Oświetlenie uliczne, czyli płaska szyba to nie wszystko.

 

drogowe przycisk

W środowiskach osób zajmujących się ochroną ciemnego nieba jak i firm produkujących oświetlenie uliczne, pojęcie ULOR określające zdolność oprawy w górnej półsfery jest już dobrze znane.  Jak się jednak okazuje, nie wszyscy wiedzą (a w szczególności projektanci oświetlenia), że płaska szyba to nie wszystko, aby osiągnąć porządny efekt. Warto więc poznać wytyczne, które zredukują zanieczyszczenie sztucznym światłem, a tym samym przyczynią się do znacznej poprawy jakości ciemnego nieba w danym obszarze, gdyż jak się szacuje, blisko 70% łuny w małych i średnich miejscowościach generuje właśnie infrastruktura oświetlenia ulicznego.

 

linia pion1Przede wszystkim nie chodzi tutaj o to, aby w naszych gminach zapadły "egipskie ciemności", lecz o to, aby oświetlenie uliczne tak jak to wynika z samej nazwy, skupione było na drogach, ulicach, chodnikach i innych obszarach użytkowych, a nie na polach, lasach, oknach domów i uciekało w niebo.

 

a) płaska szyba ze szkła hartowanego zamontowana nad powierzchnią oświetlaną poziomo, tak aby jej płaszczyzna była prostopadła do osi pionu (90°). 

Bezwzględnym warunkiem do uzyskania jak najmniejszego zanieczyszczenia sztucznym światłem jest horyzontalne położenie oprawy zapewniające odcięcie ucieczki światła do górnej półsfery. Pierwszą składową tego rozwiązania jest zupełnie płaska szyba hartowana, która w przeciwieństwie do kloszy nie będzie rozpraszać strumienia światła w niepożądanym kierunku. Niedopuszczalne jest również stosowanie opraw z płaskimi szybami, których krawędzie wystają poza obudowę oprawy, generując zbędne olśnienie boczne. Zgodnie z przyjętą zasadą ochrony ciemnego nieba, płaska szyba powinna być w całości umieszczona wewnątrz oprawy, a komplet zamontowany tak, aby płaszczyzna szyby była prostopadła do osi pionu, bez względu na różnice terenowe.

 oprawy uliczne

 

Innymi słowy szyba musi być równoległa do linii horyzontu astronomicznego i tworzyć z osią pionu kąt 90o, co pozwoli wyeliminować bardzo niepożądane zanieczyszczenie nieba w strefie nadhoryzontalnej w szczególności podatnej na absorpcję sztucznego światła. 

Na poniższym rysunku przedstawiono przykładowe kombinacje położenia oprawy względem oświetlanej powierzchni, gdzie symbolem "V" oznaczono prawidłowo zamontowaną oprawę, a symbolem "X" wariant niewłaściwy.

 plaszczyzna pozioma warianty

 

b) oprawa zapewniająca całkowite odcięcie światła w górnej półprzestrzeni (ULOR - 0,0%) potwierdzona przez producenta oprawy. Płaska szyba, której płaszczyzna musi być równoległa do płaszczyzny korpusu oprawy.

Wskaźnik ULOR=0,0% to podstawowy warunek zachowania ochrony ciemnego nieba. Potwierdzenie iż konkretny model spełnia tą zasadę powinno zostać przedstawione w formie graficznej i opisowej przez producenta oprawy. Należy pamiętać, że ULOR musi być równy zeru w całym spektrum półsfery przy zachowaniu orientacji horyzontalnej (0°) dla badanej oprawy.  Dotyczy to również niewielkich odchyleń pod małym kątem względem linii horyzontu astronomicznego, szczególnie wrażliwej strefy dla zanieczyszczenia światłem, gdzie tworzy się znana wszystkich doskonale - łuna od sztucznego światła.

Prawidłową oprawą uliczną nie generującą zanieczyszczenia świetlnego w strefie nadhoryzontalnej jest przykład oznaczony na poniższym rysunku symbolem "V", gdzie płaska szyba zamontowana jest równolegle do płaszczyzny korpusu oprawy. Przeciwieństwem tego modelu jest drugi rysunek ze znakiem "X", w którym oprawa posiada lekko podniesioną szybę już w samej konstrukcji lub wypukły klosz (trzeci rysunek). Uniemożliwia to całkowite odcięcie światła ponad linią horyzontu astronomicznego w przypadku montażu na wysięgniku prostym, a tym samym przyczynia się do zanieczyszczenia nieba sztuczną poświatą. W takim przypadku nawet zaginanie wysięgników i opraw tego typu w dół jest rozwiązaniem pośrednim i niewystarczającym, gdyż układ optyczny rastra będzie funkcjonował nieprawidłowo rozpraszając strumień światła wokół słupa lub generował zanieczyszczenie świetlne w odwrotną stronę. W takich przypadkach stosowania asymetrycznych rozwiązań nie trudno również o pomyłkę, bo prawidłowy montaż opraw względem linii horyzontu astronomicznego byłby bardzo trudny do osiągnięcia. Dlatego też w tym przypadku warunkiem, który musi spełniać oferowana oprawa jest równoległe położenie płaskiej szyby względem korpusu oprawy.

 

ulor oprawy

 

c) możliwość regulacji kąta nachylenia oprawy w płaszczyźnie pionowej minimum od 0o do 15o.

 

Optymalnym rozwiązaniem dla opraw ulicznych montowanych w obszarach gdzie chroni się ciemne niebo, jest zastosowanie wysięgników o kącie prostym, obniżających wysokość na jakiej zawieszony zostanie punkt oświetleniowy i zmniejszenie tym samym rozproszenia światła. Niestety problem pojawia się w sytuacji gdy słup nie stoi w osi pionu lub też zdarzają się konstrukcje podparte (słupy rozkraczne). Wówczas wymagane jest stosowanie wysięgników o kącie rozwartym i wyregulowanie opraw za pomocą ich uchwytu montażowego. We wszystkich tych przypadkach należy jednak pamiętać, że płaszczyzna szyby oprawy musi być prostopadła do osi pionu, a pomóc ma w tym właśnie wspomniany uchwyt montażowy.

 

oprawa uchwyt

 

d) możliwość regulacji kąta nachylenia odbłyśnika minimum 3o.

W zależności od położenia słupa od pobocza jezdni oraz zastosowanego wysięgnika, oprawa musi posiadać możliwość regulacji kąta padania bezpośredniego strumienia światła na oświetlaną powierzchnię.  Często zdarza się sytuacja, iż pomimo zastosowania bardzo długiego wysięgnika, oprawa nie będzie zawieszona bezpośrednio nad jezdnią (3°). W takim przypadku wymagane będzie skierowanie strumienia światła w większej odległości od słupa, wykorzystując do tego optykę odbłyśnika, bez konieczności zmiany położenia samej oprawy. Oferowana oprawa powinna mieć co najmniej trzystopniową regulację odbłyśnika w zależności od typu zastosowanego rastra i mocowania - kąt nachylenia lub głębokość położenia układu optycznego.  Wizualizacja tego rozwiązania zobrazowana została na rysunku poniżej:

 

raster regulacja

 

e) jak najdalej wysunięta oprawa od słupa - wysięgniki "cięte na miarę".

Choć dla firm instalacyjnych jest to duży problem, który zazwyczaj omija się dużym łukiem standaryzując jedną, stałą długość wysięgników, zachęcamy projektantów jak i autorów własnego oświetlenia o zastosowanie różnego typu zawieszeń. Najlepszym rozwiązaniem jest sytuacja, gdy oprawa oświetla drogę wisząc najbliżej środka osi jezdni, dzięki czemu światło w tym przypadku rozchodzi się równomiernie, a nie oświetla rowów, czy okolic słupa (vide rysunek poniżej). Dodatkowo dzięki lepszej lokalizacji takiego źródła światła wprost nad oświetlanym obszarem, można zmniejszyć moc oprawy redukując ją np. za pomocą urządzeń typu CPA. Pamiętajmy, że kierunkowe światło znacznie lepiej dociera do pożądanych obszarów, nie rozpraszając się tak jak to ma miejsce w przypadku wypukłych kloszy. Co za tym idzie, typową oprawę oświetleniową o mocy 70W można zastąpić 50W, a efekt wizualny jest praktycznie porównywalny. Nie ma również uzasadnienia argument jakoby zastosowanie bardzo długiego wysięgnika powoduje konieczność znacznego zwiększenia średnicy rury. Nowoczesne oprawy uliczne produkowane są z coraz lżejszych materiałów, dzięki czemu nie wymagają już tak solidnych konstrukcji nośnych jak kilka lat temu. Niestety projektanci czy elektromonterzy pracujący już wiele lat w tym zawodzie, często zapominają o tym udogodnieniu, toteż w praktyce okazuje się, że najbardziej obciążającą słup częścią całego kompletu jest ogromna rura wisząca nad naszymi głowami, na końcu której zamontowano ultralekką oprawę uliczną... Oczywiście w tym miejscu wiele osób zapyta o dostosowanie projektu do strefy wiatrowej, bo przecież czym dłuższy wysięgnik, tym bardziej podatny na wibracje. Naturalnie trzeba działać z rozwagą, jednak warto pamiętać, że proponowane przez nas oprawy z płaską szybą, są bardziej opływowe i odporne na wiatr aniżeli lampy z wystającym znacznie poza krawędź oprawy kloszem.

 

wysiegnik oprawa

f) optymalny dobór wysokości oprawy nad oświetlanym obszarem.

Ten warunek jest równie ważny jak rodzaj klosza, gdyż to właśnie wysokość oprawy nad oświetlaną powierzchnią odpowiedzialna jest w dużej mierze za procent odbicia światła (albedo). Oczywiście inaczej to się ma do lata, podczas którego ciemne ulice pochłaniają dużą część światła, a inaczej do zimy, gdy światło pada na leżący, biały śnieg. Niemniej jednak warto pamiętać, że jeżeli mamy możliwość wyboru zawieszenia oprawy nad linią NN lub pod nią, z poziomu ochrony ciemnego nieba, raczej lepszym rozwiązaniem jest ta druga opcja. Dzieje się tak z dwóch powodów - po pierwsze lustro świetlne oprawy widoczne jest dopiero po znacznym zbliżeniu się do słupa i po drugie znów można zaoszczędzić na mocy źródła światła. Oczywiście i tu należy działać z rozwagą, bo zbytnie obniżenie wysięgnika z oprawą, może spowodować nierównomierność w oświetleniu całej ulicy czy danego obszaru, przez co będziemy mieli do czynienia z tzw. pustymi obszarami - plamami ciemności między słupami.

 

wysokosc oprawy

 

g) wyposażenie opraw w reduktory mocy / ściemniacz czy wyłącznik z czujnikiem ruchu.

diody ledNajlepszym rozwiązaniem dla ciemnego nieba jest oczywiście zupełny brak światła, ale przecież nie o to nam chodzi i dlatego należy poszukiwać kompromisów. Przemawiają za tym także argumenty ekonomiczne, bo każde wygaszenie lub zredukowanie światła przekłada się na zaoszczędzone złotówki. Nie bez powodu nauczeni jesteśmy zasady "zgaś światło w pokoju skoro cię tam nie ma". Być może jest na to jeszcze za wcześnie i brakuje nam jeszcze odpowiednich rozwiązań technicznych, ale z pewnością nadejdą takie czasy, że zasadę tą będzie można (a nawet trzeba) stosować w stosunku do oświetlenia ulic późną nocą. Niestety trzeba sobie powiedzieć, że zupełne wygaszanie ulicznej infrastruktury oświetleniowej w środku nocy nie jest dobrym rozwiązaniem, patrząc przez pryzmat bezpieczeństwa na drodze. Tak samo jak w przypadku mieszkalnych obszarów ochrony ciemnego nieba, tak i tutaj należy poszukiwać kompromisów. Jednym z nich może być właśnie stosowanie reduktorów mocy, najlepiej opartych na systemach elektronicznych, a nie jak się powszechnie spotyka - magnetycznych. Te drugie redukują oprawę tylko na wybranych poziomach w z góry zaprogramowanych okresach czasu, co wymaga wielu korekt lub odwrotnie - nie ma możliwości ich zmiany po ustawieniu fabrycznym. Optymalnym układem zapłonowym jest taki, który pracuje na systemie elektronicznym, umożliwiającym płynne i różnorodne dopasowywanie oświetlenia do potrzeb użytkowników dróg, placów, parkingów itp. Niestety na chwilę obecną jest jeszcze zbyt drogim rozwiązaniem, a wysokoprężne lampy sodowe nie zawsze prawidłowo współpracują z takimi układami. Docelowo dobrym rozwiązaniem jest więc zastosowanie modeli pośrednich, umożliwiających stały wpływ na czas i poziom oświetlenia. Mogą temu służyć tzw. centralne reduktory mocy montowane w szafach oświetleniowych lub bezpośrednio u wybranego źródła. Za ich pomocą można np. z poziomu komputera lub telefonu komórkowego, sterować takim oświetleniem na zasadzie załącz/wyłącz lub zmniejsz/zwiększ poziom naświetlenia. Potęga tego rozwiązania nadejdzie dopiero w najbliższych latach, gdy zupełnie powszechne będą już oprawy uliczne typu LED, umożliwiające w przeciwieństwie do lamp wyładowczych, pełną regulację poziomu oświetlenia o dowolnej porze. Diody bowiem dzięki zastosowaniu czujników ruchu, mogą nawet reagować każdorazowo na zbliżający się pojazd lub idącego nocą człowieka, odpowiednio rozjaśniając lub redukując swoje światło. Ten zakres regulacji może zawierać się w przedziale od 1 do 100% mocy oprawy, co w przypadku np. wysokoprężnych źródeł światła jest niemożliwe do osiągniecia.

 

h) w przypadku instalowania w przestrzeni publicznej lamp LED, dodatkowo ich barwa światła musi zawierać się w przedziale 2600K-3700K (o niskiej wartości emisji światła niebieskiego),

temperatura barw

LEDy oferują możliwości niespotykane w tradycyjnych lampach gazowo-ciśnieniowych. W przeciwieństwie do tradycyjnych lamp, LEDy nie zawierają rtęci, co zapobiega niebezpiecznemu składowaniu i usuwaniu materiałów. LEDy mogą być kontrolowane za pomocą przyciemniania, używane z czujnikami ruchu, pozwalają na łatwe zarządzanie światłem (godziny wyłączenia, przyciemniania, etc.), a za niedługo pozwolą na wydajną regulację spektrum. Jako zewnętrzne źródło światła, LEDy mogą przyczynić się do odtworzenia i utrzymania ciemnego nieba, jeżeli tylko jeden mankament zostanie zniwelowany: względnie wysoki poziom emisji niebieskiego światła (o krótkiej długości fali). Refrakcyjne właściwości krótkich fal świetlnych zwiększają poświatę nieba oraz  naruszają cykl życia natury jak i człowieka, bardziej niż inne długości fal.

 

 
Poniższe zdjęcia przedstawiają to samo miejsce, w którym dokonano wymiany oświetlenia ulicznego z zastosowaniem ww. wytycznych redukujących zanieczyszczenie sztucznym światłem i zapewniających ochronę ciemnego nieba. Po lewej widoczna jest świecąca się oprawa uliczna z wypukłym kloszem, niewłaściwym wysięgnikiem jak i nieprawidłowym ustawieniem względem oświetlanej powierzchni. Po prawej, zmodernizowany punkt oświetleniowy.

 

zle         dobrze
oprawy przed          oprawy po2
Przed wymianą oświetlenia         Po modernizacji oświetlenia