Chất lƣợng của các trụ ếp tục xuống cấ
bị oxi hóa và bị ăn mòn ngay từ bên trong trụ(Hình 2.3), lớp sơn chố ị bào
Hình 2. 2: Tuyến đường từ Cổng trường ĐHNT đến nhà A8 nhìn từ vệ tinh (Google Maps)
mòn và bong dần, không còn đủ khả năng để bảo vệ ).
.
2.1.2.2. Hiện trạng chất lượng ánh sáng
Chúng ta sẽ tiến hành đo độ sáng tại các điểm đã đánh dấu nhƣ Hình 2.4, đồng hồ đo độ sáng sẽ đƣợc đặt nằm sát trên mặt đƣờng nhƣ Hình 2.5 mô tả.
Sau khi tiến hành đo độ sáng hiện tại của 4 trụ đèn ở tuyến đƣờ
8, ta có đƣợc số liệ 2.1 và biểu đồ ở Hình 2.6. Đối chiếu biểu đồ và
số liệu với tiêu chuẩn ở Bảng 2.2 8
Hình 2. 3: Tình trạng các trụ đèn tại tuyến đường từ cổng trường đến Nhà A8
TCXDVN 333:2005 ) ta thấy chỉ có duy nhất độ sáng tại trụ số 6.9 – 7.9 Lx) là đảm bảo tiêu chuẩ
chênh lêch nhau r (0.04 – 7.9 Lx).
Bảng 2. 1 8 : Lx)
Ngang (m) Dọc (m)
Bên phải Cổng Bên trái
3 2 1 1 2 3 0 1.38 1.70 0.79 0.78 1.80 0.75 7 2.37 2.00 3.07 3.10 2.40 1.72 14 3.00 4.40 5.70 Trụ 1 3.50 3.60 3.50 21 1.30 1.90 2.70 2.30 1.70 1.11 28 1.36 0.50 0.22 0.21 0.40 0.12 35 0.61 1.10 0.86 0.85 0.80 0.10 42 2.60 3.40 3.39 Trụ 2 2.70 1.00 0.50 49 0.87 1.40 0.86 0.80 0.60 0.10 56 0.05 0.30 0.03 0.07 0.50 0.04 63 0.46 1.70 1.30 1.31 1.80 0.71 70 1.40 2.10 3.73 Trụ 3 3.80 3.40 2.40 77 0.17 1.00 0.25 0.29 1.30 0.22 84 0.44 1.20 0.50 0.30 0.80 0.43 91 2.00 4.00 2.50 2.50 4.00 1.69 98 4.40 6.90 7.80 Trụ 4 7.90 7.60 5.20 105 2.00 4.00 4.00 4.20 5.50 1.50 112 0.40 1.70 0.65 0.63 1.60 0.47
Số liệu từ Bảng 2.1 đƣợc thu thập vào lúc 7h30, ánh sáng tác động từ Mặt Trăng không đáng kể.
Bảng 2. 2 , 6 - 8 lx 4 - 6 lx 2 - 4 lx 0 - 2 lx Rộng (m) 1 2 3 4 0 1 2 3 4 Dài (m) i
2.1.3. Đánh giá hiện trạng
.
, việc thay thế và nâng cấp các trụ đèn là hoàn toàn cần thiết, để đảm bảo tiêu chuẩn chiếu sáng TCXD 333:2005 của Bộ xây dựng đã ban hành, mang lại hiệu quả kinh tế trong chiếu sáng, cũng nhƣ đảm bả
ban đêm ở tuyến đƣờ c ệu Bộ.
2.2. LỰA CHỌN MÔ HÌNH CHIẾU SÁNG
2.2.1. So sánh ƣu điểm của mô hình chiếu sáng bằng Led so với các mô hình chiếu sáng khác sáng khác
Hiệu suất:hiệu suất ánh sáng – hay nói chính xác hơn là hiệu quả ánh sáng – đƣợc tính theo đơn vị Lumen đạt đƣợc trên mỗi Watt. Đối với đèn huỳnh quang chất lƣợng tốt cũng chỉ có thể đạt đƣợc 35lm/W. Nhƣng đèn LED với một nguồn cấp năng lƣợng tốt có thể đạt mức trên 100 – 110 lm/W và các nhà nghiên cứu đang tiến hành nâng cấp hiệu suất của Led đạt đến mức 500 lm/W trong thời gian sắp tới.
Màu sắc: con ngƣời càng hiện đại thì nhu cầu về độ thẩm mỹ càng cao, do đó LED là một sự lựa chọn hoàn hảo, vì LED có thể cho ra ánh sáng với nhiều màu sắc khác nhau mà không cần sử dụng bộ lọc màu so với các loại đèn khác, nên nó hiệu quả hơn và giảm chi phí.
Thời gian tắt mở: tốc độ đáp ứng của LED là cực kỳ cao, vào khoảng micro giây, không cần thời gian khởi động sáng và nó không có độ trễ; chính vì vậy nó không làm tổn hao nhiều điện năng khi bật tắt.
Tuổi thọ: tuổi thọ của LED thƣờng khá cao từ 35.000 – 100.000 giờ so với đèn huỳnh quang thông thƣờng chỉ từ 10.000 – 15.000 giờ ấp hơn chỉ khoảng 1000 – 2000 giờ.
Tắt mở: LED có đặc thù riêng, chúng ta có thể điều khiển độ sáng của nó thông qua xung điện, có nghĩa là bật tắt trong khoảng thời gian micro giây mà không sợ làm hỏng hay giảm tuổi thọ của LED. Nhƣng nếu chúng ta làm điều này với đèn huỳnh quang thì cần phải xem xét; riêng với đèn cao áp thì cần thời gian dài mỗi khi khởi động lại.
Độc: LED rất an toàn vì nó không có thủy ngân hay huỳnh quang (hợp chất lƣu huỳnh phát sáng).
Tia sáng tập trung: LED có ánh sáng phát ra tập trung về một hƣớng mà không cần bộ phản chiếu (thƣơng gọi là pha đèn).
Ngoài ra LED còn có thể điều chỉnh độ sáng, ánh sáng lạnh (an toàn và tốt cho mắt cũng nhƣ sức khỏe của con ngƣời), chống sốc, ánh sáng không có UV (tia cực tím) là các ƣu điểm khác của LED.
Việc sử dụng Led trong chiếu sáng sẽ đƣa lại sự tiện lợi khi ta kết hợp nó với mô hình chiếu sáng sạch Solar – Acu – Led. PNLMT tạo ra nguồn điện < 24V tích trữ vào Acu, điện áp Acu là 12V/24V tùy vào cấu hình kết nối, điện áp sử dụng của Led cũng vào tầm 12V, ta có thể kết nối để sử dụng đƣợc nguồn 24V. Nhƣ vậy, Solar – Acu – Led giống nhƣ đƣợc con ngƣời tạo ra đƣợc định trƣớc để chúng làm việc với nhau và ta có đƣợc cụm từ “chiếu sáng sạch”.
Bảng 2.3 so sánh về một số đặc tính của các loại đèn chiếu sáng: Halogen, Hơi
Natri, Led,… các so sánh đều thể hiện lên sự vƣợt trội của Led, với những ƣu điểm mà ta đang cần: hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng. , theo Bảng 2.3
Bảng 2. 3 ạ Halogen 100W 100W 100W Natri 100W 30W (Lm/W) 18 50 - 60 50 - 90 100 - 200 200 ) 2.000 - 4.000 16.000 - 24.000 24.000 6.000 – 24.000 35.000 – 100.000 /kW -396 kW/năm. - /năm -396 kW/năm. - /năm -396 kW/năm. - /năm -396 kW/năm. - /năm - 118,8 kW/năm. - /năm
2.2.2. Kiểm tra và lựa chọn loại đèn Led
2.2.2.1. Kiểm tra chất lượng
Chúng ta sẽ tiến hành kiểm tra chất lƣợng của 2 loại đèn Led[8] (Hình 2.7), mỗi loại 4 Led, loại 20W/12V. Bố trí mô hình thí nghiệm để kiểm tra cần 1 đồng hồ đo độ sáng (đơn vị: Lx), một ống nhựa dài 0.5m, nguồn DC điều chỉnh đƣợc từ 10V – 15V, 1 đồng hồ đo áp (Volt), 1 đồng hồ đo dòng (Volt) (sử dụng đồng hồ U-A loại điện tử hiển thị để có kết quả chính xác hơn). Bố trí thì nghiệm nhƣ Hình 2.8.
a) b)
Hình 2. 7: Led 20W cần kiểm tra trong thí nghiệm
Lƣu ý, khi bố trí chúng ta cố định một đầu ống nhựa vào một đèn Led sao cho ánh sáng không lọt ra ngoài, đầu còn lại cố định vào cảm biến của đồng hồ đo ánh sáng sao cho á nh sáng bên ngoài không lọt vào để đảm bảo tính chính xác khi làm thí nghiệm kiểm tra. Chúng ta sẽ điều chỉnh điện áp ra khởi đầu từ 10.5V, ứng với mỗi mốc điện áp ta ghi lại giá trị U,I và độ sáng (lux); sau đó tăng dần đến khi khi nào Led đạt công suất 20W (P=U.I). Sau khi bố trí và tiến hành thí nghiệm ta có bảng số liệu sau (Bảng 2.4).
Bảng 2. 4: Số liệu đo được khi kiểm tra 2 loại Led
Loại 1 Led 1 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 I(A) 0.12 0.44 0.86 1.35 1.63 O(lx) 252.1 868.0 1592 2326 2623 Led 2 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 12.4 I(A) 0.1 0.33 0.66 1.10 1.32 1.56 O(lx) 206.6 682.0 1297 2012 2310 2581 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.05
Led 3 I(A) 0.12 0.47 0.94 1.47 1.60 O(lx) 247.8 886.0 1647 2375 2433 Led 4 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 I(A) 0.13 0.44 0.85 1.34 1.58 O(lx) 261.5 868.0 1597 2328 2625 Loại 2 Led 1 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 12.40 I(A) 0.10 0.38 0.76 1.20 1.41 1.62 O(lx) 217.5 824.0 1492 2194 2474 2725 Led 2 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 12.30 I(A) 0.10 0.38 0.76 1.21 1.41 1.59 O(lx) 227.2 825.0 1591 2317 2599 2716 Led 3 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 12.30 I(A) 0.09 0.36 0.77 1.25 1.46 1.60 O(lx) 216.1 799.0 1542 2271 2546 2650 Led 4 U(V) 10.50 11.00 11.50 12.00 12.20 12.40 I(A) 0.10 0.37 0.75 1.21 1.39 1.61 O(lx) 225.3 784.0 1479 2224 2488 2763
2.2.2.2. Lựa chọn loại Led đạt chất lượng
Dựa vào số liệu ở Bảng 2.4 ta thấy:
- Ở loại Led 1 có sự không đồng đều rõ ràng:
o Mẫu Led 2 phải ở mức điện áp 12.4V mới đạt đủ công suất, 3 mẫu còn lại chỉ 12.2V đã đạt xấp xỉ công suất 20W.
o Ứng với mức điện áp 12.00V, 12.20V cả 4 mẫu Led của loại 1 tiêu thụ dòng khác nhau và có sự chênh lệch lớn. Tại giá trị U = 12.00V, Imax = 1.47A (mẫu 3),
IMin=1.10A (mẫu 2); tại giá trị U = 12.20V, IMax = 1.63A (mẫu 1), IMin = 1.32A (mẫu 2). Sự không đồng đều đó cũng đƣợc thể hiện rõ ở độ sáng.
- Ở loại Led 2 có đƣợc sự đồng đều tƣơng đối cả về U (điện áp), I (dòng tiêu thụ), O (độ sáng), suy ra sự đồng đều về P (công suất):
o Cả 4 mẫu Led đạt đủ công suất định mức 20W ở mức điện áp U = 12.40V.
o Dòng tiêu thụ của 4 mẫu Led xấp xỉ bằng nhau, chỉ chênh lệch 0.03A (loại 1 là 0.31A ~ 0.37A) ở giá trị lớn nhất Imax = 1.62A (mẫu 1), Imin (mẫu 2)= 1.59A. Nhƣ vậy, từ những số liệu ở Bảng 2.4 và những nhận xét trên, chúng ta quyết
định lựa chọn loại Led 2 để thiết kế cho công trình, nhằm đảm bảo sự tối ƣu và độ bền cho công trình.
2.2.3. Tính toán công suất tiêu thụ của tải và lựa chọn cấu hình Acu, Solar
2.2.3.1. Tính toán công suất tiêu thụ của tải
Tải đƣợc sử dụng trong hệ thống chính là đèn Led dùng cho chiếu sáng. Các trụ đèn là trụ đèn kép (2 nhánh, do đây là tuyến đƣờng đôi), nên sẽ có 2 pha đèn dành cho 2 phần đƣờng, ở mỗi pha cũng sẽ đƣợc lắp đặt kép 2 Led (mỗi pha có 2 Led); nhƣ vậy trên 1 trụ đèn sẽ có đến 4 Led đƣợc mắc song song nhau, trên tuyến đƣờng có tổng là 4 trụ đèn ứng với 16 Led. Ngoài ra, hệ thống còn có một bộ mạch điều khiển (đóng vai trò kiểm soát và điều khiển toàn bộ tải), một bộ sạc SolarV.
Sau khi xác định đƣợc các loại tải sẽ sử dụng nguồn điện từ Acu ta tiến hành tính toán công suất tiêu thụ:
Dựa vào Bảng 2.4 ta có dòng tiêu thụ trung bình của mỗi Led là Itb = 1.6A, ta có 16 Led: Itb16Led = 1.6 x 16 = 25.6A.
Bộ mạch điều khiển tiêu thụ khoảng 1.8A, bộ sạc SolarV tiêu thụ khoảng 2A.
Nhƣ vậy, tính dòng tiêu thụ tổng sẽ là: Led + bộ điều khiển + bộ sạc solarV = 25.6 + 1.8 + 2 = 29.4A.
Thời gian hoạt động của hệ thống sẽ phụ thuộc vào độ dài của ban đêm (giữa các mùa sẽ có sự khác nhau về thời gian ban đêm). Vào mùa Đông là khoảng thời gian mà đêm kéo dài hơn ngày, cho rằng bắt đầu vào khoảng 5h00 chiều thì hệ thống sẽ bật và đến sáng hôm sau khoảng 6h00 thì hệ thống sẽ tắt; nhƣ vậy, hệ thống sẽ hoạt động trong suốt 13h với dòng tiêu thụ là: 29.4 x 13 = 382.2A.
2.2.3.2. Tính toán lựa chọn cấu hình Acu
Dựa vào kết quả tính toán ở trên, để Acu đủ công suất nuôi tải trong suốt 13h thì cấu hình hệ thống Acu cần đạt khoảng 382.2Ah; ta sẽ chọn 2 bình Acu có dung lƣợng 200Ah[9], 2 bình là 400Ah.
Kết luận: Sau khi tính toán ta quyết định sử dụng 2 bình Acu với tổng dung lƣợng là 400Ah để đảm bảo đủ công suất nuôi toàn bộ tải hoạt động.
2.2.3.3. Tính toánlựa chọn cấu hình Solar
Chúng ta sẽ lựa chọn bộ sạc SolarV loại 12V/20A, mỗi Acu 200Ah sẽ đƣợc nạp bằng một bộ SolarV. Nhƣ vậy, để nạp đầy Acu ta cần 10h nạp trong một ngày (khoảng từ 7h00 sáng – 5h00 chiều).
Vậy để đáp ứng việc sạc đầy cấu hình Acu 400Ah chúng ta cần cấu hình Solar có thể sản sinh ra dòng điện ít nhất 40A, suy ra tổng công suất của cấu hình Solar là: 40 x 12 = 480W, sau khi tìm hiểu trên thị trƣờng, chúng ta chọn 4 tấm Solar loại 120W. Mỗi Acu (200Ah) sẽ đƣợc nạp bằng 2 tấm Solar 120W (tổng 240W) thông qua bộ sạc 12V/20A.
2.2.4. Kết luận
Nhƣ vậy, sau khi thực hiện quá trình kiểm tra Led, tính toán tải và lựa chọn cấu hình Acu, Solar cho toàn bộ hệ thống; ta quyết định sử dụng cấu hình các thiết bị cho hệ thống nhƣ sau:
Sử dụng đèn Led loại 2 nhƣ Hình 2.7 b), tổng số lƣợng là 16 Led cho 4 trụ. Cấu hình Acu là 2 bình 200Ah.
Cấu hình Solar là 4 tấm 120W (2 tấm sạc một Acu). Sử dụng bộ sạc SolarV 12V/20A.
Mô hình chúng ta sẽ tiến hành lắp đặt là loại mô hình Solar – Acu – Led tập trung (Mục 1.4, Chương 1), PNLMT sẽ đƣợc lắp đặt toàn bộ trên trụ đèn trƣớc nhà A8 (trụ sô 4 cuối cùng tính tìn cổng trƣờng). Acu sẽ đƣợc đặt trong một tủ điện ngay bên dƣới chân trụ số 4, để cung cấp nguồn điện cho 4 trụ đèn sử dụng.
2.3. TRIỂN KHAI THÍ NGHIỆM TRÊN THỰC TẾ
2.3.1. Lắp đặt, triển khai thử nghiệm khả năng đáp ứng của đèn Led đối với đặc điểm của hệ thống. điểm của hệ thống.
2.3.1.1. Đặc điểm hệ thống hiện tại của tuyến đường cải tạo
Tuyến đƣờng từ cổng trƣờng đến nhà A8 (tuyến đƣờng đang tiến hành cải tạo của dự án) hiện đang đƣợc chiếu sáng bởi 4 trụ đèn, khoảng cách giữa các trụ đèn không đồng đều khoảng từ 29m đến 35m. Để cho dễ tính toán và thử nghiệm ta lấy trung bình khoảng cách giữa các trụ là 30m. Đây là đoạn đƣờng dốc, gấp khúc, có nhiều cây cối che phủ và chịu ảnh hƣởng của nhiều nguồn sáng khác nhau từ bên ngoài, là tuyến đƣờng quan trọng của trƣờng.
2.3.1.2. Triển khai thử nghiệm khả năng đáp ứng độ sáng của Led
Dựa vào đặc điểm của tuyến đƣờng đã phân tích ở Mục 2.3.1.1, ta sẽ triển khai thí
nghiệm nhƣ sau:
Sử dụng một pha đèn đã lắp đầy đủ Led (2 Led), một nguồn DC 12V (bộ nguồn đã dùng thí nghiêm có khả năng điều chỉnh điện áp từ 10.5V đến 14V), một đồng hồ đo ánh sáng, một cần dài để treo đèn ở độ cao 6m. Toàn bộ thí nghiệm sẽ triển khai tại khu Giảng đƣờng G3, sau khi đảm bảo không có ánh sáng từ bên ngoài tác động vào thí nghiệm.
Đánh dấu các điểm đo tại các vị trí so với vị trí treo đèn là: 0m, 3m, 6m, 9m, 12m, 15m, treo đèn ở độ cao 6m. Mục đích của thí nghiệm này là để xác định xem, với đèn Led công suất 20W đã đủ để đảm bảo độ sáng trên toàn bộ tuyến đƣờng là tƣơng đối đồng đều nhau theo tiêu chuẩn ởBảng 2.2, nếu chƣa đủ thì cần đèn Led công suất bao nhiêu. Sau khi tiến hành thí nghiệm ta đƣợc bảng số liệu sau:
Bảng 2. 5: Số liệu thí nghiệm xác định khả năng đáp ứng của Led
Khoảng cách (m) 0 3 6 9 12 15
Độ sáng (lx) 7.82 6.71 3.60 2.32 1.54 0.70
Nhận xét và kết luận:
Nhƣ vậy, với số liệu chúng ta có đƣợc thì rõ ràng với cấu hình Led 20W hoàn toàn không đáp ứng đƣợc khả năng mà hệ thống trên tuyến đƣờng yêu cầu, độ sáng ngay dƣới chân đèn và cách chân đèn 3m đã đủ tiêu chuẩn 5lx; tuy nhiên càng ra xa thì thì độ sáng càng thấp, hoàn toàn không đáp ứng đủ tiêu chuẩn, tại vị trí 15m chỉ còn chƣa đến 1lx.
Tuy nhiên nếu ta xét hết toàn bộ các yếu tố và các khía cạnh khác là:
Khi ta lắp đầy đủ 2 pha đèn lên môt trụ, thì sẽ có sự bù trừ cho nhau về độ sáng giữa các pha đèn trên một trụ và giữa các pha đèn trên các trụ khác nhau;
Một bất lợi cho hệ thống đèn Led là khoảng cách giữa các trụ quá xa (29 – 35m) trong khi đó độ cao tối đa chúng ta có thế treo đèn là 6 – 7m, vì nếu treo đèn cao hơn thì sẽ vƣớng vào cây cối 2 bên đƣờng và ánh sáng sẽ bị tán cây che khuất; Nếu tăng công suất đèn lên trên 20W thì đòi hỏi chúng ta phải đầu tƣ cho hệ
thống cấu hình Acu lẫn Solar cao lên, mà kinh phí thi công dự án thì có hạn. Lý do loại Led chúng ta lựa chọn thì nghiệm vẫn chƣa đáp ứng đƣợc độ sáng nhƣ yêu cầu là vì chỉ mới đƣợc lắp vào tản nhiệt để thì nghiệm mà chƣa có pha
đèn, ánh sáng phân tán đi nhiều hƣớng trong không gian. Giải pháp đƣa ra ở đây là lắp đặt toàn bộ Led vào trong pha đèn, tận dụng sự phản xạ ánh sáng và thấu kính của pha đèn để tập trung ánh sáng theo chiều dọc của trục đƣờng. Tiến hành đo đạt lại thí nghiệm ta đƣợc bản số liệu sau:
Bảng 2. 6: Số liệu độ sáng đèn led sau khi lắp pha
Khoảng cách (m) 0 3 6 9 12 15
Độ sáng (lx) 7.63 7.20 6.10 5.30 4.80 4.50
Nhƣ vậy, với số liệu thu đƣợc ở Bảng 2.6 , ta thấy Led đã đáp ứng một cách
tƣơng đối về tiêu chuẩn độ sáng cần thiết (tiêu chuẩn của Bộ XD là 5lx) mà ta cần (độ sáng của các bóng cao áp tại các giảng đƣờng cũng chỉ đạt từ 2-3lx).
2.3.2. Kết luận và lựa chọn
Sau khi phân tích đặc điểm tuyến đƣờng ta cải tạo và triển khai thí nghiệm với Led 20W dự định sử dụng cho công trình (Mục 2.3.1). Chúng ta vẫn sẽ lựa chọn loại