Google+

Nowoczesne systemy oświetlenia parkingów i terenów zewnętrznych znacznie różnią się od tych jakie były używane kilkanaście lat temu. Wykorzystują one bowiem inteligentne sterowanie oraz oprawy z oszczędnymi źródłami światła LED. Na rynku oferowane są również systemy oświetleniowe z fotowoltaiką i generatorami wiatrowymi.

Oświetlenie parkingów i innych terenów zewnętrznych

Typowy system sterowania oświetleniem ulicznym bazuje na sterownikach pracujących w technologii Lon- Works. Sterowniki, które instalowane są w lampie, odpowiadają za nadzorowanie podstawowych parametrów czyli natężenia prądu, zużywanej mocy oraz czasu pracy. Infrastrukturą systemu wymiany danych między lampami jest instalacja zasilania, po której dane przesyłane są cyfrowo. Na kompleksowy system sterowania składają się również takie urządzenia jak koncentrator sieciowy, czujniki (np. zmierzchu, deszczu), układ regulacyjny oraz kontroler. Nie mniej ważny jest przy tym moduł pakietowej transmisji danych GPRS (General Packet Radio Service). Zebrane dane ze sterowników są wysyłane do centralnej dyspozytorni a w przypadku awarii system generuje odpowiednie sygnały. Informacje są przekazywane do centralnej dyspozytorni przy użyciu GPRS lub linii światłowodowych. Zainstalowany w szafce pośredniczącej sterownik zbiera informacje z poszczególnych kontrolerów zainstalowanych w lampach. Sterownik jest urządzeniem nadrzędnym,odpowiedzialnym za synchronizowanie pracy grupy lamp oraz ewentualne awaryjne wyłączenie lub załączenie grupy. Wszystkie parametry są rejestrowane i mogą być poddane analizowaniu w trybie historycznym. Z poziomu centralnej dyspozytorni odczytuje się i zmienia parametry systemu oświetleniowego takie jak czasy pracy załącz/wyłącz, załączenie i wyłączenie zdalne lampy, poziom redukcji mocy na lampie, odczyt i zerowanie liczników czasu pracy lamp, odczyt wartości natężenia prądu (A), odczyt wartości mocy (W). Jest również możliwy odczyt natężenia oświetlenia zewnętrznego (Lux) i odczyt natężenia ruchu przejeżdżających pojazdów (w sztukach).

Fot. 1. Nowoczesne systemy oświetlenia terenów zewnętrznych bazują na energooszczędnych
źródłach światła i inteligentnym sterowaniu. Fot.: ENERGA Fot. 1. Nowoczesne systemy oświetlenia terenów zewnętrznych bazują na energooszczędnych źródłach światła i inteligentnym sterowaniu. Fot.: ENERGA

Lampy uliczne z fotowoltaiką

W typowej lampie ulicznej bazującej na fotowoltaice uwzględnia się polikrystaliczne lub monokrystaliczne moduły PV klasy A np. o mocy 2 x 250 W 36 V. Moc lampy LED wynosi 80 W przy zasilaniu wynoszącym 24 V z dodatkową funkcją oszczędzania energii. Skuteczność świetlna LED osiąga 100–110 lm/W przy trwałości osiągającej około 50 tys. godzin i współczynniku mocy przekraczającym >0,98. Stopień ochrony to IP65 z możliwością pracy w temperaturze mieszczącej się pomiędzy -30°C a 50°C i wilgotności od 10% do 90%. Strumień świetlny LED przekracza natomiast 8000 lm. Istotną rolę odgrywa odpowiedni kontroler, który pozwala między innymi na inteligentne sterowanie światłem oraz czasem świecenia. Do dyspozycji użytkownika jest wyświetlacz LCD. W kontrolerze bardzo często przewiduje się wbudowany czujnik zmierzchu. Przydatne jest sterowanie radiowe za pomocą pilota bezprzewodowego.

Fot. 2. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują systemy hybrydowe Fot. 2. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują systemy hybrydowe. Fot.: WWW.GENERATORY-WIATROWE.PL

Akumulator lampy z ogniwami fotowoltaicznymi najczęściej stanowi baterię żelową całkowicie uszczelnioną. Specjalna skrzynka na baterie może być zamontowana pod ziemią lub na słupie. Standardowo uwzględnia się słup o wysokości 6 m wykonany ze stali ocynkowanej ogniowo z uchwytem na panel słoneczny i lampę. Typowa uliczna lampa fotowoltaiczna jest w stanie pracować 10 h dziennie przy 6 h pełnej mocy oświetlenia i 4 h w trybie tzw. półmocy oświetlenia.

Lampy hybrydowe

Niejednokrotnie zastosowanie znajdują lampy hybrydowe, których praca jest całkowicie niezależna od sieci elektroenergetycznej. W lampach tego typu przewiduje się połączenie energii odnawialnej wytwarzanej dzięki panelom słonecznym i turbinom wiatrowym. Na szczycie latarni uwzględnia się panel fotowoltaiczny i turbinę wiatrową z kolei poniżej umieszczone jest źródło światła.
Lampy hybrydowe stanowią alternatywę dla tradycyjnego oświetlenia ulicznego zwłaszcza w miejscach odległych od infrastruktury, gdzie doprowadzenie energii elektrycznej jest nieopłacalne. Urządzenia tego typu to również sposób na obniżenie kosztów zużycia energii elektrycznej. W praktyce lampy hybrydowe stosuje się przy oświetlaniu przejść dla pieszych, przystanków autobusowych, deptaków, promenad, skrzyżowań ulic, a także parków, placów zabaw, parkingów oraz obiektów handlowych i przemysłowych. Ponadto lampy hybrydowe stosuje się przy oświetleniu ogrodów i domów jednorodzinnych. Urządzenia tego typu zazwyczaj bazują na konstrukcji jednoramiennej ze wzmacnianym słupem i źródłem światła w postaci diody LED.

Fot. 3. Systemy oświetlenia zewnętrznego pełnią również funkcję estetyczną Fot. 3. Systemy oświetlenia zewnętrznego pełnią również funkcję estetyczną. Fot.: MABO

Należy zwrócić uwagę na szybką i łatwą instalację lamp hybrydowych. Każda lampa pracuje w sposób autonomiczny przy jednoczesnej niemal natychmiastowej gotowości do pracy po zainstalowaniu. Autonomia lampy czyli czas pracy bez słońca wynosi nawet kilka dni. Lampy są w stanie pracować do kilkunastu godzin na dobę w zależności od warunków pogodowych, czyli nasłonecznienia i wiatru oraz od pojemności zastosowanych akumulatorów.
Jako najważniejsze cechy lamp hybrydowych wymienia się przede wszystkim znaczną trwałość źródła światła, która wynosi do 30 tys. godzin ciągłej pracy. Nie mniej ważny jest brak kosztów utrzymania, szybki zwrot inwestycji oraz wysoki poziom wydajności i energooszczędności. Ważne jest niskie, bezpieczne napięcie pracy oraz przyjemna barwa światła przy wysokim poziomie odwzorowania barw. Wybrać można różne szerokości wiązki światła z regulacją kątową.
Na typowy zestaw lampy hybrydowej składa się generator wiatrowy, panel fotowoltaiczny, lampa diodowa oraz akumulatory.
Kluczową rolę odgrywa zaawansowany cyfrowy sterownik lampy z wyświetlaczem LCD, maszt wolnostojący oraz specjalny prefabrykat do instalacji. Panel fotowoltaiczny jest nachylony pod kątem 65°.

Fot. 4. Lampa uliczna ze słupem wysokim Fot. 4. Lampa uliczna ze słupem wysokim. Fot.: ALUMAST Fot. 5 Przykład lampy ulicznej Fot. 5. Przykład lampy ulicznej. Fot.: ALUMAST

Inteligentnie oświetlenie ulicy

Nowoczesne instalacje oświetlania ulic bazują na rozwiązaniach inteligentnych. Tym sposobem zyskuje się obniżenie kosztów eksploatacji oświetlenia ulicznego, co wynika z automatycznego dopasowywania do potrzeb użytkowników drogi. Pomiędzy poszczególnymi elementami infrastruktury dane mogą być przesyłane za pomocą sieci zasilającej 230 V. Do zarządzania pracą inteligentnych sterowników przeznaczona jest specjalna aplikacja.
Na uwagę zasługuje odporność na wszelkie awarie poszczególnych elementów sieci. W przypadku braku sygnałów komunikacyjnych pochodzących od centralnego systemu zarządzającego lub awarii sterowników segmentowych nie ma konieczności wyłączania opraw oświetleniowych. System w sposób automatyczny lokalizuje miejsce awarii po czym przeprowadza konfigurację awaryjną. Tym samym są rozsyłane informacje (np.: email, sms) dotyczące uszkodzonych komponentów sieciowych niezbędnych do prawidłowej pracy systemu. W nowoczesnych systemach inteligentnego oświetlania ulic w pierwszej kolejności stawia się na bezpieczeństwo i komfort użytkowników drogi. Dopiero potem bierze się pod uwagę parametry w postaci redukcji kosztów oraz nieskomplikowanej i niedrogiej konserwacji. Parametry, które w sposób bezpośredni mają wpływ na bezpieczeństwo drogowe to przede wszystkim poziom luminancji i jej równomierność oraz ograniczenie olśnienia. Stąd też w aplikacjach bazujących na rozproszonej strukturze oświetlenia na etapie zarządzania poszczególnymi parametrami bierze się pod uwagę porę dnia oraz warunki na drodze takie jak podwyższone natężenie ruchu, mniejsza widoczność oraz konieczność oświetlenia imprez. Brane jest pod uwagę grupowanie punktów oświetleniowych w miejscach takich jak place, skwery czy też osiedla. System jest w stanie rozliczyć zużytą energię dla instalacji oświetleniowych uwzględniając kryterium czasu, ilość lamp, tytuł prawny (np. wspólnoty mieszkaniowe, zarządcy dróg, zarządcy parkingów itp.) oraz poziom monitoringu działania lamp ulicznych.
Jeżeli dojdzie do awarii systemu automatycznie jest powiadamiany administrator i serwis o konieczności interwencji. Są przy tym wykrywane wszelkie nieuprawnione otwarcia obudowy lampy. Kluczową rolę odgrywa analizowanie informacji ze sterowników i generowanie alarmów. W przypadku utraty komunikacji z jednostką sterującą inicjowany jest tryb pracy awaryjnej. Zegar astronomiczny umożliwia zarządzanie czasami załączeń. W niektórych modelach sterowników uwzględniono analizowanie informacji z zewnętrznych źródeł danych chociażby w postaci czujników warunków pogodowych czy też kamer.
Dzięki możliwości zebrania danych z każdej oprawy parametry systemu oświetleniowego mogą być ściśle dopasowane do zmieniających się potrzeb użytkowników drogi.
Parametry oświetlenia można zmieniać w zależności od sygnałów stacji pogodowych, drogowej sygnalizacji świetlnej, kamer drogowych, pomiarów natężenia ruchu, zegarów systemowych itp.

Piotr Nowiński Piotr Nowiński
Ekspert ds. profesjonalnych rozwiązań oświetleniowych Signify

Zdaniem EKSPERTA
Normy oświetlenia dróg dla wspólnego dobra

Podstawowymi wymaganiami dla przestrzeni publicznych są bezpieczeństwo oraz funkcjonalność. Spełnia ono jednak również inne ważne funkcje – wraz z innymi elementami miasta tworzy spójną przestrzeń urbanistyczną, a także pozwala wydobyć piękno ciekawych lub zabytkowych obiektów. Aby ułatwić samorządowcom zapewnienie tych wymogów dla wszystkich uczestników ruchu, powstały specjalne normy europejskie, podające dokładnie wymagania dla dróg i ulic, placów, alejek w parku, czy właśnie parkingów. Regulacje zawarte w normach z serii PN-EN 13201:2007 „Oświetlenie dróg”, to z jednej strony duże ułatwienie dla zarządców miast, z drugiej zaś restrykcyjne wytyczne, które muszą być spełnione.

Oświetlenie przestrzeni publicznych, takich jak np. parkingi, musi
spełniać funkcje bezpieczeństwa i wraz z innymi elementami otoczenia
tworzyć spójną przestrzeń urbanistyczną Oświetlenie przestrzeni publicznych, takich jak np. parkingi, musi spełniać funkcje bezpieczeństwa i wraz z innymi elementami otoczenia tworzyć spójną przestrzeń urbanistyczną
Wysokiej jakości oprawy LED, charakteryzujące się wysokimi parametrami
świetlnymi, stanowią doskonałą alternatywę dla kosztownych
w użytkowaniu rozwiązań starego typu. Ponadto można je połączyć
w system Interact City, który pozwala zarządzać pracą oświetlenia
ulicznego w zależności od potrzeb Wysokiej jakości oprawy LED, charakteryzujące się wysokimi parametrami świetlnymi, stanowią doskonałą alternatywę dla kosztownych w użytkowaniu rozwiązań starego typu. Ponadto można je połączyć w system Interact City, który pozwala zarządzać pracą oświetlenia ulicznego w zależności od potrzeb

Oświetlenie uliczne normowane jest przez cztery arkusze. Pierwszy z nich pozwala określić odpowiednią klasę oświetlenia na podstawie chociażby średnich prędkości głównych użytkowników konkretnej drogi. Druga część zawiera normy dotyczące wymagań fotometrycznych dla poszczególnych klas. W trzecim arkuszu znajdują się wszelkie wytyczne mające na celu ujednolicić metody obliczeniowe podczas projektowania oświetlenia ulicznego. Ostatnia część określa z kolei metody wykonywania pomiarów oświetlenia dróg oraz warunki w jakich powinny być one przeprowadzone. Znajdują się w niej także zalecenia co do wyboru przyrządów pomiarowych.

Wytyczne do projektowania
dróg i ulic, placów, alejek
w parku oraz parkingów
zawarte są w normach z
serii PN-EN 13201:2007
„Oświetlenie dróg” Wytyczne do projektowania dróg i ulic, placów, alejek w parku oraz parkingów zawarte są w normach z serii PN-EN 13201:2007 „Oświetlenie dróg”

Wymagania zawarte we wspomnianej wyżej normie mają ma celu wprowadzenie zmian, które zapewnią wyższą efektywność energetyczną i dbałość o środowisko. Z tych powodów coraz większym zainteresowaniem cieszy się zastosowanie technologii LED. W porównaniu do lamp starego typu zużywają one znacznie mniej energii elektrycznej, co pozwala na oszczędności ponad 50%. Mimo tego, średnia wieku lamp zewnętrznych zainstalowanych w Polsce to 20 lat, a poziom LEDyfikacji nie przekracza 15%. Oprawy uliczne Philips LED charakteryzują się wysokimi parametrami świetlnymi, wykonane zostały z najwyższej jakości materiałów i spełniają wymagane normy unijne, dlatego stanowią doskonałą alternatywę dla kosztownych w użytkowaniu rozwiązań starego typu. Ponadto można je połączyć w system Interact City, który pozwala zarządzać pracą oświetlenia ulicznego w zależności od potrzeb, a więc zwiększyć natężenie światła na bardziej ruchliwych ulicach czy podczas ograniczonej widoczności wynikającej ze złych warunków atmosferycznych. Rozwiązanie to zapewnia większe bezpieczeństwo mieszkańców miast, a jednocześnie umożliwia duże oszczędności. Co ważne, miasta mogą uzyskać dofinansowania do wymiany oświetlenia zewnętrznego, startując na przykład w programie SOWA-LED.

Odpowiednio dobrane oświetlenie opłaca się wszystkim – zarówno każdemu uczestnikowi ruchu, jak i samorządom, które są w stanie obniżyć koszty oświetlenia, odpowiednio określając potrzeby dla konkretnych obszarów.

Podsumowanie

Wybierając system oświetlenia zewnętrznego warto wziąć pod uwagę nie tylko odpowiednie parametry związane z parametrami oświetlenia. Ważne jest również właściwe sterowanie systemem oraz zastosowanie trwałych i oszczędnych źródeł światła. W inteligentnych systemach oświetlenia drogowego istotną rolę odgrywają odpowiednie sterowniki. Są one montowane w słupach oświetleniowych lub w korpusie oprawy. Niektóre urządzenia pracują w sieci LonWorks. Funkcjonalność sterowników pozwala na pomiar mocy zużywanej przez oprawę oraz monitorowanie stanu pracy oprawy. Oprócz tego sygnalizowane są uszkodzenia z jednoczesnym rozróżnieniem typu awarii – sterownika, osprzętu, źródła światła. Przydatny jest licznik czasu pracy przez co można określić stopień zużycia lampy.

Damian Żabicki