Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- Введение
- 1. Принцип работы автономного уличного освещения
- 2. Расчет внешних осветительных установок городского района
- 2.1 Светотехнического расчета наружного освещения территории детской площадки у дома
- 2.2 Освещения проезжей части
- Выводы
- Список источников
Введение
Рассматриваемые в данной работе системы уличного освещения, как и все прочие системы освещения вообще, имеют одну очень важную особенность – использование электроэнергии в темное время суток, когда использование энергии солнца невозможно. Именно по этой причине, большинство систем освещения, для наибольшей эффективности, помимо солнечных панелей имеют и ветрогенератор. Это позволяет использовать для выработки электроэнергии сразу два независимых возобновляемых источник – солнце и ветер. Таким образом, при условии применения накопителя энергии достаточной емкости, решается проблема непостоянства выработки электроэнергии, и обеспечения работы осветительной установки в темное время суток.
Предварительные исследования применения энергии солнца и ветра для систем освещения, позволили сделать вывод о том, что ветрогенераторы достаточно редко используются в населённых пунктах.
Сравнение солнца и ветра как ВИЭ, позволили сделать вывод о том, что у энергии солнца в настоящее время есть ряд существенных преимуществ перед ветром. Главное из них состоит в том, что, конечно, запасы ветровой энергии в России огромны, но, находятся они в основном на равнинной местности, в прибрежных водах морей, в северных широтах, и т.д. Именно там, на значительном удалении от населённых пунктов, от ветроэлектростанций будет максимальная отдача, и инфразвуковой шум от них не будет оказывать влияния на здоровье людей (нарушение сна, раздражение и др.).
1. Принцип работы автономного уличного освещения
Автономное уличное освещение позволяет резко сократить затраты на подвод питающего кабеля, на организацию подстанции, узла учета электроэнергии, на получение разрешений и согласований в различных инстанциях.
Принцип работы уличного освещения на солнечных панелях заключается в преобразовании энергии солнечного света посредством фотоэлементов в электрический ток. Далее электрическая энергия поступает на аккумуляторную батарею, где происходит её накапливание. Батарея питает светильник, как правило, светодиодный и, таким образом, происходит ночное освещение территории. Светодиодные светильники являются самыми экономичными источниками света. Включение и выключение светильника в нужный момент времени, а также контроль зарядки батареи осуществляется специальным управляющим блоком. Систему автономного уличного освещения на солнечных батареях можно оснастить и дополнительными функциями. Например, можно реализовать контроль уровня освещенности. В «режиме ожидания» светильник будет светить на 20-40% от своей мощности, а когда в контролируемой зоне обнаруживается какое - либо движение световой поток увеличивается до 100%. Таким образом можно продлить время разрядки аккумулятора. Также можно оснастить систему таймером, который позволит задействовать работу осветительной установки в нужное время.
От того на сколько правильно подобраны мощность солнечных батарей и емкость аккумулятора будет зависеть правильная функциональность осветительного комплекса, а также его стоимость. Чем больше мощность солнечной панели и емкость аккумулятора, тем дольше будет светить светильник, но и стоимость всей установки будет значительно существеннее.
Принцип работы солнечного светильника основан на преобразовании энергии Солнца в электрическую энергию (рис. 1).
Рисунок 1 – Конструкция автономного светильника с питанием от Солнца
Автономный светильник состоит из (рис. 1):
- Солнечная панель. В зависимости от мощности светильника может быть разных габаритов.
- Контроллер заряда. Следит за напряжением панели, заряжает аккумуляторы и включает — выключает лампы.
- Аккумулятор. Емкость аккумулятора зависит от мощности ламп и продолжительности освещения.
- Лампа светильника. Исполнена в виде набора светодиодов, что позволяет минимизировать потребление электрической энергии при высоком качестве освещенности местности.
Дополнительно, в зависимости от марки и исполнения, в таких светильниках есть кнопки включения — выключения питания, фонари оснащены датчиками движения.
В дневное время солнечные лучи попадают на верхнюю часть светильника, на которой расположена солнечная панель. Эта панель подает напряжение на контроллер, который в свою очередь заряжает внутренний аккумулятор светильника. Как только напряжение на панели упадет ниже уровня, установленного в контроллере (для него это будет означать наступление ночи), светильник включится и будет светить всю ночь в зависимости от выбранного режима работы фонаря. Датчик движения нужен как раз для сказанных выше режимов работы.
Преимущества выбора автономного уличного освещения очевидны. Во-первых, нет зависимости от местных электрических сетей, с их перебоями в поставке электроэнергии. Во-вторых, не везде есть возможность провести линию от трансформаторной подстанции к столбу. Говоря о проведении линии электропередач к столбам, еще надо учитывать стоимость проекта по подключению сети к уличным фонарям. Также установка представленных фонарей не нуждается в согласовании с местной энергокомпанией.
Рисунок 2 – Модель уличного фонаря с использованием солнечной батареи
2. Расчет внешних осветительных установок городского района
2.1. Светотехнического расчета наружного освещения территории детской площадки у дома
Планируется осветить игровую площадку 150 квадратных метров. Необходимо установить определенное количество фонарей.
Выберем вариант светильника для улиц Ziverd Front 30 (рис. 1).
Рисунок 1 – Характеристики светильника Ziverd Front 30
Расчет проводится по формуле: L = E*S*N*K / (F*X)
где L – искомое количество осветительных приборов.
E – освещенность (лк). Из СНиП возьмем число 10 лк.
S – площадь, которая по условию равна 150 м2.
N – коэффициент неравномерной освещенности. По сути, это отношение максимальной освещенности к минимальной. Для разных типов ламп установлены его различные значения: 1,15 для ламп накаливания, 1,1 – люминесцентных, 1 – светодиодных
K –коэффициент, учитывающий уменьшение яркости лампы из-за загрязнения, запыления или затертости стекла при длительной эксплуатации. Значение зависит от многих факторов, начиная от типа ламп и заканчивая степенью запыленности пространства. Предположим, что таунхаус находится в чистом районе, тогда K будет равен: 1,5 для ламп накаливая, 1,4 для газоразрядных, 1 для светодиодных. Значение этого коэффициента – еще один повод выбрать светодиодный вариант. Ведь итоговое количество будет меньшим, а значит и затраты на установку ниже.
F – световой поток одного светильника. Это числовое выражение количества излучаемого света, измеряется в Люменах (лм). Обычно указывается в технической документации к прибору (можно умножить мощность лампы на коэффициент светимости). В нашем случае показатель указан производителем и равен 3735 лм.
X – коэффициент, который определяется, исходя из отражающей способности объектов и строений на территории обустраиваемой площадки. Для его поиска можем обратиться тому же СНиПу. Предположим, что равномерности распределения света будет мешать лишь фасад дома, оформленный розовым силикатным кирпичом. В таком случае «X» = 0,3.
Переходим к расчету освещения уличным светильником детской площадки: L = 10*150*1*1 / (3735*0,3) = 1,34.
Таким образом, можно установить один светильник указанной мощности, либо два меньшей мощности.
2.2 Освещения проезжей части
Вычислить необходимое расстояние между светильниками высотой 8 м, на проезжей части дороги шириной 6 м. Используемая модель светильников - автономный уличный типа SSL3-50W (рис. 2).
Расстояние между светильными приборами (шаг светильников) вычисляется по формуле: Ф=L*K*π/η
где:
L – нормируемый коэффициент яркости покрытия;
К – коэффициент запаса;
η – параметр использования светового потока.
Для проведения вычислений также потребуются специальные данные таблиц коэффициентов использования светильников. Таблицы можно найти в технической литературе.
Согласно норм освещения ГОСТ Р55706-2013 «ОСВЕЩЕНИЕ НАРУЖНОЕ УТИЛИТАРНОЕ Классификация и нормы» -это участок улицы местного значения категории В класса В2 (Жилая застройка в центральной части города).
Расчет проводится согласно Web приложения Международная светотехническая корпорация galad.ru.
Для этого выбираем сходный по характеристикам светильник GALAD Виктория LED-40-ШБ/К50 (740/RAL9023/0/ORS/GEN1).
Определяем параметры осветительной установки ( рис. 2, рис. 4).
Рисунок 2 – Результаты светотехнического расчета освещения проезжей части
Рисунок 3 - Состав комплекта уличного светильника
Рисунок(анимация) 4 - Системы автономного уличного освещения
3. Выводы
Для освещения проезжей части дороги шириной 6 м выбран автономный уличный светильник типа SSL3-50W [2], шаг опор принят 38,3 м. Светильник содержит контроллер заряда, аккумуляторная батарея - 3,2V / 18Ah Life PO4. Мощность светильника - 50 Вт. Солнечная панель - поликристаллическая 5V, 35W. Преимущества выбора автономного уличного освещения [3]: нет зависимости от местных электрических сетей, не везде есть возможность провести линию от трансформаторной подстанции к столбу. Говоря о проведении линии электропередач к столбам, еще надо учитывать стоимость проекта по подключению сети к уличным фонарям. Также установка представленных фонарей не нуждается в согласовании с местной энергокомпанией.
Список источников
- Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Кнорус, 2015. 491 с.
- Автономный уличный LED светильник SSL3-50W [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL:https://ledster.com.ua/ulichnie_led_solar_fonari/ssl3_50w.html
- Столков, А.С. Выпускная квалификационная работа бакалавра [Текст] : Разработка системы автономного освещения для набережной города Барнаула / А. С. Столков, И. А. Бахтина: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та им. И. И. Ползунова, 2016. – 56 с.