 ملم لأعمدة إنارة الشوارع الفولاذية المجلفنة بالغمس الساخن ومن 4 إلى 6 ملم لأعمدة الزينة. يضيف ذراع الوصول إسقاطًا أفقيًا يتراوح من 0.5 إلى 2.5 متر من محور العمود، مما يضع وحدة الإنارة فوق الطريق لتوزيع الضوء بشكل مثالي على سطح الطريق.

إنارة الطرق السريعة والسارية العالية: من 10 إلى 45 متر

تستخدم الطرق السريعة والطرق السريعة والدوارات الكبيرة والتقاطعات أعمدة يتراوح طولها من 10 إلى 14 مترًا للتركيب التقليدي على عمود أحادي الذراع أو ثنائي الذراع. بالنسبة للمناطق المفتوحة الكبيرة بما في ذلك ساحات حاويات الموانئ، ومواقف السيارات في الملاعب، والملاعب الرياضية، والساحات الصناعية، تحمل أعمدة الصاري العالية التي يتراوح ارتفاعها من 20 إلى 45 مترًا مصفوفات متعددة الإنارة مثبتة على شكل حلقة يمكنها إضاءة عدة هكتارات من عدد صغير من مواقع الأعمدة. يمكن لعمود الصاري الذي يبلغ ارتفاعه 30 مترًا والذي يحمل من 12 إلى 16 مصباحًا كشافًا LED بقدرة 500 واط أن يضيء مساحة تبلغ حوالي 2 هكتار بمتوسط إضاءة ثابتة تبلغ 30 لوكس مما يجعل أنظمة الصاري العالي الحل الأكثر اقتصادا لكل متر مربع من المساحة المضيئة للمساحات المفتوحة الكبيرة جدًا.

يتم تصنيع أعمدة الصاري الفولاذية لتطبيقات الصاري العالية من مقاطع فولاذية مخروطية أنبوبية بأقطار أساسية تتراوح من 400 إلى 700 ملم، وهي مصممة لتحمل أحمال الرياح التي تزيد عن 150 كم / ساعة والتحميل الديناميكي لمجموعة حلقات الإنارة. يتم تجهيز هذه الأعمدة عادةً برافعة وجهاز خفض يسمح بخفض حلقة الإنارة إلى ارتفاع العمل لاستبدال المصباح وصيانته دون الحاجة إلى معدات وصول مرتفعة.

أعمدة إنارة الشوارع الفولاذية وأعمدة الصاري الفولاذية: المواد والأبعاد والتصميم الهيكلي

يعتمد الأداء الهيكلي لتركيبات إضاءة الشوارع على العمود بقدر ما يعتمد على وحدة الإنارة. أعمدة إنارة الشوارع الفولاذية هي نوع الأعمدة السائد في البنية التحتية العالمية لإضاءة الشوارع، حيث تمثل ما يقدر بنحو 70 إلى 80 بالمائة من جميع تركيبات الأعمدة الجديدة في جميع أنحاء العالم ، نظرًا لمزيجها من القوة العالية، وجودة الأبعاد المتسقة، وعمر الخدمة الطويل، والقدرة على التصنيع بارتفاعات وتكوينات مخصصة لا يمكن أن تتطابق مع أعمدة الألومنيوم والخرسانة بسهولة. إن فهم الأبعاد الرئيسية ومعايير التصميم للأعمدة الفولاذية يتيح المواصفات والمشتريات الدقيقة.

أبعاد القطب القياسية: تخطيط العمود ولوحة القاعدة ومسمار التثبيت

معيار عمود إنارة الشوارع الفولاذي للتركيب بطول 8 أمتار له الأبعاد المادية النموذجية التالية:

• الارتفاع الكلي فوق الصف: 8.0 متر (مع 0.5 إلى 0.8 متر إضافي من التضمين تحت الدرجة لأعمدة الدفن المباشرة، أو لوحة قاعدة مثبتة بمسامير تثبيت مثبتة على مسافة 500 إلى 700 ملم في الأساس الخرساني)
• قطر القاعدة: 100 إلى 140 ملم للأعمدة المخروطية المدببة؛ 76 إلى 114 ملم للأعمدة الأسطوانية المستقيمة
• القطر العلوي: 42 إلى 60 مم، بحجم يناسب أحجام حنفية الإنارة القياسية (يحدد معيار EN 40 أقطار حنفية 42 مم و60 مم للتوافق مع وحدات الإنارة الأوروبية)
• سمك الجدار: 3.0 إلى 5.0 ملم لأعمدة إنارة الطرق القياسية؛ من 5.0 إلى 8.0 ملم للأعمدة الموجودة في المناطق شديدة الرياح أو التي تحمل تكوينات ثقيلة ذات ذراع مزدوج أو وحدات إنارة كبيرة
• أبعاد لوحة القاعدة: 250 × 250 مم إلى 400 × 400 مم، سمك 12 إلى 20 مم، مع أربع فتحات مسمار تثبيت بقطر دائرة مسمار 200 إلى 300 مم
• دخول الكابل: فتحة خروج بقطر 60 إلى 80 مم على ارتفاع 300 إلى 500 مم فوق مستوى سطح الأرض لإدارة الكابلات وفحص الوصول إلى الباب

عادةً ما يتم تشطيب أعمدة إنارة الشوارع الفولاذية بالجلفنة بالغمس الساخن إلى حد أدنى من طلاء الزنك يبلغ 85 ميكرومترًا (أي ما يعادل 600 جم لكل متر مربع) وفقًا لمعيار EN ISO 1461، مما يوفر عمرًا مصممًا للحماية من التآكل يتراوح من 30 إلى 50 عامًا في البيئات الحضرية النموذجية. يتم تطبيق طبقة مسحوق زخرفية أو تشطيبات طلاء مبللة على السطح المجلفن للتركيبات المحددة الألوان في مراكز المدن والحدائق والشوارع التراثية.

أعمدة الصاري الفولاذية للصاري العالي والإضاءة الرياضية

أعمدة الصاري الفولاذية بالنسبة لتطبيقات الصاري العالية، يتم تصميم الهياكل بدلاً من المنتجات المصنعة القياسية، حيث يتم تصميم كل عمود وفقًا لارتفاع معين ومنطقة رياح وحمل وحدة الإنارة وحالة الأساس. تشمل المعلمات الهيكلية الرئيسية لأعمدة الصاري الفولاذية ما يلي:

• درجة المادة: S355 أو ما يعادله من الفولاذ الهيكلي عالي الإنتاجية (الحد الأدنى لقوة الخضوع 355 ميجاباسكال)، مقارنةً بـ S235 المستخدم لأعمدة إضاءة الطرق القياسية، مما يوفر قدرة عزم انحناء أعلى مطلوبة للأعمدة الطويلة تحت أحمال الرياح
• الملف المقطعي: عمود مخروطي مستدق متعدد الأقسام تم تجميعه من 2 إلى 4 أقسام ذات حواف مثبتة معًا في الموقع للأعمدة التي يزيد طولها عن 20 مترًا، مما يسمح بالنقل على مقطورات مسطحة قياسية ضمن حدود الطول القانونية
• قطر القاعدة عند الدرجة: 400 إلى 700 ملم للأعمدة التي يتراوح طولها بين 20 و45 مترًا، مع سماكة جدار من 8 إلى 16 ملم متفاوتة على طول ارتفاع العمود
• الأساس: رصيف خرساني مسلح يبلغ قطره من 1.5 إلى 3 أمتار وعمقه من 4 إلى 8 أمتار، مع مسامير تثبيت مصبوبة من قطر M36 إلى M56 في ترتيبات دائرية من 8 إلى 12 مسمارًا

أبعاد أعمدة إنارة الحديقة وأبعاد رأس مصباح الحديقة

أعمدة إنارة الحدائق تشغل الطرف السفلي من طيف ارتفاع القطب الخارجي، والذي يتراوح عادة من 2.5 إلى 4.5 متر لإضاءة الممرات ومنطقة الحديقة في المتنزهات والعقارات السكنية والمناظر الطبيعية للمنتجعات والساحات التجارية. عند هذه الارتفاعات، يتحول هدف الإضاءة من توحيد سطح الطريق إلى الأجواء البصرية، وتوجيه المشاة، والإضاءة المميزة لميزات المناظر الطبيعية، مما يعني أن تصميم رأس مصباح الحديقة وجمالياته لا تقل أهمية عن الأداء الضوئي لوحدة الإنارة.

تتوفر أعمدة إنارة الحدائق القياسية في شكل من الحديد الزهر المزخرف، أو من الألومنيوم المبثوق، أو من الأنابيب الفولاذية المستديرة. تعد أعمدة الحديد الزهر ذات أنماط الفوانيس الفيكتورية، التي يتراوح طولها عادةً من 3 إلى 4 أمتار مع أقواس زخرفية وأقواس تمرير، هي المواصفات القياسية للحدائق التراثية ومخططات المشاة في وسط المدينة. تعد أعمدة سحب الألمنيوم ذات الأشكال المستقيمة أو المنحنية المعاصرة، التي يتراوح طولها من 3 إلى 4.5 أمتار وأقطارها الرفيعة من 76 إلى 89 ملم، الخيار السائد لإضاءة المناظر الطبيعية الحديثة في المشاريع التجارية والسكنية.

عادةً ما يستخدم رأس مصباح الحديقة لعمود حديقة بطول 3 أمتار وحدة LED من 15 إلى 30 واط ، مما ينتج تدفقًا ضوئيًا يتراوح من 1500 إلى 3000 لومن مع درجة حرارة لون أبيض دافئ تتراوح من 2700 إلى 3000 كلفن وهو المفضل في البيئات السكنية والضيافة نظرًا لجودة الإضاءة المريحة بصريًا والجذابة من الناحية الجمالية. عادة ما يكون غلاف وحدة الإنارة مصنوعًا من الألومنيوم المصبوب مع زجاج مقسى أو ناشر من البولي كربونات، ويتم تشطيبه ليتوافق مع أو يكمل معالجة سطح العمود.

أنواع إنارة الشوارع: مصابيح الشوارع LED مقابل مصابيح الشوارع HPS مقابل مصابيح الطاقة الشمسية الكل في واحد

الاختيار بين أضواء الشوارع LED , أضواء الشوارع HPS ، و الطاقة الشمسية الكل في أضواء واحدة هو القرار الفني الأكثر أهمية في أي مشروع لإضاءة الشوارع، حيث لا يحدد فقط التكلفة الرأسمالية الأولية ولكن تكلفة الطاقة على المدى الطويل، وعبء الصيانة، والبصمة الكربونية، وجودة الإضاءة للتركيب لمدة 20 إلى 30 عامًا القادمة. أضواء الشوارع LED are now the technically and economically dominant choice for grid-connected street lighting in almost all application categories ، في حين أصبحت الطاقة الشمسية الكل في أضواء واحدة حلاً قابلاً للتطبيق وفعالاً من حيث التكلفة للتركيبات خارج الشبكة والمنشآت البعيدة حيث تكون تكلفة تمديد الشبكة باهظة.

مصابيح الشوارع LED: الكفاءة والتحكم وعمر الخدمة الطويل

أضواء الشوارع LED تحقق الآن كفاءة مضيئة تتراوح من 150 إلى 200 لومن لكل واط للمنتجات التجارية الأعلى أداءً، مقارنة بـ 90 إلى 120 لومن لكل واط لمصادر الصوديوم عالية الضغط (HPS) و40 إلى 70 لومن لكل واط لمصادر الهاليد المعدنية التي حلت محلها إلى حد كبير. تعمل ميزة الفعالية هذه بشكل مباشر على تقليل القوة الكهربائية المطلوبة للوفاء بمعيار إضاءة معين: يمكن عادةً تقديم الطريق الذي يتطلب إضاءة شارع HPS بقدرة 250 وات بواسطة مصابيح شارع LED بقدرة 100 إلى 150 وات تلبي متوسط ​​إضاءة مكافئ أو أعلى، مع استهلاك طاقة أقل نسبيًا.

تتراوح فترة الاسترداد لاستبدال مصابيح الشوارع HPS بمصابيح الشوارع LED، والتي يتم حسابها على أساس توفير الطاقة وحده، من 3 إلى 6 سنوات وفقًا لتعريفات الكهرباء التجارية. ، و over a 20-year service life, the total cost of ownership of an LED installation is typically 40 to 60 percent lower than the equivalent HPS installation when maintenance cost savings are included alongside energy savings. LED Street Lights have a rated service life of 50,000 to 100,000 hours (L70 point, the point at which output falls to 70 percent of initial value), compared to 10,000 to 24,000 hours for HPS lamps, dramatically reducing the frequency and cost of lamp replacement maintenance.

توفر مصابيح الشوارع LED الحديثة أيضًا إمكانات الإضاءة الذكية التي لا يمكن لـ أضواء الشوارع HPS مطابقتها: التعتيم وفقًا لجدول زمني محدد أو استجابة لأجهزة استشعار الإضاءة المحيطة وكاشفات الحركة، والمراقبة عن بعد واكتشاف الأخطاء عبر الشبكات اللاسلكية، وجمع البيانات حول استهلاك الطاقة وساعات التشغيل التي تدعم اتخاذ القرارات المتعلقة بإدارة البنية التحتية. يمكن للمدينة التي تقوم بتركيب نظام إضاءة الشوارع LED المتصل بالشبكة مع الإدارة عن بعد أن تقلل من استهلاك الطاقة بنسبة إضافية تتراوح بين 20 إلى 40 بالمائة بما يتجاوز توفير مصابيح LED الأساسية مقابل توفير HPS من خلال التعتيم الذكي خلال فترات انخفاض حركة المرور.

أضواء الشوارع HPS: التكنولوجيا القديمة لا تزال في الخدمة

أضواء الشوارع HPS تبقى في الخدمة عبر أجزاء كبيرة من البنية التحتية لإضاءة الشوارع في العالم، بما في ذلك العديد من الأسواق النامية حيث لم يتم تمويل برامج استبدال LED بعد، وبعض الأنظمة القديمة في الأسواق المتقدمة حيث تم تأجيل الاستبدال لأسباب تتعلق بالميزانية. تنتج مصادر الضوء HPS ضوءًا أصفر كهرماني مميزًا مع مؤشر تجسيد اللون (CRI) من 20 إلى 25، وهو مناسب لرؤية الطريق ولكنه يعرض الألوان بشكل سيئ ويقلل من قدرة الكاميرات الأمنية على التقاط صور تعريف مفيدة.

تقتصر السياقات الأساسية التي تظل فيها مصابيح الشوارع HPS محددة للتركيبات الجديدة على الحالات التي يكون فيها اللون الكهرماني الدافئ مطلوبًا من الناحية الجمالية للامتثال لمناظر الشوارع التراثية، حيث تكون التكلفة الرأسمالية الأولية المنخفضة للغاية لمعدات HPS مقابل مصابيح LED هي قيد الشراء المهيمن، أو عندما لا تكون البنية التحتية المتاحة لأنظمة LED الذكية (جودة الطاقة، ومهارات الصيانة، وقنوات الشراء) موجودة بعد. في جميع الظروف الأخرى، ستوصي إحدى الشركات المصنعة لمصابيح الشوارع LED ذات السمعة الطيبة باستخدام تقنية LED باعتبارها الخيار الفني والاقتصادي المتميز لمشاريع إضاءة الشوارع الجديدة.

أضواء الطاقة الشمسية الكل في واحد: الأداء خارج الشبكة واعتبارات التصميم

الطاقة الشمسية الكل في أضواء واحدة قم بدمج اللوحة الشمسية وبطارية الليثيوم ووحدة LED ومستشعر الحركة ووحدة التحكم في الشحن في وحدة واحدة قائمة بذاتها يتم تركيبها مباشرة على رأس القطب دون أي أسلاك خارجية أو اتصال بالشبكة. يلغي هذا التكامل تكلفة الأعمال المدنية المتمثلة في حفر الخنادق ومد القنوات وتركيب الكابلات التي تمثل 30 إلى 60 بالمائة من إجمالي تكلفة التركيب لنظام إضاءة الشوارع المتصل بالشبكة، مما يجعل تكلفة الطاقة الشمسية الكل في واحد لايتس تنافسية من حيث التكلفة أو مناسبة من حيث التكلفة للتركيبات في المناطق الريفية والمناطق النامية والعقارات النائية وطرق مواقع البناء وأي مكان تكون فيه تكلفة اتصال الشبكة مرتفعة مقارنة بقيمة الإضاءة المقدمة.

يمكن لمصباح الطاقة الشمسية الكل في واحد عالي الجودة المزود بوحدة LED بقدرة 40 وات وبطارية ليثيوم فوسفات الحديد بقدرة 50 وات في الساعة ولوحة شمسية أحادية البلورية بقدرة 40 وات توفير 10 إلى 12 ساعة من الإضاءة بكامل طاقتها في موقع يستقبل 4 إلى 5 ساعات ذروة شمس يوميًا ، والذي يغطي فترة الليل الكاملة في معظم خطوط العرض المأهولة لمدة لا تقل عن 85 إلى 90 بالمائة من الليالي في العام عندما يتم تصميم التشغيل المستقل بشكل صحيح مع سعة بطارية كافية مقارنة بأسوأ فترة لموارد الطاقة الشمسية. يعمل تعتيم استشعار الحركة، الذي يقلل من الناتج إلى 30 إلى 40 بالمائة في حالة عدم اكتشاف أي نشاط للمشاة أو السيارة ويزيد بنسبة تصل إلى 100 بالمائة عند استشعار الحركة، على زيادة القدرة على التحمل المستقل لـ Solar All in One Lights بشكل كبير، مما يسمح لنفس النظام بأداء موثوق خلال فترات غائمة أطول دون التضحية بالسلامة الوظيفية.

إن الحد من مصابيح الطاقة الشمسية الكل في واحد مقارنة بمصابيح الشوارع LED المتصلة بالشبكة هو اعتمادها على موارد الطاقة الشمسية اليومية، مما يجعلها غير مناسبة لخطوط العرض التي تزيد عن 60 درجة تقريبًا شمالًا أو جنوبًا (حيث تكون ساعات شمس الشتاء غير كافية لشحن البطارية)، للمواقع في الظل الدائم من المباني أو الأشجار، أو للتطبيقات التي تتطلب تشغيل الطاقة الكاملة المضمونة كل ليلة بغض النظر عن الظروف الجوية، مثل إضاءة الطوارئ على الطرق السريعة أو الإضاءة الأمنية للبنية التحتية الحيوية.

اتجاه وزاوية الألواح الشمسية لإضاءة الشوارع والحدائق بالطاقة الشمسية

يعد اتجاه وزاوية الألواح الشمسية لأي نظام إضاءة خارجي يعمل بالطاقة الشمسية، سواء كان مصباح الطاقة الشمسية الكل في واحد على عمود الشارع، أو وحدة إنارة حديقة شمسية مستقلة، أو مصابيح تعمل بالطاقة الشمسية على أعمدة السياج على حدود الممتلكات، من أهم متغيرات التصميم لتحقيق أقصى قدر من حصاد الطاقة اليومي من موارد الطاقة الشمسية المتاحة. يعد الخطأ في اتجاه الألواح الشمسية وزاويتها هو السبب الأكثر شيوعًا وراء ضعف أداء المصابيح الشمسية الخارجية أو فشلها في العمل بشكل موثوق خلال الليل ، و it is a design error that is entirely avoidable with basic knowledge of the principles governing solar panel orientation.

الاتجاه الأمثل للوحة الشمسية: الوجه نحو خط الاستواء

اتجاه البوصلة الأمثل للوح الشمسي هو نحو خط الاستواء من موقع التركيب: جنوبًا في نصف الكرة الشمالي وشمالًا في نصف الكرة الجنوبي. يعمل هذا الاتجاه على زيادة الإشعاع اليومي التراكمي الذي تعترضه اللوحة إلى الحد الأقصى لأن الشمس تتبع قوسًا عبر السماء الجنوبية (في نصف الكرة الشمالي) أو السماء الشمالية (في نصف الكرة الجنوبي)، وتستقبل اللوحة التي تواجه هذا القوس مباشرة ضوء الشمس بزاوية أكثر مباشرة لأطول فترة يومية.

تؤدي الانحرافات التي تصل إلى 30 درجة شرقًا أو غربًا للجنوب الحقيقي (في نصف الكرة الشمالي) إلى تقليل إنتاج الطاقة الشمسية السنوي بأقل من 5 بالمائة ، وهي عقوبة غير هامة تجاريًا وتعني أن تركيبات الألواح المواجهة للشرق أو الغرب على المباني أو الأعمدة ذات خيارات التوجيه المقيدة لا تزال قابلة للتطبيق. تبدأ الانحرافات التي تتجاوز 45 درجة من الجنوب في إنتاج عقوبات أكثر أهمية على الطاقة: تفقد اللوحة المواجهة للشرق أو الغرب ما يقرب من 20 بالمائة من إنتاج الطاقة الشمسية السنوي مقارنة بالجنوب، وتفقد اللوحة المواجهة للشمال في نصف الكرة الشمالي 40 إلى 60 بالمائة اعتمادًا على خط العرض، مما يجعلها غير مناسبة لتطبيقات الإضاءة الشمسية الخطيرة بدون عامل تضخيم اللوحة الكبيرة جدًا.

بالنسبة لمصابيح الطاقة الشمسية المتكاملة حيث يتم تثبيت اللوحة في الجزء العلوي أو الخلفي من جسم وحدة الإنارة، يجب أن يتأكد القائم بالتركيب من وضع العمود وتوجيهه بحيث يواجه جانب لوحة وحدة الإنارة الجنوب (نصف الكرة الشمالي) عند التثبيت. تتضمن العديد من نماذج Solar All in One Light علامة مرجعية للبوصلة على مبيت التركيب أو تعليمات التثبيت التي تحدد بوضوح وجه الوحدة الذي يجب أن يشير نحو خط الاستواء.

الزاوية المثالية للوحة الشمسية: خط العرض يساوي الميل

إن زاوية الميل المثالية للوحة الشمسية من المستوى الأفقي تساوي خط عرض موقع التثبيت لزيادة إنتاج الطاقة السنوي إلى الحد الأقصى. عند خط عرض 30 درجة شمالًا (الموافق لمدن مثل القاهرة وهيوستن وشانغهاي)، يكون الميل الثابت الأمثل حوالي 30 درجة من المستوى الأفقي. عند خط عرض 51 درجة شمالًا (لندن)، يكون الميل الأمثل حوالي 51 درجة. عند خط عرض 23 درجة شمالًا (المناطق الاستوائية)، يتم تركيب الألواح بشكل مسطح تقريبًا عند 15 إلى 25 درجة من المستوى الأفقي لتحقيق أداء سنوي قريب من الأداء الأمثل.

بالنسبة للمصابيح الشمسية التي تعمل على أعمدة السياج وغيرها من منتجات الإضاءة الشمسية المزخرفة الصغيرة حيث تكون اللوحة جزءًا لا يتجزأ من تصميم المنتج ويتم تركيبها بزاوية ثابتة من قبل الشركة المصنعة، فإن المنتج مصمم عادةً لنطاق عرض محدد ويجب عدم استخدامه بشكل كبير خارج هذا النطاق دون توقع انخفاض الأداء. سيحصد الضوء الشمسي بعد السياج المصمم للاستخدام الاستوائي مع ميل لوحة بمقدار 15 درجة طاقة أقل بكثير يوميًا في خطوط العرض الشمالية بأوروبا حيث يكون الميل بمقدار 50 درجة مناسبًا، مما قد يؤدي إلى فشل الضوء في العمل طوال فترة الليل.

بالنسبة للألواح الشمسية القابلة للإمالة القابلة للتعديل والمثبتة على أعمدة الشوارع في نطاق خط عرض يتراوح من 20 إلى 55 درجة، فإن ضبط إمالة اللوحة ضمن نطاق 10 درجات من خط العرض المحلي يحقق ما لا يقل عن 95 بالمائة من الحد الأقصى الممكن لإنتاج الطاقة السنوي ، وهو دقيق بما فيه الكفاية للتصميم العملي لإضاءة الشوارع دون الحاجة إلى برنامج نمذجة الطاقة الشمسية الخاص بالموقع. إن حوامل الإمالة القابلة للتعديل على أعمدة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية والتي تسمح بضبط زاوية اللوحة عند التثبيت تعد ميزة قيمة للمنتجات المعدة للنشر عبر نطاق جغرافي واسع.

تجنب التظليل: المشكلة الأكثر عملية في تركيب الألواح الشمسية

حتى الظل الصغير الذي يغطي 5 إلى 10 بالمائة من المساحة النشطة للوحة الشمسية يمكن أن يقلل من إنتاجها بنسبة 30 إلى 50 بالمائة بسبب التوصيل الكهربائي المتسلسل للخلايا داخل اللوحة، مما يعني أن الخلية الأضعف (الأكثر تظليلاً) تحد من الإخراج الحالي للسلسلة بأكملها. بالنسبة للأضواء الشمسية الموجودة على السياج بالقرب من أشجار الحدائق أو السياج أو المباني، فإن التظليل خلال فترة منتصف الصباح أو منتصف بعد الظهر عندما تكون زاوية الشمس منخفضة نسبيًا هو سبب شائع لعدم كفاية الشحن الذي يؤدي إلى إطفاء الضوء قبل نهاية الليل.

القاعدة العملية لتقييم موقع الألواح الشمسية هي التأكد من أن اللوحة لديها رؤية خالية من العوائق للسماء لمدة 6 ساعات على الأقل يوميًا متمركزة عند الظهيرة الشمسية، مع عدم وجود أجسام تلقي بظلالها داخل قطاع زاوي أفقي يبلغ 90 درجة (45 درجة على كل جانب من الجنوب في نصف الكرة الشمالي). يعد رسم خرائط الظل باستخدام تطبيق حاسبة مسار الطاقة الشمسية مع توجيه كاميرا الهاتف إلى موقع اللوحة من موضع التثبيت المقصود طريقة مباشرة وموثوقة لتحديد مخاطر التظليل قبل التثبيت.

الأضواء الشمسية لأعمدة السياج وأضواء الشوارع الخارجية: إرشادات الاختيار والتركيب

تخدم الأضواء الشمسية لأعمدة السياج ومصابيح الشوارع الخارجية أدوارًا تكميلية في نطاق تطبيقات الإضاءة الخارجية، بدءًا من وضع علامات على حدود الممتلكات وإضاءة الحدائق الزخرفية على المستوى المحلي وحتى إضاءة سلامة الطرق والمسارات على مستوى البنية التحتية. ويتطلب تحديد كل منها وتثبيتها بشكل صحيح فهم قدراتها وقيودها التقنية المحددة.

أضواء السياج الشمسية: ما الأداء المتوقع

المصابيح الشمسية لأعمدة السياج عبارة عن مصابيح زخرفية وعملية مصممة للتركيب على أغطية أعمدة السياج وأعمدة البوابة والجدران ذات الحدود المنخفضة. يستخدمون ألواحًا شمسية صغيرة أحادية البلورية بقدرة 0.5 إلى 2 وات، وبطاريات هيدريد معدن النيكل الصغيرة أو بطاريات الليثيوم بقدرة 300 إلى 800 مللي أمبير في الساعة، ووحدات LED بقدرة 0.5 إلى 3 وات تنتج 30 إلى 200 لومن من خرج الضوء. يعد مستوى الإخراج هذا مناسبًا لوضع علامات على حافة المسار، وتعريف حدود الحديقة الجمالية، والأجواء العامة ولكنه غير مناسب لإضاءة المسار ذات الأهمية الحيوية للسلامة أو إضاءة وصول المركبات، الأمر الذي يتطلب مستويات إخراج أعلى من مصابيح الشوارع الخارجية أو أعمدة المسار المخصصة مع وحدات إنارة من 10 إلى 30 وات.

تحقق المصابيح الشمسية ذات الجودة العالية لأعمدة السياج من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة من 8 إلى 12 ساعة من التشغيل في الليلة بعد الشحن ليوم كامل في ضوء الشمس المباشر ، باستخدام التحكم التلقائي في الغسق والفجر عبر خلية ضوئية متكاملة. يمكن أن تحقق المنتجات ذات الميزانية المحدودة ذات اللوحات والبطاريات منخفضة الجودة ما بين 4 إلى 6 ساعات فقط في يوم شحن جيد وتفشل في العمل بشكل موثوق بعد عدة أيام غائمة متتالية. يؤدي تحديد المنتجات التي تحتوي على تقنية بطاريات الليثيوم بدلاً من هيدريد معدن النيكل إلى إطالة عمر الدورة من حوالي 500 دورة (حوالي 18 شهرًا من التشغيل اليومي) إلى 2000 دورة أو أكثر (من 5 إلى 6 سنوات)، وهو فرق كبير في المتانة يبرر علاوة السعر المتواضعة للمنتجات المجهزة بالليثيوم لتركيبات الحدائق الدائمة.

مصابيح الشوارع الخارجية: مواصفات الأداء التجاري الموثوق

يجب أن تلبي مصابيح الشوارع الخارجية للتطبيقات التجارية والبلدية وتطبيقات البنية التحتية معايير أداء ومتانة أعلى بكثير من منتجات الحدائق المزخرفة. تشمل المواصفات الأساسية التي يجب التحقق منها عند شراء مصابيح الشوارع الخارجية من أي شركة مصنعة لمصابيح الشوارع LED ما يلي:

• تصنيف الملكية الفكرية: الحد الأدنى IP65 لغطاء وحدة الإنارة (مقاوم للغبار ومحمي ضد نفاثات الماء من أي اتجاه)؛ يُفضل IP66 أو IP67 للبيئات الساحلية أو ذات الأمطار الغزيرة
• تصنيف اي كيه: مقاومة الصدمات IK08 أو IK09 لوحدات الإنارة في المناطق العامة المعرضة للتخريب أو التأثير العرضي
• بيانات LM80 وTM21: بيانات صيانة التجويف المنشورة من اختبار LM80 تؤكد مطالبة عمر الخدمة L70 لوحدة LED، والتي يجب التحقق منها مقابل العمر المقدر المعلن من قبل الشركة المصنعة للتأكد من أن المطالبة مدعومة ببيانات الاختبار بدلاً من استقراءها من ساعات الاختبار غير الكافية
• الحماية من الطفرة: الحد الأدنى من الحماية من زيادة التيار بمقدار 10 كيلو فولت وفقًا للمواصفة IEC 61000-4-5 لوحدات الإنارة المثبتة على أعمدة مكشوفة والمعرضة للعابرين الناجمين عن البرق على شبكة إمداد الطاقة
• تصنيف توزيع الضوء: التوزيع من النوع II أو III أو IV كما هو محدد بواسطة معايير IES، المطابق لعرض الطريق وإزاحة العمود لتحقيق نسبة التوحيد المطلوبة على سطح الطريق
• نطاق درجة حرارة التشغيل: تم تصنيفه وفقًا لنطاق درجة الحرارة المحيطة الكامل لمناخ التثبيت، والذي يتراوح عادةً من -40 درجة مئوية إلى +50 درجة مئوية للمنتجات المخصصة للنشر العالمي

ستوفر الشركة المصنعة المسؤولة لمصابيح الشوارع LED ملفات البيانات الضوئية الكاملة بتنسيق IES أو EULUMDAT لكل طراز من نماذج وحدات الإنارة، مما يسمح لمصمم الإضاءة باستيراد بيانات وحدة الإنارة إلى برامج تصميم متوافقة مع معايير الصناعة (مثل Dialux أو Relux) وإنتاج حساب امتثال كمي يوضح أن التثبيت المقترح يلبي معيار الإضاءة المطبق قبل طلب أو تثبيت أي أعمدة.

اختيار الشركة المصنعة لمصابيح الشوارع LED: معايير التقييم الرئيسية

يتضمن السوق العالمي لإضاءة الشوارع LED مئات الشركات المصنعة بدءًا من العلامات التجارية الأوروبية وأمريكا الشمالية ذات المستوى المتميز مع تكامل التصنيع الرأسي الكامل وبرامج شهادات الطرف الثالث الشاملة إلى الشركات المصنعة منخفضة التكلفة التي تنتج منتجات ذات جودة شديدة التباين دون بيانات أداء تم التحقق منها. يمكن أن يؤدي اختيار الشركة المصنعة الخاطئة لمصابيح الشوارع LED لبرنامج البنية التحتية الرئيسي إلى فشل مبكر في وحدات الإنارة، وأداء غير متوافق، وتكاليف الاستبدال التي تقزم أي وفورات في المشتريات الأولية.

توفر المعايير التالية إطارًا منظمًا لتقييم أي شركة مصنعة لمصابيح الشوارع LED قيد النظر لإجراء عملية شراء كبيرة:

• شهادة الطرف الثالث: يجب أن تحمل المنتجات شهادة ENEC (أوروبا)، أو UL أو DLC (أمريكا الشمالية)، أو نظام CB، أو شهادة وطنية معادلة تؤكد أن المنتج قد تم اختباره من قبل مختبر معتمد مستقل وفقًا لمعايير سلامة وأداء المنتج ذات الصلة.
• شفافية مصادر مكونات LED: يستخدم المصنعون المتميزون شرائح LED من موردي المستوى الأول (Cree، وLumileds، وOsram، وSoul Semiconductor، وNichia) ويمكنهم توثيق مصدر الشريحة في مواصفات المنتج؛ يعد مصدر شرائح LED غير المكشوف عنه مؤشرًا كبيرًا لخطر المنتجات التي تدعي الفعالية العالية
• الاختبار الضوئي المستقل: يجب أن يتم إنشاء البيانات الضوئية بواسطة مختبر معتمد لقياس الزوايا (وليس منشأة الشركة المصنعة الخاصة) ويجب أن يكون مرجع تقرير الاختبار قابلاً للتحقق؛ لا يمكن الاعتماد على البيانات الضوئية المبلغ عنها ذاتيًا دون وجود نسخة احتياطية لتقرير الاختبار من جهة خارجية
• تصميم الإدارة الحرارية: يعد نظام الإدارة الحرارية لوحدة الإنارة (هندسة المشتت الحراري، ومواد الواجهة الحرارية، ودرجة حرارة وصلة LED عند الطاقة المقدرة) هو المحدد الأساسي لصيانة التجويف على المدى الطويل؛ الشركات المصنعة التي تقدم بيانات المحاكاة الحرارية أو نتائج اختبار درجة حرارة الوصلات المقاسة تثبت هندسة المنتج المتميزة
• شروط الضمان والدعم المالي: يوفر ضمان المنتج لمدة 5 سنوات من الشركة المصنعة لمصابيح الشوارع LED بمادة تجارية يمكن التحقق منها وشبكة خدمة راسخة تخفيفًا ملموسًا للمخاطر المتعلقة بالمشتريات على مستوى البنية التحتية؛ لا توفر الضمانات المقدمة من الشركات المصنعة التي قد لا تكون نشطة تجاريًا طوال مدة الضمان أي حماية عملية

الأسئلة المتداولة

1. ما هو طول مصابيح الشوارع على طريق سكني قياسي؟

يتراوح طول مصابيح الشوارع السكنية عادة من 5 إلى 6 أمتار في معظم الأسواق الأوروبية والآسيوية. في أمريكا الشمالية، تعد الأعمدة التي يتراوح ارتفاعها من 7.6 إلى 9.1 مترًا أكثر شيوعًا في الشوارع السكنية نظرًا لتقاطعات الطرق الأوسع. يتم اختيار الارتفاع لتحقيق مستوى الإضاءة المطلوب عند مسافة القطب المطلوبة لعرض الطريق المحدد الذي يتم إنارةه.

2. ما هي الأبعاد النموذجية لمصابيح الشوارع لتركيب الطرق الشريانية؟

بالنسبة لأعمدة إنارة الطرق الشريانية بطول 8 إلى 10 أمتار، تشتمل أبعاد مصابيح الشوارع النموذجية على قطر قاعدة من 100 إلى 140 مم، وقطر علوي من 42 إلى 60 مم، وسمك جدار من 3 إلى 5 مم، ولوحة قاعدة من 300 × 300 مم إلى 400 × 400 مم. يبلغ الارتفاع الإجمالي للعمود فوق الصف من 8 إلى 10 أمتار، مع تضمين من 0.5 إلى 0.8 متر تحت الصف لأعمدة الدفن المباشرة.

3. ما هو طول أعمدة الإنارة المستخدمة لإضاءة منطقة الصاري العالي؟

أعمدة الإنارة ذات الصاري العالي المستخدمة لإضاءة مساحات كبيرة من الموانئ والملاعب وتقاطعات الطرق السريعة والساحات الصناعية يتراوح ارتفاعها من 20 إلى 45 مترًا. يمكن لعمود الصاري الفولاذي الذي يبلغ طوله 30 مترًا والذي يحمل من 12 إلى 16 مصباحًا كاشفًا LED أن ينير حوالي 2 هكتار بمتوسط 30 لوكس للإضاءة الثابتة مما يجعل أنظمة الصاري العالي الحل الأكثر اقتصادا لكل منطقة مضاءة للمساحات المفتوحة الكبيرة جدًا.

4. ما هو الاتجاه الأمثل وزاوية الألواح الشمسية لأضواء الطاقة الشمسية الكل في واحد؟

الاتجاه الأمثل للألواح الشمسية هو نحو خط الاستواء: جنوبًا في نصف الكرة الشمالي وشمالًا في نصف الكرة الجنوبي. زاوية الميل المثالية تساوي خط العرض المحلي. تؤدي الانحرافات التي تصل إلى 30 درجة من الجنوب إلى تقليل العائد السنوي بأقل من 5 بالمائة، ولكن الانحرافات التي تتجاوز 45 درجة تنتج عقوبات كبيرة على الطاقة مما يؤثر على موثوقية التشغيل الليلي.

5. ما هي مدة تشغيل الأضواء الشمسية لأعمدة السياج في الليلة الواحدة؟

يتم تحقيق الأضواء الشمسية عالية الجودة مع بطاريات الليثيوم ووحدات LED الفعالة من 8 إلى 12 ساعة من التشغيل في الليلة بعد يوم كامل من الشحن في ضوء الشمس المباشر . يمكن للمنتجات ذات الميزانية المحدودة التي تحتوي على بطاريات هيدريد معدن النيكل أن تصل إلى 4 إلى 6 ساعات فقط. تتمتع المنتجات التي تحتوي على بطاريات الليثيوم بعمر دورة يصل إلى 2000 دورة أو أكثر (من 5 إلى 6 سنوات من الاستخدام اليومي) مقارنة بـ 500 دورة لبدائل هيدريد معدن النيكل.

6. ما هي أنواع إنارة الشوارع الرئيسية المستخدمة في البنية التحتية الحديثة؟

الأنواع الثلاثة الرئيسية لإضاءة الشوارع المستخدمة حاليًا هي مصابيح الشوارع LED (وهي السائدة في جميع المنشآت الجديدة المتصلة بالشبكة)، ومصابيح الشوارع HPS (يتم استبدال التكنولوجيا القديمة تدريجيًا)، ومصابيح الطاقة الشمسية الكل في واحد (تنمو بسرعة للتطبيقات خارج الشبكة والتطبيقات الريفية). توفر مصابيح الشوارع LED كفاءة تتراوح من 150 إلى 200 لومن/واط وعمر خدمة يتراوح من 50000 إلى 100000 ساعة، مما يجعلها الخيار الفني والاقتصادي الواضح للأنظمة المتصلة بالشبكة.

7. ما هو ارتفاع أعمدة إنارة الحديقة وما هي القوة الكهربائية لرأس مصباح الحديقة التي يستخدمونها؟

يبلغ طول أعمدة إنارة الحدائق عادة من 2.5 إلى 4.5 متر، وتستخدم لإضاءة الممرات والمنتزهات والمناظر الطبيعية على مسافات تتراوح من 8 إلى 15 مترًا. يستخدم رأس مصباح الحديقة لعمود حديقة بطول 3 أمتار عادةً 15 إلى 30 واط من مصابيح LED، مما ينتج 1,500 إلى 3,000 لومن عند درجة حرارة لون بيضاء دافئة تتراوح من 2,700 إلى 3,000 كلفن مفضلة في البيئات السكنية والضيافة.

8. كيف يمكنني الاختيار بين مصابيح الشوارع LED ومصابيح الطاقة الشمسية الكل في واحد لمشروع جديد؟

اختر مصابيح LED للشوارع لأي موقع يتمتع باتصال شبكة موثوق به، أو حجم حركة مرور مرتفع، أو متطلبات تشغيل مضمونة طوال الليل. اختر Solar All in One Lights حيث تتجاوز تكلفة اتصال الشبكة قسط النظام الشمسي (هذا ينطبق عادةً على المواقع الريفية والنائية التي تتطلب أكثر من 200 إلى 300 متر من الكابلات الجديدة تحت الأرض لكل عمود)، حيث يبلغ متوسط ​​ساعات الذروة للشمس 4 ساعات على الأقل يوميًا، وحيث يمكن استخدام التعتيم المستشعر للحركة لإدارة قدرة البطارية على التحمل.

9. ما هي الشهادات التي يجب أن أطلبها من الشركة المصنعة لمصابيح الشوارع LED؟

تتطلب شهادة ENEC للأسواق الأوروبية، وإدراج UL أو DLC لأسواق أمريكا الشمالية، وشهادة مخطط CB للمشتريات الدولية. يجب أن تكون جميع المنتجات مدعومة بملفات بيانات القياس الضوئي من معمل اختبار مقياس الزوايا الضوئي المعتمد التابع لجهة خارجية، وبيانات اختبار صيانة التجويف LM80 التي تؤكد المطالبة بمدة الخدمة L70، وشهادة IP65 أو أعلى لحماية الدخول من مركز اختبار معتمد.

10. ما هو ارتفاع ضوء الشارع على الطريق السريع الرئيسي أو السريع؟

تستخدم إضاءة الشوارع على الطرق السريعة والطرق السريعة ارتفاعات قطبية تبلغ من 10 إلى 12 مترًا لتركيبات الأعمدة القياسية أحادية الذراع أو ثنائية الذراع تخدم طرقًا مزدوجة بعرض 14 إلى 20 مترًا. في التقاطعات، والدوارات الكبيرة، والتقاطعات متعددة المسارات حيث يفضل إضاءة الصواري العالية الموضوعة مركزيًا، تكون ارتفاعات الأعمدة من 20 إلى 30 مترًا قياسية، مما يسمح لعمود واحد أو عمودين بتغطية المدى الكامل لهندسة الطريق المعقدة من المواقع المركزية بدلاً من الحاجة إلى عشرات الأعمدة على جانب الطريق.