ارتفاع تیرهای چراغ خیابان چقدر است؟ راهنمای طول عمر و خورشیدی

تیرهای چراغ خیابانی، چراغ‌های خیابانی در فضای باز، و قطب‌های خورشیدی زیرساخت‌های فیزیکی نورپردازی عمومی و تجاری در فضای باز در سرتاسر جهان هستند، اما سؤالات فنی دقیق پیرامون طراحی، عمر مفید، ارتفاع، نصب و عملکرد آن‌ها به ندرت در عمق عملی و قابل دسترس خارج از نشریات تخصصی مهندسی مورد توجه قرار می‌گیرند. چه مهندس روشنایی شهری باشید، چه یک توسعه‌دهنده ملک که روشنایی یک زیرمجموعه جدید را مشخص می‌کند، یک مدیر تأسیسات مسئول شبکه قطب موجود، یا نصابی که آماده راه‌اندازی یک سیستم روشنایی خورشیدی جدید است، پاسخ به سؤالاتی مانند طول عمر یک تیر چراغ خیابانی، ارتفاع چراغ خیابان، ارتفاع تیر چراغ، ارتفاع قطب چراغ چقدر است، نور خورشیدی چگونه کار می‌کند. همه برای تصمیم گیری خوب و دستیابی به عملکرد بلند مدت سیستم اساسی هستند.

پاسخ مستقیم به این سوالات اصلی به شرح زیر است. طول عمر یک تیر چراغ خیابانی به مواد و محیط بستگی دارد، اما معمولاً 25 تا 50 سال برای تیرهای فولادی با حفاظت در برابر خوردگی کافی، 50 تا 80 سال یا بیشتر برای تیرهای بتنی و 20 تا 30 سال برای تیرهای آلومینیومی در شرایط استاندارد است. ارتفاع چراغ خیابان به نوع جاده بستگی دارد: 5 تا 6 متر برای مسیرهای عابر پیاده، 8 تا 12 متر برای جاده های جمع کننده و 12 تا 20 متر برای جاده های شریانی اصلی. ارتفاع یک تیر چراغ برق در پارکینگ، پارک و کاربردهای منظر تجاری از 4 تا 10 متر بسته به منطقه تحت پوشش و الزامات زیبایی شناختی متغیر است. نصب چراغ خیابانی خورشیدی شامل یک فرآیند سیستماتیک ارزیابی سایت، آماده سازی فونداسیون، نصب قطب، و راه اندازی پانل و چراغ است که برای نصابان با تجربه 2 تا 4 ساعت طول می کشد. زاویه شیب پنل خورشیدی در قطب های خورشیدی معمولاً برابر با عرض جغرافیایی محل نصب به اضافه یا منفی 5 تا 15 درجه بسته به اولویت انرژی فصلی تنظیم می شود. زاویه بهینه برای خروجی پانل خورشیدی، زاویه مطابق با عرض جغرافیایی برای عملکرد متعادل در طول سال، یا عرض جغرافیایی به اضافه 10 تا 15 درجه برای نصب اولویت زمستانی در آب و هوای معتدل است. و نحوه کار چراغ‌های خیابانی شامل تعامل یک منبع برق، یک فتوسل یا کنترل‌کننده هوشمند، یک مدار راننده، و یک منبع نور LED یا دیگر منبع نور است که با هم روشنایی مطمئن و برنامه‌ریزی شده را تولید می‌کنند. این مقاله تمام این سوالات را با عمق فنی کامل پوشش می دهد.

امید به زندگی یک تیر چراغ خیابان چیست: مواد، خوردگی و عمر مفید

سوال از طول عمر یک تیر چراغ خیابان چقدر است هیچ پاسخ واحدی ندارد زیرا عمر مفید قطب با ترکیب مواد قطب، عملیات حفاظتی، قرار گرفتن در معرض محیطی، کیفیت تعمیر و نگهداری و تاریخچه بارگذاری ساختاری تعیین می شود. تیرهای چراغ خیابان که به طور منظم بازرسی، رنگ‌آمیزی یا رنگ‌آمیزی می‌شوند که پوشش‌های محافظ خراب می‌شوند و در معرض ضربه وسیله نقلیه یا باد شدید قرار نگرفته‌اند، معمولاً از عمر مفید طراحی خود فراتر می‌روند، در حالی که قطب‌ها در محیط‌های ساحلی، با رطوبت زیاد، یا محیط‌های جاده‌ای با نمک شدید که تعمیر و نگهداری ناکافی دریافت می‌کنند، می‌توانند خرابی ساختاری را طی 10 سال پس از نصب نشان دهند.

تیرهای چراغ خیابان فولادی: عمر سرویس و مدیریت خوردگی

فولاد پرمصرف‌ترین ماده برای تیرهای چراغ خیابانی در اکثر کشورها است که به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، سهولت ساخت و توانایی دستیابی به طیف گسترده‌ای از شکل‌ها و ارتفاعات مقطعی از طریق فرآیندهای تولید استاندارد ارزش دارد. قطب های فولادی گالوانیزه گرم (جایی که فولاد در روی مذاب غوطه ور می شود تا یک پوشش روی با پیوند متالورژیکی ایجاد شود) مشخصات استاندارد برای اکثر کاربردهای شهری را نشان می دهد، با پوشش روی محافظت کاتدی از فولاد زیر حتی اگر پوشش خراشیده یا آسیب دیده باشد. تیرهای نور خیابانی فولاد گالوانیزه گرم با ضخامت پوشش روی کافی (معمولاً به طور متوسط 85 میکرون برای قطب‌ها در مشخصات ASTM A123 Grade 45) عمر مفیدی بین 25 تا 50 سال در محیط‌های غیرساحلی داخلی دارند و در مناطق ساحلی با پرتوهای بالقوه پرتوهای 20 و نمک به طور منظم به 15 تا 30 سال کاهش می‌دهند. محیط های صنعتی یا دریایی بدون پوشش های محافظ مکمل.

مکانیسم شکست اولیه تیرهای چراغ خیابان فولادی، خوردگی در پایه قطب است، در ناحیه ای بین 300 میلی متر بالا و 300 میلی متر زیر سطح زمین، که در آن شرایط مرطوب و خشک متناوب، شیمی خاک، و شکاف بین قطب و فونداسیون بتنی یک محیط خوردگی تهاجمی خاص ایجاد می کند. به همین دلیل است که بازرسی منظم پایه، تمیز کردن و پوشش مجدد پایه های فولادی حیاتی ترین فعالیت تعمیر و نگهداری برای افزایش عمر مفید آنها است. بسیاری از خرابی‌های قطب که به سن نسبت داده می‌شوند، در واقع شکست‌های ناشی از خوردگی پایه درمان‌نشده هستند که طی 10 تا 20 سال ایجاد می‌شوند در حالی که بخش بالای زمین قطب از نظر ساختاری سالم به نظر می‌رسد.

تیرهای چراغ خیابانی بتنی: دوام و عمر طولانی

تیرهای چراغ خیابانی بتن پیش تنیده یا تقویت شده طولانی ترین عمر مفید را در بین سایر مواد قطب معمولی ارائه می دهند، با قطب های بتنی خوب ساخته شده در محیط های غیر تهاجمی که به طور معمول بین 50 تا 80 سال بدون تخریب ساختاری قابل توجهی کار می کنند. مقاومت به خوردگی قطب های بتنی در شرایط خاکی و جوی معمولی اساساً از نظر ساختاری نامحدود است، زیرا ماتریس بتن در معرض خوردگی الکتروشیمیایی که عمر قطب فولاد را محدود می کند، نمی باشد. نگرانی اصلی درازمدت دوام برای قطب های بتنی، خوردگی تقویتی ناشی از نفوذ کلرید از نمک جاده یا اسپری دریایی است که می تواند باعث ترک خوردن و پوسته شدن پوشش بتنی بالای فولاد تقویت کننده پس از 20 تا 40 سال در محیط های تهاجمی شود. در آب و هوای گرمسیری با شدت فرابنفش بالا و چرخه‌های خشک مکرر مرطوب، قطب‌های بتنی ریسیده شده با بتن متراکم و فشرده و پوشش کافی برای تقویت‌کننده (حداقل 25 میلی‌متر در محیط‌های غیر تهاجمی، 40 میلی‌متر در مناطق دریایی) به طور مداوم عمر مفید 50 سال یا بیشتر را نشان می‌دهند.

تیرهای چراغ خیابان آلومینیومی: سبک با عمر مفید متوسط

تیرهای چراغ خیابانی آلیاژ آلومینیوم در کاربردهای معماری و منظر تجاری که در آن سبک وزن آلومینیوم نصب را ساده می کند و پوشش طبیعی آنودایز شده یا پوشش پودری ظاهر قابل قبولی را با حداقل تعمیر و نگهداری ارائه می کند، مشخص می شوند. عمر مفید قطب های آلومینیومی معمولاً 20 تا 30 سال در محیط های استاندارد است، با مکانیسم تخریب اولیه، اکسیداسیون سطحی و حفره شدن در محیط های ساحلی غنی از کلرید به جای خوردگی دیواره ای که بر فولاد تأثیر می گذارد. استحکام مکانیکی آلومینیوم در وزن معادل کمتر از فولاد است و باعث می‌شود که تیرهای آلومینیومی معمولاً برای کاربردهای چراغ‌های خیابانی در ارتفاع کمتر (زیر 10 متر) به جای تیرهای چراغ خیابانی با بار بالا که در جاده‌های اصلی استفاده می‌شوند، مناسب باشند.

بازرسی و افزایش عمر سرویس قطب

صرف نظر از مواد تیر، تنها موثرترین اقدام برای به حداکثر رساندن طول عمر یک تیر چراغ خیابان، بازرسی منظم منظم است. بهترین عملکرد صنعت، که در استانداردهایی مانند ANSI/NAAMM MH 26 منعکس شده است، بازرسی بصری تیرهای چراغ خیابان را در فواصل زمانی 1 تا 2 ساله و ارزیابی یکپارچگی سازه را در فواصل زمانی 5 ساله برای قطب های بالای 25 سال توصیه می کند. بازرسی باید به طور خاص ارزیابی کند: وضعیت خوردگی پایه (با استفاده از بسته بندی زنجیره ای یا آزمایش ضربه چکش برای تشخیص خوردگی دیواره توخالی در قطب های فولادی)، یکپارچگی پیچ و پایه، وضعیت پوشش دستگیره و آب بندی، هرگونه نشانه ای از اعوجاج ضربه خودرو، و وضعیت بازوی نصب لامپ. قطب هایی که بیش از 10 درصد از دست دادن سطح مقطع را در منطقه پایه بحرانی نشان می دهند باید بدون توجه به ظاهر بصری بالای زمین برای جایگزینی برنامه ریزی شوند.

چراغ خیابان چقدر بلند است و قطب نور چقدر است: استانداردهای ارتفاع بر اساس کاربرد

ارتفاع یک تیر چراغ خیابان یا چراغ های خیابان در فضای باز نصب یکی از متغیرهای اولیه طراحی در هر پروژه روشنایی خیابانی است، زیرا به طور مستقیم منطقه روشن در هر قطب، یکنواختی روشنایی در سطح جاده، خروجی نور مورد نیاز چراغ، و بار ساختاری روی قطب را از باد و وزن چراغ تعیین می کند. هیچ پاسخ واحدی در مورد ارتفاع چراغ خیابان وجود ندارد زیرا ارتفاع بهینه به طبقه بندی جاده، سطح روشنایی مورد نیاز، فاصله قطب های مورد استفاده و نوع توزیع لامپ مورد استفاده بستگی دارد.

ارتفاعات استاندارد برای تیرهای چراغ خیابان بر اساس طبقه بندی جاده و مکان

چگونه ارتفاع میله بر عملکرد نور تاثیر می گذارد

رابطه بین ارتفاع تیرهای چراغ خیابان و روشنایی در سطح جاده از قانون مربع معکوس روشنایی پیروی می کند: دوبرابر کردن ارتفاع نصب، روشنایی مستقیم زیر تیر را به یک چهارم مقدار قبلی آن کاهش می دهد، اما سطح روشنایی را در سطح لوکس معین افزایش می دهد. این رابطه به این معنی است که تیرهای بلندتر با چراغ‌های خروجی بالاتر می‌توانند به همان میزان روشنایی در سطح جاده با فاصله قطب‌های وسیع‌تر دست یابند و تعداد کل قطب‌های مورد نیاز برای یک طول جاده معین را کاهش دهند. برای یک جاده جمع‌آوری معمولی که برای روشنایی متوسط 20 لوکس طراحی شده است، یک قطب 10 متری با یک چراغ LED 10000 لومن در فاصله 35 متری عملکردی قابل مقایسه با یک قطب 8 متری با یک چراغ 6000 لومن در فاصله 25 متری دارد، بنابراین با وجود زیرساخت‌های بلندتر و هزینه زیرساخت‌های بلند 30 درصد پایین‌تر و نیاز به زیرساخت‌های زیرساختی کمتر از 30 درصد، عملکردی قابل مقایسه با یک قطب 8 متری با یک چراغ جمع‌آوری دارد. هزینه تیر و چراغ

ملاحظات ارتفاع قطب های خورشیدی

قطب‌های خورشیدی برای سیستم‌های نور خیابانی خورشیدی مستقل، در نظر گرفتن طراحی ارتفاع فراتر از محاسبات فتومتریک استاندارد اضافه می‌کنند: پانل فتوولتائیک در بالای قطب نباید در ساعاتی که تولید انرژی خورشیدی بیشترین بازدهی را دارد (معمولاً از 9 صبح تا 3 بعد از ظهر) توسط قطب‌های مجاور، درختان، ساختمان‌ها یا سایر موانع تحت سایه قرار گیرد. برای نصب قطب های خورشیدی در امتداد جاده ای که در آن پانل ها به سمت جنوب (در نیمکره شمالی) یا شمال (در نیمکره جنوبی) هستند، حداقل فاصله قطب ها برای جلوگیری از سایه بین قطب ها به ارتفاع قطب و زاویه شیب پنل خورشیدی بستگی دارد. یک قانون کلی این است که فاصله روشن بین قطب ها باید حداقل 3 برابر ارتفاع ترکیبی قطب و برآمدگی عمودی پانل کج شده باشد تا از سایه در شرایط با زاویه کم خورشید در زمستان جلوگیری شود.

چراغ های خیابان چگونه کار می کنند: از منبع برق تا سطح جاده روشن

درک نحوه عملکرد چراغ‌های خیابانی در سطح سیستم، پوشش انتقال نیرو، مکانیسم کنترل، فناوری منبع نور و توزیع نوری، پایه دانش برای تعیین، نصب و نگهداری است. چراغ های خیابان در فضای باز به طور موثر سیستم‌های روشنایی خیابانی مدرن، اعم از واحدهای LED با برق شبکه در قطب‌های چراغ خیابان معمولی یا سیستم‌های LED با انرژی خورشیدی در قطب‌های خورشیدی، معماری عملکردی یکسانی از ورودی برق، مدار کنترل، راننده و منبع نور را به اشتراک می‌گذارند، که عمدتاً در نحوه تحویل نیرو به مرحله راننده متفاوت است.

سیستم تحویل نیرو

چراغ‌های خیابانی با برق شبکه، جریان متناوب (معمولاً 220 تا 240 ولت در 50 هرتز در بیشتر نقاط جهان، یا 110 تا 120 ولت در 60 هرتز در آمریکای شمالی) را از طریق مدارهای کابلی زیرزمینی متصل به یک پست توزیع یا یک نقطه تغذیه محلی دریافت می‌کنند. مدار کابل معمولاً 3 فاز برای شبکه های بزرگ است، با قطب های منفرد به صورت تک فاز از کابل توزیع متصل می شود و اجازه می دهد بار در سه فاز متعادل شود. مسیر کابل از خط قطب پیروی می کند و معمولاً در عمق حداقل 450 تا 600 میلی متری زیر سطح جاده یا مسیر پیاده روی در مجرا یا مشخصات کابل دفن مستقیم تأیید شده برای استفاده در زیرزمینی در فضای باز مدفون می شود.

قطب های خورشیدی توان خود را از پنل فتوولتائیک نصب شده در بالای قطب دریافت می کنند که متناسب با تابش خورشیدی برخوردی، جریان مستقیم (DC) تولید می کند. این خروجی DC به یک کنترلر شارژ تغذیه می شود که شارژ باتری را برای جلوگیری از شارژ بیش از حد تنظیم می کند و از باتری در برابر تخلیه عمیق محافظت می کند. باتری انرژی خورشیدی روز را ذخیره می کند و آن را در طول دوره کار شبانه به درایور لامپ LED می رساند. یک سیستم قطب خورشیدی به خوبی طراحی شده با اندازه پانل مناسب، ظرفیت باتری، و توان LED می تواند روشنایی قابل اعتمادی را در 3 تا 5 شب متوالی بدون ورودی خورشیدی ارائه دهد و در مکان هایی که دوره های ابری طولانی را تجربه می کنند، مشخصه آب و هوای دریایی و معتدل است.

سیستم کنترل: چگونه چراغ های خیابان می دانند چه زمانی روشن و خاموش شوند

رایج ترین روش کنترل برای چراغ های خیابان در فضای باز فتوسل یا سلول فوتوالکتریک، یک دستگاه نیمه هادی حساس به نور است که روی یا نزدیک لامپ نصب شده است که شدت نور محیط را اندازه گیری می کند. فتوسل مدار لامپ را هنگامی که نور محیط به کمتر از 35 لوکس (معادل شرایط گرگ و میش عمیق) می‌رسد، فعال می‌کند و هنگامی که نور محیط به بالای 70 لوکس می‌رسد، آن را غیرفعال می‌کند (برای جلوگیری از نوسانات ناشی از ابرهایی که تا حدی خورشید را مسدود می‌کنند). فتوسل یک روش کنترلی ساده، قابل اعتماد و کم هزینه است که نیازی به برنامه نویسی یا اتصال به شبکه ندارد و تا زمانی که برق دارد به طور مستقل عمل می کند. عمر مفید فتوسل‌ها بین 10 تا 15 سال است و پس از رسیدن به این سن باید تعویض شوند، حتی اگر ظاهراً هنوز کار کنند، زیرا فتوسل‌های تخریب شده که در سطوح نوری نادرست تغییر می‌کنند یا باعث هدر رفتن برق (روشن ماندن غیر ضروری چراغ‌ها در نور روز) یا کاهش ساعات روشنایی (خاموش کردن چراغ‌ها قبل از تاریکی کامل) می‌شوند.

ساعت‌های زمانی نجومی یا به‌عنوان یک روش کنترل اولیه یا به‌عنوان پشتیبان برای فتوسل‌ها، محاسبه زمان دقیق غروب و طلوع خورشید برای موقعیت جغرافیایی نصب‌شده از یک مختصات و تاریخ برنامه‌ریزی‌شده، و تغییر مدار نور خیابان در این زمان‌های محاسبه‌شده بدون توجه به شرایط واقعی نور محیط استفاده می‌شوند. کنترل‌های هوشمند مدرن برای چراغ‌های خیابان در فضای باز فراتر می‌روند و از ارتباطات شبکه‌ای (پروتکل‌های DALI 2، Zhaga، Zigbee یا LoRa) استفاده می‌کنند تا امکان نظارت و کم‌نور کردن نور از یک پلت‌فرم مدیریت مرکزی را فراهم کنند و از طریق کاهش نور تطبیقی ​​مدارها در دوره‌های کم ترافیک شبانه، صرفه‌جویی در مصرف انرژی را بین 30 تا 50 درصد ممکن می‌سازند.

درایور LED و منبع نور در روشنایی مدرن خیابان

چراغ‌های خیابانی مدرن در فضای باز از منابع نور LED استفاده می‌کنند که توسط مدارهای راننده جریان ثابت الکترونیکی هدایت می‌شوند. درایور ولتاژ تغذیه (شبکه AC برای واحدهای برق شبکه، باتری DC برای سیستم‌های قطب خورشیدی) را به جریان تنظیم‌شده خاص مورد نیاز آرایه LED تبدیل می‌کند و این جریان را بدون توجه به تغییرات ولتاژ تغذیه و تغییرات ولتاژ LED با دما ثابت نگه می‌دارد. درایور جریان ثابت جزء حیاتی برای طول عمر LED است: آرایه‌های LED که در جریان ثابت با ریپل کم رانده می‌شوند، تنش حرارتی و الکتریکی بسیار کمتری نسبت به LED‌های معادلی که توسط مدارهای ساده‌تر با جریان موج دار بالا هدایت می‌شوند، تجربه می‌کنند، و کیفیت درایور معمولاً تعیین‌کننده اولیه عمر مفید لامپ LED است.

چراغ‌های LED خیابانی مدرن با سرعت 130 تا 200 لومن بر وات نشان‌دهنده صرفه‌جویی در مصرف انرژی 40 تا 65 درصد در مقایسه با لامپ‌های سدیم فشار قوی (HPS) که جایگزین می‌شوند، و عمر مفید آن‌ها از 50000 تا 100000 ساعت تا L70 (نقطه‌ای که ارزش خروجی 70 درصد کاهش می‌یابد) بیشتر از 3 درصد است. طول عمر لامپ، فرکانس تعمیر و نگهداری و هزینه کلی تیرهای چراغ خیابان و سیستم روشنایی را در طول دوره کارکرد آن به طور چشمگیری کاهش می دهد.

نصب چراغ خیابانی خورشیدی: راهنمای کامل گام به گام

نصب چراغ های خیابانی خورشیدی روی قطب های خورشیدی یک فرآیند فنی متمایز از نصب چراغ های خیابانی با برق شبکه معمولی است که شامل ملاحظات اضافی برای جهت گیری پانل، نصب باتری، راه اندازی کنترل کننده شارژ، و راه اندازی سیستم است که مختص معماری برق خورشیدی خارج از شبکه است. یک فرآیند نصب سیستماتیک که توسط پرسنل آموزش دیده تکمیل می شود، سیستمی را تولید می کند که به مدت 8 تا 12 سال قبل از نیاز به تعویض قطعه اصلی به طور قابل اعتماد کار می کند. نصب ضعیف می تواند منجر به خرابی زودرس باتری، شارژ ناکافی، یا خطاهای راه اندازی شود که تشخیص و اصلاح آنها پس از نصب تیر دشوار است.

ارزیابی سایت قبل از نصب

قبل از شروع هر کار فونداسیون، هر مکان پیشنهادی قطب خورشیدی باید از نظر دسترسی خورشیدی مورد ارزیابی قرار گیرد تا تأیید شود که پانل نور خورشید بدون مانع کافی را در طول سال دریافت خواهد کرد. ارزیابی سایت باید ارزیابی کند:

• تجزیه و تحلیل سایه: هر شی (ساختمان، درخت، بیلبورد، قطب مجاور) در یک قوس 30 درجه بالای افق در جهتی که پانل رو به آن قرار دارد باید بررسی شود و مسیر سایه آن برای زاویه خورشید انقلاب زمستانی محاسبه شود، که نشان دهنده بدترین حالت سایه است. حتی سایه زنی جزئی قسمت کوچکی از پانل فتوولتائیک می تواند خروجی کل سیستم را 50 تا 80 درصد در پیکربندی های پانل متصل سری به دلیل اثر پوشاندن سایه بر جریان رشته کاهش دهد.
• بررسی خاک: ظرفیت باربری خاک و شرایط زمین را در محل قطب پیشنهادی برای تعیین عمق و قطر پی مورد نیاز تأیید کنید. خاک های نرم یا غرقابی ممکن است نیاز به یک پی بزرگتر یا نصب شمع رانده داشته باشند تا به استحکام پایه قطب کافی برای بار باد مورد انتظار روی ترکیب قطب و پانل دست یابند.
• داده های باد محلی: سرعت باد طراحی شده برای محل نصب را از روی استاندارد ملی بارگذاری باد قابل اجرا شناسایی کنید. قطب‌های خورشیدی نسبت به قطب‌های نور خیابانی معمولی، مساحت باد مؤثر بیشتری را حمل می‌کنند، زیرا پنل فتوولتائیک سطح مسطح قابل‌توجهی را به باد ارائه می‌کند و لحظات واژگونی قابل‌توجهی را در پایه قطب ایجاد می‌کند که باید در طراحی پایه و ساختار قطب در نظر گرفته شود.

آماده سازی فونداسیون و نصب میله

1. سوراخ فونداسیون را حفاری کنید. معمولاً 400 تا 600 میلی‌متر قطر و 1000 تا 1500 میلی‌متر عمق برای قطب‌های خورشیدی استاندارد با ارتفاع 5 تا 8 متر، که به نسبت برای قطب‌های بلندتر افزایش می‌یابد. پایه سوراخ باید در خاک سفت و دست نخورده باشد. اگر در عمق مورد نیاز با مواد پر شده یا نرم مواجه شد، سوراخ را تا رسیدن به زمین محکم گسترش دهید.
2. گروه و مجرای پیچ لنگر را نصب کنید. قفس پیچ لنگر را در ارتفاع و جهت مناسب برای قطر دایره پیچ و الگوی پیچ قطب قرار دهید. یک لایه کورکننده بتنی 100 میلی متری را در پایه گودبرداری بریزید، قفس پیچ را روی ارتفاع صحیح بالاتر از درجه نهایی قرار دهید (معمولاً 50 تا 80 میلی متر نخ در بالای سطح صفحه پایه قرار دارد)، و اگر باتری به جای پایه روی زمین نصب شده باشد، هر مجرا یا آستین ورودی کابل مورد نیاز برای کابل اتصال باتری را از قطب به جعبه باتری نصب کنید.
3. پایه بتنی را بریزید. از بتن با حداقل مقاومت C25 (25 مگاپاسکال) برای ریختن پی استفاده کنید، مطمئن شوید که بتن بدون فضای خالی در اطراف قفس انکر بولت قرار گرفته و به اندازه کافی متراکم شده است. به بتن اجازه دهید حداقل 48 ساعت (ترجیحاً 72 ساعت) قبل از نصب تیر، عمل آوری شود تا قبل از اینکه بتن به مقاومت کافی برسد، موقعیت های انکربولت را مختل نکنید.
4. میله را نصب کنید. با استفاده از جرثقیل متحرک، هندلر تلسکوپی یا سیستم بلند کردن قاب دستی مناسب با وزن قطب، صفحه پایه قطب را روی گروه پیچ لنگر پایین بیاورید و مهره های تراز و مهره های قفل را به ترتیب صحیح نصب کنید تا به یک میله شاقول برسید. پایه را با استفاده از تراز بر روی دو وجه عمود بر هم بررسی کنید و مهره های تراز را قبل از سفت شدن نهایی تنظیم کنید. جهت گیری براکت نصب پانل باید در حین نصب قطب قبل از سفت شدن کامل مهره ها روی یاتاقان قطب نما (رو به جنوب واقعی در نیمکره شمالی) تنظیم شود.
5. پنل خورشیدی را با زاویه شیب صحیح نصب کنید. پانل فتوولتائیک را در زاویه شیب محاسبه شده برای عرض جغرافیایی نصب به براکت نصب پانل وصل کنید. قبل از اینکه تمام بست های نصب پانل را به طور کامل سفت کنید، زاویه را با استفاده از یک زاویه سنج یا شیب سنج تنظیم کنید تا تأیید کنید که صفحه پانل در شیب مشخص شده از افقی است.
6. باتری و کنترلر شارژ را نصب کنید. جعبه باتری (اعم از اینکه قطب در ارتفاع متوسط ​​نصب شده باشد یا روی زمین در مجاورت پایه قطب) در موقعیت مشخص شده خود نصب کنید. شارژ کنترلر را به ترمینال های مشخص شده در دفترچه راهنمای نصب شارژ کنترلر به ترمینال های مثبت و منفی پنل، پایانه های مثبت و منفی باتری و ترمینال های مثبت و منفی بار (درایور چراغ LED) وصل کنید. توالی اتصال نادرست در برخی از طرح های کنترل کننده شارژ می تواند به کنترل کننده آسیب جبران ناپذیری وارد کند.
7. راه اندازی و تست سیستم. با اتصال پانل و در دسترس بودن نور روز، تأیید کنید که نشانگر شارژ باتری کنترل‌کننده شارژ، شارژ فعال را نشان می‌دهد. سنسور غروب را به صورت دستی فعال کنید (با پوشاندن موقت پانل) و تأیید کنید که چراغ LED با روشنایی برنامه ریزی شده فعال می شود و تنظیمات کنترل کننده (به موقع، نمایه کم نور، و هر عملکرد سنسور حرکت) به درستی برای نیازهای سایت برنامه ریزی شده است.

زاویه شیب پنل خورشیدی و زاویه بهینه برای پنل خورشیدی: راهنمای فنی قطعی

زاویه شیب پنل خورشیدی در قطب های خورشیدی زاویه بین صفحه پانل فتوولتائیک و صفحه افقی است که بر حسب درجه اندازه گیری می شود. این یکی از مهمترین پارامترهای نصب از نظر فنی برای هر سیستم انرژی خورشیدی است زیرا مستقیماً تعیین می کند که چه مقدار تابش خورشیدی صفحه پانل در طول سال دریافت می کند، که به نوبه خود تولید انرژی روزانه و سالانه پانل و در نتیجه کفایت سیستم خورشیدی برای بار مورد نظر را تعیین می کند. درک هر دو اصل کلی زاویه بهینه برای پنل خورشیدی و منطق تنظیم خاص برای اولویت های فصلی مختلف برای تعیین صحیح و راه اندازی سیستم های قطب خورشیدی ضروری است.

قانون عرض جغرافیایی: اساس انتخاب زاویه شیب پنل خورشیدی

اصل اساسی حاکم بر زاویه بهینه پانل خورشیدی این است که صفحه پانل باید عمود بر میانگین تابش خورشیدی برای مکان و فصل مورد نظر باشد. از آنجایی که مسیر ظاهری خورشید در آسمان با فصول تغییر می کند (در تابستان بالاتر، در زمستان کمتر)، زاویه ای که در آن یک صفحه ثابت کج به بهترین شکل این تابش را قطع می کند نیز به صورت فصلی تغییر می کند. برای هدف تولید انرژی متعادل در طول یک سال، زاویه شیب بهینه برای یک پانل ثابت در نیمکره شمالی تقریباً برابر با عرض جغرافیایی نصب است و پانل باید رو به جنوب واقعی باشد. برای نصب در نیمکره جنوبی، زاویه بهینه معادل نیز تقریباً برابر با عرض جغرافیایی است، اما پانل رو به شمال واقعی است.

به عنوان یک راهنمای عملی: یک چراغ خیابانی خورشیدی در بانکوک، تایلند (عرض جغرافیایی تقریباً 14 درجه شمالی) باید پانل آن 14 درجه از جهت افقی به سمت جنوب متمایل شود. سیستمی در مادرید، اسپانیا (عرض جغرافیایی تقریباً 40 درجه شمالی) باید روی 40 درجه تنظیم شود. و یک سیستم در اسلو، نروژ (عرض جغرافیایی تقریباً 60 درجه شمالی) باید 60 درجه کج شود. هر یک از این تنظیمات بهترین بازده انرژی متوسط ​​در طول سال را برای مکان مربوطه فراهم می‌کند، که معمولاً خروجی انرژی سالانه را در 5 درصد حداکثر تئوری قابل دستیابی با سیستم ردیابی خورشید دو محوره تولید می‌کند.

تنظیم زاویه شیب برای اولویت فصلی

زاویه شیب 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:

• عرض جغرافیایی منفی 10 تا 15 درجه (شیب کم عمق): تولید انرژی تابستان را به قیمت تولید زمستان افزایش می دهد. این تنظیم برای قطب‌های خورشیدی در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری که در آن فصول طوفان رعد و برق تابستانی دوره‌های ابری ایجاد می‌کند که به حداکثر کارایی پانل در روزهای طولانی‌تر تابستان نیاز دارد و در جایی که شب‌های زمستان به اندازه‌ای کوتاه است که منظومه شمسی حتی با کاهش تابش زمستانی زمان کافی برای شارژ مجدد داشته باشد، مناسب است.
• عرض جغرافیایی به اضافه 10 تا 15 درجه (شیب تندتر): تولید انرژی در زمستان را به قیمت تولید تابستان افزایش می دهد. این تنظیم مشخصات صحیحی برای قطب های خورشیدی در مکان های معتدل و با عرض جغرافیایی بالا (بالاتر از 35 درجه عرض جغرافیایی) است که در آن شب های زمستان طولانی است، تابش خورشید در ماه های زمستان کم است و خطر ناتوانی باتری در حفظ شارژ کافی در طول دوره های ابری طولانی زمستان، محدودیت اصلی طراحی است. برای مثال، نصب قطب‌های خورشیدی در بریتانیا در عرض جغرافیایی 51 درجه شمالی، معمولاً زاویه شیب پانل 60 تا 65 درجه را به جای عرض جغرافیایی منطبق با 51 درجه مشخص می‌کند، زیرا افزایش 10 تا 14 درجه‌ای در زاویه زمستان انرژی بیشتری را در طول دوره بحرانی نوامبر تا فوریه جذب می‌کند، زمانی که بیشترین تقاضای نور خورشید در شب است.
• زاویه عرض جغرافیایی (شیب متعادل): تنظیم صحیح برای اکثر کاربردهای قطب خورشیدی عرض جغرافیایی متوسط که در آن اولویت فصلی خاصی اعمال نمی شود، بهترین تولید انرژی متوسط در طول سال را با عملکرد ثابت در تمام فصول ارائه می دهد.

ملاحظات خود تمیز کردن و تأثیر شیب بر خاک‌گرفتگی پانل

یکی از مزایای عملی زوایای شیب پانل های تندتر در قطب های خورشیدی در محیط های گرد و غبار، خشک یا آلوده، بهبود خود تمیز کردن در طول رویدادهای بارندگی است. پانل‌هایی که با 30 درجه یا بیشتر کج می‌شوند، با سرعت کافی آب باران می‌ریزند تا گرد و غبار و زباله‌های انباشته شده را از صفحه پانل خارج کنند، در حالی که پانل‌هایی که با زاویه کمتر از 15 درجه کج شده‌اند، آب را در کشش سطحی نگه می‌دارند و اجازه می‌دهند تا زباله‌ها با تبخیر آب ته نشین شوند و پوسته نازکی از خاک را تشکیل می‌دهند که می‌تواند 5 درصد در سطح پانل انباشته شود و 20 درصد خشک شود. برای تاسیسات قطب های خورشیدی در مناطق نیمه خشک با بارندگی نادر، تعیین یک زاویه شیب به سمت انتهای بالای محدوده بهینه (عرض جغرافیایی به علاوه 10 تا 15 درجه) علاوه بر مزیت بهینه سازی انرژی در زمستان، یک مزیت خود تمیز کردن غیرمستقیم را فراهم می کند.

انتخاب تیرهای چراغ خیابان، چراغ های خیابان در فضای باز، و قطب های خورشیدی برای پروژه های مختلف

انتخاب نهایی نوع قطب چراغ خیابان، مشخصات چراغ‌های خیابان در فضای باز، و پیکربندی قطب‌های خورشیدی برای هر پروژه معین شامل متعادل کردن عملکرد، هزینه، عمر سرویس و ملاحظات نصب عملی مخصوص سایت و برنامه است. راهنمای انتخاب زیر متداول‌ترین انواع پروژه‌هایی را که در روشنایی فضای باز شهری، تجاری و مسکونی مشاهده می‌شود، پوشش می‌دهد.

چه زمانی می‌توان قطب‌های خورشیدی را از قطب‌های چراغ خیابانی با برق شبکه انتخاب کرد

در شرایط زیر، قطب‌های خورشیدی نسبت به قطب‌های چراغ‌های خیابانی با برق شبکه ترجیح داده می‌شوند:

• مکان های بدون دسترسی به شبکه یا با هزینه های بالای اتصال به شبکه: جاده‌های روستایی، مسیرهای محلی دورافتاده، مسیرهای دسترسی کشاورزی، و هر مکانی که نزدیک‌ترین نقطه اتصال به شبکه بیش از 30 تا 50 متر از محل نصب روشنایی فاصله دارد، باید به طور پیش‌فرض روی قطب‌های خورشیدی باشد، مگر اینکه شرایط سایت (سایه‌زایی شدید، عرض جغرافیایی بسیار بالا) مانع از جمع‌آوری کافی انرژی خورشیدی شود. اتصال به شبکه با قیمت 50 تا 200 دلار به ازای هر متر ترانشه کابل و هزینه نصب، قطب های خورشیدی را از نظر اقتصادی در بیشتر موقعیت های خارج از شبکه، حتی با هزینه چراغ های جلو و پایه بیشتر، برتر می کند.
• پروژه هایی با الزامات استقرار سریع: قطب های خورشیدی 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.
• مکان های حساس به محیط زیست: ذخیره‌گاه‌های طبیعی، پارک‌ها، مکان‌های میراثی، و مکان‌هایی که ترانشه کابل‌های برق می‌تواند به ریشه‌های درختان، رسوبات باستان‌شناسی یا ویژگی‌های محیطی آسیب برساند، کاندیدهای طبیعی برای قطب‌های خورشیدی هستند که تنها به یک پایه پایه منفرد بدون کابل بین قطب‌ها نیاز دارند.

الزامات مشخصات سازه برای ارتفاعات مختلف قطب

مشخصات ساختاری تیرهای چراغ خیابانی به طور قابل توجهی با ارتفاع افزایش می یابد، زیرا لنگر واژگونی در پایه قطب (که همان چیزی است که پایه و مقطع قطب باید در برابر آن مقاومت کنند) هم با مربع ارتفاع (برای بار باد روی خود قطب) و هم به صورت خطی با ارتفاع (برای بار باد روی لامپ و برای قطب های خورشیدی، عکس) افزایش می یابد. یک تیر نور خیابانی فولادی 12 متری در یک منطقه باد طراحی شده با سرعت 120 کیلومتر در ساعت باید در برابر گشتاور واژگونی پایه تقریباً 4 برابر بیشتر از یک قطب معادل 6 متری با همان سطح مقطع و مشخصات روشنایی مقاومت کند، که به قطر قطب بزرگتر، ضخامت دیوار سنگین‌تر یا پایه عمیق‌تر نیاز دارد، که همگی هزینه نصب را افزایش می‌دهند. این افزایش هزینه ساختاری با ارتفاع یکی از دلایلی است که بهینه‌سازی طراحی فتومتریک (انتخاب حداقل ارتفاع کافی قطب برای استاندارد روشنایی مورد نیاز به جای پیش‌فرض به بلندترین قطب موجود) برای مدیریت هزینه پروژه در خرید قطب‌های نور خیابان مهم است.

بهترین روش‌های تعمیر و نگهداری برای تیرهای چراغ خیابان و قطب‌های خورشیدی

یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه برای تیرهای چراغ خیابان، چراغ های خیابان در فضای باز، و قطب های خورشیدی به طور قابل توجهی عمر مفید تمام اجزای سیستم را افزایش می دهد و از خراب شدن سریع که منجر به تعویض زودهنگام برنامه ریزی نشده می شود، جلوگیری می کند. اولویت‌های تعمیر و نگهداری زیر در تمام انواع تیرها و چراغ‌ها اعمال می‌شود:

• بازرسی بصری سالانه: هر سال در شبکه کامل قطب قدم بزنید تا هر قطبی را که آسیب قابل مشاهده ناشی از برخورد خودرو، خوردگی پایه، تغییر شکل بازوی چراغ روشنایی، یا خرابکاری که نیاز به توجه فوری دارد را شناسایی و ثبت کنید. از تمام عیوب برای سوابق نگهداری عکس بگیرید و تعمیرات را بر اساس شدت خطر ایمنی اولویت بندی کنید.
• تمیز کردن پنل خورشیدی در قطب های خورشیدی: در محیط هایی با گرد و غبار، گرده یا آلودگی جوی قابل توجه، پانل های فتوولتائیک را حداقل دو بار در سال با آب تمیز و یک اسکاج نرم تمیز کنید تا کارایی جمع آوری انرژی حفظ شود. حتی یک لایه نازک از گرد و غبار که قابلیت انتقال پنل را به میزان 5 درصد کاهش می دهد، می تواند به کاهش نسبتی در شارژ باتری و ساعات روشنایی در دسترس در هر شب منجر شود.
• تست ظرفیت باتری برای قطب های خورشیدی: باتری‌های فسفات آهن لیتیوم در قطب‌های خورشیدی باید پس از سومین سال کارکرد، ظرفیت آن‌ها سالانه تأیید شود تا باتری‌هایی که بیش از 20 درصد ظرفیت نامی خود را از دست داده‌اند و ممکن است به آستانه عرضه ناکافی شبانه در شرایط زمستانی نزدیک شوند، شناسایی شوند.
• ارزیابی نورسنجی لامپ: پس از 5 سال کارکرد LED، مقادیر اندازه‌گیری شده روشنایی زمین را با هدف طراحی مقایسه کنید تا مشخص شود که آیا استهلاک خروجی چراغ نیاز به تنظیم برنامه کاهش نور یا تعویض اولیه چراغ‌ها دارد تا مطابق با استاندارد روشنایی قابل اجرا برای جاده یا فضای مورد استفاده حفظ شود.

مراجع

انجمن مهندسی روشنایی (2014). ANSI/IES RP 8 14: روشنایی جاده. IES، نیویورک

انجمن ملی سازندگان فلزات معماری (2015). ANSI/NAAMM MH 26: راهنمای مشخصات برای طراحی میله های پرچم فلزی و استانداردهای روشنایی. NAMM، شیکاگو، IL.

دافی، جی. ا.، و بکمن، دبلیو اِی (2013). مهندسی خورشیدی فرآیندهای حرارتی، ویرایش چهارم. وایلی، هوبوکن، نیوجرسی (محاسبات زاویه پنل خورشیدی بهینه و شیب فصلی.)

آژانس بین المللی انرژی (2020). چشم انداز انرژی جهانی 2020: فناوری PV خورشیدی. آژانس بین المللی انرژی، پاریس

ASTM International (2017). ASTM A123/A123M: مشخصات استاندارد برای پوشش های روی (گالوانیزه داغ) روی محصولات آهن و فولاد. ASTM، West Conshohocken، PA.

Luque, A., and Hegedus, S. (Eds.) (2011). کتابچه راهنمای علوم و مهندسی فتوولتائیک، ویرایش دوم. وایلی، چیچستر، بریتانیا

کمیسیون بین المللی د l'Eclairage (2010). CIE 115: روشنایی جاده ها برای ترافیک موتوری و عابران پیاده. CIE، وین.

استانداردهای استرالیا (2016). AS/NZS 1158: روشنایی برای جاده ها و فضاهای عمومی. SAI Global، سیدنی.

دیاف، س.، دیاف، د.، بلهامل، م.، حدادی، م.، و لوچ، ا. (2007). روشی برای اندازه بهینه سیستم PV/باد هیبریدی خودمختار سیاست انرژی، 35 (11)، 5708-5718.

وزارت انرژی ایالات متحده (2022). دفتر فناوری های انرژی خورشیدی: عملکرد سیستم فتوولتائیک خورشیدی. DOE، واشنگتن، دی سی.