Skuteczna powierzchnia oświetlenia (EPA) w przypadku słonecznych latarni ulicznych: jak ją obliczyć

Dwie formuły, które potrzebujesz:

EPA = Długość × Łączna szerokość × Koeficient kształtu

Dla prostokątnych elementów (słoneczne panele, obudowy lamp):

EPA = Przekrój średnicy × Wysokość × Koeficient kształtu

Dla cylindrycznych elementów (sami słupy):

Koeficient kształtu uwzględnia aspekty aerodynamiki – płaski panel pochłania więcej wiatru na jednostkę powierzchni niż okrągły słup. Wartości tych koeficientów wynikają z wymagań dotyczących obciążenia budynków przez wiatr, zawartych w normach budowlanych; w Stanach Zjednoczonych to zwykle standard ASCE 7 (minimum wymagań projektowych przygotowanych przez Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Lądowych – American Society of Civil Engineers). Podczas obliczeń należy używać dokładnie zdefiniowanych w tych normach koeficientów sił, a nie jakichś ogólnych przybliżeń.

Co wpływa na koszt instalacji lamp solarnych na ulicach według wymagań EPA?

Na ustalenie kosztów instalacji lamp solarnych na ulicach wpływają trzy głównie elementy, a ludzie często zapominają o jednym z nich – o samym panelu słonecznym.

Ukierowanie paneli słonecznych: Kąt pochylenia i azymut panelu wpływają na powierzchnię, która jest narażona na oddziaływanie wiatru. Panel ustawiony pod najlepszym kątem do produkcji energii ma większą powierzchnię skierowaną do wiatru niż panel położony płasko. Optymalizacja wydajności energetycznej i ekonomiczne aspekty konstrukcji działają w przeciwnych stronach, więc decyzję o ukierowaniu panelu należy podejmować z uwzględnieniem tych dwóch czynników.

Projektowanie elementów montażowych: Większe obudowy i dekoracyjne elementy zwiększają powierzchnię paneli narażoną na oddziaływanie wiatru. Ozdobne elementy, które dobrze wyglądają na zdjęciach, powodują dwa razy większe koszty – zarówno koszty ich produkcji, jak i koszty montażu.

Kształt słupa: Słup zwężony ma mniejszą powierzchnię skierowaną do wiatru niż słup prosty o podobnej wysokości, dlatego w komercyjnych instalacjach dominują słupy zwężone.

Jeśli chodzi o urządzenie typu „wszystko w jednym”, do listy elementów wpływających na wydajność należy również skrzynia z akumulatorem. W przypadku zintegrowanych rozwiązań skrzynia znajduje się na szczycie słupa, pod panelem, i nawet w najgorszych warunkach wiatru nadal przyczynia się do zwiększenia efektywności produkcji energii.

Aspekt szybkości wiatru

Szybkość wiatru również ma wpływ na wydajność paneli słonecznych. Im większa szybkość wiatru, tym większe opory, które powstają podczas ruchu paneli, co może ograniczyć produkcję energii. Dlatego konstrukcje paneli muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem tych warunków.

Komercyjne słoneczne latarnie uliczne muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem prędkości wiatru określonych w lokalnych normach budowlanych, a te prędkości bardzo się różnią zależnie od lokalizacji. Standardowe kryteria projektowania obejmują prędkość wiatru od około 90 mil na godzinę (40 m/s) w większości obszarów wewnętrznych do 150 mil na godzinę (67 m/s) w regionach nadmorskich narażonych na huragany. Wyższe wartości prędkości wiatru wymagają bardziej solidnych fundamentów i elementów konstrukcyjnych – te wymogi są ściśle powiązane ze sobą. Klasycznym przykładem przekraczania norm jest projekt nadmorski, w którym montaż paneli słonecznych jest wykonywany na zbyt dużych elementach konstrukcyjnych.

Redukcja wymagań EPA bez utraty funkcjonalności

W przypadkach, gdy konstrukcja potrzebuje dodatkowej stabilizacji, istnieją cztery strategie, które mogą pomóc w zredukowaniu wydatków związanych z wymogami norm EPA; ich skuteczność maleje w kolejności od największej do najmniejszej:

1. Systemy montażu paneli aerodynamicznych , które zmniejszają opór paneli na podmuchy wiatru.
2. Kompaktowe oprawki LED o mniejszej powierzchni – mniejsze obudowy, mniej dekoracyjnych elementów.
3. Odstrojniki wiatru umieszczone na szczycie słupów , które rozpraszają strumień wiatru otaczający elementy konstrukcji.
4. Mniejsze panele w połączeniu z kontrolerami zasilania typu MPPT (Maximum Power Point Tracking) , dzięki czemu cała konstrukcja zajmuje mniej miejsca, a przy tym gromadzi wystarczająco dużo energii. To jest strategia, którą preferujemy na ograniczonych przestrzeniach – eliminujemy problemy związane z dużym oporem wiatru na początku procesu, zamiast wzmacniać konstrukcję ze stali.

Instalacje przyjazne dzikiej przyrodzie oraz chroniące ciemne niebo często kierują się tymi samymi zasadami: redukcja rozmiarów elementów, kierowana iluminacja oraz oprawki o niskim profilu, a także optyka przyjazna ciemnemu niebu. Dlatego wymagania strukturalne i ekologiczne zwykle wzajemnie się uzupełniają, zamiast się sprzeciwiać.

Co na tej stronie nie jest opisane:

Na tej stronie jest wyjaśnione, co to EPA oraz jakie dane są przez nie podawane. Nie może ona zastąpić sprawdzenia przez inżyniera budowlanego: w przypadku projektów wymagających pozwolenia, wartości podane przez EPA oraz założenia dotyczące obciążeń wiatrem należy sprawdzić w porównaniu z lokalnymi normami przed rozpoczęciem prac budowlanych. Nasz kalkulator obciążeń wiatrem wylicza odpowiednie wartości, a nasza strona projektowania fundamentów objaśnia, jakie konsekwencje te obciążenia mają dla budowli.