إجابة مختصرة: اعمل بهذا الترتيب. حدد فئة الإضاءة (مثلاً EN 13201 P2 = 10 lux متوسط)، وحوّلها إلى لومن وواط LED، وطبّق ملف تخفيت، ثم حدد الحجم لشمس أسوأ شهر. واط اللوح = Wh اليومية ÷ (ساعات الشمس الذروية × 0.75). البطارية = Wh اليومية × (1 + ليالي الاحتياط) ÷ 0.9 لـ LiFePO4. أخيراً، تحقق من أن اللوح يمكنه إعادة شحن البطارية بعد فترة غائمة.
معظم أعطال مصابيح الشوارع الشمسية هي أعطال تحديد حجم، وليست أعطال منتج: LED أكبر من حاجة الطريق، أو اللوح صغير جداً لموسم الأمطار، أو البطارية فارغة بحلول الليلة الغائمة الثانية. هذه الطريقة تتجنب الثلاثة جميعاً.
الأرقام الرئيسية
- EN 13201-2 متوسط الإضاءة لفئات P (الشوارع، الممرات، مواقف السيارات): P1 15 lux، P2 10، P3 7.5، P4 5، P5 3، P6 2.
- الاستقلالية التصميمية النموذجية عملياً: 3–5 ليالٍ احتياطية، أكثر للطرق الحيوية والمناخات الغائمة. يختبر IEC 62124 الاستقلالية والتعافي، لكنه لا يضع حداً أدنى.
- طلبت مناقصات المقاطعات الكينية التي راجعناها بطاريات LiFePO4 بعدد دورات ≥ 4,000 دورة وضمانات تصل إلى 5 سنوات.
- في مثالنا المحسوب، يحتاج لوح 80 W إلى حوالي 16 يومًا مشمسًا لإعادة شحن البطارية بعد ثلاث ليالٍ غائمة؛ بينما يحتاج لوح 120 W إلى حوالي 4 أيام.
1. ابدأ من الإضاءة التي يحتاجها الطريق
تُستمد فئة الإضاءة من نوع الطريق والمعيار المحلي. يستخدم EN 13201-2 و CIE 115 نفس قيم فئة P للشوارع السكنية ومناطق المشاة:
| الفئة | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| متوسط شدة الإضاءة (lux) | 15 | 10 | 7.5 | 5 | 3 | 2 |
| الحد الأدنى لشدة الإضاءة (lux) | 3 | 2 | 1.5 | 1 | 0.6 | 0.4 |
يُستخدم تقدير أولي للومن بطريقة اللومن: اللومن = lux المستهدف × تباعد الأعمدة × عرض الطريق ÷ (معامل الاستفادة × معامل الصيانة). لطريق بعرض 7 m وتباعد 25 m و P2 (10 lux)، مع معامل استفادة 0.5 ومعامل صيانة 0.8: 10 × 25 × 7 ÷ 0.4 ≈ 4,400 lm. عند افتراض كفاءة نظام 150 lm/W، فإن ذلك يعني LED بقدرة 30 W، وليس 60–100 W كما يُكتب غالبًا في المواصفات. أكّد ذلك بتخطيط DIALux باستخدام ملف القياس الضوئي (IES) الفعلي.
2. الطاقة اليومية، مع ملف تخفيت
نادرًا ما تحتاج الأضواء إلى كامل خرجها طوال الليل. ملف شائع لمدة 12 ساعة من الظلام:
| الفترة | ساعات العمل | الخرج | الطاقة لمصباح LED بقدرة 30 W |
|---|---|---|---|
| من الغسق حتى 22:00 | 4 | 100 % | 120 Wh |
| من 22:00 حتى 02:00 | 4 | 60 % | 72 Wh |
| من 02:00 حتى الفجر | 4 | 30 % | 36 Wh |
| الإجمالي لكل ليلة | 228 Wh | ||
يمكن لأجهزة استشعار الحركة رفع الخرج عند مرور شخص. احسب ذلك كطاقة إضافية، وليس كتوفير.
3. ساعات الشمس القصوى لأسوأ شهر
ساعات الشمس القصوى (PSH) هي الطاقة الشمسية اليومية على اللوح معبّرًا عنها بساعات من شمس كاملة 1,000 W/m². صمّم وفقًا لأسوأ شهر في السنة عند ميل اللوح، وليس المتوسط السنوي. يوفر Global Solar Atlas التابع للبنك الدولي و NASA POWER قيمًا شهرية لأي موقع. تُصمم العديد من المواقع الاستوائية والساحلية في الساحل عند 4.5–6 PSH؛ بينما قد تنخفض المناطق الساحلية الرطبة والموسمية كثيرًا في موسم الأمطار.
4. حجم اللوح، ثم تحقق من الاستعادة
واط اللوح = الطاقة اليومية ÷ (PSH × 0.75). يسمح المعامل 0.75 بحوالي 25 % لدرجة الحرارة والغبار والتوصيلات وفقد وحدة التحكم. لـ 228 Wh عند 4.5 PSH: 228 ÷ (4.5 × 0.75) ≈ 68 W، لذا فإن الحجم القياسي التالي هو 80 W.
يوازن ذلك اللوح يومًا متوسطًا، لكنه لا يستطيع الاستعادة بعد الطقس السيئ. الفائض في يوم مشمس هو ما يعيد ملء البطارية:
| اللوح | الحصاد لكل يوم مشمس (× 4.5 PSH × 0.75) | الفائض بعد حمل 228 Wh | الأيام لإعادة ملء 3 ليالٍ غائمة (684 Wh) |
|---|---|---|---|
| 80 W | 270 Wh | 42 Wh | حوالي 16 |
| 100 W | 338 Wh | 110 Wh | حوالي 6 |
| 120 W | 405 Wh | 177 Wh | حوالي 4 |
هذا حسابنا الخاص ونفترض عدم وجود حصاد في الأيام الغائمة، لذا فهو متحفظ. يوضح لماذا تنطفئ المصابيح التي تنجح في اختبار الأسبوع المشمس في موسم الأمطار: لا تعود البطارية أبدًا إلى الامتلاء. في هذا المثال سنحدد 120 W.
5. البطارية وليالي الاحتياطي
يجب أن تغطي البطارية الليلة الحالية بالإضافة إلى عدد الليالي الغائمة التي تريد تجاوزها. مع LiFePO4، خطط لاستخدام حوالي 90% من السعة الاسمية: واط-ساعة البطارية = 228 × (1 + 3) ÷ 0.9 ≈ 1,010 واط-ساعة، وهي حزمة 12.8 V، 80 Ah. استخدم ثلاث ليالٍ احتياطية كحد أدنى لـ LiFePO4 على الطرق العادية، وأربع إلى خمس للطرق الرئيسية أو المسارات الحرجة أو المناخات الغائمة.
6. تحقق من مواصفات المناقصة بنفس الطريقة
غالبًا ما تُكتب بنود المناقصة بشكل منفصل ولا تتوازن. مثالان من المناقصات الكينية التي راجعناها:
- نظام منفصل مع LED بقدرة 150 W وبطارية 1,240 Wh. مع ملف التعتيم أعلاه، يستهلك المصباح حوالي 1,140 Wh في الليلة، لذا تغطي البطارية ليلة واحدة ولا تكاد تغطي أي طقس غائم.
- مصباح متكامل مع LED يتجاوز 100 W، ولوح 120 W وبطارية 700 Wh. يعمل فقط مع تعتيم أعمق بكثير من ملفنا.
لا شيء منهما خاطئ بحد ذاته، لكن على مقدم العطاء أن يذكر ملف التعتيم والاستقلالية الناتجة. وإلا فإن العميل يقارن مصابيح ستتصرف بشكل مختلف جدًا في أول موسم أمطار. راجع قائمة التحقق للمناقصات الكينية.
ملخص المثال المحلول
| الخطوة | الحساب | النتيجة |
|---|---|---|
| لومن لـ P2، طريق 7 م، تباعد 25 م | 10 × 25 × 7 ÷ (0.5 × 0.8) | حوالي 4,400 lm → LED 30 W |
| الطاقة لكل ليلة | ملف التعتيم | 228 Wh |
| اللوح، التوازن | 228 ÷ (4.5 × 0.75) | 68 W |
| اللوح، مع الاسترداد | إعادة التعبئة لـ 3 ليالٍ في حوالي 4 أيام | 120 W |
| البطارية | 228 × 4 ÷ 0.9 ÷ 12.8 V | 80 Ah LiFePO4 |
ما غالبًا ما تفتقده المواصفات
- ميل اللوح واتجاهه. واجه خط الاستواء عند خط عرض الموقع تقريبًا، مع إضافة حوالي 10–15° للحصول على إنتاج أفضل في أسوأ شهر وتنظيف ذاتي في المطر.
- التظليل من الأشجار والمباني، والذي يمكن أن يقلل الطاقة التي يجمعها اللوح بشكل حاد.
- درجة حرارة البطارية. صناديق البطاريات الساخنة تقصر العمر؛ معظم خلايا LiFePO4 يجب ألا تُشحن تحت 0 °C. التهوية والتظليل ووحدة تحكم مع حماية من الحرارة مهمة.
- السرقة والتخريب، التي تحدد مكان وضع البطارية. راجع دليل التصميم المضاد للسرقة.
الأسئلة الشائعة
كم عدد أيام الاستقلالية التي يجب أن يتمتع بها مصباح الشارع الشمسي؟
ثلاث ليالٍ احتياطية هي الحد الأدنى الشائع لـ LiFePO4 على الطرق العادية؛ أربع إلى خمس للطرق الرئيسية أو المسارات الحرجة أو المناخات الغائمة. اطلب التحقق من خلال اختبار من نوع IEC 62124 للاستقلالية والاسترداد.
ما ساعات الذروة الشمسية التي يجب أن أستخدمها؟
أسوأ شهر عند ميل اللوح، من Global Solar Atlas أو NASA POWER، وليس المتوسط السنوي.
لماذا تخفت مصابيح الشارع الشمسية بعد منتصف الليل؟
التعتيم عندما تكون حركة المرور منخفضة يمكن أن يقلل استهلاك الطاقة بمقدار الثلث أو أكثر، مما يسمح للوح وبطارية أصغر بتوفير نفس الموثوقية. يجب ذكر الملف في العطاء.
متكامل أم منفصل للقدرات الأعلى؟
الأنظمة المنفصلة تسمح بلوح أكبر عند الميل الصحيح وبطارية أكبر، لذا فهي تناسب الطرق الرئيسية والمخرجات الأعلى. المصابيح المتكاملة أسهل في التركيب للمخرجات المنخفضة.
كيف نساعد
جرب الأرقام لموقعك باستخدام حاسبة الإضاءة الشمسية، أو أرسل لنا عرض الطريق، وتباعد الأعمدة، وفئة الإضاءة والموقع. سنحدد حجم LED واللوح وبطارية LiFePO4، ونذكر ملف التعتيم والاستقلالية، ونقترح أعمدة مطابقة.
المصادر: EN 13201-2:2015 الجدول 3 وقيم الفئة P من CIE 115:2010، كما راجعها Fotios (جامعة شيفيلد، 2019)؛ IEC 62124:2004، الأنظمة الكهروضوئية المستقلة، التحقق من التصميم؛ البنك الدولي Global Solar Atlas وNASA POWER لبيانات الطاقة الشمسية؛ وثائق مناقصات المقاطعات الكينية (2025–2026) لمتطلبات البطارية والضمان. أرقام الاسترداد والتحجيم هي مثالنا العملي الخاص. ذات صلة: كيفية التحقق من أوراق المواصفات، الكل في واحد مقابل المنفصل، مصابيح الشوارع الشمسية لدينا، مصابيح الشوارع LED.