INTELLIGENS MEGOLDÁSOK ALAGUTAK VILÁGÍTÁSÁRA

A LED-technológia és a vezérlőrendszerek megjelenése jelentős fejlődést eredményezett az alagútvilágítás területén is. A közelmúlt fejlesztései ellenére azonban az alagutak túlnyomó többségét még ma is 100%-ban HID megoldások világítanak. Ezen megoldások igen magas energiafogyasztással üzemelnek. Egy 300 méter hosszúságú alagút esetén a teljes áramfogyasztás akár több mint 100 kW is lehet!

A következő rövid cikkünkben bemutatjuk, hogy a vezérlőrendszerek, a jobb élettartam-szabályozás és a LED-világítás alkalmazásával hogyan tehető hatékonyabbá az alagutak megvilágítása.

Véleményünk szerint 5 olyan terület van az alagútvilágításon belül, ahol a hatékonyság növelése mellett megtakarítás érhető el:

1. a világítási fokozatok precíz szabályozása
2. a világítási fokozatok számának növelése
3. a világítási szintek forgalom-sebességéhez való igazítása
4. a vezérlőrendszerek integrálása
5. LED-technológia használata.

Mielőtt megtervezzük egy alagút világítását, előre meg kell határozni, hogy a felsoroltak közül, melyik módszerrel szeretnénk növelni a világítási rendszer hatékonyságát.

1. Világítási fokozatok szabályozása

Az általános irányelvek szerint a legtöbb alagútban 4 különböző világítási fokozatot használnak. 

A mellékelt 1. táblázatban 3 alternatívát javaslunk a különböző világítási fokozatok szabályozására.
Az „Egyszerű” világítási fokozat az általános szabályozásnak felel meg; minden világítási fokozatban ugyanaz a világítótest kapcsol be. Ezért az 1. körben (C1) lévő világítótestek fényforrása hamarabb eléri élettartama végét, mint a többi fényforrás.
A „Dimmelt” világítási fokozat egy egyszerű vezérlőrendszerrel megvalósítható; ilyenkor a be- és kikapcsoláson kívül egy 50%-os fényerő-csökkentés is alkalmazható, amellyel a fényforrások cseréje és a telepítési költségek egyaránt optimalizálhatók.
A harmadik alternatíva az optimális megoldás, mert a szabályozó rendszer több világítótest-csoport közül választhat ugyanazon világítási fokozat világításához.
A HID megoldásoknál a fényforrás cseréje 3 évről 8-10 évre kitolódik, ami jelentősen csökkenti a karbantartási költségeket. Egy HID megoldás karbantartási élettartama így elérheti egy LED-es megoldás karbantartási élettartamát.
Ez a világítási fokozatok szabályozására szolgáló három alternatíva nem kizárólagos, más megoldások is léteznek.

2. Közelebb a CIE 88 görbéhez 

Az alagutakat a bejárati zónában mindig megvilágítják. A CIE 88:2004 görbe megfelelőbb használatával a külső világítási szint figyelembe vételével e felesleges világítás okozta veszteségek csökkenthetők. Ez a megtakarítás a világítási fokozatok pl. 4-ről 8-ra történő növelésével a 20%-ot is elérheti.

Ha egy 4 világítási fokozattal rendelkező alagút bejárati zónájában a fényerősség az L20 60%-ára nő [lásd a mellékelt 1a ábrát], a szabályozó rendszer bekapcsolja a 100%-os világítási fokozatot.
Ebben az esetben a teljesítmény 40%-kal meghaladja a szükséges mértéket.
Ha bevezetünk például egy 75%-os világítási fokozatot [lásd a mellékelt 1b ábrát], a veszteség csökkenni fog (40% helyett 15% lesz).
Ha a bejárati zónát 100%-ban LED-es berendezéssel szereljük fel, a világítás folyamatosan a CIE 88-as görbe közelében tartható.

3. A világítási szinteknek a forgalom sebességéhez történő igazítása
A forgalom sebessége kritikus tényező az alagút bejáratánál szükséges fénysűrűség meghatározásánál. Az energia-megtakarítás elérésének egyik első lépéseként az alagútvilágítás megtervezésénél figyelembe kell venni az előírt sebességet.
Városi alagút esetén a csúcsidőszaki forgalom sebességének mérésével a megvilágítás erőssége az alagút bejáratánál tovább optimalizálható. Ezzel 5-10%-os energia-megtakarítás érhető el.

4. Vezérlőrendszerek

A rugalmas vezérlőrendszer lehetővé teszi speciális funkciók így például a forgalomsűrűségéhez, a környezet szennyezettségéhez igazítható világítás, a dinamikus világításra épülő kiürítési rendszer, stb. megvalósítását. Az energiafogyasztás, a világítótestek, mérőeszközök vagy más rendszerek meghibásodásának figyelése és jelentése további információt biztosít az alagútüzemeltetők számára, és megkönnyíti a hálózat átláthatóságát.


5. LED-technológia

Míg korábban a teljes alagutat HID világítótestekkel világították ki, mára a bejárati zónát tekintve elmozdultunk a HID vagy LED-es megoldások felé, míg a belső zónában (ahol egészen más követelmények vannak) szinte teljes mértékben LED-es technológiával történik a világítás.

Országtól, az alagút típusától, elhelyezkedésétől, a járművek sebességétől, stb. függően a bejáratnál 150 - 350 cd/m² az előírás. HID megoldás esetén max. 400 W-os fényforrásokat kell használni a bejárati zónában.
Manapság a LED-ek fényárama versenyképes a nagy teljesítményű HID fényforrásokéval. Ugyanakkor a LED fotometriája könnyen adaptálható az alagút geometriájához, így a LED-es berendezésekkel ugyanaz az eredmény alacsonyabb energiafogyasztás mellett valósítható meg.

A belső zónában csak 2 világítási fokozat szükséges: nappali és éjszakai. Ebben a zónában könnyen el lehet mozdulni a LED-es megoldás felé, mert a követelmények sokkal alacsonyabbak, mint a bejárati zónában (mindössze 1 - 10 cd/m² szükséges).

További előny a LED-es berendezés hosszú élettartama. Felügyeleti rendszer nélkül arra lehet számítani, hogy 12 évig nem kell fényforrást cserélni. 

HID, hibrid vagy LED-es világítási megoldás? 

A leghatékonyabb megoldás teljes elemzéséhez 3 különféle típusú berendezést hasonlítottunk össze egymással:

• 100% HID
• Hibrid (LED és HID kombinációja)
• 100% LED.

Minden berendezésnél kétféle típusú alagutat elemeztünk:

• Megvilágítási küszöbérték (Lth): 150 cd/m² 220 méter hosszú szakaszon, és
• Megvilágítási küszöbérték (Lth): 350 cd/m² 350 méter hosszú szakaszon.

A kiválasztott alagút éppen elég hosszú ahhoz, hogy elérjük a bejárati zóna végét. A belső zóna az alagút teljes hosszában ismétlődik. Négyféle nappali világítási fokozatot vettünk figyelembe: 100%, 50%, 25%, 12,5%; valamint van egy éjszakai világítási szint is, mely az alap nappali szint 33%-a.

A 100%-ban HID berendezésnél a világítótesteket nagynyomású nátrium (HPS) lámpával és kettős teljesítményű előtétekkel szereltük fel. A belső zónát HPS lámpákkal vagy fénycsövekkel világítottuk meg.
A hibrid rendszernél a belső zónát és az első 2 világítási fokozatot LED-ekkel világítjuk meg. A többi világítási fokozat megvilágításáról HPS lámpákkal felszerelt világítótestek gondoskodnak. A LED-es világítótestek fényereje szabályozható: belső és világítási fokozat között átkapcsolható.
A 100%-ban LED-es berendezésben minden világítótest LED-ekkel van felszerelve, és szabályozható fényerejű.

A különböző világítási megoldások eredményei az alábbi táblázatban láthatók. 

Az alagutak esetében a világítás szabályozása még a közúti világításnál is fontosabb szerepet tölt be. Egy egyszerű világításszabályozással még HID használata esetén is jelentős megtakarítás érhető el.
Jelentős energia-megtakarítással és alacsony karbantartási költséggel járó, hatékony megoldáshoz szabályozható fényerejű LED-es világítótestek használata szükséges.
A LED-ek és vezérlőegységek fejlődésével immár olyan nagy fényerősségű csomag is elérhető, amely lefedi az alagútvilágítás valamennyi területét.
Sőt, a LED-es megoldásokkal elérhető fehér fény (a HPS lámpáknál jóval magasabb CRI-nek köszönhetően) jobb látási viszonyokat eredményez a járművezetők számára, és az általános biztonságérzetet is fokozza az alagútban.