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 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 [1].
Недостатком известной автономной системы освещения 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 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 [2] ПРОТОТИП.
Одним из недостатков системы является то, что для поддержания нормальных температурных режимов работы аккумуляторной батареи используется термобокс (термостат), АКБ-12/7 Ач «Бастион» [3].
Термобокс 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 удобный 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.
Одним из недостатков известной системы является сложность конструкции термобокса. В нем не предусмотрены эффективные элементы защиты от переохлаждения в сложных российских зимах, 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 создания простой, надежной и эффективной конструкции термобокса.
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 осветительная система содержит вторую солнечную батарею, которая размещена под фотоэлектрическим модулем и подключена к соответствующему входу контроллера, согласно заявленному техническому решению, 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.
Технический результат достигается и тем, что высота выступов нагревательных элементов, составляет 0,2-0,5 от величины продольных выступов, размещенных на внутренних боковых стенках катушки,
Технический результат достигается также и тем, что в качестве теплоизоляционного слоя в термобоксе используется самоклеющийся теплоизоляционный ленточный материал с фольгированной поверхностью.
Технический результат достигается и тем, что термодатчик размещены в полости термобокса, в верхней средней ее части, а контроллер размещен снаружи, на корпусе термобокса, у входа в верхней ее части.
Технический результат достигается также и тем, что термобокс содержит вытяжной ремень, для выгрузки аккумулятора из кожуха наружу.
На рисунках схематично представлены:
Фиг. 1 - фронтальная проекция автономной системы освещения.
Фиг. 2 - профильная проекция автономной системе освещения.
Фиг. 3 - фотоэлектрический модуль (вид спереди).
Фиг. 4 - фотоэлектрический модуль (вид сбоку).
Фиг. 5 - термобокс (вид спереди).
Фиг. 6 - термобокс (вид сбоку).
Фиг. 7 - схема подключения элементов АОС к входам контроллера.
Автономная осветительная система, представленная на рисунках (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, Фиг. 4) размещен термобокс 10 с аккумуляторной батареей 11 для сохранения накопленной энергии, контроллер 12, оптимизирующий заряд/разряд аккумулятора, автоматически включающий/выключающий систему освещения на рассвете/закате, а также термодатчик 13, который размещен в полости термобокса 10 в верхней средней ее части, а контроллер 12 размещен снаружи, на корпусе термобокса 10, у входа - в верхней ее части.
Термобокс 10 (Фиг. 5, Фиг. 6) содержит размещенный на поддоне 14 полый каркас прямоугольной формы 15, выполненный по типу трансформаторной катушки, который с одной стороны оснащен глухой теплоизолированной крышкой 16, ас другой - вставной съемной теплоизоляционной заглушкой 17, при этом снаружи, на боковую поверхность каркаса катушки 15, навит теплоизоляционный слой 18, толщиной порядка 5-10 см, а на внутренних боковых его стенках 19 и снизу 20, размещены продольные выступы 21, центрирующие положение аккумуляторной батареи 11 внутри термобокса 10. На внутренних боковых стенках катушки 19 с двух сторон (зеркально) размещены нагревательные элементы 22.
Чтобы исключить прямой контакт нагревательных элементов 22 с корпусом аккумуляторной батареи 11, высота выступов нагревательных элементов 22, составляет 0,2-0,5 от величины продольных выступов 21, размещенных на внутренних боковых стенках 19 термобокса 10.
В качестве теплоизоляционного слоя 18 в термобоксе 10 используется самоклеющийся теплоизоляционный ленточный материал с фольгированной поверхностью, при этом толщина теплоизоляционного слоя составляет 5-10 см, что обеспечивает надежную тепловую защиту аккумуляторной батареи 11 от переоохлаждения в холодные зимний период.
Для обеспечения удобства при выгрузке аккумуляторной батареи 11 наружу из термобокса 10 используется специальный ремень, охватывающий аккумуляторную батарею 11 по внешнему его контуру (ремень на рисунках не показан).
Аккумуляторный отсек 6 (Фиг. 4) выполнен в виде прямоугольного короба, срезанного в верхней части под углом 15° и оснащен фланцевым соединением 5 для крепления его к основанию корпуса светодиодного светильника 3.
При подготовке АОС к работе, термобокс 10, с размещенной внутри аккумуляторной батареей 11, аккуратно устанавливается через боковой проем в аккумуляторный отсек 6. Затем к управляющим входам контроллера 12 (Фиг. 7) подключают рабочие выходы элементов автономной осветительной системы: к рабочим входам ХР1, ХР2 и ХР3 подключаются, соответственно, выходы линеек светильника 3; к входу ХР4 подключается аккумуляторнная батарея 10; к входу ХР5 подключаются термодатчик 13 и нагревательные элементы 22, а к входам ХР6 и ХР7 подключаются соответственно выходы встроенной солнечной батареи 4 и дополнительной солнечной батареи 8. Затем контроллер 12 размещается в верхней внешней части термобокса 10. После подключения всех выводов элементов АОС к входу контроллера 12, съемная теплоизоляционная заглушка 17 плотно устанавливается в открытый проем термобокса 10. Затем боковая съемная крышка 7 плотно привинчивается к корпусу аккумуляторного отсека 6 винтами-саморезами.
Автономная система освещения работает следующим образом.
В безоблачную погоду система накапливает солнечную энергию и хранит в аккумуляторной батарее 11. На период от заката до рассвета солнца контроллер 12 автоматически включает освещение, используя питание аккумуляторной батареи 11. График закатов и рассветов, а так же 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 11. Контроллер 12 защищает аккумуляторную батарею 11 от перезаряда и излишнего переразряда, что обеспечивает долговременный срок его эксплуатации. Кроме того солнечная батарея 4 выполнят так же функцию датчика освещенности, т.е. при наступлении темноты контроллер 12 автоматически включает светодиодный светильник 3, который светит всю ночь до наступления рассвета, после чего контроллер 12 отключает освещение и возобновляет процесс зарядки аккумуляторной батареи 11.
Технический результат от использования заявленной полезной модели состоит в том, что значительно упрощена конструкция термобокса, что в сравнении с ближайшими аналогами (теплоизолированными ящиками, баулами и т.д.) позволяет значительно повысить надежность и энергетическую эффективность всей осветительной системы.
В настоящее время разработан макетный образец термобокса, интегрированный в существующую автономную осветительную систему, который успешно прошел предварительные испытания на предприятии - производителе.
Источники информации
1. Сайт: enpartner.ru>index…magazin…avtonomnaya-sistema
2. Сайт: telemehanika.com>produkciva/avtonomnv…nava…aos…80
3. Сайт: bast.ru>Продукция>Уличные ИБП>Термостат акб-12/7 Ач