Kuinka korkeita katuvalopylväät ovat? Elinikä- ja aurinkoopas

Katuvalopylväät, ulkokatuvalot ja aurinkopylväät ovat julkisen ja kaupallisen ulkovalaistuksen fyysisen infrastruktuurin selkäranka maailmanlaajuisesti, mutta niiden suunnitteluun, käyttöikään, ktaikeuteen, asennukseen ja suorituskykyyn liittyviä yksityiskohtaisia ​​teknisiä kysymyksiä käsitellään harvoin helposti saatavilla olevassa ja käytännöllisessä syvyydessä asiantuntijajulkaisujen ulkopuolella. Olitpa kunnan valaisininsinööri, kiinteistökehittäjä, joka määrittelee valaistuksen uudelle osa-alueelle, olemassa olevasta pylväsverkosta vastaava kiinteistöpäällikkö tai asentaja, joka valmistautuu ottamaan käyttöön uutta aurinkovalaistusjärjestelmää, saat vastaukset kysymyksiin, kuten katuvalopylvään elinajanodote, katuvalopylväs, kuinka korkea päällä valopylväs, miten katuvalot toimivat optimaalisesti aurinkopaneeliin ja mikä on aurinkopaneelien optimaalinen kulma. päätöksiä ja järjestelmän pitkän aikavälin suorituskykyä.

Suorat vastaukset näihin ydinkysymyksiin ovat seuraavat. Katuvalopylväiden odotettavissa oleva käyttöikä riippuu materiaalista ja ympäristöstä, mutta se on tyypillisesti 25–50 vuotta teräspylväillä, joissa on riittävä korroosiosuojaus, 50–80 vuotta tai enemmän betonipylväille ja 20–30 vuotta alumiinipylväille standardiolosuhteissa. Katuvalon korkeus riippuu tietyypistä: 5–6 metriä jalankulkuteillä, 8–12 metriä keräilyteillä ja 12–20 metriä pääväylillä. Valopylvään korkeus pysäköinti-, puisto- ja kaupallisissa maisemakohteissa vaihtelee 4–10 metrin välillä peittoalueen ja esteettisten vaatimusten mukaan. Aurinkokatuvalon asentamiseen kuuluu järjestelmällinen työpaikan arviointi, perustusten valmistelu, pylväiden pystytys sekä paneelien ja valaisinten käyttöönotto, joka kestää 2–4 tuntia pylvästä kokeneille asentajille. Aurinkopaneelien kallistuskulma aurinkopylväissä on tyypillisesti asetettu yhtä suureksi kuin asennuspaikan maantieteellinen leveysaste plus tai miinus 5-15 astetta vuodenajan energiaprioriteettista riippuen. Aurinkopaneelien optimaalinen kulma on leveysasteen mukainen kulma, joka takaa tasaisen suorituskyvyn ympäri vuoden, tai leveysaste plus 10-15 astetta talvisille ensisijaisille asennuksille lauhkeissa ilmastoissa. Ja miten katuvalot toimivat, liittyy virtalähteen, valokennon tai älykkään ohjaimen, ohjainpiirin ja LEDin tai muun valonlähteen vuorovaikutukseen, jotka yhdessä tuottavat luotettavaa, ajoitettua valaistusta. Tämä artikkeli kattaa kaikki nämä kysymykset täydellisesti teknisesti.

Mikä on katuvalopylvään odotettu käyttöikä: materiaalit, korroosio ja käyttöikä

Kysymys mikä on katuvalopylvään eliniänodote ei ole yksiselitteistä vastausta, koska pylväiden käyttöikä määräytyy pylväsmateriaalin, suojakäsittelyn, ympäristöaltistuksen, huollon laadun ja rakenteellisen kuormitushistorian yhdistelmän perusteella. Katuvalopylväät jotka tarkastetaan, maalataan tai pinnoitetaan säännöllisesti suojapinnan huonontuessa ja joihin ei ole kohdistunut ajoneuvon iskuja tai äärimmäisiä tuulia, ylittävät rutiininomaisesti suunnitellun käyttöikänsä, kun taas pylväät rannikolla, korkeassa kosteudessa tai voimakkaasti suolatuissa tieympäristöissä, joita ei huolleta riittävästi, voivat osoittaa rakenteellista heikkenemistä 10–15 vuoden kuluessa asennuksesta.

Teräksiset katuvalopylväät: käyttöikä ja korroosionhallinta

Teräs on laajimmin käytetty materiaali katuvalopylväissä useimmissa maissa, ja sitä arvostetaan sen korkean lujuus-painosuhteen, valmistuksen helppouden ja kyvyn saavuttaa monenlaisia poikkileikkausmuotoja ja korkeuksia standardinmukaisilla valmistusmenetelmillä. Kuumasinkityt teräspylväät (joissa teräs upotetaan sulaan sinkkiin metallurgisesti sidotun sinkkipinnoitteen luomiseksi) edustavat useimpien kunnallisten sovellusten standardispesifikaatioita, ja sinkkipinnoite tarjoaa katodisen suojan alla olevalle teräkselle, vaikka pinnoite olisi naarmuuntunut tai vaurioitunut. Kuumasinkitystä teräksestä valmistetut katuvalopylväät, joissa on riittävä sinkkipinnoitepaksuus (tyypillisesti 85 mikronia pylväillä ASTM A123 Grade 45 -spesifikaatiossa) saavuttavat 25–50 vuoden käyttöiän sisämaan ei-rannikkoympäristöissä, mikä lyhenee 15–30 vuoteen rannikkoalueilla ilman säännöllistä suolasuihkualtistusta ja mahdollisesti alle 20 vuoden meriympäristössä. pinnoitteet.

Teräksisten katuvalopylväiden ensisijainen vikamekanismi on korroosio pylvään pohjassa, vyöhykkeellä 300 mm yläpuolella ja 300 mm maanpinnan alapuolella, missä vuorottelevat märät ja kuivat olosuhteet, maaperän kemia sekä pylvään ja betoniperustuksen välinen rako muodostavat erityisen aggressiivisen korroosioympäristön. Tästä syystä teräspylväiden säännöllinen alustan tarkastus, puhdistus ja uudelleenpinnoitus on kriittisin huoltotoimenpide niiden käyttöiän pidentämiseksi. Monet iästä johtuvat pylväsvauriot ovat itse asiassa vaurioita, jotka johtuvat käsittelemättömästä pohjakorroosiosta, joka kehittyy 10–20 vuoden aikana, kun pylvään maanpäällinen osa näyttää rakenteellisesti terveeltä.

Betoniset katuvalopylväät: kestävyys ja pitkä käyttöikä

Esijännitetyt tai teräsbetoniset katuvalopylväät tarjoavat pisimmän käyttöiän kaikista tavallisista pylväsmateriaaleista, ja hyvin rakennetut betonipylväät ei-aggressiivisissa ympäristöissä tarjoavat rutiininomaisesti 50–80 vuoden käyttöiän ilman merkittävää rakenteellista heikkenemistä. Betonipylväiden korroosionkestävyys normaaleissa maaperässä ja ilmakehän olosuhteissa on rakenteellisesti olennaisesti rajaton, koska betonimatriisi ei ole alttiina teräspylväiden käyttöikää rajoittavalle sähkökemialliselle korroosiolle. Suurin betonipylväiden pitkän aikavälin kestävyysongelma on raudoituskorroosio, jonka aiheuttaa tiesuolan tai merisuihkeen tunkeutuminen kloridiin, mikä voi aiheuttaa betonipäällysteen halkeilua ja halkeilua raudoitusteräksen yläpuolella 20–40 vuoden kuluttua aggressiivisissa ympäristöissä. Trooppisessa ilmastossa, jossa on korkea UV-intensiteetti ja usein märkäkuivausjaksot, kehrätyt betonipylväät tiheällä, hyvin tiivistetyllä betonilla ja riittävällä raudoituksen peittämisellä (vähintään 25 mm ei-aggressiivisissa ympäristöissä, 40 mm merivyöhykkeillä) osoittavat johdonmukaisesti 50 vuoden tai pidemmän käyttöiän minimaalisella huollolla säännöllisen pesun lisäksi pintakerrostumien poistamiseksi.

Alumiiniset katuvalopylväät: Kevyt ja kohtuullinen käyttöikä

Alumiiniseokset Street Light -pylväät on määritelty arkkitehtonisissa ja kaupallisissa maisemakohteissa, joissa alumiinin kevyt paino yksinkertaistaa asennusta ja joissa luonnollinen eloksoitu tai jauhemaalattu viimeistely tarjoaa hyväksyttävän ulkonäön vähäisellä huollolla. Alumiinipylväiden käyttöikä on tyypillisesti 20-30 vuotta standardiympäristöissä, ja ensisijainen hajoamismekanismi on pinnan hapettuminen ja pistesyöpyminen kloridipitoisissa rannikkoympäristöissä eikä teräkseen vaikuttava seinän läpikorroosio. Alumiinin mekaaninen lujuus on pienempi kuin vastaavan painoisen teräksen, joten alumiinipylväät sopivat yleensä matalampikorkeisiin (alle 10 metrin) Ulkokatuvalot -sovelluksiin sen sijaan, että suurilla teillä käytettäisiin suuremman kuormituksen ja korkean maston katuvalopylväitä.

Tarkastus ja pylvään käyttöiän pidentäminen

Pylvään materiaalista riippumatta tehokkain yksittäinen toimenpide katuvalopylväiden käyttöiän maksimoimiseksi on säännöllinen järjestelmällinen tarkastus. Alan paras käytäntö, joka näkyy standardeissa, kuten ANSI/NAAMM MH 26, suosittelee katuvalopylväiden silmämääräistä tarkastusta 1–2 vuoden välein ja rakenteen eheyden arviointia 5 vuoden välein yli 25 vuotta vanhoille pylväille. Tarkastuksessa tulee erityisesti arvioida: pohjan korroosion kunto (käyttäen ketjun käärettä tai vasarakiinnitystestiä teräspylväiden onttojen seinien korroosion havaitsemiseksi), pulttien ja perustusten eheys, käsireiän kannen kunto ja tiivistys, kaikki merkit ajoneuvon törmäyksestä ja valaisimen kiinnitysvarren kunto. Pylväät, joiden poikkileikkauspinta-alan menetys on yli 10 prosenttia kriittisellä perusvyöhykkeellä, tulee ajoittaa vaihtoon riippumatta niiden ulkonäöstä maan päällä.

Kuinka korkea on katuvalo ja kuinka korkea on valopylväs: Korkeusstandardit sovelluksen mukaan

Korkeus a Katuvalopylväs or Ulkokatuvalot asennus on yksi tärkeimmistä suunnittelumuuttujista kaikissa katuvalaistusprojekteissa, koska se määrittää suoraan valaistun alueen pylvästä kohti, valaistuksen tasaisuuden tien pinnalla, valaisimen vaaditun valotehon sekä pylvääseen tuulen aiheuttaman rakenteellisen kuormituksen ja valaisimen painon. Ei ole yksiselitteistä vastausta katuvalon korkeudelle, koska optimaalinen korkeus riippuu tien luokittelusta, vaaditusta valaistustasosta, käytettävästä pylväsvälistä ja valaisimen jakotyypistä.

Katuvalopylväiden vakiokorkeudet tien ja paikan luokituksen mukaan

Kuinka napojen korkeus vaikuttaa valaistuksen suorituskykyyn

Katuvalopylväiden korkeuden ja tienpinnan valaistuksen välinen suhde noudattaa valaistuksen käänteistä neliölakia: asennuskorkeuden kaksinkertaistaminen vähentää suoraan pylvään alla olevan valaistuksen neljäsosaan sen aikaisemmasta arvosta, mutta lisää valaistua aluetta tietyllä lux-tasolla. Tämä suhde tarkoittaa, että korkeammat pylväät ja suuremman tehon valaisimet voivat saavuttaa saman keskimääräisen valaistuksen tienpinnalla leveämmällä pylväsvälillä, mikä vähentää pylväiden kokonaismäärää tietyllä tienpituudella. Tyypillisellä keräilytiellä, joka on suunniteltu 20 luksia keskimääräiseen valaistukseen, 10 metrin pylväs ja 10 000 lumenin LED-valaisin 35 metrin etäisyydellä saavuttaa vertailukelpoisen suorituskyvyn kuin 8 metrin pylväs, jossa on 6 000 lumenin valaisin 25 metrin etäisyydellä, huolimatta siitä, että likimääräisesti korkeampi pylväshinta vaatii30 korkeamman infrastruktuurin. yksittäisen pylvään ja valaisimen hinta.

Aurinkonapojen korkeusnäkökohdat

Aurinkosähköpylväät itsenäisiin aurinkokatuvalaisinjärjestelmiin lisäävät korkeussuunnittelun huomion tavallista fotometrista laskelmaa pidemmälle: pylvään yläosassa olevaa aurinkosähköpaneelia ei saa varjostaa vierekkäiset pylväät, puita, rakennuksia tai muita esteitä aikana, jolloin aurinkoenergian tuotanto on tuottavinta (yleensä klo 9–15). Aurinkonapojen asennuksessa tielle, jossa paneelit ovat etelään (pohjoisella pallonpuoliskolla) tai pohjoiseen (eteläisellä pallonpuoliskolla), napojen vähimmäisetäisyys paneelien välisen varjostuksen välttämiseksi riippuu pylvään korkeudesta ja aurinkopaneelin kaltevuuskulmasta. Yleissääntönä on, että pylväiden välisen vapaan etäisyyden tulee olla vähintään 3 kertaa pylvään ja kallistetun paneelin pystysuoran projektion yhteiskorkeus, jotta estetään varjostus matalissa aurinkokulmissa talvella.

Kuinka katuvalot toimivat: virtalähteestä valaistuun tienpintaan

Ymmärtäminen, kuinka katuvalot toimivat järjestelmätasolla, joka kattaa tehonsyötön, ohjausmekanismin, valonlähdeteknologian ja optisen jakelun, on tietoperusta määrittelyssä, asennuksessa ja kunnossapidossa. Ulkokatuvalot tehokkaasti. Nykyaikaiset katuvalaistusjärjestelmät, olivatpa ne verkkokäyttöisiä LED-yksiköitä perinteisissä katuvalopylväissä tai aurinkoenergialla toimivat LED-järjestelmät aurinkopylväissä, jakavat saman tehonsyötön, ohjauspiirin, ohjaimen ja valonlähteen toiminnallisen arkkitehtuurin, jotka eroavat ensisijaisesti siitä, miten teho toimitetaan kuljettajan tasolle.

Virransyöttöjärjestelmä

Verkkokäyttöiset ulkokatuvalot vastaanottavat vaihtovirtaa (tyypillisesti 220–240 volttia 50 Hz:llä suurimmassa osassa maailmaa tai 110–120 volttia 60 Hz:ssä Pohjois-Amerikassa) maanalaisten kaapelipiirien kautta, joka on kytketty jakeluasemaan tai paikalliseen syöttöpisteeseen. Kaapelipiiri on tyypillisesti 3-vaiheinen suurille verkoille, ja yksittäiset navat on kytketty yksivaiheisesti jakelukaapelista, mikä mahdollistaa kuormituksen tasapainottamisen kolmen vaiheen välillä. Kaapelireitti seuraa pylväslinjaa ja on yleensä haudattu vähintään 450–600 mm:n syvyyteen tien tai kävelytien pinnan alapuolelle putkeen tai suoraan hautauskaapeliin, joka on hyväksytty maanalaiseen ulkokäyttöön.

Auringon napat saavat tehonsa navan yläosaan asennetusta aurinkosähköpaneelista, joka tuottaa tasavirtaa (DC), joka on verrannollinen tulevaan auringon säteilyyn. Tämä DC-lähtö syötetään latausohjaimeen, joka säätelee akun latausta ylilatauksen estämiseksi ja suojaa akkua syväpurkautumiselta. Akku varastoi aurinkoenergian päiväsaikaan ja syöttää sen LED-valaisinohjaimelle yökäyttöjakson aikana. Hyvin suunniteltu Auringon napat -järjestelmä, jossa on sopiva paneelikoko, akun kapasiteetti ja LED-teho, voi tarjota luotettavan valaistuksen 3–5 peräkkäisenä yönä ilman aurinkoenergiaa, mikä tekee siitä tehokkaan paikoissa, joissa on pitkiä pilvisiä jaksoja, jotka ovat ominaisia ​​meri- ja lauhkeille ilmastoille.

Ohjausjärjestelmä: Kuinka katuvalot tietävät, milloin ne kytketään päälle ja pois

Yleisin ohjausmenetelmä Ulkokatuvalot on valokenno tai valokenno, valoherkkä puolijohdelaite, joka on asennettu valaisimen päälle tai sen lähelle ja joka mittaa ympäristön valon voimakkuutta. Valokenno aktivoi lamppupiirin, kun ympäristön valo laskee alle noin 35 luksia (vastaa syvän hämärän olosuhteita) ja deaktivoi sen, kun ympäristön valo nousee yli noin 70 luksia (estääkseen auringon osittain peittävien pilvien aiheuttaman värähtelyn). Valokenno on yksinkertainen, luotettava ja edullinen ohjausmenetelmä, joka ei vaadi ohjelmointia tai verkkoyhteyttä ja toimii itsenäisesti niin kauan kuin siinä on virtaa. Valokennojen arvioitu käyttöikä on 10–15 vuotta, ja ne on vaihdettava, kun ne saavuttavat tämän iän, vaikka ne olisivat edelleen toimivia, sillä väärillä valotasoilla kytkeytyvät huonokuntoiset valokennot aiheuttavat joko sähkön hukkaa (jättävät valot päälle tarpeettomasti päivänvalossa) tai lyhenevät valaistustunteja (valojen sammuttaminen ennen täydellistä pimeyttä).

Tähtitieteellisiä kelloja käytetään joko ensisijaisena ohjausmenetelmänä tai valokennojen varmuuskopiona, joka laskee tarkat auringonlasku- ja auringonnousuajat asennetulle maantieteelliselle sijainnille ohjelmoidun koordinaatin ja päivämäärän perusteella ja kytkevät katuvalopiirin näihin laskettuihin aikoihin todellisista ympäristön valaistusolosuhteista riippumatta. Ulkokatuvalojen nykyaikaiset älykkäät ohjaukset menevät pidemmälle käyttämällä verkkotietoliikennettä (DALI 2-, Zhaga-, Zigbee- tai LoRa-protokollat), jotka mahdollistavat yksittäisen valaisimen valvonnan ja himmentämisen keskitetystä hallintajärjestelmästä, mikä mahdollistaa 30–50 prosentin energiansäästön piirien mukautuvalla himmennyksellä vähäliikenteisenä yön aikana.

LED-ohjain ja valonlähde modernissa katuvalaistuksessa

Nykyaikaiset ulkokatuvalot käyttävät LED-valolähteitä, joita ohjaavat elektroniset vakiovirtaohjainpiirit. Ohjain muuntaa syöttöjännitteen (verkkovirtaa käyttäville laitteille, tasavirtaakku aurinkonapajärjestelmille) LED-ryhmän vaatimaksi säädetyksi virraksi, pitäen tämän virran vakiona riippumatta syöttöjännitteen vaihteluista ja LED-tulojännitteen muutoksista lämpötilan mukaan. Vakiovirtaohjain on kriittinen komponentti LED-valaisimien käyttöiän kannalta: LED-paneelit, jotka ohjataan vakiovirralla ja joilla on alhainen aaltoilu, kokevat paljon pienemmän lämpö- ja sähkörasituksen kuin vastaavat LEDit, jotka ohjataan yksinkertaisemmilla virtapiireillä, joilla on korkea aaltoiluvirta, ja ohjaimen laatu on tyypillisesti ensisijainen LED-valaisimen kenttäkäyttöiän määräävä tekijä.

Nykyaikaiset LED-katuvalaisimet, joiden teho on 130–200 lumenia wattia kohden, säästävät 40–65 prosenttia verrattuna niiden korvaamiin korkeapaineisiin natriumvalaisimiin, ja niiden nimellinen käyttöikä on 50 000–100 000 tuntia L70:een (piste, jossa teho on 6 kertaa pidempi kuin HPS kertaa 3 prosenttia 6 prosenttia). lampun käyttöikä, mikä vähentää dramaattisesti katuvalopylväiden ja valaisinjärjestelmän huoltotiheyttä ja kustannuksia sen käyttöjakson aikana.

Solar Street Lightin asennus: Täydellinen vaiheittainen opas

Aurinkoenergian katuvalon asentaminen aurinkonapoihin on erillinen tekninen prosessi perinteisestä verkkokäyttöisestä katuvaloasennuksesta, ja se sisältää lisänäkökohtia paneelien asennosta, akun asennuksesta, latausohjaimen asennuksesta ja järjestelmän käyttöönotosta, jotka ovat ominaisia verkkojen ulkopuoliselle aurinkosähköarkkitehtuurille. Koulutetun henkilöstön suorittama järjestelmällinen asennusprosessi tuottaa järjestelmän, joka toimii luotettavasti 8–12 vuotta ennen kuin suuri komponentti on vaihdettava. huonosti suoritettu asennus voi johtaa akun ennenaikaiseen vikaantumiseen, riittämättömään lataukseen tai käyttöönottovirheisiin, joita on vaikea diagnosoida ja korjata pylvään pystytyksen jälkeen.

Asennuspaikan arviointi ennen asennusta

Ennen perustöiden aloittamista jokaisesta ehdotetusta aurinkonapapaikasta on arvioitava auringon pääsy sen varmistamiseksi, että paneeli saa riittävästi esteetöntä auringonvaloa ympäri vuoden. Sivuston arvioinnissa tulee arvioida:

• Varjostusanalyysi: Kaikki esineet (rakennus, puu, mainostaulu, viereinen pylväs), jotka ovat 30 asteen kaaressa horisontin yläpuolella paneelin suuntaan, tulee tutkia ja sen varjopolku laskea talvipäivänseisauksen aurinkokulmalle, joka edustaa pahinta varjostustilannetta. Jopa aurinkosähköpaneelin pienen osan osittainen varjostus voi vähentää järjestelmän kokonaistehoa 50–80 prosenttia sarjaan kytketyissä paneelikokoonpanoissa johtuen merkkijonovirtaan kohdistuvasta varjostamuksesta.
• Maaperätutkimus: Vahvista maaperän kantavuus ja maaperäolosuhteet ehdotetussa pylväskohdassa tarvittavan perustussyvyyden ja -halkaisijan määrittämiseksi. Pehmeät tai kastelevat maaperät saattavat vaatia suuremman perustus- tai paaluasennuksen, jotta pylväspohjan kiinteys on riittävä pylväs- ja paneeliyhdistelmän odotettuun tuulikuormitukseen nähden.
• Paikalliset tuulitiedot: Tunnista tuulen mitoitusnopeus asennuspaikalle sovellettavasta kansallisesta tuulikuormitusstandardista. Aurinkosähköpylväissä on suurempi tehollinen tuulipinta-ala kuin tavanomaisissa katuvalopylväissä, koska aurinkopaneeli tarjoaa merkittävän tasaisen pinnan tuulelle, mikä aiheuttaa huomattavia kaatumismomentteja pylväspohjassa, joka on otettava huomioon perustuksen ja pylvään rakennesuunnittelussa.

Perustuksen valmistelu ja pylväiden asennus

1. Kaivaa perustuksen reikä. Tyypillisesti halkaisija on 400–600 mm ja syvyys 1 000–1 500 mm tavallisille 5–8 metrin korkeille aurinkopylväille, mitoitettu suhteellisesti korkeampiin pylväisiin. Reiän pohjan tulee olla kiinteässä, häiriöttömässä maaperässä; Jos täytettä tai pehmeää materiaalia kohtaa vaaditulla syvyydellä, pidennä reikää, kunnes saavutetaan kiinteä maa.
2. Asenna ankkuripulttiryhmä ja putki. Aseta ankkuripulttihäkki oikealle korkeudelle ja asentoon pylvään pulttiympyrän halkaisijan ja pulttikuvion mukaan. Kaada 100 mm:n betoninen sokea kerros kaivauksen pohjalle, aseta pulttihäkki oikealle korkeudelle valmiin tason yläpuolelle (yleensä 50-80 mm kierre paljaana pohjalevyn tason yläpuolella) ja asenna putki tai kaapelin läpivientiholkki, joka tarvitaan akun liitäntäkaapelia varten navasta akkukoteloon, jos akku on maa-asennettu pylväsasennuksen sijaan.
3. Kaada betonialusta. Käytä pohjavalussa vähintään C25 lujuutta (25 MPa) betonia varmistaen, että betoni sijoitetaan ilman aukkoja ankkuripulttikehikon ympärille ja tiivistetään riittävästi. Anna betonin kovettua vähintään 48 tuntia (mieluiten 72 tuntia) ennen pylvään asentamista, jotta vältytään ankkuripulttien häiriintymiseltä ennen kuin betoni on saavuttanut riittävän lujuuden.
4. Pysty pylväs. Ajoneuvonosturilla, teleskooppikurottimella tai manuaalilla Pylväspainoon sopiva rungon nostojärjestelmä, laske pylvään pohjalevy ankkuripulttiryhmälle ja asenna tasoitusmutterit ja lukkomutterit oikeassa järjestyksessä pylväspylvään saamiseksi. Tarkista pylväs vesivaa'alla kahdesta kohtisuorassa olevasta pinnasta ja säädä tasoitusmutterit ennen lopullista kiristystä. Paneelin asennuskannattimen suunta on asetettava oikeaan kompassin suuntiin (pohjoisella pallonpuoliskolla todella etelään päin) pylvään pystytyksen aikana ennen kuin mutterit on kiristetty kokonaan.
5. Asenna aurinkopaneeli oikeaan kallistuskulmaan. Kiinnitä aurinkopaneeli paneelin asennuskannattimeen asennusleveysasteelle lasketussa kallistuskulmassa. Aseta kulma kulmamittarilla tai kaltevuusmittarilla varmistaaksesi, että paneelin pinta on määritetyssä kallistuksessa vaakasuuntaan, ennen kuin kiristät kaikki paneelin kiinnityskiinnikkeet kokonaan.
6. Asenna akku ja latausohjain. Kiinnitä akkukotelo (joko pylväs asennettuna keskikorkeudelle tai maahan asennettuna pylvään jalustan viereen) määritettyyn asentoon. Liitä lataussäädin paneelin plus- ja miinusnapoihin, akun plus- ja miinusnapoihin sekä kuorman (LED-valaisinohjaimen) positiiviseen ja negatiiviseen napaan latausohjaimen asennusoppaassa määritetyssä järjestyksessä. Virheellinen kytkentäjärjestys joissakin latausohjainmalleissa voi vahingoittaa säädintä peruuttamattomasti.
7. ottaa käyttöön ja testata järjestelmää. Kun paneeli on kytketty ja päivänvalo käytettävissä, varmista, että latausohjaimen akun latauksen ilmaisin näyttää aktiivisen latauksen. Laukaise hämärätunnistin manuaalisesti (peitämällä paneeli väliaikaisesti) ja varmista, että LED-valaisin aktivoituu ohjelmoidulla kirkkaudella ja että säätimen asetukset (aika, himmennysprofiili ja liiketunnistimen toiminto) on ohjelmoitu oikein paikan vaatimuksia vastaavaksi.

Aurinkopaneelin kallistuskulma ja aurinkopaneelin optimaalinen kulma: Lopullinen tekninen opas

Kallistuskulma aurinkopaneeli on Auringon napat on aurinkopaneelin pinnan ja vaakatason välinen kulma asteina mitattuna. Se on yksi teknisesti merkittävimmistä asennusparametreista mille tahansa aurinkosähköjärjestelmälle, koska se määrittää suoraan kuinka paljon aurinkosäteilyä paneelin pinta saa ympäri vuoden, mikä puolestaan ​​määrittää paneelin päivittäisen ja vuosittaisen energiantuotannon ja siten aurinkojärjestelmän riittävyyden sille aiotulle kuormitukselle. Aurinkopaneelien optimaalisen kulman yleisen periaatteen ja eri kausiluonteisten prioriteettien säätöperusteiden ymmärtäminen on olennaista, jotta Solar Poles -järjestelmät määritetään ja otetaan käyttöön oikein.

Latitude-sääntö: Aurinkopaneelin kallistuskulman valinnan perusta

Aurinkopaneelin optimaalisen kulman perusperiaate on, että paneelin pinta tulee suunnata kohtisuoraan keskimääräiseen auringon säteilyvektoriin nähden kiinnostavan sijainnin ja vuodenajan mukaan. Koska auringon näennäinen reitti taivaalla muuttuu vuodenaikojen mukaan (korkeampi kesällä, matalampi talvella), kulma, jossa kallistettu kiinteä paneeli parhaiten sieppaa tämän säteilyn, muuttuu myös vuodenaikojen mukaan. Ympärivuotisessa tasapainoisessa energiantuotannossa optimaalinen kallistuskulma kiinteälle paneelille pohjoisella pallonpuoliskolla on suunnilleen yhtä suuri kuin asennuksen maantieteellinen leveysaste, ja paneelin tulee olla aidosti etelään päin. Eteläisellä pallonpuoliskolla sijaitsevalle asennukselle vastaava optimaalinen kulma on myös suunnilleen yhtä suuri kuin maantieteellinen leveysaste, mutta paneeli osoittaa todellista pohjoista.

Käytännön ohjeena: Bangkokissa, Thaimaassa (leveysaste noin 14 astetta pohjoista) aurinkokatuvalon paneelin tulee olla kallistettuna 14 astetta vaakasuuntaan suoraan etelään; järjestelmä Madridissa Espanjassa (leveysaste noin 40 astetta pohjoista) olisi asetettava 40 asteeseen; ja järjestelmä Oslossa, Norjassa (leveysaste noin 60 astetta pohjoista) on kallistettava 60 astetta. Jokainen näistä asetuksista tarjoaa parhaan ympärivuotisen keskimääräisen energiantuotannon kyseiselle sijainnille ja tuottaa tyypillisesti vuotuisen energiantuotannon 5 prosentin sisällä kaksiakselisella auringonseurantajärjestelmällä saavutettavasta teoreettisesta maksimista.

Kallistuskulman säätäminen kausiluonteisen prioriteetin mukaan

Kallistuskulma solar panel can be adjusted from the latitude matched angle to prioritize either summer or winter energy production depending on the seasonal lighting demand profile of the application:

• Leveysaste miinus 10 - 15 astetta (matala kallistus): Lisää kesäenergian tuotantoa talvituotannon kustannuksella. Tämä asetus sopii aurinkonavoille trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla, joilla kesän ukkosmyrskykaudet aiheuttavat pilvisiä kausia, jotka vaativat maksimaalista paneelitehokkuutta pidempien kesäpäivien aikana ja joissa talviyöt ovat riittävän lyhyitä, jotta aurinkokunnassa on riittävästi aikaa latautua, vaikka talven säteilyteho pienenee.
• Leveysaste plus 10–15 astetta (jyrkempi kallistus): Lisää talvienergian tuotantoa kesätuotannon kustannuksella. Tämä asetus on oikea spesifikaatio aurinkopylväille lauhkeilla ja korkeilla leveysasteilla (yli 35 leveysastetta), joissa talviyöt ovat pitkiä, auringon säteily on alhainen talvikuukausina ja riski, että akku ei pysty ylläpitämään riittävää latausta pitkien talvisateiden aikana, on ensisijainen suunnittelurajoitus. Esimerkiksi Isossa-Britanniassa sijaitseva Solar Poles -asennus 51 astetta pohjoista leveysasteella määrittäisi paneelin kallistuskulmaksi tyypillisesti 60 - 65 astetta leveysasteen 51 asteen sijaan, koska talvikulman 10 - 14 asteen lisäys kaappaa huomattavasti enemmän energiaa kriittisen marras-helmikuun aikana, jolloin aurinkoenergia on heikoin ja valaistustarve on korkein (pitkän yön valaistus).
• Leveysastekulma (tasapainotettu kallistus): Oikea asetus useimpiin keskipitkän leveysasteen aurinkonapojen sovelluksiin, joissa ei ole erityistä kausiluonteista prioriteettia, mikä tarjoaa parhaan ympärivuotisen keskimääräisen energiantuotannon tasaisella suorituskyvyllä kaikkina vuodenaikoina.

Itsepuhdistuvia näkökohtia ja kallistuksen vaikutus paneelin likaantumiseen

Käytännön etu aurinkopylväiden jyrkemmistä paneelien kallistuskulmista pölyisissä, kuivissa tai saastuneissa ympäristöissä on parannettu itsepuhdistuva sateen aikana. 30 astetta tai enemmän kallistetut paneelit valuttavat sadevettä riittävällä nopeudella kerääntyneen pölyn ja roskien kuljettamiseksi pois paneelien pinnalta, kun taas alle 15 asteen kulmassa kallistetut paneelit pitävät vettä pintajännityksenä ja antavat roskat laskeutua veden haihtuessa muodostaen ohuen maakuoren, joka kerääntyy paneelin pinnalle ja voi vähentää tehoa 20 5 prosentilla. Aurinkonapojen asennuksissa puolikuivilla alueilla, joilla sataa harvoin, kallistuskulman määrittäminen kohti optimaalisen alueen yläpäätä (leveysaste plus 10–15 astetta) tarjoaa epäsuoran itsepuhdistuvan hyödyn talvienergian optimoinnin lisäksi.

Katuvalopylväiden, ulkokatuvalojen ja aurinkopylväiden valitseminen erilaisiin projekteihin

Lopullinen katuvalopylväiden tyyppi, Outdoor Street Lights -spesifikaatio ja aurinkotankojen konfigurointi mihin tahansa projektiin edellyttää suorituskyvyn, kustannusten, käyttöiän ja paikan ja sovelluksen käytännön asennusnäkökohtien tasapainottamista. Seuraava valintaopas kattaa yleisimmät kunnallis-, liike- ja asuinrakennusten ulkovalaistuksessa kohdatut projektityypit.

Milloin valita aurinkopylväät verkkokäyttöisten katuvalopylväiden sijaan

Aurinkopolttimot ovat suositeltavin määrittely verkkokäyttöisiin katuvalopylväisiin verrattuna seuraavissa olosuhteissa:

• Paikat, joissa ei ole pääsyä verkkoon tai joilla on korkeat verkkoliitäntäkustannukset: Maaseututeiden, syrjäisten yhdyskuntien polkujen, maatalousväylien ja kaikkien paikkojen, joissa lähin verkkoliitäntäpiste on yli 30–50 metrin päässä valaistuslaitteistosta, tulisi olla aurinkopolkuja, elleivät paikan olosuhteet (äärimmäinen varjostus, erittäin korkea leveysaste) estä riittävää aurinkoenergian keräämistä. Verkkoliitäntä 50–200 dollarin metriltä kaapelikaivannon ja asennuskustannusten ansiosta Solar Poles on taloudellisesti parempi useimmissa verkon ulkopuolella jopa suuremmilla etuvalaisimien ja pylväiden kustannuksilla.
• Projektit, joissa on nopean käyttöönoton vaatimukset: Auringon napat can be installed in a single day per pole without the civil works lead time associated with electrical infrastructure. Emergency lighting installations, temporary event lighting, and phased development lighting can be commissioned within days using Solar Poles.
• Ympäristölle herkät paikat: Luonnonsuojelualueet, puistot, kulttuuriperintökohteet ja paikat, joissa sähkökaapeleiden kaivaminen vahingoittaisi puiden juuria, arkeologisia esiintymiä tai ympäristön ominaisuuksia, ovat luonnollisia ehdokkaita aurinkopylväille, jotka vaativat vain yhden pylväsperustan ilman pylväiden välistä kaapelia.

Rakenteelliset vaatimukset eri korkeuksille

Katuvalopylväiden rakennespesifikaatio kasvaa merkittävästi korkeuden myötä, koska kaatumismomentti pylvään pohjassa (joka on perustuksen ja pylvään poikkileikkauksen tulee vastustaa) kasvaa sekä korkeuden neliön (itse pylvään tuulikuormituksen osalta) että lineaarisesti korkeuden (valaisimen tuulikuormituksen ja aurinkopylväiden aurinkopaneelin) myötä. 12 metrin teräksisen katuvalopylvään 120 km/h suunnittelutuulivyöhykkeellä on kestettävä noin 4 kertaa suurempi pohjan kaatumismomentti kuin vastaavan 6 metrin pylväs, jolla on sama poikkileikkaus ja valaisinspesifikaatio, mikä vaatii joko suuremman pylvään halkaisijan, raskaamman seinämän paksuuden tai syvemmän perustan, jotka kaikki lisäävät asennuskustannuksia huomattavasti. Tämä rakenteellisten kustannusten nousu korkeuden mukaan on yksi syistä, miksi fotometrisen suunnittelun optimointi (vähimmäisen riittävän pylväskorkeuden valitseminen vaaditulle valaistusstandardille sen sijaan, että valitaan oletusarvoisesti korkein saatavilla oleva pylväs) on tärkeää projektin kustannusten hallinnassa Street Light -pylväiden hankinnassa.

Katuvalopylväiden ja aurinkopylväiden parhaat huoltokäytännöt

Katuvalopylväiden, ulkokatuvalojen ja aurinkopylväiden ennakoiva huolto-ohjelma pidentää merkittävästi kaikkien järjestelmän komponenttien tehokasta käyttöikää ja estää nopeutetun kulumisen, joka johtaa varhaiseen suunnittelemattomaan vaihtoon. Seuraavat huoltoprioriteetit koskevat kaikkia pylväs- ja valaisintyyppejä:

• Vuosittainen silmämääräinen tarkastus: Kävele koko pylväsverkosto vuosittain tunnistaaksesi ja kirjataksesi pylväät, joissa näkyy näkyviä vaurioita ajoneuvon törmäyksestä, pohjan korroosiosta, valaisimen varren muodonmuutoksesta tai ilkivallasta, jotka vaativat välitöntä huomiota. Valokuvaa kaikki viat huoltokirjaa varten ja priorisoi korjaukset turvallisuusriskin vakavuuden mukaan.
• Aurinkopaneelien puhdistus aurinkopylväissä: Ympäristöissä, joissa on huomattavaa pölyä, siitepölyä tai saasteita, puhdista aurinkopaneelit vähintään kahdesti vuodessa puhtaalla vedellä ja pehmeällä vetolastalla energiankeräystehokkuuden ylläpitämiseksi. Jopa ohut pölykerros vähentää paneelin läpäisykykyä 5 prosentilla, mikä voi johtaa suhteelliseen laskuun akun latauksessa ja käytettävissä olevissa valaistustunteissa yössä.
• Akun kapasiteetin testaus aurinkokennoille: Aurinkonapojen litiumrautafosfaattiakkujen kapasiteetti tulee tarkistaa vuosittain kolmannen käyttövuoden jälkeen, jotta voidaan tunnistaa akut, jotka ovat menettäneet yli 20 prosenttia nimelliskapasiteetistaan ja jotka saattavat lähestyä riittämättömän yösyötön kynnystä talviolosuhteissa.
• Valaisimen fotometrinen arviointi: Viiden vuoden LED-käytön jälkeen vertaa mitattuja maan valaistusarvoja suunnittelutavoitteeseen määrittääksesi, edellyttääkö valaisimen tehon heikkeneminen himmennysaikataulun säätämistä tai valaisimen vaihtamista aikaisintaan, jotta se pysyy voimassa olevan tien tai tilan valaistusstandardien kanssa.

Viitteet

Illuminating Engineering Society (2014). ANSI/IES RP 8 14: Ajoradan valaistus. IES, New York.

National Association of Architectural Metal Manufacturers (2015). ANSI/NAAMM MH 26: Opas tekniset tiedot metallisten lipputankojen suunnittelua ja valaistusstandardeja varten. NAAMM, Chicago, IL

Duffie, J. A. ja Beckman, W. A. ​​(2013). Solar Engineering of Thermal Processes, 4. painos. Wiley, Hoboken, NJ. (Optimaalinen aurinkopaneelin kulma- ja vuodenaikojen kallistuslaskelmat.)

Kansainvälinen energiajärjestö (2020). World Energy Outlook 2020: aurinkosähkötekniikka. IEA, Pariisi.

ASTM International (2017). ASTM A123/A123M: Rauta- ja terästuotteiden sinkkipinnoitteiden (kuumasinkittyjen) pinnoitteiden standardivaatimukset. ASTM, West Conshohocken, PA.

Luque, A. ja Hegedus, S. (toim.) (2011). Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2. painos. Wiley, Chichester, Iso-Britannia.

Commission Internationale de l'Eclairage (2010). CIE 115: Teiden valaistus moottori- ja jalankulkijoille. CIE, Wien.

Standards Australia (2016). AS/NZS 1158: Teiden ja julkisten tilojen valaistus. SAI Global, Sydney.

Diaf, S., Diaf, D., Belhamel, M., Haddadi, M. ja Louche, A. (2007). Menetelmä autonomisen hybridiPV/tuulijärjestelmän optimaaliseen mitoittamiseen. Energiapolitiikka, 35(11), 5708–5718.

Yhdysvaltain energiaministeriö (2022). Solar Energy Technologies Office: Solar Photovoltaic System Performance. DOE, Washington, DC.