Oświetlenie zewnętrzne na osiedlach mieszkaniowych - projektowanie i wybór opraw

Odpowiednio dobrane oświetlenie zewnętrzne na osiedlach mieszkaniowych, również terenów zieleni czy stref relaksu, mają duży wpływ na poprawę ich estetyki, a co za tym idzie – atrakcyjności dla mieszkańców.

Spis treści

1. Oświetlenie zewnętrzne – wytyczne i normy
2. Oświetlenie zewnętrzne a barwa światła
3. Oświetlenie zewnętrzne - charakterystyka opraw 
4. Systemy sterowania oświetleniem zewnętrznym
5. Oświetlenie zewnętrzne – koszty i zyski

Oświetlenie zewnętrzne – wytyczne i normy

Na terenie osiedli znajdują się drogi o niskim natężeniu ruchu oraz piesze i rowerowe. Dobierając oświetlenie dla takich obszarów, należy odnieść się do zaleceń normy PN-EN 13201:2016, dotyczącej oświetlenia dróg.

Wskazuje ona m.in. konieczność wykonania projektu fotometrycznego, który pozwoli dobrać odpowiednie rodzaje opraw oraz sprawdzić, czy określone w dokumencie wymagania odnośnie do parametrów oświetlenia zostały spełnione. Zgodnie ze wspomnianą normą drogi osiedlowe należą do klasy oświetleniowej P, czyli dróg i stref dla ruchu z niską prędkością. Zalicza się tu drogi piesze i rowerowe, chodniki i ścieżki rowerowe, uliczki osiedlowe, obszary niezależne od jezdni. Wymagania im stawiane ograniczają się jedynie do poziomu średniego natężenia oświetlenia i równomierności natężenia.

Do oświetlania terenów zewnętrznych osiedli mieszkaniowych wykorzystywane są oprawy o różnej konstrukcji i różnym przeznaczeniu. Ich budowa oraz wykonanie poszczególnych elementów, m.in. takich jak klosz czy odbłyśnik, determinuje sposób, w jaki oprawy emitują światło – bezpośrednio, pośrednio, bezpośrednio-pośrednio, decydują o stopniu przepuszczalności światła, jego rozproszeniu czy rozkładzie strumienia  świetlnego.

Oświetlenie zewnętrzne a barwa światła

W przypadku terenów zewnętrznych osiedli mieszkaniowych można stosować oświetlenie o różnej temperaturze barwowej – od białej ciepłej (ok. 3000 K) przez neutralną (ok. 4000 K) po białą zimną (ok. 5000 K). Kiedyś powszechnie używano lamp sodowych wysokoprężnych, których temperatura barwowa wynosiła ok. 2000 K, obecnie tego typu rozwiązania nie są już wykorzystywane ze względu na słaby efekt świetlny. Białe światło powoduje postrzeganie otoczenia jako jaśniejszego oraz bardziej naturalnego i jest ono preferowane przez większość ludzi. Światło takie podnosi poczucie bezpieczeństwa, pozwala łatwiej rozpoznawać twarze i sylwetki ludzi, eliminując w ten sposób dyskomfort związany z potencjalnym niebezpieczeństwem napaści. Ponadto jasna barwa światła zapewnia lepszą jakość nagrań z monitorowanych terenów, takich jak parkingi, alejki czy place zabaw.

• Jak światło kształtuje przestrzeń 

Odpowiedni dobór barwy światła umożliwia również kształtowanie atmosfery danego miejsca. Według  różnych badań skwery i parki należy oświetlać światłem o temp. barwowej ok. 3700 K, ponieważ wieczorem człowiek powinien unikać światła o dużej zawartości barwy niebieskiej w widmie, która obniża poziom melatoniny w organizmie, co może powodować trudności w zasypianiu. Temperatura barwowa zimna ok. 5000–6000 K pozwala jednak lepiej wyeksponować zieleń.

Wskaźnik oddania barw to parametr ten mówi o oddawaniu barw, a jego maksymalna wartość to Ra = 100. W tablicy poniżej przedstawiono ocenę wskaźnika z uwzględnieniem zastosowania oświetlenia zewnętrznego i wewnętrznego. Jeszcze niedawno powszechnie stosowano źródła sodowe wysokoprężne, dla których wskaźnik nie przekraczał 40–60, co powodowało słabą rozpoznawalność barw. Roślinność osiedli przy takim oświetleniu miała kolor brązowy zamiast zielonego.

Niski wskaźnik wpływał również na słabą jakość nagrań z monitoringów osiedlowych. Obecnie przyjmuje się, że dla oświetlenia zewnętrznego należy używać oświetlenia o Ra nie mniejszym niż 60. Coraz powszechniej wykorzystywane rozwiązania LED charakteryzują się wysokim wskaźnikiem oddawania barw, który zazwyczaj zawiera się w zakresie ok. 80-90.

Oświetlenie zewnętrzne - charakterystyka opraw 

• Oprawy uliczne

Do oświetlenia dróg osiedlowych i chodników mogą być wykorzystywane oprawy uliczne małej mocy (zazwyczaj klasy P4 czy P5), które przy zachowaniu odpowiedniej odległości słupów o wysokości 3-4 m bardzo dobrze oświetlą powierzchnię chodników czy uliczek osiedlowych, zapewniając spełnienie wymagań normy PN-EN 13201:2016.

W przypadku opraw ulicznych LED odpowiednia bryła fotometryczna (tzw. rozsył strumienia świetlnego w przestrzeni) kształtowana jest m.in. poprzez zastosowanie układu soczewek. Dzięki temu na rynku dostępne są oprawy o zróżnicowanej fotometrii, którą można dobrać w zależności od potrzeb.

• Oprawy parkowe

Dostępne na rynku oprawy parkowe różnią się od siebie konstrukcją, designem oraz wspomnianą wcześniej fotometrią, czyli rozsyłem strumienia świetlnego, który może być kierunkowany przez układ soczewek i/lub odbłyśniki czy klosze w oprawie. Najprostszą konstrukcję mają oprawy typu szklana kula, charakteryzujące się okrągłym szklanym kloszem – przezroczystym lub mlecznym. Wadę takich rozwiązań stanowi niska efektywność doświetlania chodników i dróg osiedlowych, ponieważ większość strumienia świetlnego emitowana jest ku górze. Mieszkańcy osiedli na niższych piętrach często uskarżają się, że oprawy świecą w okna i nie pozwalają spać, dlatego producenci oświetlenia wyciągnęli wnioski i wprowadzili na rynek klosze z pomalowaną górną częścią, co ogranicza emisję światła w górę.

Oprawy parkowe przeznaczone są przede wszystkim do montowania na słupach, lecz można również instalować je na wysięgnikach (aluminiowych lub stalowych). W oprawach tych stosuje się zazwyczaj źródła światła na gwint E27, a konstrukcja oprawy zapewnia możliwość łatwego i szybkiego ich montażu lub demontażu. W oprawach tego typu dawniej wykorzystywano lampy rtęciowe, sodowe wysokoprężne lub metalohalogenkowe, co wymagało użycia odpowiedniego układu zasilania, który dodatkowo zwiększał zużycie energii elektrycznej o ok. 10%. Obecnie jako zamienniki można zastosować tzw. retrofity LED, zmniejszające zużycie energii elektrycznej i poprawiające jakość światła. Źródła te mogą być  wykorzystywane również w innych oprawach oświetleniowych. Charakteryzują się skutecznością świetlną na poziomie 90 lm/W, dookólnym rozsyłem światła, a także wysokim wskaźnikiem oddawania, wynoszącym Ra = 80. Konstrukcja retrofitów LED zapewnia zachowanie warunków termicznych gwarantujących wysoką trwałość.

Dookólny rozsył światła z użyciem oprawy mlecznego klosza z poliwęglanu pozwala osiągnąć dobre  rozproszenie strumienia świetlnego przy jednoczesnej eliminacji niepożądanego efektu olśnienia. Producenci opraw parkowych oferują także oprawy ze zintegrowanymi diodami LED. Charakteryzują się one wysoką skutecznością świetlną, dochodzącą nawet do 150 lm/W. Dostępne są modele o mocy od 30 do 150 W, dzięki czemu inwestor może dobrać odpowiednie rozwiązanie w zależności od wysokości i rozstawu słupów. Oprawy te w odróżnieniu od tradycyjnych kloszy precyzyjnie kierują wiązkę światła ku dołowi, dzięki temu energia i światło są efektywnie wykorzystywane.

Żywotność tego rodzaju opraw dochodzi nawet do 100 000 godzin, co w przełożeniu na czas pracy oświetlenia ulicznego, wynoszącego ok. 4150 h/rok, zapewnia ok. 25 lat pracy. Zakres ich temperatury roboczej osiąga od -30 do 45°C, co sprawia, że nawet najchłodniejsza zima czy najcieplejsze lato nie wpłyną negatywnie na ich działanie. Korpusy opraw parkowych LED wykonane są zazwyczaj z aluminium, stali lub żeliwa, a klosze i dyfuzory z poliwęglanu. Cechuje je także stopień szczelności IP65 oraz wysoki wskaźnik odporności na uszkodzenia mechaniczne IK08, IK10 (w przypadku korpusów stalowych). Oprawy dostępne są w różnych wariantach temperatury barwowej oświetlenia – 3000, 4000, 5000, a nawet 6000 K.

• Naświetlacze LED

Oprócz opraw ulicznych i parkowych do oświetlenia terenów osiedli mieszkaniowych można wykorzystywać naświetlacze LED. Sprawdzą się one na parkingach czy przy wjazdach na zamknięte osiedla, np. przy szlabanach, ale także do oświetlenia placów zabaw, boisk lub innych rozległych terenów. Ponadto mogą służyć do podświetlania roślinności. Naświetlacze LED są oferowane w różnych temperaturach barwowych – od 3000 do 5000 K, charakteryzują się wysoką skutecznością świetlną, dochodzącą do 160 lm/W. Dostępne są modele o mocy od kilkudziesięciu do nawet ok. 200 W o różnych bryłach fotometrycznych – rozwiązania symetryczne, asymetryczne, szerokokątne, wąskokątne itp. Oprawy tego typu cechują się zazwyczaj stopniem ochrony IP65 i klasą odporności na uderzenia IK08, dzięki czemu mogą długo oraz bezawaryjnie pracować.

• Plafony

Stosuje się je przede wszystkim do oświetlania wejść do klatek obiektów wielorodzinnych. Mają budowę płaskiego klosza, najczęściej w kształcie koła lub kwadratu, wykonanego z poliwęglanu odpornego na uderzenia (IK10). Szczelnie spasowana konstrukcja oprawy zabezpiecza wnętrze przed zanieczyszczeniami, owadami i wilgocią. Oprawy dostępne są o stopniu ochrony IP54, zatem z powodzeniem mogą być stosowane na zewnątrz budynków w miejscach, gdzie nie będą narażone na bezpośredni strumień wody. Występują również w wersjach z czujnikiem zmierzchu oraz ruchu. Moc opraw w modelach ze zintegrowanym źródłem LED wynosi zazwyczaj od ok. 10 do 25 W, a skuteczność świetlna ok. 90 lm/W. Dostępne są również plafony w wersjach na kompaktowe źródła światła z gwintem E27 i E14, które można wyposażyć w dowolne źródło światła, np. w retrofit LED.

• Słupki LED

Słupki LED stanowią dyskretne rozwiązanie do oświetlania ciągów komunikacyjnych, alejek osiedlowych, miejsc parkingowych oraz placów zabaw. Wykonane są zazwyczaj w wysokiej klasie odporności na uderzenia – IK09, ponieważ mogą być narażone na uderzenia np. piłką. Słupki LED wykonuje się w stopniu ochrony IP65 lub IP66, temperaturze barwowej 3000 i 4000 K. Oprawy tego typu mogą pracować nawet do ok. 100 000 godzin w temperaturach od -40 do 50°C.

Systemy sterowania oświetleniem zewnętrznym

Do sterowania oświetleniem zewnętrznym wykorzystywane są przede wszystkim zegary astronomiczne, które włączają lub wyłączają je w zależności od wschodu i zachodu słońca. Urządzenia te na podstawie informacji o bieżącej dacie i współrzędnych geograficznych lokalizacji zainstalowania same wyznaczają dobowe godziny pracy oświetlenia. Ponadto, zegary astronomiczne mogą oferować również inne funkcje, umożliwiające zaprogramowanie m.in.:

• przerw nocnych, w których nastąpi całkowite wyłączenie oświetlenia,
• korekcji przesunięcia włączenia i wyłączenia oświetlenia,
• ustawienia konkretnej godziny włączenia i wyłączenia oświetlenia niezależnie od cyklu wschodów i zachodów słońca.

Na rynku dostępne są rozwiązania pozwalające na bezprzewodowe odczyty oraz konfigurację za pomocą smartfona lub komputera. Przydatnymi urządzeniami przeznaczonymi do sterowania oświetleniem zewnętrznym są także różnego rodzaju czujniki zmierzchu i ruchu, wykorzystywane w połączeniu z plafonami zainstalowanymi nad wejściami do klatek schodowych lub naświetlaczami przy szlabanach wjazdowych.

Oświetlenie zewnętrzne można również wyposażyć w programowalne ściemniacze, pozwalające na zmianę strumienia świetlnego oprawy np. w samym środku nocy do minimalnego poziomu, ok. 20%, co ogranicza zużycie energii elektrycznej. Coraz powszechniej zaczynają być stosowane inteligentne systemy sterowania jednostką DALI, umożliwiające tworzenie dowolnych scenariuszy oświetleniowych, a także systemy bazujące na sztucznej inteligencji. Wszystkie te rozwiązania mają na celu przede wszystkim generowanie oszczędności energii.

Oświetlenie zewnętrzne – koszty i zyski

Modernizacja oświetlenia zewnętrznego osiedli mieszkaniowych z tradycyjnego na nowoczesne oświetlenie LED, polegająca na wymianie opraw w tzw. modelu 1:1, wiąże się z redukcją zużycia energii średnio o 50-60%. W tabeli poniżej pokazano przykład rzeczywistej modernizacji, podczas której przeprowadzono  wymianę opraw typu szklane kule z lampami sodowymi wysokoprężnymi o mocy 70 W na oprawy uliczne LED o mocy 30 W. W niektórych przypadkach redukcja zużycia energii elektrycznej może być większa (co zależy od stanu wyjściowego), sięgająca nawet 80%. Dodatkowo można ją jeszcze zwiększyć poprzez zastosowanie systemów sterowania oświetleniem za pomocą zegara astronomicznego, różnego rodzaju czujników czy też zaawansowanych, inteligentnych rozwiązań.