Диммирование и классы дорожного освещения

Если потребовать от солнечного уличного светильника соответствия классу дорожного освещения, первое возражение, которое вы услышите, будет связано с диммированием. Автономное освещение работает в рамках фиксированного суточного энергетического бюджета, поэтому большинство систем снижают мощность в предрассветные часы, чтобы гарантировать, что батарея дотянет до рассвета. Это возражение заслуживает более серьёзного ответа, чем заверения: реальные вопросы заключаются в том, в какие часы класс должен соблюдаться, в какие часы допускается диммирование и какие доказательства подтверждают результат.

Это руководство написано для тех, кто должен утвердить такой ответ, — для закупщиков проектов, подрядчиков EPC, консультантов и дистрибьюторов, работающих с муниципальными и дорожными объектами. В нём объясняется, как на самом деле работают две системы классов, с которыми вы столкнётесь в тендере, как профиль диммирования солнечного светильника взаимодействует с ними, почему светораспределение важнее показателя в люменах и что следует прописать в запросе коммерческого предложения, чтобы конкурирующие заявки вообще можно было сравнить.

Почему диммирование и классы дорожного освещения конфликтуют на солнечных проектах

Солнечные уличные светильники рассчитываются исходя из фиксированного суточного энергетического бюджета, поэтому после полуночи мощность часто снижается, чтобы гарантировать, что батарея дотянет до рассвета. Класс дорожного освещения — это обещание, данное дорожной организации, и это обещание не теряет силы из-за того, что светильник автономный.

На объекте, подключённом к сети, решение о диммировании в значительной степени является выбором в рамках светотехнического проектирования: экономия энергии желательна, но редко имеет решающее значение, поскольку сеть всегда может подать больше. В автономном варианте то же решение носит структурный характер. Каждый час работы на полной мощности оплачивается ваттами панели и ватт-часами батареи, и именно эти две позиции определяют удельную стоимость опоры. Проект, который тихо выравнивает ночной профиль ради экономии заряда батареи и никогда не пересматривает требование по классу, — самый распространённый способ, которым схема солнечного освещения вступает в противоречие с собственной спецификацией.

Практическое следствие состоит в том, что диммирование не может быть запоздалой мыслью, добавленной при пусконаладке. Его необходимо согласовать с тем, кто составил спецификацию, поскольку оно одновременно меняет требуемый класс, требуемую оптику и требуемую батарею.

Две системы классов, на которые ссылается тендер

Большинство спецификаций, с которыми вы столкнётесь, относятся к одному из двух семейств. Европейская серия EN 13201 определяет классы дорожного освещения в Европе и широко используется в качестве ссылки в других регионах, тогда как практические рекомендации IES для дорог служат ориентиром в Северной Америке и большей части Азиатско-Тихоокеанского региона.

EN 13201 публикуется по частям, и полезно знать, на какую из них указывает пункт. Часть 1 охватывает выбор классов освещения, Часть 2 устанавливает требования к характеристикам, Часть 3 определяет расчёт, Часть 4 — измерение, а Часть 5 — показатели энергоэффективности. Тендер, в котором указано «EN 13201» без номера части, обычно приводит значения характеристик из Части 2.

Семейство IES работает иначе. Практические рекомендации для дорог устанавливают целевые показатели освещённости и равномерности по классификации дороги, а не по единой таблице яркости, и там, где ограничением является свет, направленный вверх, или проникновение света, спецификация часто добавляет рейтинг BUG для заднего света, света, направленного вверх, и слепящего действия. Поскольку две системы построены на разных критериях, класс из одной системы нельзя перевести в класс из другой арифметически — расчёт необходимо выполнять в той системе, которую приняла дорожная организация.

Что на самом деле требует класс: M, C и P

Европейский стандарт делит дороги на три группы. Классы M охватывают зоны для моторизованного движения и оцениваются по яркости дорожного покрытия, классы C охватывают зоны конфликтов, а классы P охватывают пешеходные зоны и зоны с низкой скоростью движения, оцениваемые по горизонтальной освещённости, а не по яркости.

Приведённые ниже значения представляют собой требования Части 2 для классов M — группы, которая наиболее важна для работ на автомагистралях и магистральных дорогах. Это поддерживаемые значения: уровень, которого дорога должна по-прежнему достигать в конце цикла обслуживания, а не показатель, измеренный в день установки опор.

Значения взяты из EN 13201-2:2015 и приведены здесь исключительно для ориентира; уточните редакцию, указанную в вашей спецификации, и проверьте применимое национальное приложение, поскольку практика принятия различается по странам.

Три из этих столбцов заслуживают пояснения простым языком. Общая равномерность — это отношение наименьшей яркости к средней на проезжей части, и именно она не даёт дороге выглядеть как череда ярких пятен. Продольная равномерность контролирует чередование светлых и тёмных участков, которое видит водитель, двигаясь вдоль ряда опор, — это эффект, лежащий в основе знакомого зебрового рисунка на схемах с плохим шагом опор. Приращение порога измеряет слепящее действие, снижающее видимость, — вуалирующую яркость перед глазами водителя, — и это показатель, который легче всего нарушить неправильно ориентированным светильником на короткой опоре.

Значения характеристик также определены для дорог, достаточно длинных, чтобы концепция яркости работала, — примерно двадцать-двадцать два значения высоты установки. Короткие участки, перекрёстки и круговые развязки вместо этого попадают в классы C, поэтому схема, удовлетворяющая одному классу на длинном участке, всё равно может не пройти проверку на пересечении в его конце.

Выбор класса зависит от времени: основа для диммирования в часы комендантского ограничения

Руководство по выбору класса не рассматривает движение как постоянное. Расчётная скорость, интенсивность движения, состав транспортного потока, плотность перекрёстков, припаркованные транспортные средства, яркость окружающего фона и сложность навигации — всё это имеет весовые коэффициенты, а номер класса выводится из их суммы.

Это не формальность — это законное основание для ночного диммирования. Дорога с интенсивным смешанным движением в 20:00 и почти пустая в 03:00 не имеет одинаковых требований к освещению в оба момента времени, поскольку два параметра выбора — интенсивность движения и яркость фона — изменились. Там, где орган власти принимает этот аргумент, класс, который должен поддерживаться, скажем, с 22:00 до 05:00, является более низким классом, и система должна обеспечивать более высокий класс только в вечерние часы.

Чего орган власти не примет, так это решения поставщика в одностороннем порядке. Диммирование — это проектное решение, принимаемое совместно с владельцем дороги, документируемое в спецификации и затем реализуемое в виде расписания. Схема освещения с диммированием в ночные часы и без письменного согласования — это не эффективная схема, а несогласованное отклонение, которое всплывёт при приёмке, когда опоры уже стоят.

Как профиль диммирования солнечного светильника взаимодействует с классом

Профиль диммирования — это расписание, фиксирующее уровень выходной мощности для каждого блока ночи, и для автономного светильника это самый мощный рычаг влияния на размер батареи. Публикуемые заводские настройки по умолчанию для интегрированной серии VOLTIC ZHENYE приведены ниже.

Это заводские настройки, публикуемые для серии, и они подтверждаются в письменной форме для заказанной модели; тот же профиль может быть скорректирован для проекта, но корректировка должна быть запрошена, а не предполагаться.

Арифметика, которая имеет значение, проста, и её стоит выполнить до выхода тендера. Двенадцать часов на полной мощности — это 1 200 процент-часов энергии за ночь. Приведённый выше профиль при условии, что датчик ни разу не сработал, даёт 480 процент-часов; при срабатывании датчика в каждом блоке он достигает 920 процент-часов. Таким образом, один и тот же светильник сталкивается с ночью, которая варьируется от 40 до 77 процентов от ночи на полной мощности, в зависимости от фактической интенсивности движения на дороге.

Теперь примените класс. Если спецификация требует поддержания полного класса от заката до рассвета, профиль должен быть ровным 100 процентов, система должна быть рассчитана на 1 200 процент-часов, и панель с батареей соответственно увеличиваются. Если спецификация допускает более низкий класс после полуночи, требуемая энергия резко падает, и та же опора может быть предложена с меньшей батареей — или та же батарея может быть предложена с большим запасом автономности. Любой из ответов обоснован. Заявка, которая не отвечает ни на один из них и молча предполагает более дешёвый вариант, — это та, которая провалится при первой зимней проверке.

Оптика: согласование светораспределения с дорогой и классом

Класс обеспечивается формой света, а не значением люменов на коробке. Два светильника с одинаковыми люменами могут создавать совершенно разную яркость на проезжей части, поэтому спецификации требуют тип распределения и фотометрический файл, а не значение выходной мощности.

Поперечные классификации, обычно указываемые в тендерах, описывают, насколько далеко полезный пучок достигает поперёк дороги, когда светильник установлен near the edge. Практическое правило геометрии использует высоту установки как единицу измерения, поэтому одна и та же оптика подходит для широкой дороги на высокой опоре и для узкой дороги на низкой.

Обозначения типов соответствуют поперечной классификации, обычно указываемой в тендерах. Рассматривайте соотношения как отправную точку и уточняйте определение в той редакции стандарта, которую называет ваша спецификация, поскольку границы были переформулированы между редакциями.

У интегрированного солнечного светильника есть второе ограничение, о котором никогда не упоминают руководства для сетевых систем. Панель и корпус светильника имеют общий корпус, поэтому азимут панели и направление оптики механически связаны. Фиксированный моноблочный блок можно направить на дорогу или наклонить к солнцу, но не независимо для обоих, и компромисс должен быть решён при монтаже, а не при заказе. Это одна из причин, по которой раздельные системы по-прежнему выигрывают на дорогах север-юг и на площадках, где массив должен быть больше, чем позволяет корпус, — компромисс изложен в нашем руководстве по моноблочным и раздельным солнечным уличным светильникам.

Вот часть, которую большинство коммерческих предложений опускает. Наши публикуемые данные о продукции охватывают выходную мощность, размер панели, ёмкость батареи, высоту установки и рекомендуемый шаг, но не публикуют тип распределения для каждой модели. Поэтому не принимайте «Тип III» как утверждение в заявке — запросите фотометрический файл для точной модели и оптики, которые предлагаются, и проведите расчёт в DIALux, Relux или AGi32 на вашей геометрии дороги. Если поставщик не может предоставить файл для конкретной конфигурации, обещание класса не имеет доказательной базы.

Автономность, наихудшие ночи и базовый уровень с диммированием

Автономность — это количество последовательных дней с низкой инсоляцией, которое система выдерживает при заявленном профиле диммирования, и она бессмысленна без привязки к этому профилю. Два поставщика могут оба говорить о трёх пасмурных днях, при этом один предполагает работу светильника на полной мощности всю ночь, а другой — резкое ночное снижение.

Автономность также зависит от часов солнца, принятых в энергетическом балансе. Значение, указанное для пяти пиковых часов солнца, и значение, указанное для трёх, описывают совершенно разное оборудование на одной и той же широте, и ни одно из них не является неправильным — это просто ответы на разные вопросы. Решение состоит в том, чтобы указать в спецификации и профиль, и принятые суточные часы солнца, чтобы каждая заявка отвечала на один и тот же вопрос.

Публикуемые высоты установки и шаг для интегрированной серии ZHENYE полезны здесь, поскольку они показывают, как система масштабируется вместе с дорогой.

Эти значения межопорного расстояния являются заводской рекомендацией для общего целевого показателя равномерности, а не результатом по классу. Именно межопорное расстояние фактически определяет равномерность, поэтому его необходимо пересчитать с учётом ширины вашей дороги, высоты установки и вашего класса — и именно этот расчёт должен быть приложен к коммерческому предложению. Пример расчёта для крупной площадки см. в руководстве по освещению автостоянок на солнечных батареях.

Ещё два опубликованных момента стоит учесть в запросе. Наши стандартные модели имеют степень защиты IP65 — это уровень, по которому светильники изготовлены и испытаны для наружной эксплуатации, а срок службы светодиодов заявлен на уровне 50 000 часов при пятилетней гарантии на светильник и сроке службы батареи LiFePO4 от восьми до десяти лет. Именно батарея обычно определяет экономику обслуживания, и подробнее она рассмотрена в нашем руководстве по батареям для солнечных уличных светильников.

Одна честная оговорка, прежде чем спецификация будет зафиксирована: наши стандартные модели имеют коррелированную цветовую температуру 6000K. Многие муниципальные спецификации сейчас устанавливают более тёплый диапазон 3000K–4000K для жилых зон, и там, где спецификация это делает, поднимите вопрос на заводе на этапе запроса и запросите письменное подтверждение до выставления предложения, а не исходите из предположения, что такая опция существует.

Что включить в запрос предложения

Запрос предложения, в котором указан класс и больше ничего, привлечёт предложения, которые невозможно сравнить, поскольку каждый поставщик заполнит пробелы собственными допущениями. Приведённые ниже пункты заставляют эти допущения выйти наружу, и большинство из них не стоит поставщику ничего, кроме честного ответа.

• Класс и часы. Укажите класс для каждого типа дороги, стандарт и его часть, из которых он взят, и часы, в течение которых он должен соблюдаться.
• Профиль диммирования. Пропишите разрешённый профиль по часам, как в состоянии присутствия, так и в состоянии отсутствия, либо прямо укажите, что требуется постоянная выходная мощность.
• Фотометрический файл. Требуйте файл IES или LDT для точной модели и оптики, указанных в предложении, с графиком силы света, демонстрирующим распределение.
• Расчёт. Требуйте отчёт о поддерживаемых характеристиках на реальной геометрии — высоте установки, смещении опоры, межопорном расстоянии и ширине проезжей части — с указанием средних и минимальных значений и коэффициента равномерности.
• Коэффициент эксплуатации. Требуйте указания коэффициента эксплуатации, принятого в расчёте, вместе с циклом очистки, который из него следует.
• Паразитный свет. Если орган власти ограничивает свет, направленный вверх, или проникновение света, требуйте показатели BUG или эквивалентное фотометрическое подтверждение, а не формулировку «полное экранирование».
• Автономность. Требуйте автономность в днях при указанном профиле вместе с принятым количеством солнечных часов в сутки.
• Коррелированная цветовая температура. Зафиксируйте требуемый диапазон и требуйте письменного подтверждения там, где стандартный продукт отличается.
• Документы при поставке. Согласуйте протоколы испытаний, чертежи и руководства, которые поставляются с каждым заказом, и язык, на котором они должны быть. Наше руководство по сертификации и соответствию описывает, как проверить, какой сертификат действителен на каком рынке.

Два пункта из этого списка регулярно пропускают, и они регулярно вызывают споры. Первый — расчёт: класс является свойством схемы размещения, а не светильника, поэтому отчёт, выполненный на чужой геометрии, ничего не доказывает о вашей. Второй — коэффициент эксплуатации, потому что щедрое допущение молча обещает более яркую дорогу, чем оборудование обеспечит после двух лет эксплуатации.

Слепящее действие — третья область, которая заслуживает внимания до заказа, и ограничения обычно прописываются как требование к свету, направленному вверх, или к пороговому приращению, а не как предпочтение. Наши заметки о слепящем действии и световом загрязнении описывают, как выражаются эти ограничения, и те же расчёты используются для проверки класса.

Часто задаваемые вопросы

Соответствует ли диммированный солнечный уличный светильник по-прежнему EN 13201?

Может соответствовать, если класс, применяемый в часы диммирования, — это класс, который система всё ещё обеспечивает. Выбор класса зависит от интенсивности движения и условий окружающей среды, которые меняются в течение ночи, поэтому более низкий класс может быть правомерен после вечернего пика — но орган власти должен согласовать это в письменной форме.

В чём разница между классами M, C и P?

Классы M применяются к дорогам, используемым в основном механизированным транспортом, и оцениваются по яркости дорожного покрытия и её равномерности. Классы C применяются к конфликтным зонам, таким как перекрёстки. Классы P применяются к пешеходным зонам и зонам с низкой скоростью движения, где критериями являются горизонтальная и полуцилиндрическая освещённость, а не яркость.

Какой тип светораспределения подходит для опоры высотой 7 м на дороге шириной шесть метров?

В качестве отправной точки сравните ширину дороги с высотой установки. Тип II — узкий класс, тип III охватывает проезжую часть средней ширины, тип IV распространяется дальше по более широким дорогам, а тип V распределяет свет симметрично для площадей. Подтвердите выбор расчётом на вашей реальной геометрии.

Может ли солнечный уличный светильник держать класс всю ночь без диммирования?

Да, но он должен быть рассчитан на это. Двенадцать часов на полной мощности — это 1 200 процент-часов энергии за ночь против примерно 480–920 процент-часов для ступенчатого профиля. Мощность панели и ёмкость батареи возрастают, поэтому решение должно приниматься на этапе проектирования.

Что такое коэффициент эксплуатации и кто его устанавливает?

Коэффициент эксплуатации — это запас, который светотехнический расчёт делает на загрязнение линзы и постепенное снижение светового потока между циклами очистки. Значение должно быть указано в расчёте, потому что поставщик, принимающий щедрый коэффициент, тихо обещает более яркую дорогу, чем обеспечит оборудование.

Нужен ли мне файл IES, или достаточно значения в люменах?

Значения в люменах недостаточно для спецификации на основе класса. Запрашивайте фотометрический файл для точной модели и оптики, указанных в предложении, а не файл семейства, и запрашивайте график силы света, демонстрирующий распределение. Без него расчёт является допущением, а не доказательством.

Облегчает ли соответствие классу система раздельного типа?

Иногда. Раздельная система позволяет независимо ориентировать панель и светильник, поэтому оптика может быть направлена на дорогу, а массив — на солнце. Это помогает на дорогах север-юг и в стеснённых схемах размещения и устраняет компромисс, который навязывает фиксированный моноблочный корпус.

Следующий шаг: пришлите дорогу, а не только мощность

Если вы пришлёте только мощность, любой завод сможет выставить вам что-то. Пришлите ширину дороги, высоту установки, которую вы намерены использовать, класс, указанный в вашей спецификации, и часы, в течение которых он должен соблюдаться, — и полученный ответ можно будет проверить.

Начните с 150W интегрированного солнечного уличного светильника или более широкого ассортимента солнечных уличных светильников и сверьте опубликованные высоты установки и значения выходной мощности с вашей дорогой. Там, где схема размещения ещё открыта, наши заметки о датчике движения и профилях диммирования объясняют, как задаётся ночное расписание, а светильник для автостоянки на солнечных батареях охватывает освещение площадок, где геометрия представляет собой площадь, а не полосу. Когда требование ясно, отправьте его нашей инженерной команде, и мы ответим по точной модели, с фотометрическим файлом и указанными допущениями.