城市道路照明的節(jié)能設(shè)計(jì)初探

尹旭平

摘要：城市照明是城市基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)重要組成部分，不僅為亮化城市、美化環(huán)境發(fā)揮積極作用，還為交通安全、社會(huì)治安提供了有力保障，同時(shí)在提升城市檔次、提高城市形象、改善城市環(huán)境發(fā)揮了極其重要的作用，但是城市照明也給財(cái)政的經(jīng)費(fèi)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：城市道路照明；節(jié)能設(shè)計(jì)；措施

1道路照明的分類和評(píng)價(jià)指標(biāo)

城市機(jī)動(dòng)車道路照明按快速路與主干路、次干路、支路分為三級(jí)。各條路的交通情況不同，環(huán)境不同，視覺(jué)要求也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)機(jī)動(dòng)車道路的分類，確定道路照明設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值。

根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ45-2006標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)動(dòng)車交通道路照明以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度總均勻度和縱向均勻度（或路面照度均勻度）、眩光限制、環(huán)境比和誘導(dǎo)性為評(píng)價(jià)指標(biāo)。人行道路照明以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2城市道路照明的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

2.1道路照明光源的選擇。目前，道路照明采用的主要光源類型有高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、緊湊性熒光燈等。由于高壓鈉燈的光通量比相同功率的金鹵燈高40%左右，而且透霧性能較好，因此在城市道路照明工程中使用非常廣泛。

隨著太陽(yáng)能應(yīng)用和LED光源等技術(shù)的逐漸成熟，綠色節(jié)能照明已經(jīng)逐漸在許多大中城市得到了推廣和應(yīng)用。其中，LED光源具有綠色環(huán)保、安全可靠、質(zhì)量穩(wěn)定、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用在了道路照明、城市造型景觀照明、綠地照明、廣告燈箱照明及家居照明等地方。LED光源基本可以達(dá)到與高壓鈉燈同等的效果，而且耗電量比高壓鈉燈大大降低了。雖然LED燈具一次性投入較高是其發(fā)展的瓶頸，但高壓鈉燈的更換成本和后期維護(hù)費(fèi)用卻是LED燈具的五倍。由此可見(jiàn)，LED燈具不但能比高壓鈉燈節(jié)能，且更換成本和維護(hù)費(fèi)用節(jié)省的多。所以，LED光源在城市道路照明方面的廣泛應(yīng)用必將是大勢(shì)所趨。

2.2合理的布燈方式。根據(jù)建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ45-2006，應(yīng)嚴(yán)格遵循照度標(biāo)準(zhǔn)和功率密度值，并按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)路燈布置方式、路燈間距、高度、光源等進(jìn)行合理的選擇，避免或減少道路照明設(shè)計(jì)的盲目性，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3選用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器本身能耗極低，高光效、低頻閃并且有恒功率輸出的特點(diǎn)，但由于電子鎮(zhèn)流器含有較高的諧波量，三次諧波占基波的30%以上，需要增加諧波裝置使之符合規(guī)范，另外，因?yàn)樗橇阈蚍至?，?huì)使中性線過(guò)載而發(fā)生事故，這是使用電子鎮(zhèn)流器需要特別注意的。而電感鎮(zhèn)流器相當(dāng)于帶鐵芯的電感線圈，屬于線性電路。只要合理的選擇鐵芯及其磁通密度，三次諧波含量極小，一般此問(wèn)可不予考慮。有數(shù)據(jù)表明，節(jié)能型鎮(zhèn)流器的節(jié)能效果已接近電子鎖流器的水平比傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器節(jié)約近50%的電能。同時(shí)節(jié)能型鎮(zhèn)流器還具有電子鎮(zhèn)流器所沒(méi)有的售價(jià)低、可靠性高、與普通的燈管兼容性強(qiáng)且易于組織生產(chǎn)等特點(diǎn)，較適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流。

2.4采用適當(dāng)?shù)恼彰骺刂品绞健，F(xiàn)在城市的主干道很寬，許多道路照明采用了雙光源或多火燈，而下半夜車輛稀少，對(duì)照明質(zhì)量的要求可以適當(dāng)降低；此外，現(xiàn)在很多三塊板式的道路結(jié)構(gòu)，在照明設(shè)計(jì)時(shí)通?？紤]了快、慢車道的照明，而在后半夜，慢車道的非機(jī)動(dòng)車和行人很少，對(duì)照明的要求不高。在確保功能和效果的前提下，合理調(diào)整亮燈數(shù)量和時(shí)間。因此，采用合理的控制方式成為了照明節(jié)能的一個(gè)重點(diǎn)工作，智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)是國(guó)際上流行的全數(shù)字智能路燈節(jié)能控制技術(shù)，它充分考慮了城市道路照明的實(shí)際狀況。依據(jù)人體工程學(xué)中的視覺(jué)理論，采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路燈電壓及照度的動(dòng)態(tài)智能化管理，即TPo管理（TIMB/PLACE/OCCAS10N）。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路就是：在繁忙的時(shí)段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度，接近午夜時(shí)分，開(kāi)始自動(dòng)調(diào)光，在后半夜車稀人少時(shí)，則控制路燈保持較低照度的照明（類似房燈的調(diào)光器，可以隨需要而任意調(diào)光），它的主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時(shí)也大幅降低了電耗，節(jié)約有功電耗達(dá)3096以上。

2.5配電路線設(shè)計(jì)。城市道路照明的配電線路較長(zhǎng)，供電半徑一般最長(zhǎng)可達(dá)800米。隨著燈具與供電端之間距離的增加，供電電壓逐漸下降，有可能出現(xiàn)遠(yuǎn)端電壓不能滿足光源正常工作所需的維持電壓的情況。線路損耗、壓降都在一定程度影響了路燈的照度，浪費(fèi)了電能。因此，照明線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用合適的供電電纜截面，既能滿足線路的負(fù)載能力，也能保證壓降與線路損耗在合理的范圍內(nèi)，降低線纜的溫升，同時(shí)還能延長(zhǎng)整個(gè)線路系統(tǒng)的壽命，減少了維護(hù)維修率。

2.6電容補(bǔ)償節(jié)能。目前國(guó)內(nèi)城市道路照明工程中同時(shí)采用兩種電容補(bǔ)償方式，一是在路燈電源處集中補(bǔ)償，二是在燈具處分散補(bǔ)償。

路燈采用的光源，基本是氣體放電燈，其功率因數(shù)相當(dāng)?shù)?，一般?.40~0.6，配電回路電流較大，相應(yīng)產(chǎn)生的損耗也較為明顯。通過(guò)電容分散補(bǔ)償后，每個(gè)燈具的功率因數(shù)不小于0.80；對(duì)道路的照明配電系統(tǒng)進(jìn)行電容器無(wú)功補(bǔ)償后，線路的功率因數(shù)則會(huì)提高至0.90以上。相對(duì)電容補(bǔ)償之前，燈具的工作電流降了大約一半，這表明照明配電系統(tǒng)通過(guò)電容補(bǔ)償為供電電源系統(tǒng)騰出了一半的容量空間，使電源設(shè)備能夠發(fā)揮更多的供電能力。

2.7降低配電系統(tǒng)的線路損耗。對(duì)供配電系統(tǒng)而言，考慮路燈線路損耗主要是正比于電流平方的配電線路導(dǎo)線的電能損失，也稱負(fù)載損失，無(wú)疑，降低線路電流和減小線路電阻是減少線路損耗的有效途徑。道路照明絕大部分是氣體放電燈，該類光源的特性是電流和電壓不同步，運(yùn)行功率因素往往不到0.5，因此工作電流較大，如果在配電柜處集中功率因數(shù)補(bǔ)償，則從配電柜到燈具端的線路損耗很大；但如果在每個(gè)燈具內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上，則線路電流可降低近一半，線損可減少3/4。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，適當(dāng)提高配電電纜規(guī)格也可以減少線路損耗。按導(dǎo)線截面的選擇原則，可以確定滿足要求的最小截面導(dǎo)線；但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，選用最小面導(dǎo)線并不經(jīng)濟(jì)。如果把理論最小截面導(dǎo)線適當(dāng)加大，線損下降所節(jié)省的費(fèi)用，足可以在較短時(shí)間內(nèi)把增加的投資收回。

2.8無(wú)線監(jiān)控路燈控制系統(tǒng)。多年來(lái)，我國(guó)路燈的管理控制和故障巡檢主要是依靠人工巡查的方式。隨著城市發(fā)展，路燈數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，這種控制方式在故障實(shí)時(shí)監(jiān)控處理、按需控制、節(jié)能等方面已越來(lái)越不能適應(yīng)城市化建設(shè)的需求。隨著“三遙”監(jiān)控等新技術(shù)的應(yīng)用，道路照明在節(jié)能領(lǐng)域又上了一個(gè)新的臺(tái)階。

無(wú)線監(jiān)控路燈控制系統(tǒng)具有無(wú)線遙控、遙測(cè)、遙訊和數(shù)據(jù)信息處理等功能。通過(guò)無(wú)線電方式，管理人員可以在總控制室對(duì)各道路的分控制站進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量和控制，動(dòng)態(tài)的對(duì)路燈遠(yuǎn)距離實(shí)施監(jiān)控和智能化管理，合理的遙控開(kāi)關(guān)燈，并能準(zhǔn)確的報(bào)出故障，十分有效的達(dá)到路燈節(jié)能管理的目的。

3結(jié)語(yǔ)

城市道路照明是城市夜景照明的一個(gè)重要組成部分，并且作為城市最基本的構(gòu)成要素之一，是展示城市形象的最直觀的場(chǎng)所。城市道路照明工程的節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)提高能源利用效率，減少不必要的能源浪費(fèi)，有很重大的意義。

參考文獻(xiàn)

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