CHƯƠNG 1: CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN CHIẾU SÁNG ĐÈN ĐƯỜNG 1. Tổng quan về các loại đèn đường 1. Cấu tạo Đèn đường sử dụng hiện nay là loại đèn cao áp. Đèn cao áp trên thị trường là những loại đèn được lắp đặt những nơi cần không gian chiếu sáng lớn, có công suất lớn để mang đến hiệu suất chiếu sáng hiệu quả.
Các bộ phận của đèn cao áp Đèn cao áp là loại đèn có cấu tạo và chức năng như sau: Ballast: Bộ hiệu chỉnh để điều chỉnh dòng điện phù hợp với những công suất bóng đèn khác nhau. Tụ điện: giữa 2 bản cực đặt song song là lớp điện môi được dùng để cách điện. Chức năng của tụ điện là giúp bóng đèn ổn định độ sáng. Tụ điện được chia thành Tụ hóa, Tụ gốm và Tụ giấy vì chất liệu làm tụ là giấy, mica, gốm tẩm hóa chất để tạo thành điện môi.
Chấn lưu: tạo ra suất điện động tự cảm trong quá trình khởi động. Đây là một cuộn dây khi kết hợp với U nguồn sẽ tạo ra điện áp Ukđ = 400v, điện áp này sẽ tạo ra điện giữa 2 cực đen. Tuy nhiên, điện áp còn tại 2 đầu bóng chỉ khoảng 40V, số còn lại rơi trên chấn lưu trong chế độ xác lập. Các loại đèn cao áp Hiện nay, thị trường có 4 loại đèn cao áp được sử dụng là đèn cao áp Metal Halide, đèn cao áp Sodium, đèn cao áp thủy ngân và đèn LED cao áp: 4 Đèn thủy ngân là loại đèn cao áp được sử dụng đầu tiên, tuy nhiên, đèn có tuổi thọ thấp, sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế lớn lên đến vài trăm vôn.
Quan trọng nhất là, đèn thủy ngân chứa thủy ngân cực kỳ có hại cho môi trường và sức khỏe con người. Đèn cao áp Metal Halide có bóng thẳng và bóng bầu với ánh sáng trắng, độ chiếu sáng cao và rộng hơn. Tiết kiệm nhiều hơn nhờ sử dụng công suất nhỏ, không chứa thủy ngân. Đèn cao áp Sodium phát ra ánh sáng vàng, cùng có dạng bóng bầu và bóng thẳng.
Tuổi thọ của loại bóng này lên đến 20,000 giờ. Đèn có chất lượng chiếu sáng tốt. Đèn led cao áp được sử dụng tương đối rộng rãi để chiếu sáng nhờ kiểu dáng đa dạng, tính năng phong phú, siêu tiết kiệm điện và có tuổi thọ cao. Đèn led được cấu tạo từ 5 bộ phận chính là bóng đèn, thân đèn, mạch đèn, tản nhiệt, bộ nguồn và chip đèn.
Tuy nhiên giá thành của đèn LED lại rất cao. Các loại đèn cao áp hiện nay a. Đèn cao áp thủy ngân b. Đèn cao áp Metal Halide c.
Đèn cao áp Sodium d. Đèn led cao áp Hiện nay, đèn cao áp thủy ngân ít được sử dụng hơn đèn cao áp Metal Halide, đèn cao áp Sodium, đèn led cao áp. Những loại đèn cao áp này được sử dụng rộng rãi hơn và thay thế dần cho đèn cao áp thủy ngân nhờ công nghệ mới, giúp tăng lợi ích kinh tế, tuổi thọ cao, hạn chế sử dụng điện và bảo vệ môi trường. Công suất đèn thủy ngân: 130W - 1000W 5 Công suất đèn Sodium: 70W - 1000W Công suất đèn Metal: 70W - 2000W Công suất đèn led cao áp: 70W - 1000W 1.
Nguyên lý hoạt động đèn cao áp Nguyên lý hoạt động của những loại đèn cao áp này khá tương tự nhau Đèn cao áp Metal Halide: hoạt động theo nguyên lý của phản ứng hỗn hợp muối Indium - Thadium - Natri. Phản ứng này tạo thành những dải sóng 3 màu. Đèn cao áp Sodium: hoạt động tương tự như đèn cao áp Metal Halide theo nguyên lý 3 hỗn hợp muối tạo thành sóng 3 màu. Đèn cao áp thủy ngân: phát sáng được nhờ thủy ngân và khí trơ chứa trong ống thạch anh.
Hơi thủy ngân được tạo ra từ đây sẽ phát sáng khi gặp dòng điện với hiệu điện thế lớn. Đèn led cao áp: đèn led hoạt động giống như các loại đèn diot bán dẫn khác. Khối bán dẫn này có 2 loại tiếp giáp n và p. Trên khối bán dẫn có các lỗ trống tự do có điện tích dương, khối bán dẫn chứa điện tử tự do bị hút và tiến đến gần nhau, sau đó kết hợp với nhau để tạo thành các nguyên tử trung hòa.
Cuối cùng là giải phóng năng lượng thành ánh sáng, chiếu ra bên ngoài theo hướng đi đã được định sẵn thông qua các lớp bảo vệ. Sơ đồ nối dây đèn cao áp 6 1. Ứng dụng đèn cao áp Đèn cao áp được sử dụng và áp dụng vô cùng đa dạng trong cuộc sống. Tùy thuộc vào công suất của đèn mà sử dụng cho những nhu cầu chiếu sáng khác nhau.
Đèn công suất lớn được dùng chiếu sáng cho địa điểm cần ánh sáng lớn và mạnh như nhà máy, đường phố, công viên, sân vận động, rạp hát, siêu thị. Đèn công suất vừa và nhỏ được sử dụng trong nhà, thay thế cho các loại đèn compact chiếu sáng gia đình. Ứng dụng đèn cao áp trong chiếu sáng đèn đường 1. Tiêu chuẩn lựa chọn bóng đèn cao áp 1.
Khả năng điều chỉnh độ sáng Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà điều chỉnh độ sáng tại những khu vực khác nhau. Đây là yếu tố cần được lưu ý khi lựa chọn bóng đèn cao áp.2 Thông số bóng đèn Chỉ số điện năng tiêu thụ trong một giờ càng lớn thì càng tốn điện, nên lựa chọn những loại đèn sử dụng điện năng tiêu thụ thấp. Tiết kiệm tối đa điện năng tiêu thụ. Chỉ số hiệu suất phát sáng Lumen, chỉ số này càng cao thì đèn phát sáng càng mạnh.
Vị trí lắp đặt Thẩm mỹ là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Nên lựa chọn bóng đèn màu gì, kích thước như thế nào, lắp đặt ra sao cho thích hợp với từng khu vực và từng nhu cầu 7 chiếu sáng là điều khá quan trọng. Nên tham khảo đầy đủ các thông tin về vị trí và tính năng sử dụng của từng loại bóng để chọn lựa cho phù hợp với từng không gian. Tuổi thọ đèn cao áp Tuổi thọ trung bình của đèn thủy ngân cao áp là 10,000 - 24,000 giờ chiếu sáng Tuổi thọ của đèn led cao phải 7 - 8 năm mới cần bảo dưỡng với 35,000 - 50,000 giờ chiếu sáng.
Tuổi thọ đèn Sodium là 20,000 giờ Tuổi thọ trung bình của đèn Metal Halide là 6,000 - 15,000 giờ 1. Ưu nhược điểm của đèn cao áp 1. Ưu điểm Đèn Metal Halide và led cao áp mang đến hiệu quả chiếu sáng lớn Đèn led không chứa các tia UV, tia tử ngoại, tia cực tím nên thân thiện với con người và môi trường Đèn led chiếu sáng Metal giúp không gian được chiếu sáng tốt, mang đến nguồn sáng cực lớn, thích hợp với những khu vực công cộng cần sự chiếu sáng tập trung 1.2 Nhược điểm Chi phí cho đèn led cao áp khá lớn, thường là được nhập khẩu mà không được sản xuất trực tiếp. Tuy nhiên, thị trường cũng có khá nhiều loại đèn được nhập khẩu rẻ tiền với giá thấp khiến khách hàng không biết nên lựa chọn như thế nào.
Tuổi thọ của các loại đèn cao áp Metal và Sodium khá thấp, chất lượng chiếu sáng cũng không tốt như lúc ban đầu 1. Các tính năng của đèn cao áp Phù hợp với nhiều công trình chiếu sáng, nhiều lĩnh vực chiếu sáng khác nhau Đảm bảo khả năng chiếu sáng, không gây ảnh hưởng hoạt động sinh hoạt Tiết kiệm điện năng và tiết kiệm chi phí chiếu sáng cho không gian chiếu sáng diện rộng Thân thiện tối đa với môi trường, đảo bảo an toàn cho sức khỏe con người, không gây độc hại 8 Có nhiều sự lựa chọn để đưa ra chọn lựa hợp lý nhất Chóa đèn, nắp và thân đèn được làm từ chất liệu nhôm đúc áp lực cao không hấp thụ ánh sáng mà còn có khả năng phản tốt. Chống oxy hóa hay rỉ sét dưới tác động của môi trường Đèn được thiết kế đơn giản, thuận lợi cho việc lắp đặt 1. Một số giải pháp điều khiển tiết kiệm năng lượng đèn đường Những năm gần đây, ở Việt Nam, nhiều giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị chiếu sáng cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng như: sử dụng công nghệ đèn chiếu sáng hiệu suất cao (đèn huỳnh quang T5, T8; đèn huỳnh quang compact; đèn LED; đèn OLED; đèn hơi natri áp xuất thấp hoặc cao; đèn hơi halogen kim loại; đèn không điện cực LVD); nâng cao hiệu suất các thiết bị trong bộ đèn (choá đèn, chấn lưu).
Ngoài việc áp dụng công nghệ chiếu sáng hiệu suất cao để tiết kiệm điện năng, thì một vấn đề rất được quan tâm là sử dụng hợp lý công suất chiếu sáng cho phù hợp với nhu cầu chiếu sáng. Đặc biệt là đối với chiếu sáng ở các nơi công cộng, do vào ban đêm khi mật độ giao thông rất thấp, việc duy trì 100% công suất chiếu sáng là không cần thiết. Vì vậy, việc triết giảm công suất chiếu sáng trong thời gian này là yêu cầu bắt buộc đối với chiếu sáng công cộng hiện đại. Để giải quyết vấn đề nêu trên một số các giải pháp cơ bản có thể áp dụng như: Giải pháp 1: Tắt luân pha các bóng đèn vào ban đêm, cắt giảm năng lượng chiếu sáng bằng biện pháp tắt luân pha đến 50% số bóng đèn khi vận hành vào ban đêm, lưu lượng giao thông thấp.
Giải pháp này đã tiết kiệm đến 50% điện chiếu sáng, tuy nhiên vẫn tồn tại một số nhược điểm như sau: + Số bóng đèn tham gia chiếu sáng vào ban đêm vẫn không tránh khỏi hiện tượng quá điện áp nguồn nên giảm tuổi thọ đáng kể; + Ánh sáng trên các tuyến đường không đồng đều, vùng tối, vùng sáng bởi việc tắt luân pha các bóng đèn gây ra, ảnh hưởng đến an toàn giao thông và mỹ quan đô thị. 9 Giải pháp 2: Sử dụng chấn lưu hai mức công suất hoặc sử dụng chấn lưu phụ mắc thêm cho chấn lưu thường để tạo thành tổ hợp chấn lưu hai mức công xuất để giảm công suất tiêu thụ của đèn vào ban đêm khi nhu cầu chiếu sáng giảm bớt. Giải pháp này áp dụng trong thiết kế mới các dự án đèn đường và phải đảm bảo chất lượng điện áp ổn định. Ưu điểm thiết bị gọn, tổn hao thấp.
Nhược điểm là giá thành thiết bị cao, không điều chỉnh được mức tiết kiệm do đã được lập trình sẵn, chi phí sửa chữa thay thế cao. Giải pháp 3: Dùng 2 bóng công suất nhỏ trên 1 cột. Đây là giải pháp đơn giản hiệu quả tiết kiệm cao, tuy nhiên chi phí đầu tư cao. Giải pháp 4: Thay thế các bóng đang có sang bóng LED.
Giải pháp này có ưu điểm tiết kiệm điện, tuổi thọ bóng LED cao.
