إجابة مختصرة: اللوح الشمسي المثبت في أعلى عمود إنارة الشارع يمثل شراعًا. في أمثلتنا العملية يرفع عزم الرياح عند قاعدة العمود 3.5 إلى 4.6 مرة مقارنة برأس LED وحده. العمود المختار لمصباح شبكي ليس عادةً قويًا بما يكفي لإنارة شمسية منفصلة: حدد حجم اللوح وسرعة الرياح والارتفاع، واطلب الحساب.
غالبًا ما يطلب المشترون "عمود 8 م، لوح 200 واط" كبندين منفصلين. يجب فحص العمود والحامل ولوح القاعدة ومسامير التثبيت معًا للوح المركب فعليًا والرياح في الموقع. توضح هذه المقالة حجم التأثير بحساب بسيط.
الأرقام الرئيسية
- يرتفع ضغط الرياح مع مربع سرعة الرياح: حوالي 670 Pa عند 33 م/ث (120 كم/س) و1,080 Pa عند 42 م/ث (150 كم/س).
- لوح بمساحة 1 م² في أعلى عمود بارتفاع 8 م يضيف حوالي 0.9–1.4 kN من القوة الأفقية عند تلك السرعات، مؤثرة على ارتفاع يزيد عن 8 م فوق القاعدة.
- عزم القاعدة لعمود 8 م: 2.9 kNm مع رأس LED فقط، 10.1 kNm مع لوح 1 م² عند 33 م/ث.
1. الحساب
لكل عنصر، القوة الأفقية F = q × Cf × A، حيث q = ½ ρ v² هو ضغط الرياح (ρ = 1.225 kg/m³)، Cf معامل القوة و A المساحة المعرضة. استخدمنا Cf = 1.3 للوح مائل، 1.0 لرأس LED و0.8 لعمود مخروطي دائري. عزم القاعدة هو مجموع كل قوة مضروبة في ارتفاعها فوق القاعدة. معامل المقطع المرن المطلوب هو العزم مضروبًا في معامل أمان مركب 1.5، مقسومًا على مقاومة الخضوع للفولاذ Q355 (355 MPa).
هذا فحص مبسط لإظهار رتب الحجم. يتبع حساب التصميم الكود المحلي (على سبيل المثال EN 1991-1-4 أو ASCE 7)، مع فئة التضاريس، معامل العصف، التأثيرات الديناميكية والإجهاد، ويفحص الحامل وفتحة الباب ولوح القاعدة واللحامات ومسامير التثبيت بالإضافة إلى العمود.
2. جدول عملي
| ارتفاع العمود | مساحة اللوح | سرعة الرياح | عزم القاعدة، رأس LED فقط | عزم القاعدة مع اللوح | نصيب اللوح | معامل المقطع المطلوب | مثال مقطع دائري عند القاعدة |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 m | 0.7 م² (حوالي 100 واط) | 33 m/s | 1.5 kNm | 5.3 kNm | 72 % | 22 cm³ | 130 mm × 2.5 mm |
| 6 m | 0.7 m² | 42 m/s | 2.4 kNm | 8.6 kNm | 72 % | 36 cm³ | 130 mm × 3 mm |
| 8 m | 1.0 م² (حوالي 200 واط) | 33 m/s | 2.9 kNm | 10.1 kNm | 71 % | 43 cm³ | 160 mm × 2.5 mm |
| 8 m | 1.0 m² | 42 m/s | 4.7 kNm | 16.4 kNm | 71 % | 69 cm³ | 160 مم × 4 مم |
| 10 m | 2.0 م² (لوحان) | 33 m/s | 5.0 كيلو نيوتن متر | 22.9 كيلو نيوتن متر | 78 % | 97 سم³ | 190 مم × 4 مم |
| 10 m | 2.0 m² | 42 m/s | 8.1 كيلو نيوتن متر | 37.1 كيلو نيوتن متر | 78 % | 157 سم³ | 220 مم × 5 مم |
حسابنا الخاص. تم نمذجة العمود كأنبوب مستدق دائري (القاعدة 130/160/190 مم، القمة 70/80/90 مم)؛ مركز اللوح 0.3 م فوق قمة العمود؛ رأس LED 0.15–0.25 م². المقطع المثال هو أنحف جدار قياسي يلبي معامل القطاع المطلوب؛ وهو ليس تصميمًا.
3. ما يخبر به الجدول المشتري
- اللوح، وليس العمود، هو ما يوجه التصميم. مضاعفة مساحة اللوح تضاعف تقريبًا عزم القاعدة؛ والانتقال من 33 إلى 42 م/ث يرفعه بنحو 60 %.
- سماكة الجدار وحدها لا تكفي. عند 10 م مع لوحين في منطقة 42 م/ث، ستحتاج قاعدة 190 مم إلى أكثر من 6 مم من الجدار؛ وقاعدة 220 مم تفعل ذلك بـ 5 مم. القطر هو الرافعة الأكثر كفاءة.
- مسامير التثبيت وقواعد الألواح تتناسب أيضًا مع العزم. قد يفشل عمود معاد استخدامه من تصميم شبكة مع قفص التثبيت الأصلي عند الأساس، وليس عند العمود.
- المناطق الساحلية ومناطق الأعاصير تحتاج إلى خريطة الرياح المحلية. مومباسا ودار السلام ولاغوس وأبيدجان ساحلية؛ شمال موزمبيق ومدغشقر تواجه الأعاصير. لا تستخدم 120 كم/ساعة عامة.
4. ما يجب وضعه في المواصفات
| البند | حدد |
|---|---|
| اللوح | القدرة، الأبعاد، عدد الألواح، الميل والارتفاع فوق قمة العمود |
| الرياح | سرعة الرياح الأساسية وفئة التضاريس من الكود المحلي، أو السرعة في المناقصة |
| العمود | ارتفاع التركيب، المقطع (دائري أو مثمن)، درجة الفولاذ، قطر القاعدة والقمة، سماكة الجدار |
| التوصيلات | الحامل، سماكة قاعدة اللوح، عدد وحجم مسامير التثبيت، تقوية فتحة الباب |
| التشطيب | معيار الجلفنة بالغمر الساخن والحد الأدنى لسماكة الزنك؛ طلاء البودرة إذا لزم الأمر |
| إثبات | حساب حمل الرياح للوح والمصباح المركبين بالضبط، موقّع من مهندس المورد |
الأسئلة الشائعة
هل يمكنني وضع لوح شمسي على عمود إنارة شارع موجود؟
فقط بعد الفحص. في أمثلتنا، يضاعف اللوح عزم القاعدة بمقدار 3.5 إلى 4.6 مرة، لذا يحتاج العمود الموجود ومسامير التثبيت والأساس عادةً إلى حساب وغالبًا إلى تقوية أو استبدال.
ما سرعة الرياح التي يجب تصميم عمود إنارة شارع شمسي لها؟
سرعة الرياح الأساسية في الكود الوطني للموقع، معدلة حسب التضاريس والارتفاع. تذكر العديد من المناقصات 120 إلى 150 كم/ساعة؛ وقد تكون المناطق الساحلية ومناطق الأعاصير أعلى.
هل المصباح الشمسي الكل في واحد أسهل على العمود؟
عادةً نعم، لأن اللوح أصغر وقريب من المصباح. لكن الوحدات الكبيرة الكل في واحد لا يزال لديها 0.5–0.8 م² من اللوح في الأعلى وتحتاج إلى نفس الفحص.
عمود مثمن أم دائري؟
كلاهما يعمل. لنفس وزن الفولاذ، يقاوم المقطع الدائري انحناء الرياح جيدًا؛ المقاطع المثمنة شائعة في المناقصات وسهلة التشكيل. قارن بمعامل القطاع عند القاعدة، وليس بالشكل.
كيف نساعد
نحن نوفر أعمدة إنارة شوارع شمسية مع حوامل ألواح وأعمدة إنارة فولاذية حتى 15 م، متوافقة مع إنارات الشوارع الشمسية لدينا، مع حساب حمل الرياح للوح والمصباح المركبين فعليًا. أرسل لنا الارتفاع واللوح وسرعة الرياح.
المصادر: ضغط الرياح q = ½ρv² مع كثافة الهواء القياسية؛ معاملات القوة هي قيم نموذجية مستخدمة في EN 1991-1-4 للألواح المسطحة والأسطوانات الدائرية؛ مقاومة الخضوع لفولاذ Q355 وفقًا لـ GB/T 1591. الجدول المحسوب هو حسابنا الخاص للتوضيح. ذات صلة: ارتفاع العمود والتباعد، الكل في واحد مقابل إنارات الشوارع الشمسية المنفصلة.