Автономное солнечное освещение на улице, во дворе, на даче

Светильники на солнечных батареях

Самым простым прибором, работающим от энергии солнца, являются фонари с встроенными фотоэлементами. Как правило, это светодиодные приборы, которые по своей конструкции способны преобразовывать энергию в свет. Они состоят из:

• аккумулирующей батареи, или АКБ;
• полупроводника-светодиода;
• датчика света;
• микропроцессора;
• фотоэлемента.

При освещении дорожек можно выбрать модель прибора, оснащённую датчиками движения. Таким образом энергия не будет расходоваться впустую, свет будет загораться, только когда рядом пройдёт человек, и выключаться через несколько секунд.

Фонари с фотоэлементами удобно использовать в таких местах, куда не подведёшь стандартную проводку, поскольку они работают без электричества. Их можно повесить в беседке, на входе веранды, на террасе или рядом с летней кухней. Главное — соблюсти условие, чтобы на них попадало солнце. Это необязательно должны быть прямые солнечные лучи. Современные приборы заряжаются и в тени, и в пасмурные дни.

Фонари на батареях, работающих от солнца, можно использовать и в качестве основного освещения, и как дополнительную и декоративную подсветку. Можно выбрать модель в зависимости от качества стекла: гладкое, рифлёное или ударопрочное.

Автономия

Автономность дневного света — это процент времени, в течение которого уровни дневного света превышают заданную целевую освещенность в физическом пространстве или здании. Расчет основан на годовых данных и заранее определенных уровнях освещения. Цель расчета — определить, как долго человек может работать в помещении, не требуя электрического освещения, обеспечивая при этом оптимальный визуальный и физический комфорт.

Автономность дневного света полезна при определении того, как дневной свет входит и освещает пространство. Однако недостатком является отсутствие верхнего предела уровней яркости . Следовательно, помещение с высоким внутренним притоком тепла, которое обитатели считают неудобным, все равно будет хорошо работать при анализе. Достижение автономности дневного света требует комплексного подхода к проектированию, который определяет форму здания, расположение, климатические аспекты, компоненты здания, средства управления освещением и критерии проектирования освещения.

Непрерывный

Автономность непрерывного дневного света аналогична автономности дневного света, но частичная заслуга приписывается временным шагам, когда дневная освещенность ниже минимального уровня освещенности. Например, если целевая освещенность составляет 400 люкс, а расчетное значение — 200 люкс, автономность при дневном свете даст нулевой балл, а при непрерывном дневном свете — 0,5 балла (200/400 = 0,5). Преимущество непрерывной автономии дневного света состоит в том, что она не дает жесткого порога приемлемой освещенности. Вместо этого он обращается к переходной области, обеспечивая реалистичные предпочтения в любом заданном пространстве. Например, сотрудники офиса обычно предпочитают работать при дневном свете ниже порога освещенности, поскольку этот уровень позволяет избежать потенциальных бликов и чрезмерного контраста.

Полезная освещенность

Полезное дневное освещение фокусируется на прямом солнечном свете, падающем в пространство. Расчет полезной дневной освещенности основан на трех факторах — процентном соотношении времени, в течение которого точка находится ниже, между или выше значения освещенности. Диапазон этих факторов обычно составляет 100–2000 люкс. Полезная дневная освещенность аналогична автономной дневной освещенности, но имеет дополнительное преимущество в виде устранения бликов и теплового дискомфорта. Верхний порог используется для определения появления бликов или теплового дискомфорта и может потребовать разрешения.

Покупаем светильник на солнечных батареях

На современном рынке выбор светильников для работы на придомовой территории довольно велик. Не трудно и растеряться от такого разнообразия.

Мы подскажем, на что следует обратить внимание в первую очередь

Мощность

От того насколько мощным будет источник света зависит и площадь освещаемого пространства. Современные реалии таковы, что покупатель уже знает преимущества светодиодных ламп. Для моделей, которые будут использоваться для подсветки дорог или художественного оформления сада мощные модели не нужны.

Для того чтобы лучше ориентироваться людям на машинах на территории загородных участков есть более мощные модели.

Чтобы облегчить ориентирование среди всего многообразия лампочек мы собрали в одну таблицу все лампочки:

• светодиодные;
• люминесцентные;
• лампы накаливания.

И сгруппировали их по мощности:

Класс защиты

Так как предполагается, что наши светильники будут использоваться на улице, то параметр “Класс защиты” показывает насколько наш светильник защищён от воздействий внешней среды.

Нам важна характеристика прибора по классу IP.

Из таблицы хорошо видно, что для уличных светильников оптимальным будет класс защиты IP44, но можно и выше, а стоить будет дороже.

Но таблица только помогает подобрать нужный прибор с нужным классом защиты. А, вообще говоря, нужно сначала ориентироваться на климатические особенности местности, где этот фонарь будет установлен.

Материал корпуса

Вот тут трудно давать советы. Нет, конечно, чтобы наружное освещение больших территорий служило долго, нужнее прочные и долговечные материалы.

А если это декоративные светильники, то их корпус может быть изготовлен из чего угодно — металл, пластик, стекло да даже дерево. Тут важнее сами солнечные батареи. Они должны быть качественными.

Виды светильников и способы установки

Как уже говорилось, разнообразие светильником большое.

По виду и способу монтажа они разделяются на:

1. Грунтовые — в основном используются для оформления садовых тропинок, подсветки, как элемент декорации или ориентир. Длину и высоту ножек можно подобрать по своему вкусу.
2. Настенные — очень выгодно выделяют участок стены. Может применяться и как элемент подсветки придомовой зоны.
3. Подвесные — можно подвесить в любом месте придомовой территории. Монтировать либо на цепях, или на тросе и тому подобное.
4. Встраиваемые — углубляются в элемент конструкции. Служат как подсветка садовых дорожек или мест парковки.

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.

Плюсы и минусы

Основные достоинства приборов на солнечных элементах для освещения уличного пространства это:

• Абсолютная автономность — любой источник света обладает собственной электростанцией — солнечными батареями;
• Мобильность — так как приборы освещения могут служить и в качестве украшения придомовой территории, их легко можно было убрать и перенести на другое место;
• Возможность самостоятельных монтажных работ — весь комплекс работ по установке и подключению осветительных приборов можно выполнить самостоятельно без помощи профессиональных электриков.
• Небольшие размеры — отпадает потребность в наличии спецтехники для перевозки оборудования;
• Простота настройки — время включения и отключения светильников производится в автоматическом режиме;
• Электробезопасность — все элементы, обеспечивающие работу, могут быть помещены в одном корпусе со светильником, что исключает поражение человека электрическим током;
• Возможность использования таких светильников как элемент декора придомовой зоны.

Но есть и минусы:

• На эффективную работу светильников очень сильно влияют такие внешние факторы как погода. В пасмурные дни сильно снижается эффективность подзарядки внешних накопителей электричества;
• Продолжительность работы в большей мере зависит от качества и емкости аккумуляторов. А сами накопители с течением времени теряют свою емкость и выходят из строя;
• Зависимость от температуры окружающего воздуха. При минусовых значениях температуры окружающего воздуха длительная работа аккумулятора невозможна;
• За счет своей мобильности небольшие светильники могут украсть злоумышленники;
• Необходимость поддерживать приборы освещения и солнечную панель в чистоте. Грязь и пыль очень сильно снижают эффективность работы.

Разновидности садовых светильников

Садовые светильники, работающие от солнечных панелей, представлены широким ассортиментом моделей и конструкций.

Они классифицируются по различным параметрам и характеристикам;

• Материалы, применяемые в приборах. Чаще всего – это прочный пластик, металлы и их сплавы, дерево твердых пород. Каждое осветительное устройство монтируется на улице, поэтому для обработки материалов используются специальные средства. Металлы покрываются антикоррозийными составами, а дерево пропитывается веществами, предотвращающими рассыхание и гниение. Плафоны изготавливаются из различных видов стекол. Поверхности могут быть гладкими, максимально пропускающими свет или рефлекторными – наиболее эффективными при пасмурной погоде. Существуют более прочные закаленные стекла, защищающие от механических воздействий.
• Аккумуляторные батареи. Применяются для накопления электроэнергии, полученной из солнечного света. Никель-кадмиевые АКБ обладают мощностью до 700 мА/ч и обеспечивают работу ламп в течение 8-10 часов. Более современными и эффективными считаются никель-металлогидридные модели с высокими технико-экономическими показателями.
• Различные виды кремния, используемые в фотоэлементах. В основном используются монокристаллические и поликристаллические варианты. Первые стоят дороже, но они более эффективны и долговечны. Вторые элементы используются в дешевых моделях поскольку в процессе эксплуатации наступает быстрая потеря потенциала и снижение работоспособности. Они больше подходят для декоративной подсветки и применяются эпизодически в летнее время.

Садово-парковые светильники на солнечных батареях: разновидности

В зависимости от размера и типа участка, ландшафтного дизайна и стиля общего оформления, светильники можно использовать различной формы, типа рассеивания света и прочих характеристик. Рассмотрим виды освещения для сада на солнечных батареях и их особенности.

Болларды

1. Светильники в виде столбов или болларды – это самый распространенный вид точечного освещения для садового участка.
2. Такой тип в основном предназначен для подсветки дорожек, тропинок, цветовых клумб, садовых фигурок и прочих элементов декора сада, где нет необходимости в ярком и сильном освещении.
3. По высоте светильники могут достигать от 50 до 150 см.
4. Дизайн источника света может быть самым разнообразным, все зависит от фантазии производителя, начиная от стандартной классики – шарообразной формы и конуса, заканчивая различными силуэтами статуэток, колокольчиков и пр.
5. Такие светильники легко перемещаются, их можно вынуть из земли и воткнуть плотнее на то место, где он будет в полной мере выполнять свои функции.
6. Чаще всего болларды применяют именно при оформлении участков в стиле хай тек и минимализм. Это выдвигающиеся из земли столбики со световым потоком, направленным вниз.

Встроенные светильники

Такие источники света в основном нужны для того чтобы обозначить контур объекта.
Обычно их устанавливают по периметру тропинки, в грунте, в ступеньках лестницы, а также используют в качестве подсветки различных объектов снизу, например, фасада здания, скульптур, арт-объектов, кустарников и т.д.
Такое освещение не должно быть слишком ярким и мощным, оно только выделяет и подсвечивает предмет или конструкцию, чтобы в темноте не сбиться с пути или обратить внимание на определенный предмет.
В основном встроенные светильники используют светодиодные, но если нужно подсветить фасад здания, там необходим определенный угол наклона и мощный пучок света, чтобы свет падал как можно выше и смог осветить все строение в длину.

Светильники для водяных сооружений

Если вы обладатель водоема, бассейна или фонтана, очень красиво буде смотреться подсветка такого объекта

Кроме того, использование подобного оформления домашнего водоема важно с точки зрения безопасности, ведь в темноте можно оступиться и оказаться в воде, даже если вы знаете свой участок очень хорошо. Ориентация на ощупь в полумраке все равно не застрахует вас и ваших детей от возможного падения.
Подсветку можно сделать как монохромную, так и разноцветную, а особо это актуально для фонтанов.
Светильники можно установить по периметру водяного сооружения или даже под водой. Однако не стоит их размещать так, чтобы свет попадал непосредственно на воду, так пучок света не будет проникать в глубину воды, и ожидаемого очарования от рассеивания освещения в водоеме вы не получите.

Однако не стоит их размещать так, чтобы свет попадал непосредственно на воду, так пучок света не будет проникать в глубину воды, и ожидаемого очарования от рассеивания освещения в водоеме вы не получите.

Декоративные светильники

1. Такие источники освещения для приусадебного участка зачастую служат просто его украшением.
2. Форма и цвет светильников такого типа могут быть самыми разными. Вы можете остановиться на форме сказочных героев, гирляндах из птиц, расположенных на деревьях или цветах с подсветкой.
3. Очень сдержанно и изысканно смотрятся светильники шары на солнечных батареях, когда сад может приобрести стиль галактики с помощью форм светильников различных диаметров, размещенных на разной высоте.

Большие светильники

1. Этот тип освещения в основном устанавливают на крепкой опоре, так как они достаточно высокие и могут выполнять функцию больших уличных фонарей на электричестве.
2. Их аккумуляторы хорошо защищены от пыли и влаги. Такие фонари – недешевое удовольствие, поскольку внутри располагаются мощные светодиоды, которые при полной зарядке могут работать от 3 до 4 суток без перерыва.
3. Высота такого столба может варьировать до нескольких метров. Работают они круглогодично, независимо от поры года.

Светильники настенные

1. Эти источники освещения выполняют ту же функцию, что и встраиваемые светильники, но в них есть и свои особенности. Их следует устанавливать таким образом, чтобы солнечные лучи попадали на поверхность как можно дольше в течение дня, в противном случае они не будут успевать заряжаться должным образом.
2. При полной зарядке настенный светильник может работать до 10 часов, а если выдался пасмурный денек, тогда свою функцию такой источник света не сможет выполнить в полной мере. Чем солнечней и ярче будет день, тем лучше зарядится батарея.
3. Применяют такие светильники для освещения стен домов, гаражей, заборов и прочих сооружений.

Документация LEED

Стандарты дневного освещения LEED 2009 были предназначены для связи жителей здания с окружающей средой за счет использования оптимальных методов и технологий дневного освещения. Согласно этим стандартам максимальное значение в 1 балл может быть достигнуто с помощью четырех различных подходов. Первый подход — это компьютерное моделирование для демонстрации в условиях ясного неба уровней дневной освещенности от 108 до 5400 люкс 21 сентября с 9:00 до 15:00. Другой предписывающий подход — это метод, использующий два типа бокового освещения. освещение и три типа верхнего освещения, чтобы определить, достигается ли минимум 75% дневного света в занятых помещениях. Третий подход использует измерения освещенности в помещении, показывающие, что в помещении было достигнуто от 108 до 5400 люкс. Последний подход представляет собой комбинацию трех других методов расчета, чтобы доказать, что требования к дневному освещению выполнены.

Документация LEED 2009 основана на расчете коэффициента дневного света . Расчет коэффициента дневного света основан на равномерной облачной погоде. Это наиболее применимо в Северной Европе и некоторых частях Северной Америки . Фактор дневного света — это «отношение освещенности в точке на плоскости, обычно на горизонтальной рабочей плоскости, создаваемой световым потоком, получаемым прямо или косвенно в этой точке от неба, распределение яркости которого известно, к освещенности в горизонтальной плоскости. произведенный беспрепятственным полушарием того же самого неба «.

Стандарты дневного освещения LEED v4 являются самыми актуальными по состоянию на 2014 год. Новые стандарты аналогичны старым стандартам, но также предназначены для «усиления циркадных ритмов и сокращения использования электрического освещения за счет введения дневного света в пространство. Существуют два варианта достижения максимального значения этих двух последних точек. Один из вариантов — использовать компьютерное моделирование, чтобы продемонстрировать, что пространственная автономия дневного света 300 люкс в течение не менее 50% времени и годовая экспозиция солнечного света 1000 люкс в течение 250 часов работы в год существует в пространстве. Другой вариант — показать, что уровни освещенности составляют от 300 до 3000 люкс с 9:00 до 15:00 в ясный день в день равноденствия на 75% или 90% площади пола в помещении. Общая цель показателей дневного освещения LEED v4 — анализировать количество и качество света, а также сбалансировать использование остекления для обеспечения большего количества света и меньшей охлаждающей нагрузки.

На что обратить внимание при выборе

Мощность, количество светодиодов

Очень важный параметр. От него зависит уровень освещенности, яркости светильников, их количество, расстояние между ними. Мощность обычно указывается в Ваттах. Как правило, покупатели лучше всего представляют себе мощность более привычных ламп накаливания. Поэтому существуют таблицы с аналогами мощностей светодиодных ламп и ламп накаливания.

Исходя из такой таблицы, не трудно прикинуть, какой мощности необходимы led-лампы для создания подсветки или полноценного освещения.

Степень защиты IP

Указывается на всех электрических приборах. Первая цифра показывает, насколько светильник защищен от проникновения пыли, твердых частиц. Вторая отмечает уровень защиты от влаги, брызг, струй воды.

Для безопасной работы корпус и батареи должны быть защищены от попадания пыли, влаги. Для уличной установки рекомендуется класс защиты не менее IP44. Чем выше, тем безопасней. Для фонтанных фонарей IP составляет не менее 67.

Тип стекла

Зависит от климата, количества солнечных лучей. Для южных регионов, где солнце – частый гость на небе, можно выбрать панели с гладким стеклом.

Если погода преобладает облачная, то стоит выбрать рефлекторное стекло. Оно позволит максимально использовать рассеянные солнечные лучи для зарядки аккумуляторов.

Закаленное стекло рекомендуется для общественных пространств, чтобы защитить панели от повреждений.

Вид кремния в светильниках

Зависит от эксплуатации. Более дорогие мульти-, монокристиллы подходят для круглогодичного использования. Для дачного летнего использования достаточно поликристаллов.

Если есть возможность установки больших по площади солнечных батарей, то можно пользоваться тонкопленочными. Они недороги, вырабатывают довольно дешевую энергию.

Специалисты сходятся во мнении, что свойства солнечных панелей гораздо сильнее зависят от качества изготовления, чем от типа

Лучше обращать внимание на репутацию производителя для выбора надежного изделия. Хорошо зарекомендовали себя венгерская фирма Novotech, австрийская Globo Lighting и др

Тип и емкость аккумулятора

Стандартного заряженного аккумулятора емкостью 600-700 мА/час хватит на 8-10 часов работы ночью. Исходя из конкретных потребностей в освещении, можно выбрать как менее емкие батареи, так и более емкие

Для этого обращайте внимание на время работы ламп при полном заряде аккумулятора. Для освещения в течение всей ночи лучше выбирать аккумуляторы с напряжением не менее 3 В

Тип аккумулятора не играет роли для характеристик светильников: оба вида отличаются стабильной работой при температурах от -50⁰С до +50⁰С. Никель-металлогидридные стоят дороже, но служат несколько дольше. В состав никель-кадмиевого аккумулятора входит экологически ядовитый кадмий, поэтому могут возникнуть трудности с его утилизацией.

Качество контроллеров и дополнительные опции

От контроллеров зависит срок службы светильников, автономность, другие характеристики. Дополнительные устройства, типа датчика движения, фотореле, позволяют не задумываться о включении и выключении фонарей.

Внешний вид, способ установки

Дизайн важен для декорирования местности.

Способ установки выбирается в зависимости от назначения. Для садовых светильников достаточно ножки, втыкаемой в землю. Более «серьезные» осветительные приборы требуют подвесного монтажа или высокой опоры.

Виды светильников на солнечных батареях

Современное освещение городов и поселков представлено не только электрическим освещением, но и разными видами светильников, работающих на солнечной энергии. Эти экологически безопасные и экономически выгодные приборы используют для освещения городских улиц, газонов, парковых дорожек, мест отдыха, приусадебных участков.

Применение каждого из них зависит от типа устройства. Настенный светильник устанавливается на вертикальной поверхности — стене дома, беседки, на заборе. Он укрепляется на такой высоте, чтобы лучи солнца освещали его весь световой день.

Ночные садовые фонари высотой от 30 см до нескольких метров применяются для освещения дорожек на приусадебном участке, скамеек, памятников. Работают они зимой и летом. Газонные светильники используются для подсветки газонов, клумб. Они невелики по размеру, поэтому при необходимости их всегда можно убрать или перенести в другое место.Декоративные светильники тоже небольшие, ими декорируют кусты, деревья, стены.

Устройство и принцип работы светильников на солнечных батареях

Основные элементы солнечного светильника

Светильник состоит из следующих конструктивных частей.

Солнечная батарея (или панель). Основной элемент светильника, самый дорогой. Панель состоит из фотогальванических ячеек, в которых энергия солнечных лучей преобразуется в электрический ток за счет фотогальванических реакций. Материал электродов используется разный. Именно от них зависит эффективность батареи.

Аккумулятор. Он накапливает электрический ток, который производит панель. Аккумулятор подсоединяется к батарее при помощи специального диода. Диод проводит электричество только в одну сторону. В темное время суток он становится источником энергии для лампочек, а в светлое – питает контроллер и другую автоматику. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые аккумуляторы. Они хорошо справляются с многочисленными циклами заряд-разряд.

Источник света. Чаще всего используются светодиодные лампочки. Они расходуют минимальное количество энергии, выделяют мало тепла, долго служат.

Корпус. Все перечисленные компоненты заключены во внешний корпус. Он должен быть устойчивым к прямым солнечным лучам, осадкам, пыли и грязи. Иногда солнечная батарея размещается отдельно, а сам светильник в другом месте. Часто сверху корпуса размещается плафон, который выполняет защитные функции и рассеивает световой поток в пространстве.

Контроллер (выключатель). Прибор, который управляет процессом заряда/разряда. Иногда контроллер выполняет функцию фотореле — отвечает за автоматическое включение света, когда стемнеет. На некоторых моделях имеется ручной выключатель.

Опора светильника. Корпус размещается на металлической опоре: столбе или иной ножке. В зависимости от назначения опора изготавливается разной высоты.

Принцип действия заключается в следующем: солнечные лучи попадают на фотогальванические элементы и преобразуются в электрический ток. Ток через диод поступает в аккумулятор, который накапливает заряд. Днем, когда светло, фотореле (или ручной выключатель) препятствуют разряду аккумулятора. Но с наступлением темноты аккумулятор начинает работать: накопленная днем электроэнергия начинает поступать на источник света. Светодиоды начинают освещать пространство вокруг себя. На рассвете фотореле снова срабатывает, светильник перестает работать.

Схематичный принцип действия

В солнечный день энергии достаточно для работы светильника в течение 8-10 часов. При заряде в облачный день время работы снижается в несколько раз.