道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)

來(lái)瑞鵬

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

0 引言

隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷深入，城市道路建設(shè)也不斷增速。道路越來(lái)越多，越來(lái)越寬，對(duì)道路照明的要求也隨之提高。不單要為各種車(chē)輛的駕駛?cè)藛T以及行人創(chuàng)造良好的視覺(jué)環(huán)境，還對(duì)照明提出了節(jié)能降耗，實(shí)施綠色照明的要求。節(jié)約電能是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境最有效的措施。當(dāng)前對(duì)照明節(jié)能控制最有效的方法就是按時(shí)開(kāi)關(guān)燈，午夜后降低光源功率和關(guān)閉少部分燈具。

設(shè)計(jì)人員進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)提出多種符合照明標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，從中選出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理又節(jié)約能源的最佳方案。

1 節(jié)能設(shè)計(jì)

目前從道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，主要有三個(gè)方面:采取合理的布燈方式，采用高效節(jié)能的光源及電氣設(shè)備，在照明系統(tǒng)上加節(jié)能控制設(shè)備及改變控制方式。

1.1 合理布燈方式

影響照明效果有諸多因素:布燈形式、安裝高度、安裝間距、挑臂長(zhǎng)度、仰角大小等。這些都是影響照明效果的技術(shù)因素。道路照明設(shè)計(jì)，如果按《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》去設(shè)計(jì)，燈具功率滿足規(guī)范中的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)道路的等級(jí)，道路橫斷面形式、寬度及照明要求，布燈方式不會(huì)相差很多。

1.2 采用高效節(jié)能的光源及電氣設(shè)備

光源節(jié)能主要取決于其發(fā)光效率，但也不能單純從光效出發(fā)，也應(yīng)根據(jù)顯色指數(shù)、使用壽命、啟動(dòng)特性、價(jià)格等綜合考慮，合理應(yīng)用。現(xiàn)路燈光源大都采用高壓鈉燈光源。它具有光效高、透霧性好的特性，適合作路燈光源。傳統(tǒng)的電感式高壓鈉燈鎮(zhèn)流器已被電子式高壓鈉燈鎮(zhèn)流器取代。這也是行之有效的一個(gè)節(jié)能方式。不同截光型燈具及不同廠家有不同的配光曲線、效率。當(dāng)然選擇時(shí)要選有實(shí)力廠家的產(chǎn)品。

另外，LED 照明作為一種較新技術(shù)，迅猛發(fā)展，越來(lái)越多地應(yīng)用于各種照明領(lǐng)域，具有效率高，使用壽命長(zhǎng)，顯色性好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在的控制技術(shù)可以任意控制LED 燈的發(fā)光強(qiáng)度、顏色、燈具組合等。一個(gè)LED路燈要達(dá)到普通高壓鈉燈的亮度，所需功率只是傳統(tǒng)的1/3 左右，可減少能耗。但是LED 也有缺點(diǎn)，主要是指向性強(qiáng)，發(fā)熱大，光衰大，單燈功率小等。城市道路的主干路采用較少，支路、小區(qū)內(nèi)、景觀等廣泛采用?，F(xiàn)階段國(guó)家沒(méi)有LED 設(shè)計(jì)規(guī)范，大部分都是企業(yè)自己的指標(biāo)，選用依據(jù)性差。隨著LED 產(chǎn)品的不斷完善，LED 是今后的發(fā)展方向，將逐步替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品。

燈具首先要滿足使用功能及照明質(zhì)量的要求。其次要達(dá)到光學(xué)特性、眩光控制、造價(jià)、效率、運(yùn)行費(fèi)用、外觀(是否與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào))、耐腐蝕性(沿海地區(qū))等方面的特殊要求。

另外要對(duì)照明電路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。減少照明光源的無(wú)功功率，降低照明線路的電能損耗。補(bǔ)償方式有兩種:單燈補(bǔ)償和集中補(bǔ)償。單燈補(bǔ)償是在燈具內(nèi)根據(jù)不同光源功率，在每盞燈上并聯(lián)不同值的電容器。集中補(bǔ)償是將電容器集中放于箱變或配電間內(nèi)?，F(xiàn)在一般設(shè)計(jì)都同時(shí)考慮單燈補(bǔ)償與集中補(bǔ)償。

1.3 照明系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)備和控制方式

此章節(jié)是節(jié)能的重點(diǎn)，也是討論現(xiàn)階段最為可行的方式。

1.3.1 智能控制系統(tǒng)

對(duì)氣體放電燈實(shí)施智能調(diào)控可節(jié)能30%左右，使光源及附件的壽命延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)照明最優(yōu)化的控制?？刂葡到y(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面的功能:

1)軟啟動(dòng)穩(wěn)壓功能

啟動(dòng)電源為200 V，避免高電壓、大電流直接沖擊燈具，消除40%的燈具啟動(dòng)浪涌。實(shí)時(shí)穩(wěn)壓，無(wú)論是220 V 穩(wěn)壓狀態(tài)還是節(jié)能狀態(tài)，都能保證輸出電壓精度在2%左右。解決了夜間過(guò)電壓照明造成的能源浪費(fèi)，有效延長(zhǎng)氣體放電燈的壽命，從而直接減少了燈具的維修成本。

2)節(jié)能

智能照明控制系統(tǒng)的節(jié)能功能，由選定的智能控制器發(fā)出指令?？稍O(shè)定不同的照明亮度，按照不同時(shí)段、不同照度分段節(jié)能。

時(shí)間設(shè)定:開(kāi)機(jī)時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間，節(jié)能開(kāi)始時(shí)間、節(jié)能關(guān)閉時(shí)間。

電壓設(shè)定:額定電壓、節(jié)能電壓。

3)時(shí)控器

時(shí)控器可以是天文鐘、光控繼電器、可編程控制器、時(shí)間發(fā)生器等。常用的是天文鐘。

控制器內(nèi)嵌專(zhuān)業(yè)天文軟件，精確計(jì)算出一年中每天的日出、日落時(shí)間。

智能控制器相對(duì)成本較高，半夜降壓有一定的局限性。

1.3.2 半夜減光

半夜減光是下半夜減少照明功率或減少照明燈具數(shù)量的措施。

有的廠家燈具內(nèi)自帶變功率功能。但要統(tǒng)一控制所有燈具同時(shí)減光，需要多敷設(shè)一根控制纜。

如機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)設(shè)置兩套燈具，非機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)設(shè)置一套燈具。下半夜時(shí)可減少一套機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)的燈具，非機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)的燈具也可關(guān)掉。這種方法最有效地在均勻度不變情況下降低照度?？刂坪?jiǎn)單，投資少，見(jiàn)效快。

這種方法不需要額外增加電纜?？晒?jié)省大量電纜費(fèi)用。

圖1 表示向道路兩側(cè)布線。三套開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)全夜燈和半夜燈。這種接線方式簡(jiǎn)單，不需額外增加電纜。按正常接線，就可達(dá)到半夜減光目的。無(wú)需增加設(shè)備。但也有缺點(diǎn)，開(kāi)關(guān)接線處較混亂，需詳細(xì)核對(duì)接線位置。

圖2 所示接線方式需要增加接觸器，但接線清晰。

圖1 道路兩側(cè)布線示意圖

圖2 路燈接線示意圖

以上兩種接線方式，都有某相不平衡問(wèn)題。如果道路短，功率小，某相不平衡相差只有1/4。如果道路長(zhǎng)，箱變較多，某相的不平衡可以忽略。在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，很難做到三相完全平衡。

2 小 結(jié)

以上只是設(shè)計(jì)工作中遇到的幾種節(jié)能設(shè)計(jì)形式。道路照明設(shè)計(jì)相對(duì)比較成型，出入不會(huì)太大?，F(xiàn)階段半夜減少照明功率或減少照明燈具數(shù)量，是最有效的節(jié)能措施。當(dāng)然一個(gè)好的設(shè)計(jì)也包括合理選擇電纜截面。電纜截面大，壓降小線損小，但投資高，施工要求相對(duì)提高，附件成本也提高。隨著技術(shù)進(jìn)步，光源發(fā)展以及控制方式改進(jìn)，在設(shè)計(jì)中合理綜合利用各種節(jié)能措施，必將達(dá)到更完善的照明節(jié)能效果。