市政道路的節(jié)能分析及應(yīng)用

王贊欽WANG Zan-qin

0 引言

節(jié)能分析是市政道路的實(shí)施、運(yùn)行過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是其工程可行性研究的重要內(nèi)容之一。節(jié)能分析必須切實(shí)可行，并幫助項(xiàng)目把握其節(jié)能效果。目前的節(jié)能分析方法還有待于優(yōu)化，以更接近于實(shí)際情況，從而提高節(jié)能分析方法在市政道路施工中的實(shí)用性和實(shí)踐性。

1 市政道路節(jié)能的實(shí)際應(yīng)用

在市政道路中一般主要包括道路工程、橋梁工程、給排水工程、電氣工程等。節(jié)能是經(jīng)采取一定措施后，可減少能源消耗，提高能源利用率。節(jié)能應(yīng)用可分為營(yíng)運(yùn)期節(jié)能和建設(shè)期節(jié)能兩個(gè)部分。市政道路中的節(jié)能應(yīng)用主要是營(yíng)運(yùn)期節(jié)能，其耗能主要為電力消耗，以及間接所致的車(chē)輛燃油消耗。因此，節(jié)能應(yīng)用措施，是以道路照明消耗的電能、道路交通改善后，對(duì)車(chē)輛燃油所形成的節(jié)約?？梢?jiàn)，在實(shí)際的節(jié)能項(xiàng)目開(kāi)展運(yùn)用中，需要以“節(jié)電、節(jié)油”為主，圍繞這兩方面開(kāi)展。

2 市政道路中的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 電力節(jié)能 路燈用電消耗為直接耗能，其一般可通過(guò)如下的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的：①對(duì)于高壓鈉燈、汞燈和無(wú)極燈等燈具進(jìn)行單燈電熔補(bǔ)償，補(bǔ)償后，其功率因數(shù)應(yīng)不小于0.85。②近年來(lái)，LED 路燈以其綠色環(huán)保、低功耗、光效高、光利用率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而逐步成為現(xiàn)在路燈市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。LED 路燈的使用，相比傳統(tǒng)的高壓鈉燈節(jié)能20～35%。③選擇電纜除滿足壓降、靈敏度等基本參數(shù)要求外，也應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度方式選用，以降低運(yùn)行中電纜的銅耗。④安裝智能照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)照明控制，以按需調(diào)控模式，將照明所形成的電力損耗顯著降低。智能照明系統(tǒng)可以是集中的，也可以是單燈體的，具體可根據(jù)實(shí)際需要和綜合造價(jià)整體考慮選用。

2.1.1 電器自控設(shè)計(jì)。采取全線自動(dòng)化控制體系，經(jīng)計(jì)算機(jī)精確監(jiān)測(cè)，對(duì)機(jī)電設(shè)備落實(shí)智能控制體系采取信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、分散控制等各項(xiàng)控制措施結(jié)合。使用變壓器應(yīng)該盡量處于負(fù)荷中心，從而縮短供電距離。短距離供電能減少在供電過(guò)程中的電路損耗。低壓側(cè)可將無(wú)功補(bǔ)償措施安置，可實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償模式，能確保線路無(wú)功傳輸減少，能減少電能損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。泵站動(dòng)力負(fù)荷，可采用電機(jī)變頻調(diào)速方式，以集水池中實(shí)際水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的加減泵，以及調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳節(jié)能效果。

2.1.2 照明設(shè)計(jì)的節(jié)能措施。因市政道路的工程量較大，且線路較為復(fù)雜，采取風(fēng)光互補(bǔ)的LED 路燈，其工程作業(yè)量較小，且安裝運(yùn)輸便捷，省時(shí)省力，能將埋管、放線等步驟省略，能節(jié)省大量的材料費(fèi)、人工費(fèi)、運(yùn)輸管理費(fèi)、電力費(fèi)等各種費(fèi)用，最關(guān)鍵的是，其后期幾乎是零成本運(yùn)行，不需要支付昂貴的電能消耗費(fèi)用。風(fēng)光互補(bǔ)太陽(yáng)能路燈能實(shí)現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電，不需要承擔(dān)電費(fèi)，也不消耗市區(qū)電力，在風(fēng)光互補(bǔ)燈安裝時(shí)，也能減少電纜費(fèi)用的支出?？梢?jiàn)，采取風(fēng)光互補(bǔ)燈在市政道路工程中使用，能實(shí)現(xiàn)減少投入，并充分將地理優(yōu)勢(shì)合理采用，豐富的風(fēng)資源和太陽(yáng)能資源，可緩解將傳統(tǒng)發(fā)電中的能源消耗問(wèn)題。

2.2 工藝設(shè)計(jì) 在排水管道中，使用防腐蝕、耐磨的塑料管道，在節(jié)約成本投入的基礎(chǔ)上，也能減少水摩擦，減少水在輸送過(guò)程中造成的損失，可實(shí)現(xiàn)費(fèi)用降低，有一定的節(jié)能效果。污水管道工程中，需盡量采取重力敷設(shè)，提升高度，縮減污水泵站的數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用的降低，以此實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過(guò)程中，減少使用費(fèi)的支出。對(duì)于給水中的管網(wǎng)，需對(duì)其平差進(jìn)行計(jì)算，確保管網(wǎng)的使用盡量合理化，減少不合理費(fèi)用支出，減少運(yùn)行費(fèi)，提高其運(yùn)作效率。

2.3 燃油節(jié)能 在汽車(chē)行駛過(guò)程中，會(huì)對(duì)燃油消耗造成影響的因素較多，除去汽車(chē)本身因素外，道路、交通、行駛狀況等，都是導(dǎo)致汽車(chē)行駛?cè)加拖牡闹饕?，可表現(xiàn)為以下方面。

①車(chē)輛特點(diǎn)。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，對(duì)燃油情況造成影響的因素有物理特性，以及汽車(chē)的形式特性，汽車(chē)載重、汽車(chē)重量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率等，都是導(dǎo)致燃油損耗的主要因素。②道路調(diào)節(jié)因素。道路條件包括幾何特征，有曲率、縱坡、路面寬度等因素；路面特征包括平整度。道路縱斷面線性、道路平面線性都需要做合理設(shè)計(jì)，并盡量縮短長(zhǎng)度，保持線性優(yōu)美。③交通狀況因素。交通條件是道路的服務(wù)水平情況，其中包括交通流大小、混合交通情況、離散程度、橫向干擾程度、行人干擾程度、交通設(shè)施完善程度、車(chē)輛行駛速度等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)交通量預(yù)測(cè)，優(yōu)化交通方案，合理確定道路的斷面形式，行人設(shè)施、節(jié)點(diǎn)交通組織等進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而達(dá)到提高道路服務(wù)能力和通行能力，確保道路功能可以最大限度的發(fā)揮其功效，實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果。④地域因素。對(duì)于項(xiàng)目所在地的交通管理狀態(tài)，也應(yīng)該考慮在內(nèi)，當(dāng)?shù)伛{駛?cè)藛T較為普遍的駕駛行為，也是在燃油節(jié)能的設(shè)計(jì)中需要考慮的內(nèi)容。

3 節(jié)電、節(jié)油計(jì)算方式

在市政道路的節(jié)能項(xiàng)目評(píng)價(jià)中，需要使用定性分析，還要采取能耗降低計(jì)算方式，從而將節(jié)能效果更為直觀地體現(xiàn)出來(lái)。

3.1 電力節(jié)能計(jì)算 在市政道路工程的實(shí)施過(guò)程中，需進(jìn)一步采取定量分析，減少電力消耗。電力節(jié)能主要集中于燈具配置、照明控制方面。在工程實(shí)踐中，可有兩種計(jì)算方法，一種為智能照明控制系統(tǒng)安裝計(jì)算；另一種為以照明設(shè)備間做對(duì)比計(jì)算。如某路段照明總負(fù)荷為W（kW），照明負(fù)荷年運(yùn)行時(shí)間為H。智能照明控制系統(tǒng)的年節(jié)約量為：△E=E0-E1=W×[（H-h×365）+λ×h×365]-W×H。h 為智能照明控制系統(tǒng)日工作時(shí)間；為控制系統(tǒng)開(kāi)啟后負(fù)荷占項(xiàng)目照明符合比例。不同燈具配置年節(jié)約電量計(jì)算：△E=E0-E1=W0×H-W1×H。

3.2 燃油節(jié)能計(jì)算 在工程建立完成后，其油耗可選擇有無(wú)比較法進(jìn)行計(jì)算。擬建道路運(yùn)營(yíng)后燃油消耗與無(wú)擬建道路汽車(chē)燃油消耗間所存在的差額，即為燃油節(jié)約量。

道路優(yōu)化所出現(xiàn)的燃油消耗為擬建項(xiàng)目實(shí)施后，導(dǎo)致車(chē)輛燃油消耗下降所獲得的燃油量，包括兩大部分：減少擁堵和行駛距離節(jié)約的油耗。減少交通擁堵情況所出現(xiàn)的燃油節(jié)約，是在項(xiàng)目擬建后，交通量轉(zhuǎn)移，且減少擁擠情況，導(dǎo)致汽車(chē)行駛能提速，原本的燃油量減少，形成節(jié)能的過(guò)程。車(chē)輛行駛里程縮短后油耗節(jié)約，是擬建項(xiàng)目后，使得汽車(chē)行駛里程縮短，從而節(jié)約了大量的行駛耗油。

可見(jiàn)，對(duì)汽車(chē)燃油節(jié)約進(jìn)行計(jì)算，需要從提高車(chē)輛形式速度、道路優(yōu)化、減少擁擠、縮短里程方面進(jìn)行，影響因素難以確定，其考慮范疇較廣，為將理論應(yīng)用于實(shí)踐，提出優(yōu)化計(jì)算公式。公式為：EC=[（FOS-FN）×LN）+（LOS-LN）×Fn]×VN×365。EC為燃油節(jié)約總量；FOS表示無(wú)擬建項(xiàng)目時(shí)，公路最短路徑燃油消耗；FN擬建項(xiàng)目燃油消耗；LN擬建項(xiàng)目里程數(shù)；LOS擬建項(xiàng)目間的最短路徑；VN擬建項(xiàng)目年平均交通量。

4 結(jié)語(yǔ)

本文將市政道路中節(jié)能分析的影響節(jié)能因素以及節(jié)能分析必要性進(jìn)行闡述，并針對(duì)其節(jié)能理論，給出相應(yīng)的計(jì)算方式，將電力節(jié)能和汽車(chē)燃油節(jié)能兩部分的節(jié)能方式進(jìn)行分析，將道路中的可行性研究階段的節(jié)能功能進(jìn)一步完善。

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