淺談校園路燈系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

摘要：大學(xué)校園校區(qū)面積大，有教學(xué)工作區(qū)、學(xué)生生活居住區(qū)、食堂、超市和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所等不同的功能區(qū)域，在這些區(qū)域內(nèi)安裝有大量的室外照明燈具。室外照明設(shè)計(jì)不僅要體現(xiàn)藝術(shù)性還要注重其功能性，既要保證合適照度、保證各種教學(xué)和生活等方面工作的順利進(jìn)行，又要求節(jié)約電能，提倡綠色照明環(huán)境。

關(guān)鍵詞：校園路燈系統(tǒng)；光源類型；節(jié)能措施

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0108-02

21世紀(jì)，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為人類社會(huì)發(fā)展的綠色思潮，倡導(dǎo)綠色低碳生活，減少能源的浪費(fèi)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)已成為人類社會(huì)的廣泛共識(shí)。大學(xué)校園校區(qū)面積大，有教學(xué)工作區(qū)、學(xué)生生活居住區(qū)、食堂、超市和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所等不同的功能區(qū)域，在這些區(qū)域內(nèi)安裝有大量的室外照明燈具，這些室外照明燈具作為學(xué)校一個(gè)很重要的照明用電組成部分，室外照明設(shè)計(jì)不僅要體現(xiàn)藝術(shù)性還要注重其功能性，既要保證合適照度、保證各種教學(xué)和生活等方面工作的順利進(jìn)行，又要求節(jié)約電能，提倡綠色照明環(huán)境。

1 光源類型的選擇

參考《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求，結(jié)合大學(xué)校園室外道路照明的具體情況，路燈照明系統(tǒng)所采用光源的主要類型有：高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、節(jié)能燈（緊湊型熒光燈）、半導(dǎo)體發(fā)光二級(jí)管（LED）燈、太陽(yáng)能燈等。

（1）校園主干路、次干路的道路照明光源，考慮大量的車流、人流以及景觀的照明需要，應(yīng)采用具有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)、色溫適中、顯色性也符合一般道路照明要求的高壓鈉燈。

（2）生活居住區(qū)和商業(yè)區(qū)的人行道路照明光源，考慮尊重人的感受，強(qiáng)調(diào)以人為本的理念；同時(shí)要營(yíng)造環(huán)境幽靜輕松的氛圍，可考慮選擇發(fā)光效率比較高、壽命長(zhǎng)、顯色性好的金屬鹵化物燈或緊湊型熒光燈。

（3）在滿足道路照明標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比以及試點(diǎn)成熟的基礎(chǔ)上，適當(dāng)推廣使用太陽(yáng)能路燈、半導(dǎo)體發(fā)光二級(jí)管（LED）燈等新能源節(jié)能

燈具。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)措施

（1）節(jié)能不是靠降低照明水平來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是在確保各級(jí)道路符合相應(yīng)的照明標(biāo)準(zhǔn)的前提下考慮節(jié)能。因此，首先就得根據(jù)被照明場(chǎng)所的要求和特點(diǎn)合理選定照明標(biāo)準(zhǔn)值。否則，標(biāo)準(zhǔn)選高了會(huì)造成能源浪費(fèi)，標(biāo)準(zhǔn)選低了又不符合照明要求。

（2）照明設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的核心環(huán)節(jié)。在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，要同時(shí)提出多套方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在確定它們都符合照明標(biāo)準(zhǔn)的要求后，再進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析比較，從中選取最佳的方案。

（3）合理選擇照明器材是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效手段之一。根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求，應(yīng)選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于節(jié)能評(píng)價(jià)規(guī)定的光源和鎮(zhèn)流器。在選擇燈具時(shí)，首先要滿足燈具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及光強(qiáng)分布和眩光限制的要求，在此前提條件下再選擇高效率者。

（4）氣體放電燈的功率因數(shù)一般在0.4～0.6之間，可通過(guò)實(shí)施電容補(bǔ)償或配用電子鎮(zhèn)流器來(lái)提高功率因數(shù)，降低無(wú)功損耗。從經(jīng)濟(jì)合理的角度考慮，補(bǔ)償后的功率因數(shù)在0.8～0.9之間為宜。

（5）在深夜普遍降低路面照度是節(jié)能效果最為明顯的一項(xiàng)措施。由于深夜車流、人流量小，應(yīng)該普遍推行這種措施。因此，在主干路、次干路應(yīng)該采取這一措施。實(shí)施這一措施的辦法包括：

第一，采用雙光源燈具是一種合理的辦法。深夜的交通流量小，關(guān)閉1只光源，如將1盞燈具內(nèi)的2只光源在上半夜全部點(diǎn)亮，下半夜道路車流量小時(shí)關(guān)掉其中1只光源，既可以達(dá)到節(jié)能目的，又不影響路面照度均勻度。

第二，采用深夜能自動(dòng)降低路燈光源功率的裝置，如變功率鎮(zhèn)流器或智能型照明調(diào)控裝置等。變功率鎮(zhèn)流器是通過(guò)時(shí)間控制器和電子開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流器的電抗，減小光源回路電流，從而調(diào)節(jié)照明裝置的功率，從全功率降至60%～70%的功率。如高壓鈉燈燈具內(nèi)安裝變功率鎮(zhèn)流器時(shí)，深夜能自動(dòng)降低光源的功率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。智能型照明調(diào)控裝置是一種智能型降壓穩(wěn)壓調(diào)光裝置，能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，平滑地對(duì)路燈輸入電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，自動(dòng)調(diào)光。在深夜電網(wǎng)電壓升高、道路車流量小時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓，降低光源的功率，從而降低路面照度，達(dá)到節(jié)能的效果。

第三，采用深夜關(guān)閉不超過(guò)半數(shù)燈具的辦法，但不得關(guān)閉沿道路縱向相鄰的兩盞燈具，以免路燈照明均勻度降低過(guò)多，影響交通安全。當(dāng)路燈為單側(cè)布置時(shí)，應(yīng)采用間隔熄燈的方式；當(dāng)路燈為雙側(cè)交錯(cuò)布置時(shí)，應(yīng)采用熄滅一側(cè)路燈的方式；當(dāng)路燈為雙側(cè)對(duì)稱布置時(shí)，應(yīng)采用交叉熄燈的方式。

第四，由于技術(shù)原因，考慮到線路壓降以及終端負(fù)載的電壓需求，電網(wǎng)供電電壓普遍偏高，尤其是在午夜以后，由于市網(wǎng)電壓遠(yuǎn)高于額定電壓，路燈照明系統(tǒng)電壓不能根據(jù)電網(wǎng)波動(dòng)、照度需求以及照明時(shí)段等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，往往導(dǎo)致燈具過(guò)度發(fā)熱，造成大量的電能浪費(fèi)、照明燈具的使用壽命大幅縮短。目前路燈照明的電能利用率還不到65%，電能浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，存在著巨大的節(jié)能空間。采用智能路燈節(jié)能設(shè)備對(duì)路燈系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全自動(dòng)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人性化的亮度設(shè)置和控制。采用智能路燈節(jié)能設(shè)備后照度基本不變，燈具的功耗明顯減少，使用壽命大大延長(zhǎng)。學(xué)校用于路燈照明系統(tǒng)維護(hù)的成本也將明顯減少，同時(shí)也將帶來(lái)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（6）電纜截面的選擇。校園室外路燈照明系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)用電功率不是很大，線路上的工作電流也不是很大，但需要敷設(shè)線路較長(zhǎng)。負(fù)荷計(jì)算時(shí)電纜載流量的要求容易得到滿足，但由于路燈照明系統(tǒng)線路較長(zhǎng)，線路壓降要滿足線路末端的電壓要求是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。解決線路壓降問(wèn)題的方法可以考慮適當(dāng)加大線路截面；加大線纜截面積的同時(shí)也提高了線路的輸送能力，對(duì)提高供電可靠性、電壓合格率以及節(jié)約電能是大有好處的。

（7）選擇合理的控制方式，采用具有可靠度高和一致性好的控制設(shè)備也是一項(xiàng)重要的節(jié)能措施?；谛@特殊的分區(qū)特點(diǎn)，室外路燈照明系統(tǒng)的控制方式應(yīng)合理選擇，做到需要開燈時(shí)能即刻開啟，需要關(guān)燈時(shí)馬上就能關(guān)閉，這樣才能準(zhǔn)確控制全年的燈具燃點(diǎn)時(shí)間，達(dá)到節(jié)能目的。對(duì)于重要校園路燈照明區(qū)域應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的地理位置和季節(jié)變化合理確定開關(guān)燈時(shí)間，并應(yīng)根據(jù)天空亮度變化進(jìn)行必要修正。宜采用光控和時(shí)控相結(jié)合的控制方式，以時(shí)控為基礎(chǔ)，并輔以光控功能，使路燈照明的開、關(guān)控制準(zhǔn)確合理。路燈照明宜采用智能化控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用有線和無(wú)線傳輸方式，對(duì)路燈的啟閉、運(yùn)行狀態(tài)、故障情況等進(jìn)行遙控、遙測(cè)、遙信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遠(yuǎn)距離監(jiān)控和管理。通過(guò)時(shí)控、光控、程控等多種智能化控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈照明的動(dòng)態(tài)智能化控制，從而達(dá)到長(zhǎng)期安全、節(jié)能運(yùn)行和科學(xué)管理的目的。對(duì)于非重要路燈照明區(qū)域，在滿足照度及安全的情況下，應(yīng)選擇在深夜自動(dòng)或手動(dòng)關(guān)閉部分，以節(jié)約電能。

（8）由于太陽(yáng)能路燈以太陽(yáng)光為能源，白天在陽(yáng)光的照射下，太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電，晚上蓄電池給負(fù)載供電使用，無(wú)需復(fù)雜昂貴的管線鋪設(shè)，無(wú)需人工操作，工作穩(wěn)定可靠，安全無(wú)污染，節(jié)省電費(fèi)免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)以及LED路燈的定向發(fā)光、功率消耗低、驅(qū)動(dòng)特性好、響應(yīng)速度快、抗震能力高、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。所以隨著太陽(yáng)能以及LED路燈技術(shù)的發(fā)展成熟，校園路燈設(shè)計(jì)在綜合經(jīng)濟(jì)效益分析合適的情況下，逐步采用太陽(yáng)能以及LED路燈將成為綠色節(jié)能校園建設(shè)的一個(gè)有著巨大潛力的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CJJ45-2006）[S].

作者簡(jiǎn)介：欒笛，男，遼寧錦州人，遼寧工業(yè)大學(xué)供電中心高級(jí)工程師。

（責(zé)任編輯：吳 濤）