Nové technické prostředky v osvětlování historických objektů

Tématem tohoto příspěvku je rozbor možností, jak přeměnit starší historické svítilny tak, aby zůstal zachován jejich vzhled a atmosféra, ale zásadním způsobem se snížila jejich spotřeba elektrické energie a nároky na údržbu. Hned na začátku ale zdůrazňuji, že výhradně za podmínky, že osvětlení se touto přeměnou nezhorší, případně že se zlepší natolik, aby odpovídalo platným normám.

V České republice jsou nejvíce rozšířeny historické plynové svítilny odpovídající vzoru, jenž pochází z konce devatenáctého století (obr.1).

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-1

Tyto svítilny sloužily jako vzor firmě Elektrosvit a později i dalším firmám, jediným rozdílem bylo použití nejdříve rtuťové a později sodíkové výbojky místo plynem žhavených punčošek. Příkon standardní historické svítilny se 70 W sodíkovou výbojkou je cca 83-85 W a díky použití skleněného rozptylného prstence okolo výbojky má svítidlo poměrně malou celkovou účinnost. Pokud je mi známo, nebylo toto svítidlo nikdy změřeno a poté, co jsem jej změřil v naší laboratoři, docela dobře chápu proč. Kompletní svítidlo má totiž hmotnost více než 50 kg a rozměry značně přesahující možnosti dostupných goniofotometrů. Pro účely měření jsme tedy svítidlo „očesali“ tak, aby zůstaly jen opticky činné části a elektroinstalace (obr.2).

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-2

Obrázek 2 Svítidlo Elektrosvit 70W HPS na goniofotometru

Získaná eulum data nám umožnila v programu Relux simulovat osvětlení plochy při umístění tohoto svítidla na sloupu o výšce 3,9 m:

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-3

Obrázek 3 Osvětlenost svítilnou Elektrosvit 70W HPS

Pro porovnání jsme změřili ještě variantu tohoto svítidla od firmy Pechlát (obr. 4), která se liší jiným provedením skleněného rozptylného prstence s nižšími ztrátami:

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-4

Obrázek 4 Svítidlo Pechlát 70W HPS na goniofotometru

Simulace osvětlení plochy v programu Relux vypadá za stejných podmínek pro toto svítidlo následovně:

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-5

Obrázek 5 Osvětlenost svítilnou Pechlát 70W HPS

Dalším krokem bylo osazení historické svítilny LED náhražkou (obr. 6). Dodavatel náhražky s příkonem 20W prohlašuje, že takto nahradí 70 W vysokotlakou sodíkovou výbojku´. To je poměrně odvážné tvrzení, protože náhražka má změřený světelný tok 2246 lumen na rozdíl od nahrazované výbojky s tokem 6600 lumen.

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-6

Obrázek 6 Náhražka výbojky 70W HPS

Výsledek simulace v Reluxu nepřekvapil:

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-7

Obrázek 7 Osvětlenost LED náhražkou výbojky 70 W HPS

Typ svítidla Udržovaná osvětlenost Minimální osvětlenost Maximální osvětlenost
Elektrosvit 70W HPS 6,7 lx 1,6 lx 19,4 lx
Pechlát 70W HPS 9 lx 2,1 lx 21,1 lx
Pechlát náhražka 20W 1,3 lx 0,35 lx 2,85 lx

 

Měření tedy potvrzuje mírně lepší účinnost svítidla od firmy Pechlát a jednoznačně usvědčuje dodavatele LED náhražky z klamání spotřebitele. Tato historická svítilna totiž není vybavena žádným optickým systémem, použité zdroje jsou všesměrové, a proto je výsledná osvětlenost dána prakticky jen velikostí světelného toku zdroje. Je zjevné, že takto se k rekonstrukci, která by přinesla úporu elektrické energie při zachování nebo zlepšení osvětlenosti, nedobereme.

Jedno z možných řešení spočívá ve vybavení použitých LED optickým systémem, který zajistí výrazně lepší distribuci světelného toku. Příklad takového řešení je na obr. 8.

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-8

Obrázek 8 Svítidlo GasLED na goniofotometru

Jsou zde použity špičkové LED od firmy Cree typ XP-G2 s teplotou chromatičnosti 2700 K a skleněná optika s úhlem vyzařování 120°. Výsledkem je příjemné „teplé“ světlo odpovídající světlu halogenové žárovky nebo původní plynové lampy, optické prvky LED jsou navíc mnohem podobnější původním žhaveným punčoškám.  Plocha je navíc osvětlena velmi rovnoměrně ve srovnání s původní variantou se sodíkovou výbojkou.

Modul sestávající z chladiče, šestice LED s optickými prvky a napájecího zdroje je možné dodat včetně nosného plechu, který má rozměry shodné s původním plechem, nesoucím elektro výzbroj pro sodíkovou výbojku. Tím je montáž zjednodušena na otevření svítidla, povolení a utažení obvykle 4 šroubů a jedné svorkovnice. Modul je možné napájet s příkonem 20 nebo 30 W, navíc je možné napájecí zdroj vybavit dálkovým řízením po napájecí lince a snížit tak světelný tok svítidla např. v pozdních nočních hodinách. Rozumné nastavení časového diagramu umožňuje docílit přibližně 30% úsporu elektrické energie. Výsledky simulace v Reluxu na základě naměřených dat pro příkon 20W (obr. 9) a 30 W (obr. 10) jsou poměrně přesvědčivé.

Typ svítidla Udržovaná osvětlenost Minimální osvětlenost Maximální osvětlenost
Elektrosvit 70W HPS 6,7 lx 1,6 lx 19,4 lx
Pechlát 70W HPS 9 lx 2,1 lx 21,1 lx
GasLED 20W 6,7 lx 0,2 lx 11,5 lx
GasLED 30W 9 lx 0,3 lx 15,6 lx

 

S příkonem 20 W bylo dosaženo stejné udržované osvětlenosti jako u svítidla Eelektrosvit 70W HPS o příkonu 84W, s příkonem 30 W pak je dosaženo stejné udržované osvětlenosti jako u svítidla Pechlát 70W HPS. Úspora elektrické energie je tedy vyjádřená vynikajícím koeficientem 2,6-3,8, takže návratnost této investice vychází v rozmezí 2-4 roky dle typu a ceny elektrické energie. Tento výsledek je v souladu se zkušenostmi při vývoji nových svítidel pro veřejné osvětlení, kde se LED zdroje prosazují (posuzováno z hlediska návratnosti investic) do výkonu 100W, s časovým řízením maximálně do 150W.

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-9

Obrázek 9  Osvětlenost svítidlem GasLED 20W

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-10

Obrázek 10  Osvětlenost svítidlem GasLED 30

 

Závěr

Naměřené výsledky a následné simulace ukazují, že správně provedená rekonstrukce historických svítidel na LED zdroje je vysoce návratná i bez započtení snížených nákladů na údržbu. To je dáno velmi neefektivním využitím světelného toku u historických svítilen, malým měrným tokem vysokotlakých sodíkových výbojek při menších příkonech a zdařilou optimalizací použitých optických prvků.

Podotýkám, že tato svítidla jsou vhodná díky symetrické charakteristice především pro nasvícení otevřených prostranství. Dalším krokem, který se logicky nabízí, je osazení historických svítilen asymetrickou optikou pro osvětlení ulic. Tato optika svítí ve větším úhlu podél osy komunikace a v menším úhlu napříč (obr. 11), navíc svítí směrem od svítilny do ulice a neosvětluje zbytečně fasádu domů. Díky tomu je světelný tok LED zdroje podstatně lépe využit a naskýtá se zde další prostor pro snížení spotřeby nebo zlepšení osvětlení. Výsledky měření modulu GasLED s asymetrickou optikou potvrzují, že je vhodná pro rozteč svítidel až do pětinásobku jejich výšky. Svítidla osazená tímto modulem s asymetrickou optikou umožňují navrhnout esteticky vhodné osvětlení historických městských částí při dodržení požadavků současně platných norem a s významnou úsporou spotřeby elektrické energie. To bylo s výbojkovými verzemi historických svítidel obtížné až nemožné.

Nove-technicke-prostredky-v-osvetlovani-historickych-objektu-11

Obrázek 11 Osvětlenost svítidlem GasLED 30W s asymetrickou optikou

Leave a Comment

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies. More Information