Улично осветление

Основното предназначение на уличното осветление е осигуряване на безопасното придвижване на хора и транспортни средства по време на тъмната част от денонощието. Освен това, то има и охранителна функция, когато е разположено около сгради или обекти със специално предназначение.

Можем най-общо да разделим уличното осветление на пътно (включително осветление в тунели) и осветление на жилищни райони и пешеходни зони.
Как трябва да се подходи при проектиране и организиране на уличното осветление? Разбира се, формата и дизайнът са важни, но преди всичко, този тип осветление трябва да е икономично и ефективно от енергетична гледна точка. Целите и задачите, които стоят пред осветлението на пътища, по-конкретно са свързани с обезпечаване на:

• Необходимото ниво на осветеност, свързано с достоверно и своевременно възприемане на пътната обстановка.
• Равномерно осветление на пътното платно или пешеходен участък.
• Допустим праг на пряко и отразено блестене.
• Необходимите спектрални характеристики на светлинния източник.
• Маркиране на посоката на движение на транспортните средства и пешеходците.
• От своя страна, осветлението на жилищните и пешеходни зони има за цел:
• Обезпечаване на безопасното придвижване на превозни средства и пешеходци.
• Правилно ориентиране в пространството.
• Създаване на визуален и психологически комфорт, както и придаване на архитектурната среда на допълнителни аспекти за визуално възприятие.

При проектиране на пътно или улично осветление винаги трябва да се изхожда от позицията за осигуряване на безопасността на пътниците и пешеходците. Съвременният пазар предлага разнообразни модели и варианти на външни осветителни тела, чиято форма и вид могат да се впишат идеално в градската и ландшафтна архитектура.
Традиционно, където се изисква висока безопасност на движението, от ефективна и икономична гледна точка, се използват тела от конзолен (монтират се на стълб, стена или покрив) и окачен тип (разполагат се отгоре, чрез окачване на стълб или носещо масивно въже). В тези случаи, когато на пътя има интензивно движение на пешеходци, често се използват и лампиони с различен дизайн и форма. За осветление на големи кръстовища, спирки на градския транспорт, а също магистрални пътища, преминаващи през промишлени и складови зони, могат да се монтират и прожектори.

В отделна група се отделят осветителите за тунели. Те са конструирани така, че да не предизвикват временно заслепяване на шофьора, въпреки сравнително ниската им височина на монтиране над нивото на пътното платно. При изчисление на яркостта на тези осветителни прибори се взима предвид разликата в осветеността извън и вътре в тунела. Затова вътрешното пространство се разделя на четири светлинни зони за осигуряване на време за адаптация на зрението на шофьора, към изменящата се яркост на светлината.
Оптическата схема на пътните осветителни тела трябва да осигурява равномерно разпределение на основния светлинен поток по дължината на пътната ос, в зависимост от настоящото разположение на стълбовете (h) и осигурените възможности за монтаж. Силата и качеството на светене се определят както от вида на светлинния източник, така и от отделните елементи на осветителното тяло. Най-разпространеният вид тела за улично осветление са тези от конзолен тип, затова ще разгледаме накратко техните елементи.

Корпус
Тъй като осветителното тяло е подложено на непрекъснатото въздействие на различни външни атмосферни условия, неговият корпус трябва да е надеждно защитен от проникване на вода, прах, UV-лъчи и т.н. Материалът за изработка може да е технически полимер или алуминий, с нанесено прахово полиестерно покритие, които имат висока механична и химична устойчивост. Корпусът трябва задължително да притежава клас на защита минимум IP54, а най-добре IP65. С цел бърз и лесен достъп до вътрешността на корпуса, за профилактичен и извънреден ремонт, от горната му страна е разположен капак. Върху него може да се инсталира и фотоклетка за автоматично включване на тялото, в зависимост от интензивността на околната светлина.

Рефлектор
Чрез него се постига необходимата светлоразпределителна крива на осветителя. Целта е произведената светлина да се усили и насочи точно към необходимата област от пътя. Произвежда се от чист анодиран и полиран алуминий или прахово боядисана бяла стоманена ламарина.

Рефрактор
Служи за разпределяне (разсейване) на светлината в обслужваната зона. Изработва се чрез шприцоване от прозрачен полиметилметакрилат, кристален поликарбонат или темперовано стъкло с определена дебелина.

Фасунга
Изработва се от термоустойчива пластмаса или керамика, като по-новите модели притежават и устройство за предпазване на лампата от самоотвиване, а също и възможност за регулирането й в няколко позиции. Видът на фасунгата зависи от вида на използвания светлинен източник.

Осветление на пешеходни зони
Ролята на осветлението в жилищните и пешеходни зони е преди всичко осигуряване на ориентация в пространството на пешеходците през нощта. Чрез него се указва посоката на движение, маркиране на препятствия по пътя и т.н. Освен това то изпълнява и охранителна функция, като осигурява възможност за различаване на лицата на приближаващите се хора от разстояние. Статистически изследвания на водещи производители на светлотехническо оборудване отбелязват следната закономерност: с увеличаване на нивото на осветеност в градските райони се наблюдава и спад на дребните улични престъпления.
На пазара има изключително богат избор на улични и паркови осветителни тела. Разнообразието от форми позволява вписването им във всеки архитектурен стил чрез различен вид закрепяне, монтаж, сила и цвят на светлината.
Осветителните тела за пътно и улично осветление трябва да са съобразени с действащия в България стандарт БДС EN 60598-2-3:2002, и БДС 5504-82 осветлението на улици и пешеходни зони, определящи и следните нормативни изисквания за средна яркост на уличното платно: за градски и районни артерии - 1cd/m², за събирателни улици - 0,5cd/m², за обслужващи улици - 0,25cd/m².

Избор на светлинен източник
За осигуряване на необходимото ниво на осветеност, при пътното и улично осветление се използват различни светлинни източници. В исторически план първите светлинни източници за улично осветление са били лампите с нажежаема жичка. Постепенно те се изместват от газоразрядни (HID) лампи с високо налягане. През последните няколко години на пазара в България се появиха и модели на улични осветители с компактни луминесцентни лампи. Засега обаче, специалистите по улично осветление не са на единно мнение относно тяхното по-масово приложение.

HID- лампите се делят на живачни, метал-халогенни и натриеви. По принцип всички видове газоразрядни лампи с високо налягане се състоят от вътрешна и външна тръба. И двете се изработват от кварц, като във вътрешната се намират два електрода - за запалване и главен, метална дъга и газ, а външната тръба служи за усилване и филтриране на произведената светлина.
Живачните лампи използват живачни пари и аргон като газ за запалване. За усилване на произведената светлина се нанася тънък фосфорен слой от вътрешната страна на външната кварцова тръба. Светлината на живачните лампи е бяла на цвят, светлинният им добив е нисък до 70lm/W и имат живот около 16000h. Този вид светлинни източници, обаче, според европейските стандарти, излизат от употреба. в Европа, за публичния сектор от 01.01.2006г. Голяма част от изграденото уличното осветление в България е предимно с живачни лампи. Поради тази причина, у нас напоследък се провежда засилена подмяна на живачните лампи с по-икономичните натриеви.
Металхалогенните лампи имат подобно устройство, като освен газ за запалване съдържат и смес от живачни и халогенидни соли, познати още като амалгама. Този вид лампи имат вграден биметален ключ за активиране на главния електрод след запалване на дъгата. Произвежданата светлина от металхалогенните лампи е бяла, като те имат и много добро цветопредаване. Тук светлинният добив е до 90lm/W, а експлоатационният период на лампите е от порядъка на 10000h.

Натриевите лампи се състоят от малка керамична тръба с формата на дъга, напълнена с ксенон като газ за запалване и амалгама от натрий и живак. Този вид лампи произвеждат жълта светлина, което се дължи на преминаването на електрическата дъга през натрия при високо налягане. Натриевите лампи притежават най-голям светлинен добив - 140lm/W и живот - 24000h.
Компактните луминесцентни лампи се използват сравнително отскоро за външно осветление. Те намират приложение за случаи, когато не се изисква висок светлинен поток от осветителното тяло. Това е една подходяща алтернатива на традиционните светлинни източници, тъй като луминесцентните лампи по принцип са икономични и енергийноефективен вариант за осветление.
Изборът на светлинен източник зависи и от типа на пътната настилка. Различните повърхности отразяват светлината по различен начин. Например, най-ниска отразяваща способност имат чистият асфалт и почвата - 7%, гранитните настилки и чакъла - 17-18%, а най-високо светлоотразяване има снегът - до 74% когато е пресен.

Пусково-регулираща апаратура
В зависимост от вида на използвания светлинен източник, се използват различни видове пусково-регулираща апаратура (ПРА). Това е електрическа кутия (блок), разположен в корпуса на осветителното тяло, който служи за запалване на лампата и регулиране силата на светлината. При използване на компактни луминесцентни лампи се използва традиционната пусково-регулираща апаратура за тях, която се разделя на: електромагнитни, електромагнитни компенсирани и електронни устройства.
Елекромагнитните се състоят от стартер и дросел. Те имат големи загуби от енергетична гледна точка (: 0,5 – 0,6). При електромагнитните компенсирани устройства се включва допълнителен кондензатор, който вдига фактора на мощността до 0,9. От началото на 2006г., обаче, според европейските стандарти за улично осветление, тези два типа ПРА излизат от употреба за публичния сектор.

Електронните ПРА подават към лампата високочестотно напрежение (40–100kHz) и от енергетична гледна точка са най-добри (: 0,95). Тъй като те работят на висока честота, при тях няма пулсации. Електронната пусково-регулираща апаратура се смята за най-икономична и енергийно ефективна, тъй като чрез нея животът на лампите се удължава максимално.
При газоразрядните HID-лампи с високо налягане реално приложение в уличното осветление намират два типа пусково-регулираща апаратура: електромагнитни и електронни.
Електромагнитните ПРА при живачните лампи включват дросел, а тези при металхалогенните и натриевите лампи - дросел и запално устройство (игнитор).
Електронната пусково-регулираща апаратура тук отново се смята за най-доброто решение от енергетична гледна точка, но, за съжаление, у нас тя не намира реално приложение. В развитите страни електронната ПРА се използва предимно за осветление на магистрални пътища при осветители с мощност 250 и 400W. При по-малки мощности обаче е икономически неизгодно използването на електронни ПРА.

Ефективността на всеки съвременен проект за улично осветление се крие в правилната светлотехническа категоризация на улиците, нормирането и замяната на живачните лампи с по-икономични натриеви лампи с високо налягане, както и използването на нови осветителни тела с голямо КПД, по-добри технически и оптични характеристики.
Други важни средства и способи за модернизиране и ефективност на уличното осветление са свързани с неговото управление.
Управлението на включването и изключването на уличното осветление става чрез захранващи касети и трафопостове. Монтирането на фотоелектрически датчици дава възможност за оптимизиране на работния режим на осветителните тела и реализиране на икономии във връзка с намаляване времетраенето на светене. Монтирането на програмируеми специализирани релета прави възможно задаването на индивидуален работен режим на всеки трафопост и касета и свързаните към тях осветителни тела, както и преминаване на двойнотарифно отчитане на електрическата енергия. Чрез въвеждане на радиоуправление може да се оптимизира работното време на осветителните уредби, както и да се реализират значителни допълнителни икономии свързани с управлението на осветлението.