Молниезащита
Светотехника
Статьи / Светотехника / Дворовое освещение. Освещение двора дома.
  01.02.15  |  

Дворовое освещение. Освещение двора дома.

1. Обзор типового дворового освещения


Рисунок 1 – Консольно-установленный светильник типа РКУ


Рисунок 2 - Потери света в светильнике типа ЖКУ, РКУ, НКУ

На большинстве многоэтажных панельных домах типового проекта стоят светильники типа РКУ с лампами ДРЛ мощностью 125 ватт (ДРЛ- 125). Светильники установлены консольно под углом примерно 60 градусов при высоте установки около 6 метров. В подавляющем большинстве случаев светильники не включаются в ночное время по причине их высокого энергопотребления и отсутствия средств автоматического управления освещением.

Даже если система освещения работает, несмотря на то, что лампа ДРЛ является весьма эффективным источником света (светоотдача более чем в 3 раза больше чем у лампы накаливания), суммарный коэффициент использования светового потока для светильника РКУ не превышает 0,5 (см. рисунок 2). 

Общей проблемой систем дворового освещения является значительная высота установки, что затрудняет замену вышедших из стоя источников света.

Неработающая система дворового освещения является источником повышенного травматизма, плохой криминогенной обстановки и нарушением СанПиН 2.1.2.2645-10 (см. таблицу 1).

Таблица 1 - Нормы освещенности придворовых территорий

Освещаемые участки территорий

Средняя освещенность, лк

Пешеходные аллеи и дороги

4

Внутренние служебно-хозяйственные и пожарные проезды, тротуары-подъезды

2

Автостоянки, хозяйственные площадки и площадки при мусоросборниках

2

Прогулочные дорожки

1



Возможные жалобы жильцов о том, что свет во дворе мешает спать, в большинстве случаев не имеют под собой весомых обоснований.

Согласно СП52.13330.2011 уровни суммарной освещенности на окнах жилых зданий, создаваемые всеми видами установок наружного освещения, не должна превышать 5 люкс. Если данный показатель превышается, это является следствием следующих факторов:

• неправильная установка светильника;
• смещение светильника либо лампы в его составе;
• завышенная мощность лампы.

При этом следует учесть, что светильники используются в первую очередь для создания определенного уровня освещенности площадки основного входа, которая должна составлять согласно СП52.13330.2011 не менее 6 люкс. 

2. Обзор энергоэффективных источников света

В настоящее время для освещения дворовых территорий используются лампы типа ДРЛ, ДРИ, КЛЭ и светодиодные прожекторы и светильники.


Рисунок 3 - Лампа ДРЛ и схема её включения, где Б - балласт (дроссель); Л - лампа

Лампы типа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная) являются наиболее распространенными в настоящее время тип ламп используемых в уличном и промышленном освещении. Лампы ДРЛ обладают меньшей светоотдачей по сравнению другими лампами, но в отличие от них не требуют для зажигания дополнительных высоковольтных запускающих устройств. Основными недостатками данного вида ламп является наличие в их составе ртути (до 100 мг), электронного балласта (дросселя), снижающего КПД светильника, а также значительное время выхода на номинальную мощность (около 7 минут).

Металлогалогенные лампы высокого давления (ДРИ - дуговая ртутная с излучающими добавками) широко применяются для наружного и внутреннего прожекторного освещения и архитектурной подсветки. Обладают самой высокой светоотдачей среди газоразрядных ламп и меньшим снижением светового потока при длительных сроках службы.


Рисунок 4 - Лампа ДРИ и схема её включения, где Д - дроссель; ИЗУ - импульсное зажигающее устройство; Л - лампа

Основными недостатками ламп ДРЛ и ДРИ являются:

• существенна зависимость между излучаемым спектром и питающим напряжением;
• высокое тепловыделение;
• возможность взрыва лампы;
• высокая пульсация света;
• содержание в их составе ртути - около 25 мг;
• значительное время запуска - от 2 до 10 минут.

Недостатки КЛЭ для освещения дворовой территории аналогичны недостаткам КЛЭ, используемых для внутреннего освещения (см. п. 2). Но тут следует учесть, что данные лампы будут использоваться в условиях эксплуатации от -50 до +30 градусов, что при эксплуатации в низких температурах у них снижается световой поток и повышается время выхода на рабочий режим.


Рисунок 5 - Лампа КЛЭ-105 в светильнике типа НКУ



Рисунок 6 - Установленный светодиодный прожектор мощность 30 Вт

Несмотря на наличие на рынке широкого спектра светодиодных светильников, в настоящее время в нем преобладают относительно дешевые китайские светодиодные прожектора, выпускаемые под различными марками, построенные на светодиодной матрице в корпусе металлогалогенного светильника с радиатором. 

Основными недостатками светодиодных прожекторов являются:

• низкая светоотдача матричного источника света (около 70 люмен с ватта);
• затрудненный теплоотвод от сосредоточенного источника тепла (светодиодная матрица);
• низкая техническая надежность при условии работы в низких температурах;
• плохая ремонтопригодность светильника.

Так же, как правило, при продаже прожектора на нем часто не указывается его световой поток, что создает трудности при светотехническом расчете.

Следует различать светильники и прожекторы. Основной задачей светильника является рассеивание и направление света для освещения зданий, их внутренних помещений, прилегающих к зданиям территорий, улиц и пр. Т.е. он перераспределяет свет внутри больших телесных углов, производит «заливку» светом освещаемую площадь. Как правило, он обладает низким слепящим эффектом при соблюдении условий установки.

Если необходимо создать высокую концентрацию светового потока (создать резкую направленность создаваемого света) в светильниках применяют фокусирующие элементы (рефлекторы или линзы). При этом светильник начинает называться прожектором. Следует учесть, что при этом ужесточаются требования установке светильника (высота и направленность) для снижения слепящего действия. В качестве условного примера можно привести обычный фонарик, задача которого - светить только вперед. Если снять с него отражатель, он уже будет светильником. 


3. Сравнение световой эффективности уличных систем освещения

3.1 Схема освещаемой территории

Для примера будем рассматривать случай, когда придомовая территория освещается консольно установленным светильником на стене дома (см. рисунок 8). Данная схема освещения является типовой и наиболее широко распространена.


Рисунок 8 - Типовая схема освещения придомовой территории при помощи консольного светильника, где 1 - светильник; 2 - стена дома; 3 - козырек подъезда; 4 - входная дверь; 5 - приподъездная дорожка;
6 - бордюр; 7 - дворовой проезд.


Рисунок выполнен в масштабе. Размеры приведены в метрах.

На рисунке не приведены размеры в плане (сверху). Эти данные размеры были получены в результате измерений на конкретном объекте:

• расстояние между подъездами - 25 метров;
• ширина козырька - 4,5 метра;
• ширина приподъездной дорожки - 4,5 метра.

При этом указанные на схеме размеры не являются произвольными, а вытекают из действующих норм и правил:

• расстояние от дома до проезжей части - СНиП 2.07.01-89 (от 5 до 8 метров для зданий до 10 этажей включительно);
• ширина проезжей части во дворах - Федеральным законом от 22.07.2008 № 123-ФЗ (не менее 6 метров);
• высота установки светильника - СП 52.13330.2011 для ограничения слепящего действия осветительных установок (не менее 6 метров).

Как видно из приведенного рисунка, целью уличного светильника является освещение околоподъездной территории (от края козырька и до бордюра) а также проезжей части (которая часто выполнена совмещенной тротуаром).

3.2 Моделирование освещения

Для моделирования будем применять программу DIALux - компьютерная программа по расчёту и дизайну искусственного освещения. Она является бесплатной, содержит множество языковых пакетов (в т.ч. русский) и постоянно совершенствуется разработчиками, что в конечном итоге определило её и широкое распространение и использование при проведении различных светотехнических расчетов.
Программа производит светотехнические расчеты, учитывая множество факторов, которые не учитываются при проектировании освещенности по табличным методам. Это наиболее точный инструмент светотехнического проектирования.
Внеся в программу данные по материалам и геометрическим размерами освещаемой территории, получаем следующий вид, указанный на рисунке 9.


Рисунок 9 - Результаты моделирования в программе DIALux

Сразу обращает внимание наличие значительной области затенения под козырьком подъезда. Это в первую очередь означает, что освещение приподъездной дорожки также должно обязательно осуществляться отдельным светильником под козырьком (как правило - над дверью). Справедливо и обратное - нельзя освещать всю приподъездную территорию только одним светильником над дверью даже при установке значительной мощности (см. рисунок 10). Во-вторых, так как дорожка должна освещаться как минимум 2 источниками света, оценивать будем показатели освещенности проезжей части, где влияние светильника над подъездом минимально.

Но как показала практика, расчет при такой загруженности расчетной сцены различными предметами и объектами занимает очень значительное время. Для снижения расчетного времени данная сцена была упрощена удалением всех объектов, кроме освещаемых поверхностей и козырька подъезда (см. рисунок 10). Для компенсации данного упрощения вводится коэффициент запаса Кз =1,5 (полученные средние показатели освещенности делятся на приведенный коэффициент).


Рисунок 10 - Освещение придомовой территории светодиодным светильником мощностью 12 Вт установленным над входной дверью

Основными показателями световой эффективности системы освещения будем считать средний показатель освещенности на проезжей части Eср (оценивается соответствие нормам) и соотношение между максимальным и минимальным значениями этого показателя Emax/Emin (показывает комфортность освещения) и отношение Emax/Eср (показатель равномерности освещенности).


Рисунок 10 - Сравнение световой эффективности различных уличных систем освещения

Сравнивались следующие виды систем освещения:

• Светильник РКУ01-125-011 с лампой ДРЛ-125 (ООО "Ксенон", г. Инсар, р. Мордовия).
• Светодиодный прожектор мощностью 50 Вт (фирма J&C, Китай).
• Светильник ГКУ20-70-001 Б (Лихославльский завод светотехнических изделий «Светотехника», г. Лихославль, Тверская область).
• Светодиодный светильник SLG-ST24 (ЗАО «Си- лэн-Лэд», г. Барнаул, Алтайский край).

В сравнении не участвовал светильник НКУ с лампой КЛЭ-105, т.к. производитель не предоставляет для них необходимых данных, требуемых для расчета программой. Ожидается, что полученные значения будут близкие по своим значениям светильнику РКУ с лампой ДРЛ-125.

Подбор мощностей источников света происходил по принципу создания нормируемой степени освещенности проезжей части с учетом коэффициента запаса.

Полученное в результате моделирования резкое отличие в световом распределении у светильника SLG-ST24 объясняется наличием у последнего вторичной оптики в виде фокусирующих линз, в результате чего практически весь испускаемый свет фокусируется на освещаемой поверхности. Т.е. у такого светодиодного светильника в сравнении с обычным светильником резко отличается кривая сил света (КСС), показывающая как изменяется интенсивность испускаемого света в зависимости от направления «взгляда» на светильник. Заметим, что результаты моделирования подтверждаются натурными измерениями (см. рисунок 14).

3.3 Результаты моделирования

На основании полученных расчетных данных можно сделать следующие выводы:

• Во всех случаях, при правильной ориентации источника света, на окнах дома (кроме окна под светильником, которое выходит на лестничную площадку) средний показатель освещенности даже с учетом отражения ниже нормируемого (5 Люкс).
• Все светильники создают достаточную освещенность (более 2 Люкс), но весьма сильно рознятся по его равномерности из-за светораспределяющих особенностей каждого из светильников.
• Светодиодный прожектор мощностью 50 Вт является примерным световым аналогом светильника с лампой ДРЛ-125. Но при этом его использование показывает более низкие значения средней освещенности и её равномерности. Являющийся по сути энергоэффективным источником света, при применении для освещения территорий двора со стены здания является неэффективным с точки зрения использования светового потока из-за отсутствия каких-либо средств для фокусирования светового потока на освещаемой поверхности. Основная его задача - освещение небольших площадей с близкого расстояния.
• Светильник SLG-ST24 обладает наименьшим фактическим энергопотреблением и занимая второе место по показателю равномерности распределения освещения. При этом можно заметить, что у светильника с лампой ДРИ-70, она более равномерная за счет её более низких средних показателей.


4. Выводы

Сведем все входные, а также полученные технические и экономические данные по рассмотренным светильникам в единую таблицу. Светильники приводятся в порядке их описания.

Таблица 3 - Характеристики источников света

Параметры

ДРЛ-125

ДРИ-70

КЛЭ105

LED50

SLG-ST24

Технические характеристики

Световой поток, лм

6000

4900

5750

3400

3300

Потребляемая мощность, Вт

140

77

110

55

26

Светоотдача, лм/Вт

43

64

55

62

127

Средний срок службы, ч.

12 000

6 000

8 000

30 000

50 000

Наличие ртути

+

+

+

-

-

Ценовые характеристики

Цена лампы, руб.

78

450

550

-

-

Цена светильника, руб.

1800

1000

650

1500

6000

Цена комплекта с установкой, руб.

2400

2450

1700

2000

6500

Целевой взнос, руб.

85,86

68,37

47,7

55,65

181,26

Рост ОДН, руб.

4,91

2,28

3,29

1,64

0,77

Окупаемость, мес.

-

55

-

30

91

Характеристики освещенности

Средняя

освещенность, лк

2,50

2,54

-

2,25

3,00

Комфортность Emax/Emin

11,76

6,62

-

14,12

7,31

Равномерность освещенности (Emax/Еср)

3,20

2,88

-

3,55

2,08



На основе проведенного исследования дадим краткую характеристику к каждому светильнику, указав его основные преимущества и недостатки.

Светильник РКУ с лампой ДРЛ-125. Наиболее часто встречающийся штатный вариант дворового освещения. Обладает наибольшим фактическим энергопотреблением и наименьшей светоотдачей. В составе имеются пары ртути. Основное преимущество - низкая цена лампы с наибольшим среди ртутных ламп сроком службы.

Светильник ГКУ с лампой ДРИ-70. Дальнейшее развитие светильника с лампой ДРЛ-125. Обладает в 1,5 раза большей светоотдачей, но цена лампы более чем в 5 раз больше, а менять её придется в 2 раза чаще, из-за чего имеет большой срок окупаемости. Содержит в своем составе ртуть. Основное преимущество - улучшенные показатели по освещенности.
Светильник НКУ с лампой КЛЭ 105 Вт. Практически не имеет преимуществ перед лампой ДРЛ-125. Вариант замены светильника РКУ с ДРЛ-125 на данный вид светильника с указанной лампой является экономически необоснованным. Основное преимущество - наиболее дешевый вариант для установки.

Светодиодный прожектор мощностью 50 Вт. Наиболее дешевый вариант светодиодного источника света. Но при этом имеет наименьшие показатели всем светотехническим характеристикам. Основное преимущество - наименьший срок окупаемости.
Светодиодный светильник SLG-ST24. Наиболее дорогой вариант замены. Но при этом имеет наибольший срок работы и показатели по механической прочности - его практически невозможность вывести из строя внешним воздействием. Основное преимущество - наилучше показатели по экономичности и освещенности. 

5. Средства автоматизации

Одним из вариантов решения проблемы автоматического
управления освещением является астрономическое реле. Оно автоматически включает и выключает систему освещения в моменты захода и восхода солнца в зависимости от географических координат местности и времени года. Управление происходит по годовой программе. В памяти микропроцессора записана таблица восходов и заходов солнца с корректировкой по времени года, т.к. продолжительность светового дня зимой и летом разная.


Рисунок 12-Астрономическое реле PCZ-525

Главный недостаток данного решения - его высокая рыночная цена, которая в ценах 2014 года по г. Барнаулу превышала 3000 руб., что мешает его широкому внедрению (в случае коммутации сравнительно малой мощности).

Экономичным решением автоматизации может стать установка фотореле, которое при небольшой своей стоимости (около 150 р.) позволяет автоматически включать и выключать освещение в зависимости от уровня освещенности. Главной проблемой использования является его грамотная установка, которая кроме наличия квалифицированного электротехнического персонала, должна учитывать правильность его расположения. На фотореле не должен попадать свет от искусственных источников света (реклама, свет из окон жилых зданий, светильники), проезжающего автотранспорта и отраженный свет (от снега). 

При этом на фотореле не должен скапливаться снег и пыль, что может привести к снижению его чувствительности. С учетом данных факторов, рекомендуется установка фотореле над светильниками рядом с подъездным окном для облегчения его обслуживания и замены в случае необходимости. Как и в случае с ДД возможна параллельная установка фотореле. Ни в коем случаем не стоит устанавливать фотореле под козырьком или балконом - это резко повышает время работы системы освещения.


Рисунок 13 - Фотореле типа ФР601 и схема его включения

Как показывают многочисленные наблюдения и замеры, приданной схеме установки разница между фактическим и нормируемым временем работы системы освещения не превышает 1,0-1,5 часа, что при низкой суммарной мощности подключенных светильников (в случае использования светодиодных) не приводит к существенному перерасходу электроэнергии. Например, система освещения, показанная на рисунке 15, имеет суммарную мощность 5 24=120 Вт. Переработка в течение 1 часа на протяжении месяца приводит к перерасходу электроэнергии 0,12 30=3,6 кВтч, что в денежном выражении в масштабах всего дома составляет 3,62,5=9 руб. 

6. Сравнительные фотографии систем светодиодного дворового освещения


Рисунок 14 - Система освещения дворовой территории на матричных светодиодных прожекторах мощностью 50 Вт. Средний показатель освещенности - 1,4 люкса.



Рисунок 15 - Система освещения дворовой территории на светодиодных светильниках SLG-ST24 мощностью 24 Вт. Средний показатель освещенности - 3,1 люкса.


Список использованной литературы:

1. Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
2. СанПиН 2.1.2.2645-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях"
3. Строительные нормы и правила СНиП 2.07.01-89 "Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений"
4. ГОСТ 2239-79 «Лампы накаливания общего назначения. Технические условия».
5. Свод правил СП 52.13330.2011 "СНиП 23-05-95*. Естественное и искусственное освещение". Актуализированная редакция СНиП 23-05-95 (утв. приказом Министерства регионального развития РФ от 27 декабря 2010 г. № 783)
6. ГОСТ 24940-96 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности»
7. Постановление Администрации Алтайского края от 29 декабря 2014 г. № 582 «Об установлении минимального размера взноса на капитальный ремонт общего имущества в многоквартирных домах, расположенных на территории Алтайского края, на 2015 год»



Автор: Новиковский Егор Алексеевич, физик-инженер ЗАО «Силэл-Лэд»



Другие статьи:

Общедомовое освещение. Освещение жилых домов.
Этапы проектирования светодиодного освещения
Энергосбережение как конкурентное преимущество компании