Автономная осветительная система

Полезная модель относится к области осветительной технике, а именно к автономным осветительным системам (АОС), предназначенным для освещения в ночное время пешеходных переходов, автобусных остановок, опасных участков автомобильных дорог и других территорий без необходимости подключения к линиям электроснабжения.
Известна автономная осветительная система, содержащая опору, на которой размещен фотоэлектрический модуль, содержащий в верхней части встроенную солнечную батарею, преобразующую солнечный свет в электроэнергию, а снизу - светодиодный светильник с рассеивающим плафоном, к корпусу которого снизу прикреплен аккумуляторный отсек, в котором размещены термобокс с аккумуляторной батареей для сохранения накопленной энергии, контроллер, оптимизирующий заряд/разряд аккумуляторной батареи, автоматически включающий/выключающий систему освещения на рассвете/закате, а также термодатчик, размещенный внутри термобокса, выводы которого подключены к соответствующему входу контроллера, при этом осветительная система содержит вторую солнечную батарею, которая размещена под фотоэлектрическим модулем и подключена к соответствующему входу контроллера [1].
Одним из недостатков системы является то, что для поддержания нормальных температурных режимов работы аккумуляторной батареи используется термобокс, АКБ-12/7 Ач «Бастион» [2], который устанавливается внутри аккумуляторного отсека. Конструктивно термобокс представляет собой замкнутый и теплоизолированный со всех сторон корпус прямоугольной формы, покрытый снаружи теплоизолированным слоем. Внутри термобокса размещается аккумуляторная батарея с элементами контроля и управления температурным режимом. В ряде случаев для этой цели используется не менее сложный и неудобный в эксплуатации теплоизолированный кейс, либо теплоизолированная со всех сторон толстослойная сумка-баул, которая вместе с аккумуляторной батареей и системой контроля и управления (контроллером) размещается внутри аккумуляторного отсека.
Известна также автономная система освещения «Санлайт 80», предназначенная для уличного освещения территорий, стояночных мест, паркового освещения, которая включает опору, к которой с помощью кронштейнов прикреплены солнечный модуль FSM 310М, светильник, а также зарытый в грунт у подножья опоры подземный металлический бокс (кейс), в котором размещены контроллер заряда, аккумуляторная батарея и блок автоматики [3].
Недостатком известной является то, что для исключения влияния низких температур на контроллер заряда и аккумуляторную батарею, последние размещают под землей у основания опоры. Для этого используется специальный подземный бокс (кейс), который вместе с аппаратурой зарывается в землю. Однако подобная схема защиты оборудования от низких температур является крайне не эффективным. Кроме того, усложняется и доступ к оборудованию при проведении работ по замене или профилактическому осмотру (ремонту) составных его элементов.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является автономная осветительная система, содержащая опору, на которой размещен фотоэлектрический модуль, содержащий в верхней части встроенную солнечную батарею, преобразующую солнечный свет в электроэнергию, а снизу - светодиодный светильник с рассеивающим плафоном, к корпусу которого снизу прикреплен аккумуляторный отсек, в котором размещены термобокс с аккумуляторной батареей для сохранения накопленной энергии, контроллер, оптимизирующий заряд/разряд аккумулятора, автоматически включающий/выключающий систему освещения на рассвете/закате, а также термодатчик, размещенный внутри термобокса, выводы которого подключены к соответствующему входу контроллера, при этом термобокс содержит размещенный на поддоне полый каркас прямоугольной формы, выполненный по типу трансформаторной катушки, который с одной стороны оснащен глухой теплоизолированной крышкой, а с другой - вставной съемной теплоизоляционной заглушкой, при этом снаружи, на боковую поверхность каркаса катушки, навит теплоизоляционный слой, толщиной порядка 5-10 см, а на внутренних его стенках, по бокам и снизу, размещены продольные выступы, центрирующие положение аккумуляторной батареи внутри термобокса, при этом на внутренних боковых стенках катушки с двух сторон размещены нагревательные элементы, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам контроллера [4].
Недостатком известной системы является сложность конструкции термобокса. В нем не предусмотрены эффективные элементы защиты от переохлаждения в сложных российских зимах Сибири и Дальнего Востока, когда непогода может действовать в течение многих дней. В этих условиях температура в аккумуляторном отсеке и внутри термобокса падает, что приводит к нарушению режима работы аккумуляторной батареи и электронных компонентов управляющей системы (контроллера). В результате указанных недостатков снижается надежность и эффективность работы всей осветительной системы.
С учетом изложенного, техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности, и эффективности автономной системы освещения за счет снижения теплопотерь в окружающую среду при эксплуатации системы в сложных метеоусловиях.
Технический результат достигается тем, что в известной автономной осветительной системе, содержащей опору, на которой размещен фотоэлектрический модуль, содержащий в верхней части встроенную солнечную батарею, преобразующую солнечный свет в электроэнергию, а снизу - светодиодный светильник с рассеивающим плафоном, к корпусу которого снизу прикреплен аккумуляторный отсек, в котором размещены термобокс с аккумуляторной батареей для сохранения накопленной энергии, контроллер, оптимизирующий заряд/разряд аккумулятора, автоматически включающий/выключающий систему освещения на рассвете/закате, а также термодатчик, размещенный внутри термобокса, выводы которого подключены к соответствующему входу контроллера, при этом термобокс содержит размещенный на поддоне полый каркас прямоугольной формы, выполненный по типу трансформаторной катушки, который с одной стороны оснащен глухой теплоизолированной крышкой, а с другой - вставной съемной теплоизоляционной заглушкой, при этом снаружи, на боковую поверхность каркаса катушки, навит теплоизоляционный слой, толщиной порядка 5-10 см, а на внутренних его стенках, по бокам и снизу, размещены продольные выступы, центрирующие положение аккумулятора внутри термобокса, при этом на внутренних боковых стенках катушки с двух сторон размещены нагревательные элементы, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам контроллера, согласной заявленной полезной модели на внутренние поверхности торцевых крышек и термобокса нанесен слой материала, отражающий инфракрасное излучение в сторону нагревательных элементов.
Технический результат достигается и тем, что в качестве светоотражающего слоя в термобоксе используется, преимущественно, самоклеющийся теплоизоляционный ленточный материал с фольгированной поверхностью, металлизированная отражающая часть которой направлена в сторону нагревательных элементов, или металлизированное покрытие, обладающее высокой отражающей способностью, полученное методом напыления или электролитного осаждения.
На рисунках схематично представлены: Фиг. 1 - профильная проекция АОС; Фиг. 2 - фронтальная проекция АОС; Фиг. 3 - фотоэлектрический модуль (вид спереди); Фиг. 4 - термобокс (вид сбоку); Фиг. 5 - термобокс (вид спереди); Фиг. 6 - схема подключения элементов АОС к входам контроллера.
Автономная осветительная система (Фиг. 1, Фиг. 2) содержит опору 1, размещенную на закладной фундаментной стойке 2. В верхней части опоры 1 размещен под углом в 15° светодиодный светильник 3 со встроенной солнечной батареей 4. Снизу к основанию светодиодного светильника 3 с помощью фланцевого соединения 5 прикреплен аккумуляторный отсек 6, со съемной боковой крышкой 7. Осветительная система содержит вторую солнечную батарею 8, которая размещена ниже, и прикреплена к опоре 1 с помощью хомутов 9. Внутри аккумуляторного отсека 6 (Фиг. 3) на поддоне 10 размещен термобокс 11. Внутри термобокса 11 (Фиг. 4) размещена аккумуляторная батарея 12 для сохранения накопленной энергии и термодатчик 13, который размещен в полости термобокса в верхней средней ее части. На корпусе термобокса 11, снаружи, у входа - в верхней ее части размещен контроллер 14, оптимизирующий заряд/разряд аккумулятора, автоматически включающий/выключающий систему освещения на рассвете/закате.
Термобокс 11 (Фиг. 4, Фиг. 5) содержит полый каркас прямоугольной формы, выполненный по типу трансформаторной катушки 15, который с одной стороны оснащен глухой теплоизолированной крышкой 16, а с другой - вставной съемной теплоизоляционной заглушкой 17 (на рисунке (Фиг. 5) заглушка 17 снята). Снаружи, на боковую поверхность катушки 15, навит теплоизоляционный слой 18, толщиной порядка 5-10 см, что обеспечивает надежную тепловую защиту аккумуляторной батареи 12 от переоохлаждения в холодные зимний период. На внутренних боковых его стенках и в нижней ее части размещены продольные выступы 19, центрирующие положение аккумуляторной батареи 12 внутри термобокса. На внутренних боковых стенках катушки 15 с двух сторон (зеркально) размещены нагревательные элементы 20.
С целью снижения теплопотерь в окружающую среду, на внутренние поверхности термобокса 11, крышки 16 и заглушки 17 (Фиг. 4, Фиг. 5) нанесен слой материала 21, отражающий инфракрасное излучение в сторону нагревательных элементов 20. В качестве светоотражающего слоя в термобоксе используется, преимущественно, самоклеющийся теплоизоляционный ленточный материал с фольгированной поверхностью, металлизированная отражающая часть которой направлена в сторону нагревательных элементов 20 и аккумуляторной батареи 12. В качестве светоотражающего слоя в термобоксе 11 может использоваться также металлизированное покрытие, обладающее высокой отражающей способностью, полученное, например, методом напыления или электролитного осаждения. Контроллер 14 (Фиг. 6) содержит управляющие входы 22-28 для подключения рабочих выходов элементов АОС.
При подготовке АОС к работе термобокс 11 (Фиг. 3) аккуратно устанавливается через боковой проем в аккумуляторный отсек 6. Затем к управляющим входам контроллера 14 (Фиг. 6) подключают рабочие выходы элементов автономной осветительной системы: к рабочим входам 22, 23 и 24 подключаются, соответственно, выходы линеек светильника 3; к входу 25 подключается аккумуляторнная батарея 12; к входу 26 подключаются термодатчик 13 и нагревательные элементы 20, а к входам 27 и 28 подключаются соответственно выходы встроенной солнечной батареи 4 и дополнительной солнечной батареи 8. Затем контроллер 14 размещается в верхней внешней части термобокса 11. После подключения всех выводов элементов АОС к входу контроллера 14, съемная теплоизоляционная заглушка 17 (Фиг. 4) плотно устанавливается в открытый проем термобокса 11. Затем боковая съемная крышка 7 аккумуляторного отсека 6 (Фиг. 3) плотно привинчивается к корпусу отсека винтами-саморезами.
Автономная система освещения работает следующим образом.
В безоблачную погоду система накапливает солнечную энергию и хранит в аккумуляторной батарее 12. На период от заката до рассвета солнца контроллер 14 автоматически включает освещение, используя питание аккумуляторной батареи 12. График закатов и рассветов, а также системное время индивидуально настраивается для конкретного региона страны. В течение всего светового дня солнечная батарея 4 поглощает солнечную энергию и преобразует ее в электрическую, которая накапливается в аккумуляторной батарее 12. Контроллер 14 защищает аккумуляторную батарею 12 от излишнего переразряда, что обеспечивает долговременный срок его эксплуатации. Кроме того, солнечная батарея 4 выполняет так же функцию датчика освещенности, т.е. при наступлении темноты контроллер 14 автоматически включает светодиодный светильник 3, который светит всю ночь до наступления рассвета, после чего контроллер 14 отключает освещение и возобновляет процесс зарядки аккумуляторной батареи 12.
Наличие светоотражающего слоя материала на внутренних поверхностях термобокса 11 позволяет снизить тепловые потери в окружающую среду в среднем на 13-15%.
В настоящее время изготовлен макетный образец термобокса, снабженный светоотражающим слоем материала на внутренних его поверхностях, который успешно прошел испытания на предприятии -производителе.
Источники информации:
1. Сайт: telemehanika.com>produkciva/avtonomnv…nava…aos…80.
2. Сайт: bast.ru>Продукция>Уличные ИБП>Термостат акб-12/7 Ач.
3. Сайт: enpartner.ru>index…magazin…avtonomnaya-sistema.
4. Патент РФ на полезную модель №189542, МПК F21S9/02. Опубл. 28.05.2019 Бюл. №16. ПРОТОТИП.