دليل تصميم الإضاءة الشمسية لساحة المدينة

تم تجميعها على أساس معايير الإضاءة الدولية (CIE، ANSI/IES، سلسلة EN)، مع التركيز على العناصر الأساسية مثل معلمات الإضاءة، وجودة الضوء، وتحسين نظام الطاقة الشمسية، والعائد على الاستثمار.

I. معايير تصميم معلمات أداء الإضاءة

1. الإضاءة (لوكس) والكفاءة الضوئية (لومن/واط)

تصنيف الإضاءة (بناءً على CIE 115:1995 و CJJ 45-2023):

متطلبات كفاءة الإضاءة: كفاءة إضاءة LED ≥ ١٢٠ لومن/واط. يُفضل استخدام رقائق من Bridgelux (الولايات المتحدة الأمريكية) أو ما يعادلها.

2. درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (Ra)

نطاق درجة حرارة اللون: 2700 كلفن - 4000 كلفن أبيض دافئ؛ تجنب مخاطر الضوء الأزرق الغني بـCCT العالي (CCT > 4000 كلفن يمكن أن يثبط الميلاتونين).

مؤشر تقديم اللون: Ra ≥ 80 (الحد الأدنى)؛ R9 > 0 (قدرة تقديم اللون الأحمر)؛ للمشاهد عالية الجودة Ra ≥ 95 (على سبيل المثال، في التركيبات الفنية).

3. التوحيد والتحكم في الوهج

توحيد السطوع U₀ (الحد الأدنى/المتوسط) ≤ 0.4؛ التوحيد المحوري U_ل ≥ 0.5. زيادة العتبة TI ≤ 15%، ونسبة سطوع الحجاب ≤ 0.3، واستخدام وحدات إضاءة من النوع الثاني/النوع الثالث ذات القطع (زاوية الشعاع ≤ 120 درجة).

II. تصميم هيكل ونظام الإنارة

1. ارتفاع العمود والمادة

حساب الارتفاع: H ≥ 0.7 × W (W = العرض المضاء)؛ ارتفاع عمود الساحة النموذجي هو 6-10 م.

المواد: الألومنيوم المستخدم في صناعة الطائرات (خفيف الوزن + تبديد الحرارة) أو الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن (حمل الرياح > 40 م/ث)؛ متوافق مع معيار مقاومة التآكل ANSI C136.13.

2. نظام إمداد الطاقة الشمسية

الاستقلالية: مصممة لثلاثة أيام متتالية غائمة/ممطرة؛ سعة البطارية = الاستهلاك اليومي × 3 ÷ DOD (0.7).

3. نظام التحكم الذكي

استشعار ثنائي الوضع مع مستشعر الضوء المحيط ورادار الميكروويف (نطاق الكشف 8-10 م)، ويدعم التعتيم عن بعد LoRa/NB-IoT.

استشعار وجود PIR لبدء التشغيل/الإيقاف (تغطية 180 درجة)، تأخير الإيقاف عند المغادرة لتوفير حوالي 30% من الكهرباء.

ثالثًا: تحليل التكلفة والعائد على الاستثمار

1. تكوين التكلفة الأولية (مثال لنظام 100 مصباح)

2. المدخرات والعائدات التشغيلية

توفير الكهرباء: معدل استبدال كهرباء الشبكة المفترض هو 100%؛ توفير الكهرباء السنوي ≈ طاقة المصباح × 10 ساعات/يوم × 365 يومًا × سعر الكهرباء المحلي.

تكاليف الصيانة: لا كابلات، معدل الخطأ منخفض بواسطة 40%، تكاليف التفتيش اليدوي منخفضة بواسطة 60%.

فترة الاسترداد

فترة الاسترداد (بالسنوات) = الاستثمار الأولي / (الوفر السنوي في الكهرباء + خفض تكاليف الصيانة).

الحالة النموذجية: 3-5 سنوات (مقارنة مع طاقة الشبكة التقليدية).

الفوائد البيئية: تخفيض انبعاثات الكربون السنوية بمقدار 54 طنًا لكل مصباح، بما يتماشى مع متطلبات تصنيف ESG.

رابعًا: التدابير الرئيسية لتحسين النظام

• تصميم مقاوم للتدهور: استخدام طلاء الفوسفور الأرضي النادر؛ معدل صيانة التدفق الضوئي > 90% على مدى 5 سنوات.
• القدرة على التكيف مع الشتاء: وحدة إزالة الثلوج الحلزونية المتكاملة (60–120 دورة في الدقيقة)؛ تمنع مساحات الزجاج الأمامي المصنوعة من مادة PA610 تراكم الثلوج على اللوحة.
• التكرار الأمني: حماية IP67 + حماية من التسرب 30 مللي أمبير؛ مقاومة الأرض ≤ 10 Ω؛ تصنيف حماية الصواعق SPD ≥ 20 كيلو أمبير.

اقتراح التنفيذ: يجب أن يتضمن التصميم محاكاةً لإضاءة مناطق الساحات (DIALux أو Relux). يُفضّل استخدام أنظمة الطاقة الشمسية المعيارية لدعم التوسع اللاحق. من خلال تحسين كفاءة الطاقة وتكاليف الصيانة، يمكن خفض تكلفة دورة حياة إضاءة الساحات الشمسية بمقدار 35% إلى 50%، مما يجمع بين الكفاءة واقتصادات الكربون المنخفض.

المعايير المذكورة: CIE 234:2019 "الخطة الرئيسية للإضاءة الحضرية"، ANSI/IES LP-1-2020، BS EN 13201-3:2015.