Улично осветлениеефективно планиране на инвестицията Уличното осветление консумира значително количество енергия. Това постави на дневен ред неговото оптимизиране с цел намаляване на разходите. Тенденцията е уличното осветление да стане част от интелигентната електрическа мрежа и инфраструктура на градовете.
Въпросите за ефективното улично осветление са сложни и трябва да се разгледат от много страни преди да се вземе окончателно решение за оценка на съществуващото положение и за планиране на бъдещите промени.
текст инж. Петър Петров
Проектът за уличното осветление на едно населено място започва заедно с проектирането и изграждането на населено място и завършва след неговото напускане, т.е. става дума за дългосрочен и скъпоструващ проект, в който са съсредоточени ценни ресурси. Уличното осветление е скъпа и дълговременна инвестиция. То изисква изграждането на сложна инфраструктура от механични конструкции, прокопаване на канали за полагане на кабели и електрически инсталации с управляващи пунктове. На постоянно дежурство са екипи, които могат да отстраняват възникнали проблеми. Възвращаемостта на инвестициите, ако има такава, е в рамките на пет-десет години. За преки печалби е трудно да се говори. Бързата възвращаемост на инвестицията идва от факта, че мощни лампи за 120-400W се подменят със светодиодни осветителни тела за 12-120W, които дават по-малки разходи за енергия, но изискват по-сложно управление. Стълбовете и кабелите на уличното осветление са изложени на въздействието на природата и се повреждат при неблагоприятни атмосферни условия.
Ефективност на осветителните инсталации
Оценката на ефективността на осветителните инсталации също е доста спорен процес. Дори на ниво на осветителни тела ефикасността на източника на светлина зависи силно от осветителното тяло, в което е монтиран, от местоположението на тялото и от други фактори, като реалната крайна ефективност измервана например като светлинен поток в lm/W може да е и три пъти по-ниска от обявената за този източник на светлина. За да се застраховат от този възможен и трудно контролируем проблем, проектантите понякога предвиждат твърде много и твърде мощни осветителни тела, което води до прекалена осветеност и огромни разходи. Всички сме виждали прекалено осветени площади, улици и обществени сгради и то във времена изискващи икономии. Това налага употребата на интелигентно управление, което може да дозира степента на осветеност в зависимост от конкретните условия.
Регулиране на осветлението
Регулирането на уличното осветление не е еднакво ефективно при всички видове осветителни тела и затова изисква оптимизиране в зависимост от осветителната инсталация и условията на експлоатация. Част от осветителните тела могат да работят с електронни регулатори на осветеността, а при други това е практически невъзможно. Светодиодите могат да се регулират напълно от нула до 100% и затова на тях се възлагат най-много надежди за бъдещите осветителни проекти.
Неблагоприятните метеорологични условия повреждат уличното осветление. Необходими са десетилетия на експлоатация, за да се състави по-пълна картина на поведението на новите инсталирани технологии. Поддръжката на старите системи беше лесна, защото компонентите им бяха прости, широкодостъпни и не се изискваше висока квалификация, за да се ремонтират или подменят кабели, лампи, разклонителни табла, предпазители и други подобни елементи. Новите високоинтелигентни устройства обаче се познават само от производителя и това може да затрудни поддръжката в случай, че производителят напусне съответния сегмент на пазара.
Осветеност и спектър на уличното осветление
Практиката показва, че осветеността и спектърът на уличното осветление са важни и трябва да се нагодят към особеностите на човешко възприятие. Например, прекалено яркото осветление заслепява и създава повече проблеми, отколкото решава. Прекалено белият спектър на светлината действа обезпокояващо и въпреки че е икономически ефективен и технически изглежда като много добро решение, се възприема отрицателно от много хора и затова чисто белият спектър на осветлението се избягва. Прекалено тесният спектър на излъчваната светлина води до висока енергийна ефективност, но се възприема лошо от хората ако се използва за постоянно осветление. Като аварийно или указателно осветление нещата са по-различни. Прекалено бързото включване и изключване на някои от новите осветителните тела действа стряскащо и объркващо защото не е съобразено с акомодационния рефлекс на хората и т.н.
Проектиране и изпълнение
Ограничаването на обсега на уличното осветление изисква много добро проектиране и изпълнение на всичките му елементи като подбор на осветителни тела, разположението им, височината и разположението на носещите конструкции и др. Като пример за неефективно улично осветление може да се посочат сферичните осветителни тела, разположени на върха на високи стълбове, които излъчват повече от половината от светлинния поток настрани и нагоре, с което се смущават близко разположените сгради, прахосват енергия и водят до доста ниска осветеност на повърхността под тях.
Разположението на стълбовете с осветителните тела може също да е проблем. Понякога те се разполагат близо до дървета, които поглъщат голяма част от светлината и водят до ниска осветеност около стълбовете. Разполагането на стълбовете само на няколко метра от жилищните блокове смущава апартаментите на първите няколко етажа. Този проблем доведе до многократно намаляване на мощността на инсталираните лампи и увеличаване на броя на стълбовете, намаляване на разстоянието между тях и насочване на светлинния поток само надолу, т.е. наложи се проектиране и изработване на нови осветителни тела и нови инсталации. Разположението на стълбовете прекалено близо до уличното платно създава опасност от тежки катастрофи и може да доведе до заслепявания на водачите. Понякога подмяна на уличното осветление налага разширяване на тротоарите и стесняване на улиците.
Като други проблеми на уличното осветление се посочват: неподходящия светлинен спектър, неподходяща яркост, възможни токови удари, неподходящи конструкции и местоположение на носещите конструкции, несъобразяване на инсталациите с времето за адаптиране на зрителния апарат на човека и др. На теория светлината на всяко осветление не трябва да напуска чертите на имота на собствеността, в която е монтирано. Това означава че светлината от уличното осветление не бива да прониква в частните дворове, къщи, апартаменти и други имоти, които не принадлежат на държавата или на общината инсталирала осветлението. Това изглежда на пръв поглед несериозно, но ако измерите осветеността в стаята без пердета на прозореца с или без включено улично осветление, най-вероятно ще се получи значителна разлика. А това има значение например за качеството на нощния сън. Новите технологии са предназначени за решаване и на този проблем.
Някои от осветителните тела и инсталациите към тях издават смущаващи сигнали в звуковия обхват и то обикновено с мрежова честота, които се подтискат трудно.
От гледна точка на физическата ефективност спектърът на уличното осветление би трябвало да е близък до спектъра на светлината от Луната или в краен случай до спектъра на Слънцето, но това все още не е постигнато. Светодиодите дават най-големи надежди за управляване на спектъра на излъчваната светлина и за получаване на почти всякакъв спектър.
Сензорите за светлина и околна среда трябва да са дублирани и управлението им трябва да е наистина добре направено за да не бъдат заблуждавани. Например, ако осветлението на улицата се командва с една единствена фотоклетка и ако на тази фотоклетка се постави подходящ светлинен източник (например джобно фенерче) тя може да реши че е дошил денят и да угаси цялото осветление и да го задържи угасено докато не се премахне от нея изкуствения източник на светлина.
Адаптацията
Известно е, че зрителният апарат на човека изисква определено време за да се адаптира когато преминава от по-тъмно към по осветено място и обратно. Това време е толкова по-голямо, колкото е по-голяма разликата в осветеността, т.е. колкото е по-голям и по-рязък е прехода толкова е по-голямо времето за адаптация. Времето зависи от възрастта, от физическото и психическото състояние на индивида. При неблагоприятно стечение на обстоятелствата то може да е няколко секунди и да доведе до объркване и погрешни реакции. Отрицателният ефект от прехода е по-малък при пешеходните, но представлява голяма опасност за шофьорите, които ако загубят контрол над превозното средство могат да предизвикат тежка катастрофа. Това е добре известен ефект, с които се съобразяват проектантите на уличното осветление. Например, в зависимост от максималната разрешена скорост на движение между напълно неосветената част на улицата и осветената се поставя преходно осветление което да даде време за адаптация на водачите. Същото се отнася за прехода от добре осветената улица към напълно неосветена улица. Проблемът с адаптацията на зрението е особено важен при тунелите, кръстовищата и мостовете където всяка грешка може да е фатална за много хора и разрушителна за съоръженията. А в градовете има все повече тунели, мостове, сложни кръстовища на няколко нива, пресечни точки с трамваи и с надземната железница.
Неправилното проектиране и изпълнение, а също и повредите в уличното осветление могат да доведат до явления, свързани с появата на така нареченото крачно напрежение. Крачното напрежение е неформален термин с неясна дефиниция. Той понякога се нарича и блуждаещо напрежение, блуждаещи токове, повърхностно напрежение, паразитни токове, паразитни напрежения, земно напрежение (stray voltage), утечни токове, утечно напрежение или нещо подобно като единна дефиниция няма, а причините за тази група от явление са многобройни.
Инфраструктура на улично осветление – захранващи инсталации и стълбове
Повечето от кабелите за уличните инсталации са високоволтови и пренасяните по тях токове и мощности са значителни. Освен това по правило те се разполагат в земята и след това вървят по метални стълбове. Това налага правилното им оразмеряване, полагане и периодична проверка за утечки или индуцирани напрежения с цел да се избегнат неприятни инциденти. Проблеми от тази група могат да се получат и при прекъснати кабели, които са под напрежение и са под земята. При инциденти може да се получи така че кабели под високо напрежение да висят близо до земята или са разпръснати по земята. Тези инциденти се получават при природни бедствия и аварии, пътнотранспортни инциденти, повреди причинени от строителни машини, от извънгабаритни товари и т.н.
Стълбовете и, по-общо казано носещите конструкции за уличното осветление, са също проблем и то неочаквано голям за едно толкова просто съоръжение. Височината на тези конструкции може да бъде от няколко десетки сантиметра до десет и повече метра в зависимост от конкретните условия.
През последните години се появи и улично осветление, монтирано в подовата настилка, например в тротоарите и по пътеките. То има няколко огромни предимства, като например осветяване само на важните места, почти никакво заслепяване, може да очертава маршрутите, които трябва да се следват, ако се изпълни със светодиоди, може да работи двадесет и повече години и т.н. Това осветление се монтира и във фонтани, басейни и водоскоци. Макар и ефектно това осветление има и недостатъци: калта и снегът по настилката намаляват ефективността му, при повреди са възможни токови удари особено във влажно време и др. Известни са случаи на токови удари на хора във фонтани и басейни с монтирано осветление. Ето защо при част от тези осветления се преминава към нисковолтови инсталации и специални лампи за 12 или 24V вместо по-популярните лампи за 110 или 220V. Нисковолтовите лампи обаче изискват значителни токове. Понякога се налага да се поставят и индивидуални трансформатори , което е скъпо. Основната надежда тук изглежда е в светодиодното осветление, защото има по-висок к.п. д. и изисква по-малък ток и по-ниско напрежение за управлението му. Тази област на осветлението е сравнително нова и предстои бурно развитие. Освен че имат пряко значение за ефективността и за почти всички параметри на осветлението, те имат и значение за безопасността на движението.
Направата на здрави стълбове изглежда логично, но прекалено здравите стълбове, понасящи почти всякакви удари от превозни средства, понякога се оказват много опасни за бързо движещи се велосипедисти, мотоциклетисти, по-леките и по-незащитени автомобили, а и не само за тях. Направата на гъвкави стълбове, които се огъват значително или дори се пречупват с цел да поемат кинетичната енергия на удара и запазят живота на катастрофиралия участник в движението, създават опасност от токови удари и от нараняване на пешеходци при падането на откъсната част от стълба. Освен това те изискват задължително вкопани в земята захранващи инсталации и автоматика за изключване на захранването при огъване и счупване, което не е никак просто. Стълбовете, които носят на себе си освен осветителни тела и фотоволтаици, батерии и управляваща електроника, очевидно не бива да се огъват или пречупват лесно.
Някои от стълбовете могат да привличат и атмосферни разряди и да създават около себе си значителни електрически заряди и потенциали, задържани в почвата достатъчно време за да са опасни за хора и животни.
Освен чисто техническите параметри и явления, които подлежат на определено наблюдение и точни измервания и сравнения се оказва, че стълбовете за осветление имат и чисто психологическо въздействие, което не винаги е благоприятно. Например чисто гладките цилиндрични стълбове изглежда не се приемат инстинктивно много добре. Изглежда те се асоциират с мъртво дърво с опадали листа и клони и т.н. Стълбовете с по-сложни форми в стил ретро, които завършват с осветителни тела под формата на фенери изглеждат да създават една по-уютна атмосфера. По принцип стремежът е стълбовете да имат стила на сградите до които са монтирани.
Разстоянията на които се монтират стълбовете и тяхната височина силно зависят от осветеният обект. Например на по-слабо оживените места, паркингите и по улиците с по-ниски скорости на движение, те са на по-големи разстояния, докато на по-сложните кръстовища и мостове обикновено те са на по-малки разстояния. Понякога на една и съща дълга улица има участъци с по-рядко разположени стълбове и участъци с по-гъсто разположени стълбове и това в зависимост от обектите, които се намират на улицата или пътя.
Уличното осветление не е еднородно, тъй като изискванията са в много широк диапазон. Например, осветлението на уличното платно, на тротоарите, на сградите, кръстовищата, мостовете, тунелите, площадите и други публични обекти имат различни изисквания и се осъществяват от различни осветителни тела с различен монтаж и управляващи системи. Някои от тези обекти са особено опасни, като например пешеходните пътеки и железопътните прелези. На тях понякога се комбинират по няколко вида светлинни източника с или без звукова сигнализация.
Външното осветление на сградите като част от уличната инфраструктура
Формално погледнато външното осветление на сградите не спада към уличното осветление. Докато уличното осветление има определен еднообразен стил в рамките на улица, квартал и град и се разполага от местните власти в съответствие на определеното законодателство, то осветлението на сградите изглежда на пръв поглед е частен проблем, решаван от собствениците или наемателите на сградите и съгласуван по доста по-естетически начин с местните власти.
Ето защо по сградите може да се намерят най-различни осветителни тела и яркосветещи съоръжения като например табели, надписи, часовници, термометри, рекламни табла, светлинни ефекти и друго осветление, което не винаги е добре синхронизирано с целите, които си поставя уличното осветление и понякога е прекалено ярко, тъй като често се демонстрира високо технологично ниво. Струва си да отбележи, че осветените крайпътните билбордове и рекламните табла от всякакъв вид, които са разположение около улици и булеварди, също допринасят за осветеността им. Има тясна връзка между уличното осветление и осветлението, което се монтира по сгради и дворове и изобщо в частни имоти и специализирани учреждения. Например, ако уличното осветление е слабо, има тенденция по сградите и особено около входните им врати и по ъглите им да се монтират мощни осветителни тела, които да осветяват и част от улиците и подстъпите към тях.
В по-модерните и по-важни сгради се монтират системи подобни на системите за нощно виждане, които осветяват контролирания район с невидими лъчи и използват специализирана апаратура, за да получат изображение на района без да го осветяват с видима светлина.03/07/2013 |
