روشنایی خیابان ها و معابر عمومی از دیدگاه مهندسی
تامین روشنایی خیابان‌ها و معابر عمومی یکی از مصارف مهم انرژی برق محسوب میشود. با در نظر گرفتن این نکته که مصرف این چراغ‌ها در ساعت‌های اولیه شب آغاز میشود، بهینه سازی آن ضمن بهبود کیفی روشنایی معابر، در پائین آوردن قله بار موثر است. از سویی دیگر تامین مناسب و مطلوب روشنایی خیابان‌ها سبب افزایش امنیت در فضاهای شهری و همچنین ارتقا سطح کیفیت زندگی میشود که در بند زیر چند مورد از فواید آن بیان شده است:
تحقیقات نشان داده است رانندگی در ساعاتی که نور خورشید کمتر است بسیار حادثه آفرین تر از ساعات روز می‌باشد. تنها 25 درصد از سفرها در ساعات شب انجام میشود، با این حال 40 درصد از تصادفات منجر به مرگ و جراحت در این زمان صورت می‌گیرد. تامین روشنایی مطلوب خیابان‌ها و جاده ها باعث افزایش قدرت دید و آرامش بصری رانندگان، موتورسواران و عابران پیاده می‌گردد؛ که این امر کاهش بسیاری از تصادف‌های رانندگی هنگام تاریکی هوا را در پی دارد.
کاهش جرم و جنایت از دیگر مزایای روشنایی مناسب خیابان‌ها می‌باشد. همچنین باعث می‌گردد عابرین پیاده با آسودگی خاطر بیشتری در ساعات تاریکی هوا به عبور و مرور در خیابان‌ها بپردازند.
افزایش ساعاتی که بازارهای محلی می‌توانند به فعالیت‌های تجاری خود و یا گردشگران به گشت و گذار بپردازند و … همگی سبب میشود ساعات فعالیت یک شهر افزایش یابد و یک شهر پویا و زنده تر باشد.
حال با دانستن مزایایی که روشنایی مطلوب خیابان‌ها برای شهرها دارند باید بدانیم چگونه می‌توان با انتخاب تجهیزات روشنایی مناسب به این مهم دست پیدا کرد.
عوامل موثر در انتخاب تجهیزات روشنایی خیابان‌ها
در راستای بهینه سازی سیستم‌های روشنایی معابر، ابتدا لازم است مشکلات و کمبودهای موجود را شناخت و سپس در صدد رفع آنها اقدامات لازم را انجام داد. برای نصب و راه اندازی تجهیزات روشنایی خیابان‌ها و رسیدن به بهترین انتخاب باید گزینه‌های موجود را از سه دیدگاه متفاوت بررسی کرد:
دیدگاه مهندسی، اقتصادی و معماری. در این مقاله از دیدگاه مهندسی، مسئله روشنایی خیابان‌ها و معابر بررسی میشود و در مقاله بعدی دیدگاه‌های اقتصادی و معماری این موضوع مورد بررسی قرار می‌گیرد.
دیدگاه مهندسی شامل سه دسته از پارامترها می‌باشد: پارامترهای فتومتریک، پارامترهای الکتریکی و پارامترهای مکانیکی.
۱- پارامترهای فتومتریک
از دید مهندسی روشنایی یک سیستم خوب باید شرایطی چون کافی بودن میزان نور رسیده به سطح خیابان، یکنواخت بودن توزیع نور در سطح خیابان و نیز عدم خیرگی چشم رانندگان توسط منابع نوری را برآورده نماید. برای رسیدن به مناسب ترین انتخاب، شرکت تولید کننده محصولات روشنایی باید مواردی شامل منحنی‌های پخش نور قطبی، چگونگی توزیع شدت روشنایی درسطوح قائم و افقی، منحنی‌های ایزولوکس و ایزوکاندلا، را در اختیار تامین کنندگان قرار دهد. همچنین یکی از مواردی که بسیار حائز اهمیت است، دانستن این نکته است که بر خلاف سایر طرح‌های روشنایی که در آنها کارکرد اصلی روشنائی، روشن کردن اشیاء هدف است، در روشنایی معابر کارکرد سیستم روشنایی، روشن نمودن پس زمینه اشیا هدف است. چشم راننده به واسطه اختلاف درخشندگی پس زمینه (خیابان) با شی هدف (عابر پیاده) می‌تواند شی هدف را تشخیص دهد. با این اوصاف چند نمونه از مشکلات فتومتریک چراغ‌ها بیان میشود:
1-1 پایین بودن بهره نوری چراغ‌ها
بهره وری نوری عبارت است از نسبت شار نوری تولید شده بر حسب “لومن” به توان مصرفی لامپ بر حسب “وات”. واحد بهره وری نوری “لومن بر وات” می‌باشد. در بسیاری از چراغ‌ها مقدار زیادی از انرژی الکتریکی قبل از اینکه به صورت نور از منبع نوری خارج شود به صورت گرما به هدر میرود. در بسیاری از منابع قدیمی مانند بخار سدیم گاهی بهره وری نوری به 60% می‌رسد؛ که این رقم یعنی حدود 40% از انرژی الکتریکی هدر میرود. البته این در حالتی است که چراغ نو و تمیز باشد، چرا که عواملی چون آلودگی و فرسودگی در پائین آوردن بهره وری نوری بسیار موثر است.
2-1 عدم یکنواختی
لازم است توزیع روشنایی در سطح معابر تا حد ممکن یکنواخت باشد، یعنی نسبت مقدار بیشینه شدت روشنایی به مقدار کمینه آن زیاد نباشد. عدم یکنواختی یکی از مشکلات سیستم‌های روشنایی معابر عمومی می‌باشد و علت آن به طور معمول عدم دسترسی طراح به منحنی پخش چراغ‌ها و نیز نامناسب بودن نحوه پخش نور چراغ‌های به کار رفته در طرح می‌باشند. البته شایان ذکر است رسیدن به یکنواختی کامل و صد در صدی امریست که در عمل به دلایل فنی و یا اقتصادی امکان پذیر نیست، از این رو استانداردهایی برای یکنواختی وضع شده است که رعایت آنها برای رسیدن به یکنواختی مناسب الزامیست.
3-1 پخش نامناسب نور توسط چراغ‌ها
چگونگی پخش نور چراغ خیابانی توسط استانداردهای روشنایی تعیین شده است. معمولا این چراغ‌ها باید نور را در طول خیابان متمرکز نمایند تا با تعداد کمتری چراغ بتوان طول بیشتری از خیابان را روشن کرد، ولی اغلب چراغ‌ها قسمت اعظم نور را در زیر چراغ متمرکز می کنند و این خود مشکلاتی مانند روشنایی بیش از حد قسمت پشت چراغ‌ها را در پی دارد. چنین عواملی کار طراح روشنایی را بسیار سخت می‌کند.
۲- پارامترهای الکتریکی
همانطور که پیش از این بیان شد سیستم‌های روشنایی میزان قابل توجهی از مصرف انرژی الکتریکی را به خود اختصاص می‌دهند. با توجه به این نکته که سیستم روشنایی معابر از تعداد بسیار زیادی چراغ خیابانی تشکیل میشود، مناسب است ویژگی های یک چراغ خیابانی از نظر چگونگی مصرف انرژی الکتریکی مورد توجه قرار گیرد. مشخصاتی همچون ولتاژ، جریان و توان مصرفی تجهیزات و ….. موارد هستند که توسط استاندارد های مربوط به مسائل روشنایی فنی بیان می‌شوند. بدیهی است که سازندگان باید با توجه به مقادیر ذکر شده در استانداردها اقدام به طراحی اجزاء الکتریکی چراغ خیابانی بنمایند. اما یکی از مواردی که معمولا نادیده گرفته میشود مبحث ضریب توان است. پایین بودن ضریب توان باعث میشود که سیستم روشنایی مقدار زیادی بار راکتیو از شبکه بگیرد. افزایش بیش از حد بار راکتیو زیان های زیادی را به شبکه توزیع وارد می‌کند.
۳- پارامترهای مکانیکی
این پارامترها شامل استقامت مکانیکی در قبال تغییرات درجه حرارت، رطوبت و فشار مقاومت در قبال ضربه های مکانیکی می‌باشد. به خصوص توجه به این مورد در مناطق با شرایط آب و هوایی خاص که دارای رطوبت و یا بارندگی بیشتری نسبت به سایر مناطق هستند، اهمیت بسیاری پیدا می‌کند. انتخاب آلیاژها و هیت سینک مناسب در ساخت بدنه چراغ‌ها ضمن برآورده ساختن موارد فوق، نقش بسیاری در قبال دفع حرارت خواهد داشت. تبادل حرارت مناسب خود به تنهایی نقش بسزایی در افزایش عمر سایر اجزا لامپ دارد. توجه به جنس رفلکتور و شکل ظاهری نیز در بالا بردن بهره نوری چراغ و همچنین بهبود بخشیدن به پخش نور چراغ بسیار موثر است.
منبع: مقاله “بهینه سازی روشنایی معابر” نوشته ی حسین محسنی، مهرداد صمدی، فرهنگ قاسمی افشار