Guía de diseño de iluminación solar para City Plaza

Compilado en base a estándares internacionales de iluminación (CIE, ANSI/IES, serie EN), centrándose en elementos centrales como parámetros de luminancia, calidad de la luz, optimización del sistema de energía solar y retorno de la inversión. fondo

Tabla de contenidos

I. Estándares de diseño de parámetros de rendimiento de iluminación

1. Iluminancia (Lux) y eficacia luminosa (lm/W)

Clasificación de iluminancia (según CIE 115:1995 y CJJ 45-2023):

Función de área	Iluminancia media mantenida (lux)	Uniformidad U₀
Plaza principal / zona de reunión	20-30	≥0,4
pasos de peatones	10-15	≥0,4
Paisajes verdes / áreas de recreación	5-10	≥0,3

Requisitos de eficacia luminosa: Eficacia luminosa del LED ≥ 120 lm/W. Se recomiendan chips de Bridgelux (EE. UU.) o de grado equivalente.

2. Temperatura de color correlacionada (CCT) e índice de reproducción cromática (Ra)

Rango de temperatura de color: 2700 K–4000 K blanco cálido; evite los riesgos de luz azul intensa con CCT alto (CCT > 4000 K puede suprimir la melatonina).

Índice de reproducción cromática: Ra ≥ 80 (mínimo); R9 > 0 (capacidad de reproducción del rojo); para escenas de alta gama Ra ≥ 95 (por ejemplo, en instalaciones artísticas).

3. Uniformidad y control del deslumbramiento

Uniformidad de luminancia U₀ (mín./promedio) ≤ 0,4; uniformidad axial U_l ≥ 0,5. Incremento de umbral TI ≤ 15%, relación de luminancia del velo ≤ 0,3 y utilizar luminarias de corte Tipo II/Tipo III (ángulo del haz ≤ 120°).

II. Diseño de la estructura y el sistema de luminarias

1. Altura y material del poste

Cálculo de altura: H ≥ 0,7 × W (W = ancho iluminado); la altura típica del poste de plaza es de 6 a 10 m.

Materiales: aluminio de grado aeroespacial (liviano + disipación de calor) o acero galvanizado por inmersión en caliente (carga de viento > 40 m/s); compatible con el estándar de resistencia a la corrosión ANSI C136.13.

2. Sistema de suministro de energía solar

Autonomía: diseñada para 3 días nublados/lluviosos consecutivos; capacidad de la batería = consumo diario × 3 ÷ DOD (0,7).

Configuración del módulo

Paneles fotovoltaicos: eficiencia policristalina ≥ 18%, ángulo de inclinación = latitud local + 5°.
Batería: LiFePO4₄ (ciclo de vida > 6000 ciclos) preferible a las baterías de plomo-ácido.

3. Sistema de control inteligente

Detección de modo dual con sensor de luz ambiental y radar de microondas (rango de detección de 8 a 10 m), compatible con atenuación remota LoRa/NB-IoT.

Detección de presencia PIR para inicio/parada (cobertura de 180°), retardo de apagado al salir para ahorrar ~30% de electricidad.

III. Análisis de costos y retorno de la inversión

1. Composición del costo inicial (ejemplo para un sistema de 100 lámparas)

Artículo	Costo compartido	Descripción
Luminarias solares	60%	Incluye paneles fotovoltaicos, baterías y módulos LED.
Poste y soportes	25%	Material de aluminio aeroespacial
Sistema de control inteligente	10%	Sensores y módulos de comunicación
Instalación y puesta en marcha	5%

2. Ahorros y rentabilidad operacional

Ahorro de electricidad: tasa de reemplazo de electricidad de la red asumida en 100%; ahorro anual de electricidad ≈ energía de la lámpara × 10 h/día × 365 días × precio de la electricidad local.

Costos de mantenimiento: sin cableado, tasa de fallas reducida en 40%, costos de inspección manual reducidos en 60%.

Período de recuperación

Periodo de recuperación (años) = Inversión inicial / (Ahorro anual de electricidad + Reducción de costes de mantenimiento).

Caso típico: 3–5 años (en comparación con la red eléctrica convencional).

Beneficios ambientales: Reducción anual de carbono por lámpara de 54 toneladas, en línea con los requisitos de calificación ESG.

IV. Medidas clave para la optimización del sistema

Diseño resistente a la degradación: utiliza un revestimiento de fósforo de tierras raras; tasa de mantenimiento del flujo luminoso > 90% durante 5 años.
Adaptabilidad invernal: módulo de remoción de nieve en espiral integrado (60–120 RPM); los limpiaparabrisas de material PA610 evitan la acumulación de nieve en los paneles.
Redundancia de seguridad: protección IP67 + protección contra fugas de 30 mA; resistencia de tierra ≤ 10 Ω; clasificación de protección contra rayos SPD ≥ 20 kA.

Sugerencia de implementación: El diseño debe incluir simulaciones de iluminación para la zonificación de plazas (DIALux o Relux). Se priorizan los sistemas solares modulares para facilitar la expansión posterior. Mediante mejoras en la eficiencia energética y los costos de mantenimiento, el costo del ciclo de vida de la iluminación solar de plazas puede reducirse entre 35% y 50%, combinando funcionalidad con una economía baja en carbono.

Normas citadas: CIE 234:2019 “Plan maestro de alumbrado urbano”, ANSI/IES LP-1-2020, BS EN 13201-3:2015.