Естественное освещение в интерьере: что нужно для комфорта. Что такое освещенность

Отношение к альтернативным источникам энергии в нашей стране постепенно начинает меняться. Еще несколько лет назад это воспринималось как причуда, теперь, все большее количество людей начинают собирать информацию о том, как можно сэкономить на счетах за коммунальные услуги. Одно из интересных направлений — уличное освещение на солнечных батареях. Можно ли на этом деле сэкономить, сказать сложно — зависит от многих факторов. Но сделать освещение от солнечной энергии можно. Даже двумя способами.

Освещение на улице — сложная система и делится она на несколько составляющих:

Не обязательно все части есть в любом , но все они могут быть. Большая часть этой системы, или даже вся она, может быть переведена на питание от солнечных батарей. Причем уличное освещение на солнечных батареях можно сделать двумя способами:

Выгодно ли использовать солнечные батареи для освещения участка? Ответ можно дать только в каждом конкретном случае. Эффективность гелиосистем очень сильно зависит от региона и количества солнечных дней. А экономическая выгода (окупаемость) — от тарифов на электроэнергию.

Расчет системы

Если уличное освещение на солнечных батареях решено сделать надежным — с аккумуляторами, прежде всего, надо заменить все лампы и фонари на светодиодные, работающие от 12 В. Почему именно так? Потому что аккумуляторы выдают постоянное напряжение, и некоторая их часть, как раз 12 В. Можно от этой системы питать и лампы на 220 В, но понадобится еще инвертор, преобразующий 12 В в 220 В. А это — дополнительные расходы. Потому целесообразно подобрать именно такие светильники, фонари и лампы.

Находим мощность и количество солнечных батарей

Чтобы система была надежной, необходимо рассчитать мощность солнечных батарей и емкость аккумуляторов, которые ее будут обеспечивать. Порядок расчета такой:

Далее — дело за выбором солнечных батарей. Выбираете, узнаете их площадь, считаете количество штук. Их общая площадь должна быть не меньше той, что вы наши. Желательно даже иметь запас, так как всегда бывают периоды с худшими характеристиками чем средние.

Аккумуляторы

Надо еще рассчитать емкость аккумуляторов, которые должны обеспечить энергией светильники на случай длительной непогоды. Тут тоже потребуются данные синоптиков. Но уже нужен будет самый длительный период плохой погоды. Также для расчета нужен дневной расход энергии на поддержание работоспособности (3 пункт в предыдущем разделе).

Расчет несложный. Дневной расход умножаем на количество дней непогоды. Получаем тот запас, который должны обеспечивать аккумуляторы. Далее надо искать аккумуляторы с подходящими характеристиками. Только брать надо с 30-40% запасом по емкости, так как полный разряд сокращает срок эксплуатации аккумуляторов. Потому нежелательно их сильно разряжать.

Аккумуляторы для солнечных батарей — есть разного размера и параметров

Иногда производители указывают только возможный запас энергии, который выражается в А/ч (ампер часах). Эту величину можно перевести в Вт/часы, если умножить на напряжение работы аккумулятора (указывается в характеристиках). Например, аккумулятор Ventura GP 12-26 — напряжение 12 В, емкость 26 А*ч. Перевести в ватт-часы можно так 12 В * 26 А*ч = 312 Вт*ч.

Выбор контроллера

Начнем с того, чтобы разобраться, для чего нужен контроллер в этой системе. Если подключить солнечную батарею напрямую к аккумулятору, при поступлении электроэнергии он начнет заряжаться. При достижении предельного напряжения заряда (зависит от типа аккумулятора и его температуры), его надо отключить. Если контроллера нет, это надо делать вручную. Если отключить не вовремя, это приведет к закипанию электролита, сокращению срока службы аккумулятора. Так что контроллер нужен.

Контроллеры солнечных батарей бывают трех типов:

На самом деле выбор контроллера солнечных батарей прост: лучший вариант — MPPT, неплохой — PWM. На крайний случай подойдет и ONN/OFF, но его лучше не использовать.

При выборе контроллера надо также обратить внимание чтобы он мог подстраивать параметры системы в зависимости от температуры аккумулятора. Для этого в нем должен быть тепловой датчик. Он может быть встроенный или выносной. Выносные показывают более корректные данные, потому отдавайте предпочтение таким моделям.

Пример расчета системы

Чтобы расчет системы солнечного освещения на улице был понятнее, приведем пример. Надо обеспечить энергией светильники общей мощностью 10 Вт, напряжением 12 В. Самый продолжительный рабочий период — 14 часов, самый низкий уровень инсоляции в году 1.21 kWh/m2/day. Расчет такой:

При подборе оборудования можно даже смотреть на большие номиналы аккумуляторных батарей и большую производительность или площадь СБ. Иногда, как ни парадоксально, более производительное оборудование стоит меньше. А еще, не факт, что через некоторое время вам не захочется добавить нагрузку к системе. Так что запас пригодится.

Цена вопроса

Уличное освещение на солнечных батареях в таком исполнении — затея недешевая. Например, для приведенного примера расчета можно выбрать следующее оборудование:

Поликристаллическая солнечная батарея 250 Вт, производства Chinaland Solar Energy. Стоимость 15160 рублей.
Контроллер заряда Tracer MPPT (100 В), 20 А, 12/24 В, производства Beijing Epsolar Technology. 8640 рублей.
Гелевая аккумуляторная батарея GX12-150, 150 Ач, GEL, производства Delta — 21230 рублей или GX12-200, 200 Ач GEL стоит 26160 рублей.

Итого оборудование обходится в сумму чуть больше 45 тыс. рублей. Но еще нужны будут кронштейны для установки солнечной батареи (2-3 тыс. рублей), герметичные разъемы и специальные провода для СБ (это еще 1-2 тыс рублей). Затея действительно недешевая.

Для полного перевода уличного освещения на солнечную энергию требуется большое количество батарей…

Как можно уменьшить затраты? Приобрести оборудование отечественного производства непосредственно у производителей. Например, батареи можно купить у Зеленоградского Телеком СТВ, инверторы и контроллеры — у МАП «ООО Микро Арт». Еще вместо специальных аккумуляторов покупают автомобильные на 12 В, они имеют не такие характеристики, их надо чаще менять, но стоят значительно дешевле. Даже с учетом того, что их надо менять раз в 2-3 года. При таких условиях затраты уличное освещение на солнечных батареях может стоить в два раза меньше.

Уличное освещение на светильниках/фонарях с солнечными батареями

Если использовать фонари или светильники на солнечных батареях со встроенными аккумуляторами, никакое другое оборудование не требуется. Но система получается недостаточно надежной, чтобы делать, например охранное освещение. Зато такие светильники очень просто устанавливать, не требуется их подключать к источникам питания. Они полностью автономны. То есть, не требуется прокладка кабелей, соединяющих источники света в одну систему, а это — приличная статья расходов и большой объем работ.

Уличное освещение на солнечных батареях — на разные вкусы, разного назначения

Устройство светильников/фонарей на солнечных элементах

Светильник на солнечных батареях имеет практический такое же устройство, как описанная в предыдущем пункте система: есть панель с гелиопреобразователями, небольшая аккумуляторная батарея и мини-контролер. Все это — компактно укомплектовано в корпус.

Батарея, в зависимости от конструкции и мощности лампы, может быть смонтирована на верхней части плафона (как на небольших садовых солнечных светильниках) или вынесена чуть в сторону (так обычно делают на фонарях с мощными лампами, так как нужна значительная мощность заряда).

Рядом с корпусом или внутри него располагается аккумуляторная батарея. Есть они двух типов: более дешевые модели оснащаются никель-кадмиевыми элементами (обозначаются NI-CD), в более дорогих ставят обычно никель-металл-гидридные (обозначение NI-MN). Чтобы лампы светили дольше, лучше приобретать светильники с аккумуляторами второго типа. Но стоят они дороже. Так как обычно сделаны из более дорогих материалов, собраны более качественно.

Внешний вид и материал

Первое, на что придется обратить внимание — на внешнее оформление. Есть очень много разных форм и стилей, так что можно найти солнечный фонарь на любой вкус. Но, по опыту, чем проще форма, тем надежнее он работает. Дело в том, что для нормальной работы корпус светильника должен быть герметичен, чего при сложной форме добиться сложно. Потому уличное освещение на солнечных батареях лучше делать с использованием фонарей лаконичной формы.

Корпус и ножка светильника изготавливаются из металла или пластика. Пластиковые модели — самые дешевые, в большей частью их изготавливают в Китае, причем чаще всего они освещают только сами себя, быстро выходят из строя. Рассчитывать на более-менее длительный срок эксплуатации не стоит.

Фонари на солнечных элементах, сделанные из металла стоят, значительно дороже. Но такое наружное освещение на солнечных батареях более долговечное. Металл может быть — окрашенная сталь, алюминиевый сплав, нержавеющая сталь (блестящая или матовая, черненная). Тут используются более дорогие материалы, более качественные светодиоды и солнечные элементы. Цены, правда, тоже значительно выше.

Как выбрать по техническим параметрам

После того, как определились с внешними параметрами, надо углубляться в технические тонкости. Прежде всего обратите внимание на мощность светильника, тип и емкость аккумуляторной батареи. Нормальные производители указывают количество светодиодов и их общую яркость. Чем больше мощность светильника, тем большую площадь он будет освещать. Но при этом должна быть более мощный аккумулятор — чтобы обеспечить требуемое время работы.

Нормальные светильники могут работать по 8-10 часов (при полном заряде). Но такая продолжительность свечения нужна не всегда — когда ночи короткие, работать уличное освещение может 5-6 часов, а то и меньше. Для того чтобы освещение на работало «вхолостую», в фонари встраиваются датчики освещенности. Довольно полезная опция, так что на нее тоже обращаем внимание.

Условия эксплуатации

Многие фонари и светильники для уличного освещения на солнечных батареях имеют серьезный недостаток: они плохо переносят морозы. Как правило, это фонари дешевого и среднего ценового диапазона. Если их эксплуатировать при температуре ниже +25°C, их срок службы значительно снижается. Еще быстрее они выходят из строя, если работают при минусовых температурах. Так что такие светильники пригодны только для дачи — на время дачного сезона. Учтите, что не все производители об этом предупреждают. Информацию часто приходится запрашивать дополнительно.

Высота фонарей на солнечных батареях может быть разной. Это уже более солидные «морозоустойчивые» модели

Если уличное освещение на солнечных батареях должно работать круглый год, ищите «морозоустойчивые» модели. Они есть, но в более высоком ценовом диапазоне. В них используются морозоустойчивые солнечные элементы и аккумуляторы, выполнены они из стали. Соответственно — стоят дороже.

Съемочные периоды в течение дня разделяются по высоте стояния Солнца над горизонтом при безоблачном небе (рис. 1) на низкое освещение утром и вечером при высоте Солнца до (13... 15)° над горизонтом. Цвет освещения развивается от красного к белому, в тенях - от голубого к синему. Этот период соответствует времени эффектных съемок восхода и захода Солнца. Резко меняется соотношение освещенности горизонтальных и вертикальных поверхностей; нормальнее освещение при высоте Солнца (15...60)°. Цвет освещения доходит до белого (средний дневной свет), в тенях освещение голубое или синее. Освещенность горизонтальных и вертикальных плоскостей постепенно уравнивается и становится одинаковой при 45°. Контраст освещения зависит от чистоты атмосферы и смягчается рассеивателями на световых приборах подсветки. Для устранения синего оттенка теней при цветной съемке на приборы выравнивающего света устанавливают желто-соломенные фильтры; зенитное освещение, мало приемлемое для съемки из-за отвесно-падающего верхнего света Солнца. Нарастанием освещенности горизонтальных поверхностей и спаданием вертикальных усиливается контраст светотени. Съемку проводят с нижней подсветкой объекта или сюжетно важной детали от световых приборов или планшетов-отражателей: сумеречное (режимное) освещение, соответствующее положению Солнца (0...6)° ниже горизонта и небу без облаков. В данном случае яркость сумеречного неба, создающего освещенность, меняется в зависимости от чистоты атмосферы и глубины погружения Солнца за горизонт.

Рис. 1. Световые периоды съемочного дня

Необходимое время пorpужения выбирается из интервала (15...30) мин, в течение которого освещенность должна быть такой, чтобы небо в негативе проработалось плотностью (D неба = D min + (0,1 ...0,9)). Этот практически трудно определяемый интервал времени погружения Солнца и дал съемке название режимной (режимное освещение). В это время фотосъемка обычно проводится с применением дополнительного искусственного освещения (подсветки), доза которого должна изменяться с изменением яркости неба для получения неизменного отношения естественной и искусственной освещенности. На юге режимное время короткое, на севере - относительно длительное (белые ночи). На рис. 2, а-з изображены графики периодов съемочного освещения в зависимости от времени суток и месяца для различных географических широт (городов). На графиках дано время начала и конца четырех основных периодов естественного съемочного освещения на каждый час местного времени для различных географических широт от 35 до 70° через каждые 5°. Кривые являются геометрическим местом точек для высот Солнца -- 6°, 0°, +15° и -f 60°. Наибольшая высота Солнца для данной широты 22 июня обозначена точкой в центре графика и снабжена соответствующей цифрой в градусах. Данные графиков соответствуют прямому солнечному освещению при чистом небе.

Рис. 2, а-з графики периодов съемочного освещения в зависимости от времени суток и месяца для различных географических широт (городов).

Освещенность горизонтальных и вертикальных поверхностей объектов. Объекты съемки могут быть иными различной конфигурации. Их поверхности относительно источников света могут располагаться горизонтально, вертикально или под углом. Определенное положение главного (рисующего) источника света - Солнца, а также подсветка от неба создают на объектах различную освещенность, разница между которой определяет соответствующий контраст светотени. Разница в освещении представляет собой определенный интервал яркости объекта ЛВ, который необходимо измерить, согласовать с характеристикой фотопленки (обработка) и воспроизвести в негативе (диапозитиве).

Солнце как источник основного света перемещается по небосводу от горизонта вверх (высота стояния Н) и по азимуту (с востока на запад), сложно изменяя освещенность на всех поверхностях объекта (рис. 3, а, б). В большинстве случаев съемки сюжетно важные элементы переднего плана объекта имеют вертикально расположенные поверхности. Обращенные к Солнцу они воспринимают от него основной свет, являющийся ключевой освещенностью для определения съёмочной экспозиции. В зависимости от высоты стояния Солнца ключевая освещенность меняется и может быть значительно ниже освещенности горизонтальных, не сюжетно важных поверхностей. Освещение в пасмурную погоду имеет другие характеристики.

При низком стоянии Солнца (рис. 4, с) вертикальная поверхность освещена прямым светом почти по нормали N (угол α ≈ 0) и имеет максимальную освещенность с низкой цветовой температурой (2500...2800) К.

Рис. 3. Схемы перемещения Солнца по небосводу по углу стояния Н (в) и азимуту (б)

Рис. 4. Схемы освещения горизонтальной и вертикальной плоскости при стоянии Солнца: низком (о), среднем (б) и зенитном (в)

Горизонтальная поверхность воспринимает косой, почти скользящий свет Солнца и по закону косинуса угла падения света имеет низкую освещенность. Яркость вертикальной поверхности высокая, горизонтальной - низкая. При среднем стоянии Солнца (N - 45°) (рис. 4, б) вертикальная и горизонтальная поверхности воспринимают освещенность от Солнца одинаково, цветовая температура приближена к температуре среднего белого света (5300°...5500°) К, а яркости обеих поверхностей одинаковы. При высоком стоянии Солнца (N - 50...90°) (рис. 4, в) вертикальная поверхность освещается косыми лучами Солнца, а в зените скользящими и имеет низкую освещенность с цветовой температурой среднего белого света 5500 К. Горизонтальная поверхность воспринимает почти прямые лучи Солнца при высокой освещенности и той же цветовой температуре. Яркость вертикальной поверхности низкая, горизонтальной - высокая.

Рис.5. Освещенность от неба в тени от Солнца, где E c - освещенность от Солнца, Е н -от неба

Освещенность от неба в тени от Солнца (рис. 5) имеет величину в 6...8 раз меньще солнечной при относительной равномерности. 98. Атмосферные особенности при дневном освещении. Качество дневного света определяется степенью мутности воздушной среды, находящейся между Солнцем и съемочной камерой. К атмосферным явлениям, влияющим на освещенность, световой рисунок и цвет объекта, относятся атмосферная, небесная и оптическая дымка, мгла, туман, морось и дождь. Если в пределах фотокадра эти явления занимают незначительную часть площади (10...30 %), то они являются элементами съемочного объекта со своей яркостью и цветностью и на освещение не влияют. Если же они служат средой, в которой располагается объект съемки, то в значительной степени влияют на освещенность и цветность освещения. Любое атмосферное явление и условия, в которых оно развивается, влияет на светооптический рисунок и фотографическое качество изображения, а изобразительные эффекты, возникающие, например, в дождь, снег или туман, конкретизируют обстановку действия. Дымка атмосферная (молекулярная) - равномерная световая вуаль (среда), заволакивающая дали земной поверхности. Вызывается рассеянием солнечных лучей слоем воздуха. В чистом воздухе при относительно нулевой влажности лучи сине-фиолетовой части спектра рассеиваются сильнее, чем зеленой, желтой и красной, поэтому атмосферная дымка, а вместе с ней и темные далекие предметы приобретают голубоватую окраску («синие дали»). Атмосферная дымка сглаживает различия в яркости и цвете удаленных предметов и этим ухудшает их видимость вплоть до полного исчезновения. Характер дымки определяют по цвету ореола вокруг Солнца и состоянию атмосферы. Наличие молекулярной дымки делает ореол очень слабым, небо вокруг Солнца приобретает голубоватый цвет. При относительно увеличенной влажности воздуха дымка уплотняется, а ореол приобретает голубовато-стальной оттенок. В черно-белой фотографии атмосферную дымку ослабляют установкой желтых, оранжевых и красных светофильтров (особенно в аэрофотографии). Применение этих фильтров не эффективно, если дымка вызвана рассеянием света на частичках пыли и тумана, так как при этом рассеяние солнечного света во всех частях спектра одинаково. В цветной фотографии фильтры для устранения молекулярной дымки не применяют. Небольшая голубая атмосферная дымка у горизонта при цветной съемке даже нежелательна, так как выраженная ею воздушная перспектива уничтожает сухость и жесткость красок, светотень становится мягче, а изображение принимает определенный колорит. Небесная дымка - разновидность атмосферной дымки, отличающаяся повышенным содержанием атмосферной влаги. От плотности небесной дымки зависит качество солнечного освеще-ния, влияющего на освещенность объекта и цветность солнечных лучей. Свет Солнца, прошедший небесную дымку в сине-зеленой части спектра, значительно ослабляется и становится более теплым. Белые детали объекта приобретают слегка красноватый оттенок, но тени не имеют ярко выраженного синего оттенка, так как освещаются более белым светом. Небесная дымка благоприятно сказывается на качестве цвета в изображении: результаты съемки становятся лучше, чем при чисто голубом небе и легкой молекулярной дымке, яснее выражается воздушная перспектива. Значительное воздействие на солнечное освещение оказывает густая небесная дымка (профессиональное выражение «Солн-це в молоке»). Освещение при ней аналогично дневному свету, когда лучи Солнца проходят через высокие перистые облака. При этом, несмотря на то что освещенность падает почти в два раза, тени хорошо подсвечиваются рассеянным светом Солнца, контраст светотени снижается и общее освещение становится наибо-лее благоприятным для создания рисунка объемной формы. Краски объекта при таком освещении передаются наиболее полноцветно, цветовых искажений от чистого синего неба нет. Оптическая дымка создается местными помутнениями воздуха от разницы температур слоев, вызывающей появление воздушных колеблющихся струй воздуха. Особенно заметна оптическая дымка в жаркую сухую погоду над асфальтом в городе, сухой почвой в степи и нагретыми крышами зданий. Свет при наличии оптической дымки достаточно поляризован, поэтому в данном случае эффективно применение поляризационных фильтров. Мгла - помутнение воздуха, вызванное взвешенными в нем твердыми частичками дыма, гари и пыли. Большая интенсивность мглы снижает видимость предметов иногда до 1 км. Над больши-ми городами в безветренную погоду наблюдается мгла, связан-ная с засорением воздуха пылью и дымом местного происхождения (смог). Она делает атмосферу у поверхности земли темно-серой. Коричневатый или серовато-бурый цвет мглы значительно меняет цветность освещаемого дневного света: делает его красноватым, иногда сквозь мглу Солнце воспринимается красным. Пылевая дымка как разновидность мглы при черно-белой съемке не фильтруется желтым, зеленым и даже оранжевым фильтрами. При любой съемке небо воспринимается серобелым, а у горизонта темно-серым. Рассеянный пылевой дымкой свет частично поляризован, поэтому при съемках в степных районах для снижения излишней яркости неба применяют поляризационный фильтр. Туман (облако, лежащее на земле) - скопление мелких водяных капель в приземном слое атмосферы с высотой до сотен метров, понижающее видимость от (1...3) м до 1 км. Туман обра-зуется в результате сублимации или конденсации водяного пара на аэрозольных (жидких или твердых) частицах воздуха и подразделяется на туман испарения и туман охлаждения. Туман ис-парения возникает при дополнительном поступлении водяного пара с более теплой испаряющей поверхности в холодный воздух, туман охлаждения - при охлаждении воздуха ниже температуры точки росы. При этом содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения и частично конденсируется. Наиболее часто возникают туманы охлаждения. Белый свет сильно рассеивается туманом вследствие значительного превышения диаметра частиц влаги длин волн лучей спектра. Через туман хорошо проходят только инфракрасные лучи, длина волны которых больше диаметра капелек тумана. При прохождении через туман света, отраженного от предметов, часть лучей доходит до объектива съемочной камеры, а другая рассеивается, до объектива доходит множество ослабленных лучей, исходящих от всей массы тумана. Дошедшие до объекти-ва лучи рисуют изображение предмета, а рассеянные наклады-вают на него равномерную серую вуаль, снижая контраст изображения. При большой густоте тумана его вуалирующее действие значительно, рисунок изображения не наблюдается, фото-материал в съемочной камере равномерно засвечивается рассеянным светом. Туман обладает собственной яркостью, в большинстве слу-чаев больше яркости объекта, поскольку «источником света» в данном случае является он сам. В тумане горизонтальные и вертикальные поверхности имеют одинаковую освещенность. В первую очередь в тумане рассеиваются синие, а в последнюю - красные лучи спектра, поэтому цветной объект, в зависимости от плотности тумана, вначале теряет синие, затем зеле-ные и последними насыщенные красные тона. По этой причине лицо человека, снятое в тумане, не теряет своих розоватых оттенков. Ярко-красные цвета, огонь и источники красного цвета в тумане видны хорошо. С увеличением расстояния от съемочной камеры до объекта цвет объекта в тумане быстро теряется. На определенных расстояниях изображение объекта принимает пастельные тона, так как туман сильно разбеливает цвет, накладывая на каждый цветовой тон дополнительную белую вуаль со смягчением контуров и рельефов. При съемках против Солнца (котражур), когда его просвечивание ощущается, туман краснеет, а фон проступает как бы сквозь красноватую пелену. При съемках от Солнца (в северную сторону) туман выглядит бесцветным, серым или синеватым в зависимости от его плотности. Морось - атмосферные осадки в виде очень мелких капель диаметром до 0,5 мм (крупнее капель тумана и мельче капель дождя). Выпадает морось из слоистых и слоисто-кучевых облаков и в зависимости от плотности имеет свойства тумана или дождя. Дождь - атмосферные осадки, выпадающие из облаков в ви-де капель воды диаметром от 0,5 до 6...7 мм. Оптическое влияние дождя заключается в том, что между съемочной камерой и объектом съемки появляется дополнительная оптическая среда в виде плотной водяной пелены, поглощающей и рассеивающей свет. При дожде капли сами становятся светящейся средой, экс-понирующей фотопленку (как, например, туман), поэтому отдаленные черные или цветные объекты не могут быть изображены ни чисто черными, ни насыщенно цветными. Цвет разбеливается вуалирующим действием дождя так же, как и туманом. При плотном сплошном дожде прежде всего перестают различаться синие, потом зеленые, а затем красные цвета. Дополнительно к этому, под дождем возникает блеск всех без исключения поверхностей, так как пелена дождевой воды делает их глянцевыми, а рельефы глянцевых поверхностей хорошо выделяются. На складках, изгибах и неровностях поверхно-стей возникает рефлексный свет, позволяющий хорошо видеть форму и объемы предметов. Лужи воды на земле, асфальте, мо-стовой отражают свет неба, создавая дополнительную освещенвость с нижней точки, при наличии которой иногда можно исключить нижнюю подсветку сюжетно важных деталей объекта. Блики и рефлексы позволяют вести съемку против самой светлой части неба (своеобразный контражур) и получать изображение при относительно минимальных освещенностях. При черно-белой съемке во время дождя можно получать многоплановые изображения (особенно в пейзаже), а при цветной - такой, например, рисунок, на котором цвет на переднем плане изображения относительно насыщен, а в глубине перспективы воспроизводится в ахроматической гамме черных и серых тонов (красный сигнал светофора на переднем плане с серым тоном дальних планов). Рефлексы и блики при этом передают ощущение объемной формы и воздушной (тональной) перспективы. Облачность в зависимости от характера облаков и степени их распределения по небу создает различную освещенность в цветность дневного освещения. Ощущается резкая разница по интенсивности, контрастности и спектральному составу освещения при Солнце с безоблачным небом и при сплошной облачности с закрытым Солнцем, Площадь облаков по отношению к небо-своду влияет на долю рассеянного, отраженного и прямого света Солнца в общем дневном освещении. Наибольшая освещенность наблюдается тогда, когда небо почти полностью закрыто тонкими светлыми облаками при открытом или слегка завуалированном Солнце, наименьшая - когда небо затянуто облаками (пасмурная погода). Наибольший контраст дневного освещения наблюдается при открытом Солнце и чистом синем небе, поскольку освещенность от неба в 6...8 раз меньше освещенности от Солнца (значительный контраст). Меньший контраст - при небе, частично закрытом белыми облаками, хорошо отражающими солнечный свет, а минимальный контраст или отсутствие его - при небе, полностью закрытом облаками. Данные об освещенности и цветности дневного освещения приведены в справочнике.

15.06.2005

Единственным источником естественного освещения является солнце...

Оно излучает прямой солнечный свет, часть которого рассеивается в атмосфере и создает рассеянное излучение. Таким образом, различают свет, падающий непосредственно от солнца и свет «неба» - солнечного света рассеянного атмосферой.

Естественное освещение меняется в зависимости от времени дня, состояния погоды и времени года. Главная особенность естественного освещения - непостоянство интенсивности и спектрального состава его излучения. Изменение освещенности подвержено влиянию закономерных и случайных факторов.

Закономерные факторы, влияющие на изменчивость естественного освещения - высота солнца над горизонтом и географическая широта. Случайные факторы определяются состоянием атмосферы - ясно, дождь, туман. Случайным дополнительным фактором является отражение света от земли и окружающих предметов.

С восходом солнца увеличивается интенсивность света и его цветовая температура . Примечателен тот факт, что в силу преломления солнечных лучей в атмосфере мы видим восход солнца несколько раньше, а закат - чуть позже, чем это имеет место в действительности. Расчеты показывают: когда мы видим, что нижний край Солнца коснулся горизонта, в действительности оно уже зашло.

Лучи, входящие в состав солнечного света, фиолетовые, синие, голубые и зеленые, преломляются в атмосфере Земли сильнее, чем желтые и красные. Поэтому первые лучи при восходе Солнца - синий и зеленый, так же как и последний луч заходящего солнца.

Из-за рассеивания в атмосфере синий луч не наблюдается. Зеленый луч - редкое зрелище. Его удается увидеть при очень чистом, спокойном и однородном воздухе, когда вплоть до горизонта отсутствуют конвекционные восходящие потоки в атмосфере. Чаще всего зеленый луч наблюдают на берегу спокойного моря.

Таблица 1.2.

Спектральная характеристика естественного освещения
Фазы дневного освещения	Цветовая температура излучения, К
Прямые солнечные лучи при восходе и заходе солнца	2200
Прямой солнечный свет через час после восхода солнца	3500
Прямой солнечный свет ранним утром и в предвечернее время	4000.. .4300
Солнечный свет в полдень летом	5400... 5800
Рассеянный дневной свет в тени летом	7000
Рассеянный дневной свет в пасмурную погоду	7500... 8400
Свет от голубого неба	9500.. .30000

В зависимости от высоты солнца над горизонтом естественное освещение делится на периоды эффективного, нормального и зенитного освещения.

Период эффективного освещения характеризуется малой освещенностью и большим содержанием оранжево-красных лучей в естественном свете. При восходе и закате они равноценны свету ламп накаливания (см. табл. 1.2). Их цветовая температура составляет 3000...3200°К.

Благоприятным для глаз является период нормального освещения. В это время плавно изменяется освещенность и незначительно изменяется спектр естественного освещения.

Период зенитного освещения характеризуется наибольшей разницей освещения горизонтальных и вертикальных поверхностей. Он неприятен для глаз из-за высокого контраста между освещенными участками и освещенностью в тенях. Высокий контраст при зенитном освещении наиболее остро ощущается в южных широтах.

Таблица 1.3.

Освещенность земной поверхности в различные периоды года и часы дня, %
Месяцы	Время суток, час
Месяцы
Июнь
Май - июль
Апрель - август
Март - сентябрь
Февраль - октябрь
Январь - ноябрь
Декабрь
	Данные приведены для средней полосы (широта 55°)

В безоблачную погоду, при отсутствии дымки, колебания освещенности, связанные с влиянием атмосферных факторов, невелики. Относительные средние характеристики естественного освещения в безоблачную погоду в зависимости от времени суток приведены в табл. 1.3.

На характер естественного освещения значительное влияние оказывает состояние атмосферы - густота облаков, их высота и расположение по отношению к солнцу, дымка, туман, дождь, снег. При этом изменяется освещенность объектов, контрастность и спектральная характеристика света.

Например, при наличии кучевой облачности освещенность незатененных объектов, освещенных солнцем, увеличивается на 25%, а освещенность в тени возрастает в два с половиной раза. Контрастность освещения снижается приблизительно в два раза в сравнении с освещением в безоблачную погоду. При сплошной облачности наблюдается значительное уменьшение освещенности и контрастности освещения.

С восхождением солнца постепенно увеличивается не только интенсивность света, но и его цветовая температура. Взвешенные в воздухе частицы меньше рассеивают лучи коротковолновой части спектра - фиолетовых, синих и голубых. Увеличение доли синих лучей приводит к расширению коротковолновой части спектра и, следовательно, к увеличению цветовой температуры дневного освещения.

Цветовая температура - это мера объективного впечатления от цвета данного источника света. По определению, цветовой температурой характеризуются источники света с непрерывным спектром излучения, которые излучают свет от нагретого тела.

Зимнее и летнее время

Человек стремится вставать с рассветом, чтобы максимально использовать световой день. Отсюда берет начало идея летнего и зимнего времени, по которому сейчас живут во многих странах мира. Совмещение времени бодрствования со светлыми часами суток позволяет экономить потребление электроэнергии: весной стрелки часов, идущих по поясному времени, переводят на час вперед, а осенью ставят опять по поясному времени.

На рис. 1.6 показано изменение светлого и темного времени суток в течение года для широты 50° (широта Киева). Границей между светлым и темным временем принято считать начало или конец так называемых гражданских сумерек, то есть времени, когда Солнце опустилось за горизонт на 6°. По вечерам к этому моменту на улицах города следует включать освещение. На графике указано солнечное истинное время.

Среднестатистический человек встает в 7 утра и ложится в 23 часа по местному времени. На графике время бодрствования такого человека отмечено двумя горизонтальными пунктирными линиями. Начиная с марта, он встает после рассвета. Переводя часы вперед, его заставляют вставать раньше (сплошные горизонтальные линии). Это оправдано тем, что он будет вставать в светлое время суток, и расходовать меньше электроэнергии на освещение.

Возвращение на зимнее время в октябре к экономии электроэнергии не приводит. Как оказалось, это делается исключительно для того, чтобы зимой люди не вставали много раньше восхода Солнца. Поэтому переход на зимнее время представляется не оправданным.

Рационально вернуться к декретному времени, отказаться от ежегодного перевода часов и жить при неизменном отсчете, который будет отличаться на один час вперед в сравнении с поясным временем. Такой ритм жизни, с биологической точки зрения, наиболее благоприятен для человека.

В последнее время все большие приходится задумываться об экономии энергоносителей. Цены на свет и газ постоянно растут, приходится думать об использовании бесплатных источников энергии. Владельцам частных домов и дач неплохо поможет сэкономить уличное освещение на солнечных батареях.

Плюсы и минусы

Сада, придомовой территории требует больших затрат — требуется не только установить светильники, но и проложить кабель. Более надежна , а это большой объем земельных работ, плюс солидные затраты на кабель, так как он должен быть в защитной оболочке, а лучше — в броне. Но это не все — в процессе эксплуатации приходится оплачивать солидные счета за электроэнергию — освещение работает ежесуточно, по 6-8 часов. Частично решить проблему может уличное освещение на солнечных батареях.

Достоинства

Почему частично? Потому что наиболее «ответственные» зоны (ворота, парковка, входные двери) придется освещать стационарно — так надежнее. Зато на остальной площади можно поставить светильники на солнечных батареях. Они имеют целый ряд преимуществ.

Недостатки

Как видите, плюсов немало, главный из которых — экономия электроэнергии и очень простой монтаж/демонтаж. Но и минусы есть:

Как видите, вариант не идеальный, но действительно помогает экономить на электричестве, ведь штатное освещение ответственных зон — это далеко не половина расходов на общее освещение двора и сада.

Уличные светильники на солнечных батареях могут иметь различную форму, внешний вид, способ установки, но все они состоят из определенного набора элементов:

Как вы поняли, принцип работы такой: в светлое время суток солнечные лучи улавливаются солнечной панелью, где превращаются в электрическую энергию и передается а аккумулятор. При наступлении сумерек (освещенность 20 Лк) контроллер включает подачу электроэнергии, светодиодная лампа загорается. Утром на рассвете (при освещенности 10 Лк) освещение отключается.

Выбор светильников для уличного освещения на солнечных батареях

В торговой сети есть светодиодные уличные светильники с очень большим разбросом цен — от ста рублей до десятков тысяч. Порой есть модели, которые выглядят почти одинаково, но очень отличаются по цене. Как это понимать и как выбрать осветительные приборы для уличного освещения на солнечных батареях? Все просто — надо смотреть технические характеристики. Именно в них вся разница.

Мощность

При устройстве освещения необходимо учитывать, сколько света может давать светильник. От этого зависит количество светильников и расстояние, на котором их необходимо устанавливать друг от друга. В технических характеристиках обычно указывается мощность в ваттах, а в случае со светодиодными светильниками она мало о чем говорит.

Чтобы понять уровень освещенности, можно сравнить с аналогом обычной лампы накаливания — их мощность нам более-менее понятна, а также можно перевести этот показатель в Люмы (Лм) — единицы измерения освещенности. Так реально можно оценить насколько эффективной будет именно этот светильник.

Как понимаете, модели с мощностью 1 Вт дают не так уж и много света — примерно как 20 Вт лампа накаливания, потому использовать их можно только для подсветки или маркировки участка — обозначения дорожек, подсветки беседок и т.д.

Класс защиты и материал корпуса

Чтобы уличное освещение на солнечных батареях работало долго и надежно, необходимо чтобы корпус и световой блок (плафон) имели защиту от попадания пыли и влаги. Желательно чтобы класс защиты был не ниже IP44 (больше цифры — это хорошо, меньше — плохо).

Также стоит обратить внимание на материал из которого изготовлены светильники. Обычно это специальный ударопрочный пластик или металл. Если «металл» — отличный от нержавеющей стали или алюминия, предпочтение лучше отдать пластикам. Они точно не ржавеют и длительное время сохраняют хороший внешний вид.

Вид и способ монтажа

По способу монтажа светодиодные уличные светильники делят на несколько групп:

Установка в грунт. Это группа светильников на ножках разной высоты — от 20-30 см до метра и выше. Их установка чрезвычайно проста — они просто втыкаются в грунт в нужном месте.
Самая обширная группа — светильники просто втыкаются в грунт
Светильники-столбы. Как правило, это более высокие модели с высотой ножки от 1,5 метров и выше. Они тоже могут устанавливаться грунт, но требуют уже более серьезных мер по установке — имеют большую высоту и вес. Придется делать лунку, вставлять в нее столб, засыпать грунтом и уплотнять его. Есть модели для установки на твердое покрытие — плитки, асфальта и т.д.
Настенные светильники на солнечных батареях. Есть в разных стилях — от классического «фонарного» дизайна, до моделей в современном стиле. Монтироваться могут на стену, забор, заборные столбы.
Подвесные. Вариантов тоже немало — есть модели, которые можно крепить к потолку, балке и т.п., а есть которые можно развесить на ветках.
Встраиваемые в грунт, дорожки, лестницы. Очень практичные модели, которые позволяют осветить даже лестницы, причем подсвечивают не сверху, как обычно, а на уровне ступеней. Интересное и практичное решение — при таком варианте свет не слепит глаза, а освещенность остается хорошей.
Подсветка лестниц — удобно, экономно и красиво
Декоративные. Выполнены в виде различных фигурок. В дневное время они выглядят как обычный декор, в ночное дополнительно еще излучают свет. Монтажа в данном случае нет — просто ставят светильник в предназначенное для него место.

Выбор уличных светильников на солнечных батареях для уличного освещения действительно велик. По стилю, размерам, цене ассортимент большой, так что можно выбрать.

Автономное уличное освещение на солнечных батареях

При массе плюсов уличное освещение при помощи отдельных светильников на солнечных батареях имеет существенный недостаток: запас энергии в аккумуляторах мизерный. После пасмурного дня его хватает всего на несколько часов. В ясный солнечный день «лишняя» энергия пропадает, так как емкость аккумулятора ограничена и он не в состоянии принять больше. Проблему можно решить, если поставить мощную солнечную батарею, подключить к ней аккумулятор и светильники. В этом случае использовать можно любые светодиодные светильники, которые могут работать от 12 В.

Плюс такого решения — имеется некоторый запас энергии (зависит от емкости аккумулятора), что гарантирует работу даже после пасмурного дня. Недостатки — высокая цена и необходимость прокладки кабелей, так как все требуется объединить в единую систему.

Уличное освещение на солнечных батареях: фото-идеи

В этом разделе собраны интересные на наш взгляд идеи подсветки участка и светильники, работающие от солнечных батарей.

В прошлом любое пространство находилось в тотальной зависимости от естественного освещения. Было время, когда это вышло из моды и люди прятали интерьер своего дома за многослойными занавесами. Сегодня человечество вновь возвращается к максимально активному использованию природного освещения, ведь оно приносит комфорт и хорошее самочувствие.

К тому же - и это немаловажно! - эффективное использование естественного света снижает потребление электроэнергии на 50–80%. Мы расскажем о том, как «поймать» солнечный свет и сделать его своим союзником.

Естественный свет в комнатах

Циркадные ритмы человека, от которых напрямую зависит наше здоровье, регулируются различными качествами света: его цветом, направлением, количеством. Солнце и вращение Земли - главные дирижеры этого оркестра.

Известный римский архитектор I века Витрувий доказал, что светом можно даже лечить, и настаивал на важности определённой ориентации постройки по сторонам света.

К современным зданиям предъявляют следующие требования:

с начала весны до начала осени все жилые комнаты в доме должны получать прямые солнечные лучи минимум 2,5 часа в сутки;
60% комнат в доме должны быть хорошо освещены;
площадь окна должна составлять около 1/5 от площади помещения;
верх окна нельзя располагать ниже 1,9 м от пола (чем выше потолок, тем выше должно быть окно);
расстояние от окна до противоположной стены не должно превышать 6 м, а расстояние между окнами - полутора метров.

Решая, в какой части помещения располагать ту или иную комнату, обязательно учитывайте интенсивность освещения. Так, для детских, гостиных, рабочих кабинетов и других комнат, где мы проводим основное время бодрствования, предпочтительнее выбирать более освещённые помещения, с окнами, ориентированными на юг или восток.

При зонировании комнат уделяют внимание функциональности: рабочие поверхности, письменные и обеденные столы располагают в самых светлых зонах помещения, а вот места отдыха могут быть освещены слабее.

Стратегии естественного освещения

Естественное освещение бывает следующих видов:

боковое - проникает через стену по периметру здания, т. е. через обычные окна;
верхнее - проникает через окна в верхней части стен или крышу;
двусветное - его организуют за счёт расположенных друг над другом окон в больших и глубоких помещениях.

Выбрать ту или иную стратегию освещения можно лишь на стадии проектирования жилища. Однако и с готовым домом или квартирой можно поработать, чтобы уловить как можно больше солнечного света.

При нехватке света готовые оконные проемы можно увеличить, и даже прорезать дополнительные.
Улучшают освещённость специальные отражающие поверхности, которые направляют свет из окна на потолок, откуда он рассеивается по комнате.
Потолок, стены и пол должны обладать достаточными отражающими свойствами: для потолка коэффициент отражения составляет 80%, для стен - 50–70%, для пола - 20–40%.
Чтобы помещение казалось светлее, в нем стараются использовать светлые тона: это касается окраски стен, пола и потолков, предметов интерьера.
За счёт отражения солнечных лучей освещённости добавляют зеркала и гладкие лакированные поверхности.
Следите за тем, чтобы окна не заслоняли густые кусты и ветви деревьев.
Если хочется избавиться от прямых солнечных лучей, например, в рабочей зоне у окна, можно занавесить нижнюю его часть. Общее освещение на кухне при этом сохранится.

Не стоит сильно увлекаться в «ловле» естественного света, ведь комната может получиться пересвеченной, а глянцевый пол будет бить по глазам отражённым полуденным Солнцем. Важно выдержать равномерность.

Природный свет, цвет и светильники

Север: здесь всегда несколько приглушённый холодный свет, который можно удачно скорректировать за счёт соответствующих оттенков желтого, красного, оранжевого, коричневого, и, как ни странно, белого. Голубой и зелёный цвет в такой комнате заставят человека зябнуть.

Юг: здорово, тепло и солнечно! Вы можете смело экспериментировать с цветами, а в случае слишком яркого естественного освещения (юго-восточное окно) скорректировать его шторами соответствующей плотности.

Восток: светлое начало дня сменяется мрачным вечером. В таком интерьере уместна комбинация тёплых и холодных оттенков, помогающая выровнять неравномерное освещение. Радостное настроение создадут контрастные сочетания бирюзового и терракотового, сиреневого и золотого.

Запад: Вторая половина дня в такой комнате насыщена светом. Используйте спокойные, нейтральные тона, контрастные цвета. Северо-запад потребует теплых пастельных оттенков золотисто-желтого, юго-запад - серебристо-серого, зеленовато-голубого.

Искусственное освещение должно следовать за естественным и органично его дополнять. Очень удобны системы управления с датчиками освещённости и присутствия, позволяющие включать светильник лишь тогда, когда в нем возникает реальная необходимость.

Не следует забывать и о , цветопередаче ламп, чтобы в вечернее время ваш интерьер соответствовал своему предназначению и не терял тщательно созданной привлекательности.