Уличное освещение на солнечных батареях — функции фонарей

 

Уличные фонари на солнечных батареях внесут элемент романтики в ландшафт загородного дома, комфорт вечернего отдыха вырастет в разы. Любой уголок сада можно преобразить, используя игру света, это позволяет широкий модельный ряд.

Назначение

Основная задача освещения на солнечных батареях заключается в украшении ландшафтов территорий.

Приборы освещения подразделяются на категории, зависящие от способа их монтажа и конфигурации:

• установленные в земле фонарики на коротких ножках предназначены для подсветки садовых дорожек, газонов, клумб;
• лампы на высоких ножках и прожектора устанавливают на площадях, у крыльца дома;
• подвесные фонарики или гирлянды используют для подсветки беседки, крыльца;
• декоративными светильниками украшают ландшафтные элементы;
• мощные уличные фонари предназначены для освещения парков и улиц.

Устройство и принцип работы

Стоит посмотреть упрощенную схему осветительного прибора на солнечных батареях и становится понятным принцип работы.

Основные элементы конструкции:

1. Солнечная батарея.
2. Аккумулятор.
3. Лампа (элемент освещения).
4. Контроллер.
5. Датчики движения.
6. Корпус.
7. Опора.
8. Элементы декора.
9. Выключатель.

Солнечная батарея

Солнечная батарея – главный элемент автономного светильника. Назначение – преобразование солнечной энергии в электрическую. Виды фотоэлементов:

• поликристаллические;
• мультикристаллические;
• монокристаллические.

Монокристаллические солнечные батареи для уличных светильников самые надежные.

Аккумулятор

Накапливает в течение светового дня электрическую энергию. При наступлении темноты получает сигнал от контроллера и переходит в режим источника энергии, питает осветительный элемент. В фоновом режиме обеспечивает питанием контроллер и другие элементы автоматики.

В качестве накопителя энергии используют два типа устройств:

• никель-кадмиевый аккумулятор (NI-CD);
• никель-металлогидридный аккумулятор (NI-MH).

Лампа

Лампа, а точнее светодиодное устройство − важная часть светильника. От нее зависит интенсивность и качество освещения, и, что не менее важно, его стоимость.

Контроллер

Контроллер или система управления − простейшая электронная система, предназначенная для управления автономным осветительным прибором:

• обрабатывает данные от датчиков;
• включает осветительное устройство при наступлении сумерек;
• выключает лампу по времени или при повышении освещенности.

Датчики движения

Не все модели снабжены датчиками движения. Фонари на солнечных батареях, оборудованные датчиками движения, работают в 2 режимах. Освещение меньшей интенсивности при отсутствии движения на близлежащей территории и максимальная иллюминация при наличии движущегося объекта.

Корпус

Корпус – плафон обеспечивает защиту элементов конструкции от влаги, пыли и других атмосферных воздействий. Плафоны могут быть выполнены из пластика или стали. Не стоит рассчитывать на длительный срок службы моделей из пластика. Обычно это дешевые изделия Китайского производства с низким КПД.

Опора

Опора − не обязательный элемент локального осветительного прибора на солнечной батарее. Во встраиваемых или навесных моделях светильников на встроенной солнечной батарее опора не нужна, в комплекте идет крепеж.

Эксплуатация и эффективность уличных фонарей на солнечных батареях

На эффективность работы уличных фонарей с солнечными батареями сильно влияют погодные условия в том или ином регионе. Если световой день короткий, то аккумулятор зарядится не полностью. В результате его энергии не хватит для работы всю ночь. Кроме того, к сбоям в работе уличного фонаря могут привести отрицательные температуры.

То же самое можно сказать о продолжительной жаре, которая вызывает перегрев и поломку полупроводников. Если планируется устанавливать фонари в жарком климате, то в некоторых случаях стоит предусмотреть систему охлаждения. Есть и ещё один неприятный момент. Защитное стекло солнечной батареи на улице загрязняется, из-за чего снижается эффективность её работы.

Уличное освещение

 

Из сказанного можно сделать следующий вывод. Эффективное использование уличных фонарей возможно в регионах с высокой солнечной инсоляцией и при соответствующем уходе за ними. Этот вид автономного освещения устанавливается на высокие столбы. На них крепится светодиодный фонарь, солнечная батарея, блок управления (если он выполнен отдельно). Столбы фонарей вкапываются с последующим закреплением на твёрдой поверхности.

Стандартный набор для освещения улиц включает в себя:

• Светодиодный светильник;
• Солнечную батарею;
• Контроллер зарядки аккумулятора, а также управления включением и выключением фонаря;
• Аккумулятор;
• Защитный блок (в нём размещён аккумулятор и контроллер);
• Набор креплений.

В конструкции уличных фонарей предусмотрены датчики освещённости. По их сигналу контролер выключает фонарь днём и включает его ночью. Благодаря контроллеру, энергия аккумулятора расходуется рационально. Часто ещё существует дополнительная схема для сброса избыточной энергии. К примеру, когда аккумулятор уже заряжен, то вырабатываемое электричество от солнечной батареи идёт для питания рядом стоящих объектов. Например, рекламные конструкции или светофор.

На рынке осветительных приборов есть множество различных исполнений уличных фонарей. Возможно дополнительное оснащение светильника системой управления световым потоком. То есть, устанавливается режим ожидания, в котором фонарь светит на 20─50 процентов от своей мощности. А когда срабатывает датчик движения, то светильник включается на полную мощность. В результате экономится энергия аккумулятора, и нет дискомфорта для прохожих и автомобилей. И также наблюдается тенденция по оснащению уличных светильников более мощными солнечными батареями. В результате образуется энергия сверх той, что требуется для зарядки аккумулятора. Она используется на обеспечение питания находящихся рядом объектов. Это позволяет повысить рентабельность таких систем.

Уличные светильники получают батареи большей мощности

 

Такие системы на солнечных батареях могут специально использоваться для освещения пешеходных переходов. В тёмное время суток в таких местах создаётся повышенная опасность для жизни пешеходов. Уличные фонари, сконцентрированные в таких местах, позволяют снизить улучшить видимость. При подходе человека к пешеходному переходу срабатывает датчик движения. Он включает светильники на время, необходимое для того, чтобы перейти дорогу.

В результате фигура пешехода видна водителям автомобилей издалека и можно заранее сбросить скорость. Кроме того, дополнительным сигналом о пешеходном переходе в темноте может быть светофор, который также функционирует системы с солнечными батареями. Он может мигать в темноте, как предупреждение о том, что здесь могут быть пешеходы.

При проектировке уличных фонарей на солнечных батареях по специальной методике просчитывается их число. Приоритетом при расчётах является максимальный световой поток. Важным фактором является высота столбов для монтажа ламп. Чересчур низкие или высокие фонари могут отрицательно сказаться на работе системы. Если они будут слишком низкие, то будут ослеплять прохожих. А если высокие, то освещения будет недостаточно.

 

Варианты дизайна

Различные варианты дизайна садовых фонарей на солнечных батареях, их конструктивные особенности, позволяют не только решить проблему с освещением сада в темное время суток, но и создать индивидуальное световое оформление, соответствующее стилю сада и архитектурных построек.

Назначение фонарей разное, различают светильники:

• для освещения;
• для подсветки.

Уличные фонари на солнечных батареях выполняют функции:

1. Функционального освещения дорожек к дому, гаражу, хозблоку, бассейну.
2. Декоративного.
3. Охранного (ворота, заборы, стоянка транспорта).
4. Дежурная – подсветка объекта, дорожки только при движении человека, машины.

Садовые фонари для освещения

Фонари, предназначенные для освещения дорожек сада, аллей, территории, имеют рассеянный свет. Светильники располагают так, чтобы участок сада или двора были равномерно освещены рассеянным светом.

Используют светильники на столбах разной высоты. Декоративное оформление может быть выполнено в любом стиле от светильника, выдержанного в классической манере, до модерн.

Подвесные фонари используют для освещения беседок, террас. Можно выбирать светильники с необходимой яркостью светового потока. При рассеянном освещении можно отдохнуть, расслабиться и вести задушевные беседы с друзьями за чашкой чая. В ярком свете других можно читать книги или заниматься рукоделием на свежем воздухе.

Садовые фонари для подсветки

Фонари для подсветки не только функциональны, они являются активными элементами ландшафтного дизайна. Для подсветки клумб выпускают модели различных форм: цветы, животные, шары, другие геометрические фигуры. Устанавливают на столбики или закапывают в грунт.

Установка направленных уличных светильников рядом с деревьями, кустарниками создает причудливые, почти сказочные картины. Гирлянды, развешенные на деревьях, создают праздничную атмосферу.

Для подсветки заборов, садовых конструкций используют мини-светильники для подсветки. Настенные светильники, освещая здание под нужным углом, оставляют остальную территорию в тени, делают акцент на архитектурных формах.

Очень удобны встроенные светильники. Их монтируют в ступени лестниц. Ночью это не только красиво, но и функционально. Подсветку можно использовать не только на лестнице, ведущей к дому, но и на лестницы хозяйственного или декоративного назначения.

Редко какой загородный участок обходится без искусственного или естественного водоема, бассейна, спа-зоны, фонтана. Для подсветки бассейна можно использовать подводные фонари. Есть модели, устанавливаемые на воду. Они не пропускают влагу, могут иметь форму шара, цветка или экзотического животного.

Выбор светильников для уличного освещения на солнечных батареях

В торговой сети есть светодиодные уличные светильники с очень большим разбросом цен — от ста рублей до десятков тысяч. Порой есть модели, которые выглядят почти одинаково, но очень отличаются по цене. Как это понимать и как выбрать осветительные приборы для уличного освещения на солнечных батареях? Все просто — надо смотреть технические характеристики. Именно в них вся разница.

Мощность

При устройстве освещения необходимо учитывать, сколько света может давать светильник. От этого зависит количество светильников и расстояние, на котором их необходимо устанавливать друг от друга. В технических характеристиках обычно указывается мощность в ваттах, а в случае со светодиодными светильниками она мало о чем говорит.

Пример технических характеристик уличного светильника на солнечных батареях

Чтобы понять уровень освещенности, можно сравнить с аналогом обычной лампы накаливания  — их мощность нам более-менее понятна, а также можно перевести этот показатель в Люмы (Лм) — единицы измерения освещенности. Так реально можно оценить насколько эффективной будет именно этот светильник.

Таблица соответствия мощности светодиодных ламп и освещенности

Как понимаете, модели с мощностью 1 Вт дают не так уж и много света — примерно как 20 Вт лампа накаливания, потому использовать их можно только для подсветки или маркировки участка — обозначения дорожек, подсветки беседок и т.д.

Класс защиты и материал корпуса

Чтобы уличное освещение на солнечных батареях работало долго и надежно, необходимо чтобы корпус и световой блок (плафон) имели защиту от попадания пыли и влаги. Желательно чтобы класс защиты был не ниже IP44 (больше цифры — это хорошо, меньше — плохо).

Расшифровка цифр в классе защиты

Также стоит обратить внимание на материал из которого изготовлены светильники. Обычно это специальный ударопрочный пластик или металл. Если «металл» — отличный от нержавеющей стали или алюминия, предпочтение лучше отдать пластикам. Они точно не ржавеют и длительное время сохраняют хороший внешний вид.

Вид и способ монтажа

По способу монтажа светодиодные уличные светильники делят на несколько групп:

• Установка в грунт. Это группа светильников на ножках разной высоты — от 20-30 см до метра и выше. Их установка чрезвычайно проста — они просто втыкаются в грунт в нужном месте.

  Самая обширная группа — светильники просто втыкаются в грунт

• Светильники-столбы. Как правило, это более высокие модели с высотой ножки  от 1,5 метров и выше. Они тоже могут устанавливаться грунт, но требуют уже более серьезных мер по установке — имеют большую высоту и вес. Придется делать лунку, вставлять в нее столб, засыпать грунтом и уплотнять его. Есть модели для установки на твердое покрытие — плитки, асфальта и т.д.

  Солнечные светильники на высоких столбах

• Настенные светильники на солнечных батареях. Есть в разных стилях — от классического «фонарного» дизайна, до моделей в современном стиле. Монтироваться могут на стену, забор, заборные столбы.

  Настенные варианты смотрятся декоративно

• Подвесные. Вариантов тоже немало — есть модели, которые можно крепить к потолку, балке и т.п., а есть которые можно развесить на ветках.

  Для разных целей и условий

• Встраиваемые в грунт, дорожки, лестницы. Очень практичные модели, которые позволяют осветить даже лестницы, причем подсвечивают не сверху, как обычно, а на уровне ступеней. Интересное и практичное решение — при таком варианте свет не слепит глаза, а освещенность остается хорошей.

  Подсветка лестниц — удобно, экономно и красиво

• Декоративные. Выполнены в виде различных фигурок. В дневное время они выглядят как обычный декор, в ночное дополнительно еще излучают свет. Монтажа в данном случае нет — просто ставят светильник в предназначенное для него место.

  В декоративные фигурки тоже встроены солнечные батареи

Выбор уличных светильников на солнечных батареях для уличного освещения действительно велик. По стилю, размерам, цене ассортимент большой, так что можно выбрать.

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации оговариваются в инструкции, прилагаемой к осветительному прибору. Читать ее обязательно до приобретения садового фонаря. У эксплуатации ламп на солнечных батареях могут быть ограничения по температуре.

Дешевые модели  и средние по цене рекомендуют эксплуатировать при плюсовых температурах. Они подходят для сезонного освещения дач и загородных домов. Обеспечить освещение круглый год  можно с помощью морозоустойчивых светильников на солнечных батареях. Цена у них, соответственно, высокая. Обычно это модели в стальном корпусе с морозоустойчивой панелью.

Правила установки

Правильно выбранное место установки – успешная эксплуатация.

Главный критерий – максимум солнца в течение дня. Учитывать, что тень деревьев, построек, снижает эффективность осветительного прибора так же, как пасмурная или облачная погода. Вывод – устанавливать фонари на участках, освещаемых солнцем.

Уход

Уход за фотоэлементом:  очистка от пыли, грязи, растительного мусора и насекомых, продляет срок службы, повышает эффективность освещения. Чистая пластина способна накопить за день большее количество энергии. Особенно важен уход в непогоду.

Фонарь на солнечных батареях — отличное решение для дачи

Использование на дорогах

Автономное освещение на солнечных батареях улиц и дорог устроено иначе.

В основном, это высокие столбы с закрепленными на них светодиодными фонарями и фотомодулями. Устанавливают опоры методом заглубления в грунт, закреплением на твердом покрытии.

В систему освещения входят:

• светильник, работающий на светодиодах;
• несколько солнечных батарей;
• контроллер регулирования зарядки аккумулятора и включения-выключения системы;
• аккумулятор для подачи электричества на светодиоды и последующее его накопление от солнечной батареи;
• защитный шкаф для аккумулятора и контроллера;
• регулируемые крепления для фотомодулей.

Установленные датчики освещенности дают команду контроллеру для включения света в темное время суток и выключения его днем. Автоматическая работа системы позволяет рационально использовать энергию аккумулятора.

При избытке вырабатываемой электроэнергии ее направляют для электроснабжения светофора или установленного рядом киоска.

Преимущества

Монтаж в саду или на территории загородного дома уличных осветительных приборов на солнечных батареях имеет явные преимущества перед освещением проводным. Не нужен квалифицированный электрик, утвержденная схема подключения.

При прокладке электрического кабеля необходима дополнительная изоляция для безопасности. При прокладке кабеля в земле нужно рыть траншеи, по воздуху – опоры. Сложный ландшафт сада может затруднять работы. Планировать освещение и работы по монтажу при классической схеме уличного освещения проводят на этапе строительства дома и обустройства территории.

Плюс автономного уличного освещения, основанного на использовании солнечных батарей:

• простота монтажа;
• возможность быстрой замены устаревшей или вышедшей из строя конструкции;
• можно установить в любом труднодоступном, удаленном участке сада;
• экономия электроэнергии;
• безопасность;
• включаются, выключаются автоматически;
• комфортный свет для глаз;
• мощность в широком диапазоне;
• оригинальный дизайн – элемент садового декора;
• экологичность.

Подсветка пешеходных переходов

Ограничение видимости на дорогах в осенне-зимний период создает опасность на пешеходных переходах.

Устранить проблему помогает подсветка на солнечных батареях.

Установленный на системе датчик движения срабатывает при появлении человека на пешеходном переходе и отсчитывает время, требуемое для пересечения дороги.

Силуэт пешехода освещает белый свет, который дает понять водителю о необходимости убавить скорость автомобиля.

Принцип работы перехода с освещением

Дополнительным предупреждением для водителя о затемненном пешеходном переходе служит светофор, работающий от солнечных батарей.

Мигая в темноте желтым цветом, светофор обращает внимание водителя на возможное появление пешехода на дороге.

Недостатки

Недостатков немного. Первый и основной – при пасмурной погоде аккумуляторы могут не зарядиться, свет ночью не зажжется. Второй недостаток – кража светильников из-за отсутствия жесткого крепления, но он не важен, при наличии охранной сигнализации на даче.

Третий недостаток – возможные сбои при низкой температуре зимой и высокой температуре летом. Некоторые конструкции включают системы охлаждения. Четвертый недостаток – снижение производительности фонаря из-за загрязнения защитного стекла и необходимость его очистки.

Автономные электростанции

Установка для освещения СЭУ-1

Хорошим источником электроэнергии при любых погодных условиях служат универсальные солнечные электростанции СЭУ.

Монтаж СЭУ не требует выполнения земляных работ и укладки кабелей.

Хорошо зарекомендовали себя установки для освещения небольших населенных пунктов. От требуемой нагрузки и длительности солнечных дней используют модели:

1. Модель СЭУ-1 снабжена аккумулятором емкостью от 45-200 А/ч. Пиковая мощность солнечной батареи составляет 40-160 Вт.
2. Модель СЭУ-2 снабжена аккумулятором емкостью от 100-350 А/ч. Пиковая мощность солнечной батареи составляет 180-300 Вт.

При необходимости увеличения мощности СЭУ можно объединять в единую энергосистему. Установки удобны для вырабатывания и хранения электроэнергии за пределами населенных пунктов. От СЭУ можно подавать электроэнергию для работы пешеходных индикаторов и светофоров.

Использование солнечной энергии для качественного уличного освещения требует больших затрат. Но все расходы со временем окупятся за счет экономии электроэнергии.

Заключение

Главное при использовании садовых фонарей на солнечных батареях не экономическая выгода, а удобство, комфорт, красота окружающего пространства. Установка в саду декоративных светильников позволяет продлить комфортный отдых в темное время суток и наслаждаться прелестями загородной жизни все 24 часа.