Освещение городских улиц и дорог, современные уличные светильники

Уличное освещение – часть современной жизни; оно необходимо везде, где есть человек – от города до маленькой деревни.

Его основная функция – создание искусственного светового потока, который отвечает нормативным требованиям и обеспечивает необходимый уровень безопасности на автодорогах и пешеходных зонах в темное время суток.

Утилитарное городское уличное освещение реализуется, при помощи фонарных столбов, опор с консольными светильниками и мачт освещения. В случае планирования декоративного освещения применяются различные декоративные светильники с разной степенью освещенности, цветом, формой и местом установки.

Освещение улиц включается/отключается вручную, т.е. диспетчером или автоматически: схемы с фотоэлементом или на солнечных батареях.

История

История развития уличного освещения:

• в 1417 году в Лондоне по указанию мэра вывешены первые уличные фонари;
• в начале 16 века в Париже жителей города обязали выставлять светильники к окнам, которые выходят на улицу, тем самым создавая искусственное освещение;
• в 1668 году в Амстердаме начальником пожарной охраны Яном Ван дер Хейденом разработан первый масляный уличный фонарь.

Впоследствии им же предложена и реализована система уличного освещения города, которая предполагала установку 2500 фонарей. Это снизило уровень преступности в городе, облегчало действия при пожаре и помогло горожан не падать ночью в каналы.

Масляные фонари получили широкое применение, несмотря на свой тусклый свет и использовались до 1840 года. Затем были заменены на более современные светильники.

• в 1682 году Берлин реализовал систему уличного освещения, заимствованную у Амстердама.
• в 1706 году в России в Санкт Петербурге при Петре I установлены первые уличные фонари на фасадах домов, окружающих Петропавловскую крепость.

Первый уличный масляный фонарь

• В 1718 году в Санкт Петербурге установлены первые стационарные уличные светильники.
• В 1723 году в Санкт Петербурге установлены масляные фонари для освещения Невского проспекта.

Первое освещение Невского проспекта

• 25 октября 1730 года подписан указ о реализации городского освещения в Москве.
• В начале 19 века англичанин Уильям Мердок изобрел первый газовый фонарь, который обладал более ярким светом, по – сравнению с масляным и керосиновым.
• В 1807 году газовые фонари установлены практически во всех европейских столицах, в 1839 году – в Санкт Петербурге.
• В конце 19 века изобретен первый электрический фонарь
• В 1879 году в Санкт Петербурге на Литейном мосту установлены первые электрические фонари, разработанные П.Н. Яблочковым.

П.Н. Яблочков, фонарь (свеча) Яблочкова, первое освещение Литейного моста в Санкт — Петербурге (слева направо)

• В 1880 году в Москве на Охотном ряду и Лубянке установлены электрические фонари с импортными натриевыми лампами высокого давления, излучающими оранжевый свет.
• В 1883 году фонари Яблочкова освещают Невский проспект Санкт Петербурга.

Требования к лампам уличного освещения

Лампы уличного освещения отвечают за безопасность дорожного движения, поэтому при их выборе важны следующие параметры:

1. простота в проведении технического обслуживания и замене перегоревшей лампы;
2. степень защиты светильника от пыли и влаги не менее IP65;
3. высокая устойчивость к перепадам температур и порывам ветра;
4. низкий уровень потребления электрической энергии при сохранении интенсивного светового потока;
5. долговечность в работе.

Основной параметр характеризующий световой поток, падающий от осветительного прибора на поверхность (дорога, тротуар, пешеходный переход и т.д.) это горизонтальная освещенность.

Значение освещенности измеряется люксметром. Нормативные значения, методы расчета и параметры осветительных приборов прописаны для каждого участка в ГОСТ Р 55706-2013 и СП 52.13330.2016.

Для магистральных дорог и улиц общегородского назначения значение средней освещенности находится в пределах от 15 до 20 лк. Для районного назначение в пределах от 10 до 15 лк и для улиц и дорог местного назначения – от 4 до 6 лк. Показатель напрямую зависит от интенсивности движения транспорта, т.е. чем больше единиц транспорта проезжает по участку дороги за один час, тем выше показатель средней освещенности.

В зависимости от вида улицы и дороги, их назначения инструкцией
СН 541-82 определяется расстояние от опоры до объекта освещения, расстояние между опорами, направленность и интенсивность светового потока.

Классификация освещения на улице

Типы осветительных приборов, их мощность, дизайн, правила монтажа и много другое зависит от объекта освещения. Виды уличного освещения:

Дворовое

Дворовое освещение предназначено для создания искусственного светового потока на прилегающей придомовой территории, подъездных путях, детских площадок и т.д. Создание освещения увеличивает уровень безопасности в темное время суток.

Для дворового освещения используют фонарные столбы, настенные фонари, прожекторы, более редко элементы дизайнерского освещения и подсветки. Уличные светильники оборудованы антивандальной системой и высокой степенью защиты.

Для освещения входной группы в подъезд дома используют настенные светильники типа ЖБУ. Он обладает теплым белом светом, не раздражающим глаз человека, и создает хорошую видимость в условиях плохой видимости (снегопад, туман, дождь).

Дорожное

Дорожное освещение четко определено правилами и должно обеспечивать уровень безопасности участников дородного движения (водители, пешеходы).

На участках с большой интенсивностью движения (автомагистрали, городские дороги) используют светильники с рефлектором. Это помогает «собрать» световой поток не рассеивая его. Таким образом, устанавливая светильник на большой высоте, освещается большой участок дороги, и увеличивается расстояние между опорами.

Для дорог с меньшей интенсивностью используют светильники с рефлекторным и рассеянным освещением.

Сегодня при монтаже уличного дорожного освещения используют светодиодные светильники, т.к. они обладают стабильным световым потоком, яркостью, долговечны и энергоёмкие.

Пешеходные переходы, тротуары

Для освещения пешеходных переходов, тротуаров, велосипедных дорожек, площадок используют светильники с рассеянным освещением. Это позволяет рассеять свет на большое расстояние.

Для освещения пешеходного перехода используют светодиодные прожекторы с направленным световым потоком поперек оси дорожного пути, тем самым водитель видит пешехода на дальнем расстоянии.

Освещение пешеходного перехода

Декоративное

Декоративное освещение не несет в себе функций утилитарного освещения, скорее оно призвано подчеркнуть особенности архитектурного строения, ландшафтного дизайна или садово-парковых зон.

Для его реализации используют светодиодные ленты, точечные «напольные» светильники, фонари на низких ножках, в отдельных случаях разноцветные лампы.

Виды источников света

Накаливания

Известная всем лампа накаливания конструктивно состоит из цоколя, нити накаливания и колбы, заполненной инертным газом. При подаче электрической энергии нить накаливания нагревается, тем самым создавая свечение.

Такие лампы редко используются для наружного освещения, так как обладают большой теплопотерей, соответственно для создания необходимого светового потока требуется приложить большие мощности.

Газоразрядные лампы

Дуговая ртутная люминесцентная лампа (ДРЛ) состоит из цоколя, кварцевой горелки, стеклянной колбы. Последняя покрыта изнутри ультрафиолетом и заполнена инертным газом (азотом). Кварцевая горелка наполнена аргоном с частичками ртути, именно в ней при подаче электрической энергии происходит разряд с последующим горением дуги. Свечение от горения дуги преобразуется ультрафиолетом в световой спектр.

Для запуска, стабилизации рабочего тока и защиты от перегорания газоразрядные лампы оборудованы пускорегулирующей аппаратурой (ПРА). В случае ламп ДРЛ она представлена дросселем, который подключается последовательно к питающей сети.

Такие лампы обладают ярким световым потоком и большими мощностями, что приводит к нагреву её конструкции и сопряженных частей.

Применяются для освещения автодорог, магистралей, улиц, парков, пешеходных переходов.

В целях поддержания экологической безопасности сегодня производители уходят от эксплуатации ртутных ламп.

Дуговая натриевая трубчатая лампа (ДНаТ) относится к газоразрядным лампам высокого давления. Её конструкция и способ подключения к электрической сети аналогичны лампам газоразрядного типа. Исключение состоит лишь в том, что газовый разряд происходит в парах натрия, а не ртути, как в лампах ДРЛ.

ПРА для ламп ДНаТ представлена в виде последовательно соединенного дросселя и импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Последний формирует и подает в лампу высокочастотный импульс напряжения, с помощью которого зажигается дуга и происходит горение лампы.

За счёт своей высокой мощности и света желто-оранжевого оттенка применяются непосредственно для освещения улиц. Не рекомендуется использовать такие лампы для бытового назначения.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) по своей конструкции и принципу действия схожи с газоразрядными лампами. Её отличие в изогнутом трубчатом исполнении колбы и встроенной ПРА, которая представлена дросселем.

Люминесцентные лампы известны малым потреблением электрической энергии. Они обладают высокой светоотдачей и стабильным световым потоком. Применяются для освещения парков, придомовых территорий, фасадной или декоративной подсветки.

Металлогалогенные лампы (МГЛ) аналогичны по конструкции и принципу работы газоразрядным лампам высокого давления. Отличие состоит в наличии специальных излучающих добавок (йодид натрия) в парах ртути.

Рабочие характеристики лампы не зависят от окружающей среды. Они имеют стабильный световой поток, хорошую светоотдачу и цветопередачу.

К минусам относится срок службы, ограниченный количеством включений/отключений лампы.

Применяется для освещения автомагистралей, стадионов, больших открытых площадок.

Светодиодное

Несмотря на популярность, которую получило светодиодное освещение дорог, сегодня процесс их деградации становится всё чаще. Под деградацией светодиода понимается изменение его рабочих и технических характеристик: уменьшение светового потока, пробой полупроводников.

Одна из частых причин деградации это некачественная сборка светильника и применение составных частей низкого качества.

При использовании плохого драйвера, отвечающего за степень нагрева диода и отвод тепла, происходит перегрев диода и, как следствие, его выход из строя (пробой).

Не редко в целях удешевления светодиодного светильника изготовители устанавливают диоды близко друг к другу, что также приводит к их перегреву.

Важно отдавать предпочтение проверенным маркам, которые соблюдают правила сборки и не экономят на составляющих деталях.

Ксеноновые

Ксеноновая лампа конструктивно состоит из вакуумной колбы, выполненной из кварцевого стекла и заполненной ксеноном. Внутри колбы расположены два электрода из вольфрама с примесями тория. Такая конструкция позволяет выдержать большое давление внутри колбы при горении дуги, которое создает световой поток.

Ксеноновые лампы обладают большими мощностями, устойчивым световым потоком яркого белого света. Экономны в потреблении электрической энергии и имеют долгий срок службы.

Минус такой лампы в наличии высокого давления, которое может привести к её взрыву.

Применяется для уличного освещения автодорог, пешеходных зон и переходов, парковых зон.

Индукционные

Индукционная лампа состоит из газоразрядной колбы, наполненной ионизированным газом. Внутренний слой колбы покрыт светоотражающим покрытием (люминофор или кремний). Внутри размещен электронный генератор, который подает высокочастотный ток на первичную катушку, роль вторичной катушки выполняет полость колбы.

Высокочастотный электрический ток подается через генератор на первичную катушку лампы. Вторичная катушка – ионизированный газ накоротко замкнута. В колбе возникает высокочастотный магнитный поток, который в определенный момент приводит к пробою газа и начинается его ионизация. Происходит свечение лампы.

Лампы имеют высокую цветопередачу, световой поток и яркость, долгий срок службы, неограниченное число включений/отключений. К минусам относится необходимость специальной утилизации из-за содержания ртути.

Применяется в местах, где необходима высокая светоотдача: автодороги, тоннели, пешеходные переходы, автостоянки, открытые складские помещения, стадионы.

Светильники с индукционной лампой

Современное городское освещение реализуются при помощи светильников и фонарей, которые разделены на следующие типы:

• торшерные. Один или несколько осветительных устройств устанавливаются на опору высотой от 70 см до 500 см. Свет распределяется равномерно сверху вниз. Применяются для уличного освещения пешеходных, парковых, садовых зон, детских площадок, скверов.

• Фасадные. Светильник крепится при помощи кронштейна к фасаду дома. Применяются для освещения входных групп, подсвечивания информационных указателей и вывесок.

• Ландшафтные. Имеют различные варианты исполнения, т.к. применяются для декоративной подсветки элементов ландшафта в парках, скверах.

• Магистральные. Светильники устанавливаются на высокие опоры вдоль автомагистралей и дорог. Обладают мощным световым потоком, направленным сверху вниз на проезжую часть.

Виды современных уличных прожекторных светильников зависят от:

• используемых ламп (МГЛ, светодиодные, натриевые и т.д.);
• распределения света (одно-двухплоскостные);

В зависимости от мощности, применяются прожекторы для освещения различных площадок от входа в подъезд до больших стадионов.

Дорожные светильники на солнечных батареях

Всё чаще можно встретить на дорогах светильники, работающие от автономного источника энергии – солнечные батареи. В частности, на улицах небольших населенных пунктов, на пешеходных и велосипедных дорожках и пешеходных переходах. В последних конструкция не редко оснащена датчиком движения.

Светодиодный светильник с солнечной батареей состоит из светодиодной панели, аккумулятора и контроллера, который отвечает за заряд и распределение энергии. В течение дня устройство накапливает энергию, которая расходуется на поддержание уровня освещенности с наступлением темноты.

• отсутствие подключения к электрической сети;
• небольшие габариты и вес;
• простота установки;
• нулевые расходы электрической энергии;
• соблюдение норм экологической безопасности.

• наличие постоянного источника энергии – солнечного света;
• отсутствие возможности проведения ремонтных работ;
• ограниченное время работы светильника;
• угасание светового потока с течением времени.

Освещение пешеходного перехода при помощи солнечной батареи

Виды опор

Отрицательные свойства уличного освещения

Основная задача инженера проектировщика уличного освещения на автомобильной дороге и магистрали выбрать осветительные приборы таким образом, чтобы они:

1. не ослепляли водителей и пешеходов.
2. соответствовали невысокому расходу электрической энергии.
3. отвечали требованиям экологической безопасности.

В результате попадания светового потока в глаза, водитель теряет внимание, что негативно сказывается на безопасности. Для недопущения подобных случаев необходимо устанавливать светильники без рассеивающего эффекта, световой поток направляется строго вниз, без отклонений в стороны.

Для приемлемого расхода электрической энергии и минимизации светового загрязнения, т.е. освещения объектов, не требующих этого необходимо:

• выбираются лампы требуемой мощности;
• рассчитывается требуемое количество ламп, высота их подвеса и направленность светового потока;
• правильно выбирается конструкция светильника.
• кривая силы света (КСС) характеризует угол распределения светового потока. Для уличного (магистрального) освещения применяют полуширокую Л (140о) широкую М (160о) КСС. Это позволяет равномерно осветить участок по всей его протяженности, без создания ослепляющих зон.

Схема КСС полуширокого и широкого типа

Примеры и идеи освещения дорог и улиц

Современные уличные светильники вносят ноты архитектурного оформления в освещение улиц и дорог, при этом не нанося ущербы безопасности и соблюдений норм.

Уличное освещение: как его сделать

Установка наружного освещения в значительной степени отличается от устройства внутреннего освещения. Ведь правила монтажа наружного освещения еще более жесткие, к таким сетям предъявляются повышенные требования в плане автоматизации и энергоэффективности, а сама разводка более дорогостоящая, в связи с применением дополнительных элементов, направленных на защиту электропроводки.

Все это требует от монтажника более взвешенного и расчетливого подхода к процессу создания сети наружного освещения.

Распределение наружного освещения на группы

Одна из важнейших задач любого наружного освещения — это обеспечить максимальную эффективность при минимальных объемах потребляемой электроэнергии. Поэтому к процессу планирования следует подойти достаточно взвешенно.

В первую очередь, следует определить участки, требующие освещения исходя из целесообразности, и уж затем распределять эти зоны на группы электроснабжения.

Определение зон освещения исходя из целесообразности

Зоны освещения формируются, исходя из поставленных дизайнером задач и из вопросов безопасности. Ведь на любом участке есть зоны, которые с помощью схемы уличного освещения стоит подчеркнуть, а есть зоны, которые стоит скрыть.

Мы рассмотрим несколько наиболее распространенных зон освещения и предложим варианты их автоматизации.

• Одной из наиболее распространенных зон освещения является освещение дома по периметру. Светильники обычно располагают в углах дома, что обеспечивает их максимальную эффективность и не дает прямого светового потока в окна. Обычно данную группу освещения подключают к датчику освещенности, иногда с дополнительным применением таймера. В этом случае такое освещение можно использовать как охранное.

• Еще одной зоной освещения может быть подсветка дома. Конечно, на дачных участках она применяется не часто, но если формы вашего домика имеют участки, которые бы стоило подчеркнуть, то подсветка дома придется очень кстати. Ее обычно также подключают через датчик освещенности.

• Зона пешеходных дорожек должна рассматриваться как еще одна отдельная зона. Светильники в такой зоне монтируются через определенные промежутки вдоль дорожки и могут быть выполнены в качестве столбов от 2,5 метров или небольших столбиков высотой до 1 метра. Такие зоны обычно снабжаются датчиками движения с таймерами либо несколькими датчиками движения. Выбор зависит от длины дорожки и частоты ее использования. Давайте рассмотрим несколько возможных вариантов:

1. Датчик движения с таймером – в этом случае при попадании человека в зону действия датчика включается освещение всей дорожки, которое через установленное вами время отключается.
2. Несколько датчиков движения с таймером – такая схема подразумевает использование как минимум двух групп освещения, каждая из которых подключена к своему датчику движения и применяется на длинных садовых дорожках. В этом случае освещение наружное каждой группы включается при попадании человека в зону действия датчика. При этом отключается предыдущая зона освещения.
3. Несколько датчиков движения с таймером и датчик освещенности – такая схема целесообразна только для длинных дорожек. Работает, как и предыдущая схема, но здесь участвует еще одна группа освещения, которая включается по снижению освещенности. Светильники этой группы обычно устанавливаются через 5-10 светильников группы с датчиком движения. Такая схема нужна для обозначения дорожки и обеспечения минимального освещения при несрабатывании одного из датчиков движения.
4. С выключателями или кнопками – это более простая схема и подразумевает наличие выключателей или кнопок на обоих концах дорожки, который вы должны включить или выключить при передвижении по ней.

• Еще одной отдельной зоной освещения могут быть беседки, мангалы, бассейны, качели, отдельные лавочки или другие места отдыха. Автоматизация включения освещения этих зон целиком зависит от ваших пожеланий и может оборудоваться как отдельными выключателями, так и датчиками освещенности. Применять датчики движения для таких зон нецелесообразно.
• Так же отдельной зоной освещения должна быть автомобильная дорожка к вашему дому или гаражу. Здесь целесообразно использовать датчики движения или выключатели на воротах около гаража и воротах въезда на ваш участок. Если у вас применяется автоматическое открытие ворот, то его можно использовать для включения освещения автомобильной дорожки, при этом следует использовать таймер. Хотя, конечно, не имея базовых знаний в электротехнике, выполнить это своими руками будет достаточно сложно.
• Ну и последней зоной освещения может стать охранное освещение по периметру вашего земельного участка. Его можно подключать через датчик освещенности, который будет включать его в темное время суток. Так же можно подключить его через несколько подключенных параллельно датчиков движения, которые при приближении человека будут включать весь охранный периметр либо отдельную зону.

Распределение зон освещения на группы электроснабжения

Итак, с зонами освещения мы определились, теперь нам нужно разделить их на отдельные группы электроснабжения. Делается это, исходя из количества подключаемых светильников, их мощности и схемы автоматики, включающей наружное освещение на территории.

• Прежде всего, следует помнить, что согласно п.6.3.4 ПУЭ (Правила устройства электроустановок), если от одного автомата питается более 20 светильников, то для каждого светильника следует предусмотреть отдельный автомат или предохранители. Из-за этого цена такой группы освещения может сильно возрасти, поэтому группы целесообразно разбить на питание 20 и менее светильников.

• Теперь рассмотрим распределение групп в зависимости от автоматики их включающей. Ведь для каждой группы совсем не обязательно приобретать отдельную автоматику, а на каждую зоны выделять отдельную группу.

Но сделать это лучше на примерах:

• Для всех зон, включающихся от датчика освещенности, наша инструкция рекомендует применять один датчик. Он будет подавать импульс на включение пускателей во всех группах. При этом все пускатели можно расположить в одном распределительном шкафу.
• С датчиками движения немного сложнее. Ведь они должны быть установлены непосредственно в зоне их действия. Но и это не обозначает, что для каждого датчика необходимо создавать свою группу. Допустим, мы выполняем подключение уличного освещения садовой дорожки с двумя датчиками движения. Их можно запитать от одной группы, только одна часть светильников будет включаться от одного датчика, а вторая — от другого.
• Не является проблемой и совмещение датчика освещения и выключателей. Тут есть два возможных варианта решения проблемы.

1. Во-первых, можно часть светильников группы запитать от пускателя, который будет подтягиваться от действия датчика, а вторую часть светильников запитать помимо его.
2. Во-вторых, так как свет нам нужен только в темное время суток, то можно запитать все светильники группы через пускатель, включающийся от датчика освещенности. А выключатели, установленные около конкретной зоны, позволят нам включать освещение по мере его необходимости.

• Это же относится и к совместному использованию датчиков движения и датчиков освещенности. Ведь их совместная работа будет даже полезна ввиду того, что вам не придется перенастраивать таймер работы датчика движения в зависимости от летнего и зимнего периода.

Правила монтажа наружного освещения

Непосредственно установка уличного освещения — процесс достаточно трудоемкий. Но мы не будет вам рассказывать в этой статье, как прокладывать кабель, как подключать светильники и многое другое.

Все это вы найдете в других статьях нашего сайта. Мы остановимся лишь на основных требованиях нормативных документов к монтажу наружного освещения.

• Прежде всего, следует помнить, что наружная проводка подвергается атмосферному воздействию, что снижает срок эксплуатации проводов. Поэтому следует обезопасить людей от случайного прикосновения к ним. С этой целью п. 2.1.75ПУЭ предусматривает пограничные расстояния от окон до проводов. Это расстояние над окном должно быть не менее 50 см, под окном — не менее 100 см и вдоль окна — не менее 75 см.
• По этим же причинам имеются ограничения монтажа проводки и около балконов. Для балконов оно составляет 100 см – под балконом, 250 см – над балконом, и 100 см – вдоль балкона.

Стоит отметить! Такие же правила, как на расстояние проводов до балкона, относятся и к крыльцу дома. Особенно это касается высоты расположения электропроводки.

• При прокладке кабеля в земле следует помнить, что ПУЭ не допускает применение металлических труб для прокладки провода в земле. Это допускается только в исключительных случаях и только после специальной обработки антикоррозийными составами.
• Если же выполняется прокладка проводки воздушными линиями, то расстояние между проводами должно быть не менее 10 см при длине пролета до 6 метров, и не менее 15 см при длине пролета более 6 метров.

Стоить отметить! Что минимально допустимая высота провода на участках, пересекающих автомобильную дорогу, является 3,5 метра. Это, кстати, относится и к вашей автодороге к гаражу. Если же провод не пересекает автомобильную дорогу, то его высота над землей должна быть не ниже 275 см.

• При воздушной прокладке проводов также нельзя их располагать близко к строениям. Так, минимально допустимое расстояние до жилых домов при максимальном отклонении провода не должно быть меньше 1,5 метра. Причем, это относится не только к самому зданию, но и балконам.

Вывод

Зная принципы создания сети наружного освещения и просмотрев множество видео по данной тематике в сети интернет, вы можете приступить к разработке собственного проекта. Но сразу предостерегаем вас, что большое количество автоматики и сложность сети наружного освещения требует уверенных знаний в электротехнике.

Поэтому, не имея таковых, лучше выбрать схему попроще либо пригласить профессиональных электриков, которые помогут вам создать безотказную систему освещения.

Источник http://vamfaza.ru/osveshhenie-gorodskih-ulic-i-dorog-sovremennye-ulichnye-svetilniki/

Источник http://elektrik-a.su/osveshhenie/naruzhnoe/ulichnoe-osveshhenie-438

Источник