Publikacje / Oprawy oświetleniowe dla środowisk o szczególnie trudnych warunkach



     

    OPRAWY OŚWIETLENIOWE DLA ŚRODOWISK
    O SZCZEGÓLNIE TRUDNYCH WARUNKACH

    Trudne warunki środowiskowe, czyli...

    W procesie projektowania oświetlenia kryteria doboru opraw oświetleniowych bywają rozmaite: od czysto fizjologicznych przez estetyczne a na ekonomicznych kończąc. Bardzo często spotykanym w praktyce oświetleniowej jest kryterium warunków środowiskowych, w jakich ma pracować oprawa. Mówiąc o trudnych warunkach środowiskowych należy unikać zbyt daleko idących uogólnień. Zazwyczaj jest tak, że kilka niebezpiecznych czynników występuje na raz, co bardzo utrudnia prawidłowy dobór oprawy oświetleniowej. Praktyczne rozwiązanie takiego problemu oświetleniowego polega na umiejętnym uwzględnieniu wagi poszczególnych zagrożeń i zastosowaniu sprzętu, który poradzi sobie z najbardziej istotnymi problemami. Jest to jedyne wyjście, ponieważ nie ma sprzętu oświetleniowego uniwersalnego, świetnie sprawdzającego się w każdych warunkach. Zawsze jest tak, że uzyskanie wybranego parametru na wysokim poziomie odbywa się kosztem pogorszenia innych wielkości. Dlatego jedynym prawidłowym kierunkiem rozwoju w projektowaniu opraw oświetleniowych jest specjalizacja, czyli konstruowanie opraw do zastosowania w ściśle sprecyzowanych warunkach. Pozwala to uzyskać sprzęt bardzo wysokiej jakości.

    Różnorodność typów warunków środowiskowych jest ogromna. Bardzo często spotykanym wymaganiem jest przystosowanie do pracy w innej niż normalna temperaturze otoczenia. Zakres praktycznie spotykanych temperatur jest bardzo szeroki: od –50˚C do +100˚C. Oprawa oświetleniowa zaprojektowana do pracy w normalnej temperaturze otoczenia (20÷25˚C) swoje znamionowe parametry, zarówno świetlne jak i elektryczne, uzyskuje właśnie w takich warunkach. Kiedy zostaje zastosowana w niższej lub wyższej temperaturze wszystkie lub prawie wszystkie jej parametry pogarszają się. Często oprawy narażone są na wnikanie ciał obcych stałych, co w praktyce sprowadza się do pracy w środowisku zapylonym. Nierzadko jest to najistotniejszy czynnik przy doborze oprawy. Jednak częściej potrzebna jest ochrona przed wnikaniem wilgoci, zarówno w postaci wody jak i pary wodnej. Takie sytuacje to np. praca w warunkach zanurzenia czy czyszczenie opraw strumieniem wody pod ciśnieniem. Z wnikaniem wilgoci wiąże się, doskonale znany oświetleniowcom, proces "oddychania opraw". Kolejne wyzwanie stawiane oprawom to odporność mechaniczna ogólna a zwłaszcza odporność na uderzenia. Ogólna wytrzymałość mechaniczna potrzebna jest zawsze, ale są warunki gdzie jest to najbardziej istotne wymaganie np. duże ryzyko wystąpienia aktów wandalizmu, hale sportowe czy praca w kanałach rewizyjnych wszelkiego typu. Znanym problemem jest także praca opraw oświetleniowych w środowiskach, gdzie istnieje zagrożenie wybuchem. To zagadnienie w ostatnich latach zostało dobrze rozpoznane, co zaowocowało wprowadzeniem jasnej klasyfikacji pomieszczeń na odpowiednie strefy zagrożenia. Hasło zagrożenie wybuchem jest bardzo ogólne, ponieważ czynników wybuchowych jest bardzo wiele. Ogromne znaczenie ma czy jest to gaz (metan, opary benzyny, wodór etc.) czy pył (np. przemysł włókienniczy) oraz stężenie i częstotliwość występowania czynnika. Z bardzo trudnymi warunkami ma się do czynienia w przypadku narażenia oprawy na drgania, wibracje lub falę ciśnieniową (np. wiatr). Drgania i wibracje o różnej częstotliwości to częsty problem w takich obiektach jak kopalnie, elektrownie czy stocznie. Narażenia na działanie fali ciśnieniowej to np. dworce kolejowe, gdzie podmuch powietrza wywoływany szybko przejeżdżającym pociągiem działa na oprawy. Trudno jest uporać się z działaniem wielu czynników chemicznych. Ze względu na różnorodność związków spotykanych w praktyce konieczne jest przeprowadzanie nieskończonej ilości testów mających na celu sprawdzenie odporności materiałów wykorzystywanych do budowy opraw na poszczególne czynniki. Często ten aspekt decyduje właśnie o doborze oprawy i jej specjalnym wykonaniu. Najczęściej spotykanymi związkami są kwasy, zasady, amoniak, chlor oraz węglowodory. Jest ich bardzo dużo.

    Konstrukcja oprawy szczelnej NORKA

    Sposób konstrukcji opraw oświetleniowych powinien uwzględniać warunki środowiskowe, na jakie narażona będzie oprawa podczas pracy oraz wpływ oprawy na otoczenie. Nieodpowiednia konstrukcja lub źle dobrany materiał mogą spowodować nawet zagrożenie zdrowia lub życia znajdujących się w pobliżu ludzi. Tak, więc poprawne zaprojektowanie przemysłowej oprawy oświetleniowej nie jest łatwe. Kluczem do uzyskania bardzo wysokiego stopnia szczelności oprawy jest odpowiednia jej konstrukcja oraz jakość zastosowanych materiałów. Bardzo ważną rolę odgrywają nawet najmniejsze detale, nieraz bagatelizowane: sposoby mocowania oprawy, dostęp do lamp i układów stabilizacyjno-zapłonowych w czasie konserwacji czy rodzaj zastosowanych uszczelek. O szczelności oprawy decydują wszystkie te czynniki, bo mają wspólny cel - wyeliminowanie w konstrukcji oprawy miejsc, którędy mogłyby się przedostać ciała obce stałe, wilgoć lub związki chemiczne pochodzące z agresywnego, mającego niszczący charakter, otoczenia. Możliwości pokonania tych zagrożeń jest ciągle dużo.

    Niemiecka firma NORKA GmbH specjalizuje się w produkcji sprzętu oświetleniowego przeznaczonego do stosowania w trudnych warunkach środowiskowych.

    Konstrukcja oprawy NORKA przedstawiona na rysunku 1 już na pierwszy rzut oka wygląda oryginalnie i taka jest w istocie. We wszystkich oprawach NORKA zastosowano oprzewodowanie przelotowe, co ułatwia w sposób istotny montaż tych opraw i przygotowanie instalacji elektrycznej. Wymiana źródła światła możliwa jest tylko z boku oprawy, a ułatwia to zastosowanie gniazd do bezobrotowego osadzania świetlówek. Wejście kablowe typu M20 zachowuje elastyczność i szczelność przez cały czas eksploatacji oprawy. Układ stabilizacyjno-zapłonowy dostępny jest z zewnątrz, co sprawia, że nie trzeba demontować całej oprawy, by się do niego dostać. Są to bardzo ważne szczegóły techniczne, ponieważ przy tradycyjnej konstrukcji każda czynność konserwacyjna wiąże się z, dłuższym lub krótszym, rozszczelnieniem oprawy, czego nie ma w oprawach NORKA. Wszystkie połączenia gwintowe wykonane są wkrętami ze stali nierdzewnej z uwagi na możliwość pracy w agresywnych chemicznie środowiskach. Wszystkie styki elektryczne w procesie technologicznym podlegają galwanizacji, co sprawia, że ich odporność chemiczna, a tym samym trwałość, rosną.
     
    Rys. 1. Konstrukcja oprawy oświetleniowej NORKA
     

    Jednak wśród wielu cech konstrukcyjnych wyróżniających oprawy NORKA spośród innych opraw szczególną uwagę należy zwrócić na:

    • całkowite rozdzielenie części optycznej oprawy (klosz, odbłyśnik) od korpusu (oprzewodowanie przelotowe, układ stabilizacyjno-zapłonowy, wejścia kablowe Pg, bezobrotowe gniazda do osadzania świetlówek, akcesoria montażowe);
    • zastosowanie klosza zintegrowanego z odbłyśnikiem (wysoka sprawność oprawy);
    • system krótkich uszczelek bez szwu odpornych na starzenie (rys. 2).

    Korzyści płynące z zastosowania tych nowatorskich rozwiązań konstrukcyjnych są niezaprzeczalne:

    • uzyskanie osłony gwarantującej optymalną temperaturę pracy lampy,
    • możliwość regulacji położenia klosza z odbłyśnikiem i zablokowania go w wybranym położeniu bez konieczności demontażu oprawy,
    • możliwość doboru osłony z odpowiednią optyką wewnętrzną odbłyśnika,
    • możliwość montażu za pomocą uchwytów ze stali lub tworzywa sztucznego w dowolnym miejscu wzdłuż oprawy,
    • zachowanie parametrów szczelności oprawy w przypadku montażu na nierównej powierzchni (skręcenie wzdłużne oprawy),
    • ochronę źródeł światła i odbłyśnika przed zabrudzeniem, przed wnikaniem do oprawy wilgoci, kurzu i owadów,
    • osłonę źródeł światła i odbłyśnika przed uszkodzeniami mechanicznymi,
    • wysoką sprawność oprawy i skuteczność świetlną.
     
    Rys. 2. Zasada krótkich uszczelek w oprawach NORKA
     

    Wszystkie te korzyści mają sens tylko wtedy, kiedy w procesie produkcyjnym postawi się na wysoki stopień specjalizacji. Właśnie specjalistyczne programy produkcji opraw oświetleniowych to domena firmy NORKA. Jest ich wiele, a oto najważniejsze z nich:

    Każdy program specjalistyczny zawiera ciekawe pomysły i rozwiązania techniczne. Kilka z nich opisano w tym tekście. Przedstawione przykłady nie wyczerpują tematu specjalistycznych dostosowań konstrukcji opraw do trudnych warunków. Wymieniono tylko niektóre z nich i potraktowano skrótowo. Przedstawiono też zdjęcia reprezentantów niektórych grup.
     

    Przykłady opraw do pracy w trudnych warunkach środowiskowych

    Oprawa POLLUX odporna na drgania i wibracje
    Program VATTENFALL obejmuje oprawy przystosowane do pracy w narażeniu na drgania i wibracje, wnikanie pyłów oraz wilgoci a także działanie temperatur od -20˚C do +40˚C. Oprawa POLLUX współpracuje z wysokoprężnymi lampami wyładowczymi i w wykonaniu standardowym świetnie nadaje się do wielu zastosowań przemysłowych, gdzie wymagania są wysokie. Czasami jednak warunki środowiskowe są tak trudne, że trzeba sięgnąć po wykonanie specjalne tej oprawy. Jedna ze z wersji POLLUX jest odporna na drgania i wibracje, które są falami mechanicznymi o różnej częstotliwości i w oprawach powodują luzowanie połączeń między elementami, a także znacznie obniżają żywotność pracujących lamp. Zastosowanie w takich warunkach oprawy w standardowym wykonaniu byłoby błędem. Rozwiązania techniczne wprowadzone w wersji specjalnej to przede wszystkim sposób montażu za pomocą antywibracyjnych uchwytów wyposażonych w amortyzatory. W ten sposób fala, która dociera do oprawy jest tłumiona w amortyzatorze i oprawa jest chroniona przed bezpośrednim działaniem zaburzenia mechanicznego o wysokiej amplitudzie i niebezpiecznej częstotliwości. Pozwala to także uniknąć nieprzyjemnych efektów akustycznych, których źródłem może stać się drgająca oprawa. Wszystkie połączenia gwintowe są zabezpieczone przed odkręcaniem, co sprawia, że nie ma możliwości nadmiernego ich luzowania. W ten sposób zarówno korpus oprawy jak i część optyczna nie zmieniają swojego położenia, stąd nie ma zagrożenia, że jakaś część oprawy odkręci się w czasie pracy i wyrządzi szkody urządzeniom czy ludziom znajdującym się w pobliżu. Zabezpieczenie połączeń gwintowych dotyczy także mocowania układu stabilizacyjno-zaplonowego, gdyż akurat ten element oprawy jest bardzo wrażliwy na drgania i łatwo może ulec uszkodzeniu przy słabym zabezpieczeniu. Poza specjalnymi cechami to wykonanie POLLUX zachowuje potrzebne zalety wykonania standardowego jak stopień szczelności (IP 65 - bardzo wysoki jak dla oprawy na lampy wyładowcze wysokoprężne) czy jakość zastosowanych materiałów. Oprawa POLLUX pracująca w środowisku, gdzie występują drgania i wibracje przedstawiona jest na zdjęciu.
     

    Oprawa BERN do pracy w warunkach zanurzenia
    Przedstawicielem rodziny opraw przystosowanych do pracy w zanurzeniu jest BERN. Cała rodzina to oprawy o bardzo ciekawej konstrukcji i wysokim stopniu zaawansowania technicznego. Oprawa BERN współpracuje z 3 różnymi typami lamp fluorescencyjnych: świetlówkami liniowymi o średnicy 26mm, świetlówkami liniowymi o średnicy 16 mm oraz świetlówkami kompaktowymi. Wykonana jest w drugiej klasie ochronności elektrycznej, co znacznie ułatwia jej instalację. Posiada stopień ochrony IP 68 oraz IP69K i może pracować na głębokości do 20 m.
     
    Obudowa wykonana jest z poliwęglanu (PC) lub polimetakrylanu (PMMA). Poliwęglan jest zalecany w zastosowaniach, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość mechaniczna, polimetakrylan natomiast jest bardziej odporny chemicznie. Bardzo ważną cechą jest możliwość zanurzania zarówno w słodkiej jak i słonej wodzie. Co do możliwości instalacji oprawy BERN w warunkach zanurzenia to zawsze trzeba dokładnie rozpatrzyć w jakim trybie zanurzenia będzie ona pracować. Przeprowadzane testy pokazują, że oprawa nie rozszczelnia się nawet, gdy przebywa w zanurzeniu przez okres kilku tygodni, ale w zasadzie zaprojektowana została do pracy przy okresowym zanurzeniu. Wynika to z faktu, że wymagana jest bieżąca kontrola stanu uszczelnienia, gdyż nawet najmniejsza nieszczelność sprawia, że do wnętrza może wniknąć woda. System krótkich uszczelek bez szwu, odpornych na starzenie i wykonanych najczęściej z silikonu to gwarancja wysokiej jakości, ale często warunki są tak ekstremalne, że uszczelnienie, choćby najdoskonalsze, nie wytrzymuje i musi podlegać stałej kontroli. Aby zapewnić stopień ochrony IP na wymaganym poziomie obudowa stanowi jedną całość, a wymiana lampy możliwa jest tylko z boku oprawy. Oprawa BERN przedstawiona jest na zdjęciu.
     

    Oprawy TURKU oraz KIRUNA do pracy w temperaturach ujemnych

    Program obejmujący oprawy do zastosowań w niskich temperaturach to domena firmy NORKA. Zastosowanie nowatorskich rozwiązań technicznych pozwala używać ich z pełną odpowiedzialnością i świadomością inżynierską.
     

    Rys. 5. Strumień świetlny oprawy TURKU w funkcji temperatury otoczenia
     

    Rys. 6. Strumień świetlny oprawy KIRUNA w funkcji temperatury otoczenia
     

    Są one gwarantem jakości uzyskania wymaganych parametrów oświetleniowych w niskich temperaturach. TURKU i KIRUNA to oprawy świetlówkowe dostępne zarówno w wersji jedno- jak i dwuświetlówkowej. 100% strumienia świetlnego osiągają przy temperaturze poniżej -15˚C (TURKU) lub przy -35˚C (KIRUNA). Taki efekt udało się osiągnąć dzięki zastosowaniu kilku ciekawych rozwiązań konstrukcyjnych. Ponieważ oprawy współpracują ze standardowymi świetlówkami muszą być skonstruowane tak, żeby sama lampa pracowała w temperaturze zbliżonej do normalnej (20÷25˚C), gdyż tylko wtedy uzyska optymalne parametry świetlne i elektryczne. Sprzyja temu zastosowanie systemu krótkich uszczelek. Stosując ten system znacznie ogranicza się proces "oddychania oprawy" oraz minimalizuje się ilość ciepła przepływającego między oprawą a otoczeniem, co przy niskich temperaturach ma niebagatelne znaczenie. Oczywiście zastosowane są klosze zintegrowane z odbłyśnikami (rozsył wąski lub średni) oraz tzw. system ochrony lamp przed zimnem, bez którego praca opraw w tak niskich temperaturach nie byłaby możliwa. System ochrony lamp przed zimnem stanowią rury PMMA, w których umieszczona jest świetlówka. Pozwala to ograniczyć odpływ ciepła wydzielanego przez lampę do otoczenia, a tym samym zapewnić temperaturę pracy lampy na odpowiednim poziomie. Jest to istotne z tego względu, że świetlówki nie są źródłami tak dużych ilości ciepła jak lampy żarowe czy wyładowcze wysokoprężne. Jeżeli chodzi o typ układu stabilizacyjno-zapłonowego to istnieją ograniczenia w stosowaniu układów elektronicznych. Ze względu na bardzo dużą ilość komponentów tworzących taki układ ryzyko awarii jest większe. Dobrze zabezpieczony statecznik elektroniczny, tzn. odpowiednio ulokowany w oprawie i owinięty specjalną folią aluminiową może być używany nawet przy –30˚C. Zarówno TURKU jak i KIRUNA to oprawy przystosowane do pracy w temperaturach ujemnych (TURKU aż do -25˚C, a KIRUNA do -50˚C ),co oznacza, że jest to specjalna konstrukcja tylko dla wybranych zastosowań. Oprawy te doskonale sprawdzają się w chłodniach i mroźniach.

    Oprawa KARLSRUHE dla obiektów kolejowych i metra
    Program KOLEJ powstał specjalnie na potrzeby tej bardzo mocno rozbudowanej gałęzi transportu. Wymagania stawiane oprawom w takim wykonaniu są rygorystyczne. Oprawa KARLSRUHE jest świetnym przykładem.
    Jest bardzo odporna mechanicznie, stopień ochrony obudowy (klosz, korpus) przed udarami jest bardzo wysoki. Osiąga się go stosując materiały najwyższej jakości np. specjalne odmiany poliwęglanów. W podstawowym stopniu zapewniona jest odporność na działanie wahań temperatury przy zachowaniu bardzo dobrej szczelności. Szczelność opraw z programu KOLEJ jest istotnym elementem, gdyż zapylenie terenów kolejowych wynikające z unoszącego się w powietrzu pyłu z klocków hamulcowych jest niebezpiecznym czynnikiem obniżającym żywotność opraw. Najistotniejszym osiągnięciem jest zagwarantowanie wytrzymałości na działanie występującej na kolei fali ciśnieniowej (tzw. szok uderzeniowy) powstającej podczas przejazdu pociągu przez peron z prędkością 120 km/h. Oprawa KARLSRUHE jest doskonałym przykładem pokazującym zastosowanie rastrów. Dzięki komputerowo zaprojektowanym rastrom uzyskuje się krzywe światłości gwarantujące spełnienie wymagań dotyczących ograniczenia olśnienia. Mimo zastosowania rastrów sprawność oprawy jest nadal bardzo wysoka. Dużym udogodnieniem jest także wykonanie oprawy w II klasie ochronności elektrycznej.
     

    Literatura:

     

     

     

mapa serwisu | nota prawna

oprogramowanie CMS HYDRAPORTAL