معايير الإضاءة IES RP-20

الIES RP-20 (إضاءة مواقف السيارات)وهو المعيار الأساسي الذي يحكم إضاءة مواقف السيارات الخارجية في أمريكا الشمالية، والذي تم نشره في عام 2014. وهو يحدد ستة تصنيفات للمنشآت - لكل منها متطلبات مميزة لمتوسط ​​شمعة القدم، والحد الأدنى لشمعة القدم، ونسبة التوحيد.

الإضاءة العموديةتنطبق المتطلبات أيضًا. تُشير قيم شدة الإضاءة الأفقية (بالقدم-شمعة) إلى كمية الضوء التي تصل إلى الرصيف، لكن التعرف على الوجوه وسلامة المشاة يعتمدان على شدة الإضاءة الرأسية - أي الضوء الساقط على الأسطح الرأسية مثل وجه الشخص. توصي جمعية مهندسي الإضاءة (IES) بحد أدنى لشدة الإضاءة الرأسية يبلغ0.25 شمعة قدم على ارتفاع 5 أقدام فوق سطح الأرضفي مواقف السيارات الأساسية، وتزداد إلى0.5 fc أو أكثرفي مناطق أمنية مشددة.

ملاحظات هامة: 1 شمعة قدم = 10.76 لوكس. قد تشترط بعض السلطات القضائية أو مالكي العقارات مستويات إضاءة أعلى من الحد الأدنى لمعيار IES لأغراض التأمين أو الأمن أو راحة المستأجرين. في حال تعارض القوانين المحلية مع معيار RP-20، يُعتمد الشرط المحلي الأكثر صرامة؛ أما في حال عدم وجود نص في القوانين المحلية، فيُعتمد معيار RP-20 باعتباره المعيار الأحدث والأكثر تحديدًا.

نسبة التوحيد

لا تكفي قراءات متوسط ​​شدة الإضاءة (بالشمعة القدمية) وحدها لضمان سلامة موقف السيارات أو مطابقته للمعايير. فالموقف الذي يبلغ متوسط ​​شدة إضاءته 2 شمعة قدمية، ولكنه يحتوي على بقع داكنة بمستوى 0.2 شمعة قدمية، يُشكل خطرًا على السلامة ويُعرّض أصحابه للمساءلة القانونية. وتُعدّ نسبة التوحيد - المُعبّر عنها كنسبة المتوسط ​​إلى الحد الأدنى أو الحد الأقصى إلى الحد الأدنى - أهم معيار للقضاء على الظلال، وضمان الرؤية، والامتثال للمعايير.

تُظهر منطقة الخدمة الموحدة جيدًا قيمة توزيع الضوء المتساوي على حساب السطوع المطلق.

أظهرت دراسة أجراها مركز أبحاث الإضاءة في معهد رينسيلار للفنون التطبيقية أن مستخدمي مواقف السيارات أبلغواالشعور بمزيد من الأمان والتمتع برؤية أفضل مع انخفاض متوسط ​​مستويات الإضاءة عندما تكون الإضاءة أكثر تجانسًا(نسبة 3:1) مقارنةً بمستويات متوسطة أعلى ذات تجانس ضعيف (نسبة 10:1). والنتيجة العملية واضحة: من الأجدى إنفاق الميزانية على بصريات أفضل وعدد أكبر من الأعمدة بدلاً من مجرد زيادة القدرة الكهربائية.

لننظر إلى هذا المثال الواقعي: قطعة أرض مصممة بشكل سيئ بثلاثة مصابيح بقدرة 400 واط ستعاني من بقع ساخنة تتراوح شدة إضاءتها بين 8 و10 شمعة قدمية أسفل الأعمدة مباشرة، وبقع مظلمة تبلغ شدة إضاءتها 0.5 شمعة قدمية بينها - أي بنسبة 20:1، وهو ما يخالف قوانين البناء. أما قطعة الأرض نفسها المصممة بستة مصابيح بقدرة 200 واط، فستعاني من 3 شمعات قدمية أسفل الأعمدة و1.5 شمعة قدمية بينها - أي بنسبة 2:1، وهي نسبة مقبولة للتفتيش وتُشعر المستخدم بأمان أكبر. والدرس المستفاد للمقاولين والمصممين على حد سواء: التوحيد ليس ترفًا، بل هو أساس تصميم آمن وقابل للدفاع عنه ومتوافق مع قوانين البناء.

أنواع التوزيع البصري

يُعدّ اختيار توزيع الشعاع الضوئي الخاطئ السبب الرئيسي لظهور البقع المظلمة، وتداخل الضوء، وهدر الطاقة في أنظمة الإضاءة بمواقف السيارات. ويُصنّف نظام IESNA خمسة أنواع من التوزيع الضوئي بناءً على شكل نمط الضوء المُسقط على سطح الأرض.

كيفية مطابقة البصريات مع موقع القطب

• أعمدة محيطية(على طول حدود الملكية): استخدم النوع الثاني أو النوع الثالث مع توجيه أمامي نحو داخل قطعة الأرض. هذا يقلل من الضوء المهدر خلف العمود باتجاه حدود الملكية.
• أعمدة الصف الداخلي(بين صفوف مواقف السيارات): استخدم النوع الثالث أو النوع الخامس حسب عدد الاتجاهات التي تحتاج إلى تغطية.
• أعمدة الزاويةغالباً ما نحتاج إلى بصريات أو تجهيزات غير متماثلة موجهة بزاوية لتغطية منطقتين.
• أعمدة وسط الجزيرةيوفر النوع الخامس تغطية شاملة لجميع الاتجاهات للأراضي المفتوحة مع وضع الأعمدة بشكل متناظر.

توفر تجهيزات الإضاءة الحديثة متعددة الرؤوس ذات الصواري العالية والمزودة بعدسات بصرية قابلة للتبديل مرونة في توزيع الإضاءة في مناطق وقوف السيارات الكبيرة.

تتميز العديد من تجهيزات الإضاءة الحديثة بتقنية LED بعدسات بصرية قابلة للتبديل، مما يسمح باختيار نمط التوزيع أثناء التركيب بدلاً من التقيد بعدسة ثابتة عند الشراء. هذه المرونة تقلل من تعقيد وحدات التخزين في المشاريع الكبيرة متعددة المواقع.

ارتفاع الأعمدة، والمسافات بينها، وأنماط التخطيط

يُحدد ارتفاع التركيب كلاً من مساحة التغطية لكل وحدة إضاءة والمسافة بين الأعمدة. ويرتبط هذان المتغيران ارتباطًا مباشرًا. يوضح الجدول التالي ارتفاعات الأعمدة الموصى بها وقدرات مصابيح LED المقابلة لها في التطبيقات التجارية الشائعة.

أنماط التخطيط الشائعة

• وسط الجزيرةعمود إضاءة مثبت على جزيرة خرسانية بين صفين من مواقف السيارات. يوزع الضوء على كلا الصفين. وهو شائع في مواقف السيارات التجارية في الولايات المتحدة.
• محيطأعمدة على خط الملكية، موجهة الضوء نحو الداخل. تُستخدم حيث تكون الجزر المركزية غير عملية.
• متداخلنمط إزاحة متناوب على طول صفوف مواقف السيارات. يوفر عمومًا تجانسًا أفضل من تخطيط الشبكة المستقيمة، مع تداخل بنسبة 15-20% بين التركيبات المتجاورة.
• نهاية الصفأعمدة في نهاية كل صف من صفوف مواقف السيارات. أقل شيوعاً ولكنها تبسط البنية التحتية الكهربائية.

تحدد العديد من البلديات ارتفاع الأعمدة عند 20 أو 25 قدمًا. الأعمدة الأطول (30-40 قدمًا) تقلل من إجمالي عدد التركيبات ولكنها تتطلب تركيبات ذات لومن أعلى للحفاظ على مستوى الشمعات الأرضية وقد تؤدي إلى متطلبات هندسية خاصة بأحمال الرياح.

التحكم في الوهج، وتصنيفات BUG، والامتثال لمعايير السماء المظلمة

يُعدّ الوهج أكثر الشكاوى شيوعًا بين مستخدمي مواقف السيارات، وهو الدافع الرئيسي وراء قوانين مكافحة التلوث الضوئي. نظام تصنيف IES TM-15 - المعروف باسمنظام تقييم الأخطاء-- يحدد كمياً ثلاثة مكونات للتلوث الضوئي لكل وحدة إضاءة:

توفر أنظمة الإضاءة ذات الصواري العالية المصممة بشكل صحيح مع التحكم في الوهج إضاءة موحدة دون تسرب الضوء أو توهج السماء.

خطوات الامتثال العملية

1. حددتجهيزات قطع كاملةمع انعدام الإضاءة الموجهة للأعلى فوق المستوى الأفقي (تصنيف U0). تشترط العديد من البلديات الآن تصنيف U0 لجميع التركيبات الجديدة.
2. كاب سي سي تي في3000 كلفن أو أقلفي المناطق المخصصة للسماء المظلمة لتقليل تشتت الضوء الأزرق (المساهم الرئيسي في توهج السماء).
3. يستخدمالنوع الرابعتركيب العدسات على أعمدة محيطية حيث يجب التخلص من الإضاءة الخلفية باتجاه العقارات السكنية المجاورة.
4. ثَبَّتَواقيات الوجه، أو الدروع، أو الفتحاتعلى التجهيزات القريبة من حدود الملكية.
5. صمم وحدات الإضاءة بحيث يكون حد القطع حادًا عند زاوية رأسية لا تتجاوز 78 درجة فوق نقطة السمت. يجب ألا تتجاوز نسبة 5% من إجمالي تدفق الضوء المنبعث من المصباح 78 درجة رأسية.

الالرابطة الدولية للسماء المظلمة (IDA)يتطلب اعتماد جهاز الإضاءة U0 وCCT ≤ 3000K وبصريات ذات قطع كامل. لاحظ أنDLC V6.0المنتجات الخارجية ذات الأغطية (باستثناء إضاءة الملاعب الرياضية) في5000K CCTللحد من التلوث الضوئي على مستوى شهادة المنتج. تحقق دائمًا من متطلبات قانون السماء المظلمة المحلي قبل تحديد التركيبات - تختلف المتطلبات اختلافًا كبيرًا حسب البلدية والولاية.

استبدال مصابيح HID بمصابيح LED

بالنسبة لمديري المرافق والمقاولين الذين يقيّمون عملية التحديث، يُعدّ الجدوى المالية للتحويل من مصابيح التفريغ عالي الكثافة (هاليد المعدن أو الصوديوم عالي الضغط) إلى مصابيح LED أمرًا مُقنعًا. يُقدّم الجدول التالي مقارنة مباشرة لموقف سيارات تجاري نموذجي يضم 50 عمودًا.

دليل سريع لتحويل HID إلى LED

نقطة حاسمة:قارن دائمًا اللومن، وليس الواط. قد ينتج عن مصباحين بنفس الواط إضاءة مختلفة تمامًا اعتمادًا على الكفاءة (اللومن لكل واط). توفر مصابيح LED الحديثة 130-200 لومن/واط مقارنةً بـ 75-100 لومن/واط لمصابيح الهاليد المعدني و80-140 لومن/واط لمصابيح الصوديوم عالية الضغط.

لا يشمل تحليل فترة الاسترداد المذكور أعلاه وفورات الصيانة (عمر مصابيح LED الذي يزيد عن 100,000 ساعة مقارنةً باستبدال مصابيح MH بعد 20,000 ساعة)، وحسومات شركات الكهرباء (التي قد تغطي 20-30% من تكلفة التركيبات عند اشتراط شهادة DLC)، وتضخم أجور العمالة. يؤدي تضمين هذه العوامل عادةً إلى تقصير فترة الاسترداد بمقدار 3-8 أشهر إضافية.

أنظمة التحكم الذكية ومعيار ASHRAE 90.1

تتطلب قوانين الطاقة ومتطلبات الاستدامة الآن أن تتجاوز إضاءة مواقف السيارات مجرد التشغيل والإيقاف البسيط.ASHRAE 90.1يحدد معيار الطاقة الأساسي الذي تستند إليه معظم قوانين البناء الأمريكية الضوابط الإلزامية التالية للإضاءة الخارجية:

1. التخفيض القائم على الجدول الزمنييجب أن تنخفض جميع الإضاءة الخارجية بنسبة لا تقل عن50%بناءً على جدول زمني تلقائي (مثل ساعة التوقيت أو مفتاح التوقيت الفلكي).
2. استشعار الإشغال: انخفاض إضافي بنسبة 50% عبر استشعار الإشغال، مع استجابة النظام في غضون15 دقيقة من الفراغالحد الأقصى 1500 واط لكل منطقة إشغال.
3. متطلبات الخلية الضوئيةالخلية الضوئية وحدها تفعللايجب أن يفي المشروع بالمعايير المطلوبة. ويحتاج إما إلى أجهزة استشعار منفصلة (خلية ضوئية + ساعة توقيت + مستشعر وجود) أو نظام تحكم في الإضاءة متصل بالشبكة.

استراتيجيات التحكم مصنفة حسب توفير الطاقة

يُعدّ نظام الخلايا الضوئية فقط الحد الأدنى من الحلول الممكنة، ولكنه لا يفي بمعيار ASHRAE 90.1 بمفرده. يتطلب المعيار الجمع بين جدولة...ويمكن إقران تجهيزات الإضاءة الحديثة بتقنية LED المزودة بمحركات تعتيم مدمجة 0-10 فولت بمستشعرات الإشغال لتقليل الإخراج تلقائيًا إلى 30-50% خلال ساعات عدم الإشغال، ثم زيادة الإخراج إلى أقصى حد عند اكتشاف الحركة - كل ذلك دون تدخل يدوي.

الوزارة الطاقة الأمريكيةتشير الملاحظات إلى أن أنظمة التحكم في الإضاءة توفر الطاقة من خلال إطفاء الأنوار عند عدم الحاجة إليها، وخفض مستويات الإضاءة عند عدم ضرورة السطوع الكامل، واستخدام أجهزة الاستشعار لتوفير إضاءة خارجية تفاعلية. وبالنسبة للمشاريع التي تسعى للحصول على شهادة DLC (اتحاد تصميم الإضاءة) للتأهل للحصول على خصومات من شركات المرافق، فإن دمج أنظمة التحكم غالبًا ما يكون شرطًا أساسيًا.

اختيار CCT و CRI

تؤثر درجة حرارة اللون ودقة عرض الألوان بشكل مباشر على الرؤية وأداء كاميرات المراقبة والامتثال التنظيمي.

بالنسبة لمعظم التطبيقات التجارية القياسية،4000 كلفن مع مؤشر تجسيد اللون ≥ 80يُوفر هذا الخيار التوازن الأمثل بين وضوح الرؤية ودقة الألوان والامتثال للمعايير. في المناطق ذات السماء المظلمة، يُشترط عادةً استخدام درجة حرارة لونية 3000 كلفن. أما في بيئات الأمن العالي أو متاجر التجزئة التي تعمل على مدار الساعة، حيث يُعدّ تحديد ألوان كاميرات المراقبة أمرًا بالغ الأهمية، فإن درجة حرارة لونية 5000 كلفن تُوفر أعلى تباين، ولكن يُرجى التأكد من الامتثال لمعيار DLC V6.0 والقيود المحلية المتعلقة بدرجة حرارة اللون قبل تحديدها.

عملية المحاكاة والتحقق الضوئي

تُعدّ الدراسة الضوئية الطريقة الموثوقة الوحيدة للتأكد من أن التصميم المقترح يفي بمعايير الإضاءة ونسب التوحيد ومتطلبات السماء المظلمة الصادرة عن جمعية مهندسي الإضاءة (IES) قبل تركيب أي أعمدة. ويستخدم تصميم الإضاءة الخارجية الاحترافي برامج قياس ضوئي، مثل...DIALux أو AGi32 أو Relux-- مع ما توفره الشركة المصنعةملفات .IES(نماذج رقمية لنمط توزيع الضوء لكل وحدة إضاءة).

يؤدي الاختبار الضوئي في غرفة مظلمة بصرية إلى توليد ملفات IES التي تدعم محاكاة الإضاءة الدقيقة.

سير عمل التصميم

1. مسح الموقعقم بقياس أبعاد قطعة الأرض، وحدد مواقع الأعمدة الكهربائية الموجودة، وضع علامات على المداخل والمخارج وممرات المشاة والمناطق المخصصة لذوي الاحتياجات الخاصة. لاحظ المباني المجاورة والمناطق السكنية والأشجار. وثّق البنية التحتية الكهربائية الموجودة.
2. حدد مناطق التطبيقلا تحتاج جميع المناطق إلى نفس مستوى الإضاءة. تتبع صفوف مواقف السيارات معايير RP-20. تتطلب الممرات إضاءة أعلى قليلاً للمركبات المتحركة. تركز ممرات المشاة على الإضاءة الرأسية. تحتاج المداخل والمخارج إلى مستويات أعلى للانتقال من الشارع المضاء.
3. اختر ارتفاعات التركيب والبصرياتاختر ارتفاعات الأعمدة بناءً على عرض قطعة الأرض، وحدود القوانين المحلية، ومنطقة الرياح. حدد أنواع التوزيع (النوع الثاني، أو الثالث، أو الرابع، أو الخامس) بناءً على موقع كل عمود بالنسبة لحدود قطعة الأرض.
4. إنشاء شبكة أعمدة أولية: طبّق قاعدة التباعد 2.5-3.5x. ضع الأعمدة لتجنب التعارض مع تصميم مواقف السيارات، والصرف الصحي، والمرافق تحت الأرض.
5. قم بتشغيل محاكاة قياس الضوء: باستخدام ملف IES الخاص بالتركيب الفعلي، قم بنمذجة التخطيط والتحقق من متوسط ​​الإضاءة لكل منطقة، والحد الأدنى للإضاءة (لا توجد نقطة أقل من الحد الأدنى للرمز)، ونسبة التوحيد (المتوسط: الحد الأدنى <= 4:1)، ونسبة الحد الأقصى إلى الحد الأدنى، والإضاءة الرأسية على ارتفاع المشاة، ومستويات الإضاءة على خط الملكية.
6. أعادقلل المسافات في المناطق التي تقل عن الحد الأدنى. غيّر العدسات في المناطق التي يكون فيها التجانس ضعيفًا. أضف أو أزل التركيبات بناءً على النتائج. تحقق من مستويات حدود الملكية وفقًا لحدود الكود.
7. حدد عناصر التحكم وأنهِ العمليةأضف خلية ضوئية، أو جدول تعتيم، أو مستشعرات حركة، أو عناصر تحكم شبكية. أنشئ جدولًا زمنيًا للتركيبات يتضمن الطراز، والقدرة الكهربائية، وتدفق الضوء، ودرجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون، والتوزيع البصري، وتصنيف IP/IK، والحماية من زيادة التيار، وأجهزة التركيب، وواجهة التحكم، وشروط الضمان.

الناتج عبارة عن حزمة متكاملة قابلة للتسليم: خريطة حرارية ملونة توضح شدة الإضاءة المتوقعة بالقدم-شمعة عند كل نقطة، وحسابات التوحيد، ومخطط للأعمدة يتضمن أنواع التركيبات وارتفاعات التثبيت وزوايا التوجيه. تُعد هذه الوثائق خط الدفاع الأساسي ضد دعاوى المسؤولية عن المباني، ويزداد طلبها من قبل مسؤولي تطبيق القوانين أثناء مراجعة المخططات.

خاتمة

يُعد تصميم إضاءة LED لمواقف السيارات الخارجية بمثابة تمرين في موازنة الأولويات المتنافسة: السلامة مقابل كفاءة الطاقة، والإضاءة مقابل التوحيد، والرؤية مقابل التلوث الضوئي، والتكلفة الأولية مقابل العائد على المدى الطويل.

تُوفّر المعايير الفنية - IES RP-20 للإضاءة، وتصنيفات BUG للتلوث الضوئي، وASHRAE 90.1 للتحكم في الطاقة، وDLC V6.0 لتأهيل المنتج - الإطار العام. وتُوفّر المحاكاة الضوئية التحقق. كما تُوفّر تقنية LED نفسها ميزة الكفاءة، حيث يتم استرداد تكلفة النظام في أقل من 20 شهرًا في أغلب الأحيان.

بالنسبة للمقاولين ومديري المرافق وفرق الهندسة والمشتريات والإنشاء، فإنّ الخلاصة الأساسية هي أن جودة عملية التصميم تحدد جودة النتائج. فاختيار أنواع التوزيع المناسبة، وارتفاعات التركيب، وقيم درجة حرارة اللون/مؤشر تجسيد اللون، واستراتيجيات التحكم - والتحقق من صحتها جميعًا من خلال المحاكاة قبل التركيب - يحوّل مشروع الإضاءة من مركز تكلفة إلى مصدر قيمة طويلة الأجل.