城市道路照明節(jié)能措施及其適用性分析

王詩(shī)薇 （中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430060）

1 國(guó)內(nèi)城市道路照明現(xiàn)狀分析

城市道路照明是市政基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，為保障道路交通安全、社會(huì)治安穩(wěn)定提供了有利條件，同時(shí)成為城市形象的標(biāo)志之一。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，城市道路照明的建設(shè)和改造往往要求燈形大氣美觀，在考慮功能照明的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)景觀亮化的效果。城市道路亮燈率越來(lái)越高，但與之相應(yīng)的電能消耗和財(cái)政費(fèi)用也大幅增長(zhǎng)。過(guò)分追求亮度而忽視節(jié)能指標(biāo)、未采取節(jié)能措施或節(jié)能措施不合理、特殊燈形、燈具的盲目使用（例如中華燈），都是造成目前道路照明能耗過(guò)大、財(cái)政經(jīng)費(fèi)負(fù)擔(dān)重的原因。[1]

2 城市道路照明節(jié)能措施的必要性

雖然近幾年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上不斷推進(jìn)LED 光源等節(jié)能燈具的使用，目前城市道路照明燈具仍普遍采用傳統(tǒng)的高壓鈉燈或金鹵燈等氣體放電燈。每天約12h 的亮燈時(shí)間消耗大量的電能，尤其是深夜人、車流量較小的時(shí)段，電網(wǎng)負(fù)荷下降，電壓升高導(dǎo)致照度增大，甚至出現(xiàn)眩光，不僅造成不必要的電能浪費(fèi)，而且影響燈具的使用壽命。

響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的號(hào)召，在城市道路照明設(shè)計(jì)、施工和管理過(guò)程中，探討和實(shí)施經(jīng)濟(jì)、合理的節(jié)能措施十分必要，是減少電能損耗、提高工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的重要和必要的措施。

3 城市道路照明節(jié)能措施方法分析

城市道路照明節(jié)能措施主要包括選擇高效節(jié)能型變壓器、選擇高光效且優(yōu)配光的燈具、配電線路安裝電容補(bǔ)償裝置、采用合理的節(jié)能運(yùn)行方式等。本文主要針對(duì)光源的選擇和節(jié)能運(yùn)行控制方式進(jìn)行分析研究。

3.1 道路照明光源

目前，國(guó)內(nèi)道路照明多采用高壓鈉燈和金鹵燈等氣體放電燈，其中高壓鈉燈為主流光源。這類燈具有光效高、透霧性好的優(yōu)點(diǎn)，成本相對(duì)不高，但功率較大，消耗的電能較多。從節(jié)能的角度考慮，通常需配置自帶電容補(bǔ)償?shù)臒艟撸⒉捎霉?jié)能型鎮(zhèn)流器（鎮(zhèn)流器損耗不大于10%）。

LED 燈是近些年國(guó)內(nèi)主推的節(jié)能光源，具有光效高、顯色性好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，最重要的是功率相對(duì)小，在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)中節(jié)省能耗。但初期投資成本相對(duì)較高，市場(chǎng)上產(chǎn)品性能和質(zhì)量參差不齊。風(fēng)光互補(bǔ)太陽(yáng)能LED 燈也是新型節(jié)能產(chǎn)品的一種，在一些城市也被推廣和應(yīng)用， 但其對(duì)氣候等外部條件的要求較高。

3.2 節(jié)能運(yùn)行控制方式

目前，國(guó)內(nèi)高壓鈉燈仍是道路照明主流光源，其功率較大、能耗較多的特點(diǎn)造成巨大的能源浪費(fèi)。尤其是后半夜，行人和車流量較小的時(shí)段，恰逢市政用電的低谷時(shí)間，路燈配電線路電壓升高，既不節(jié)能，又容易導(dǎo)致燈具壽命降低，合理的節(jié)能運(yùn)行控制方式十分必要。后半夜施行節(jié)能運(yùn)行的控制方式主要有以下幾種。

3.2.1 關(guān)閉部分燈具

通過(guò)路燈照明控制器設(shè)定后半夜間隔關(guān)閉一半路燈，是節(jié)省電能較為直接的措施；但在這種運(yùn)行方式下，照明燈桿間距相當(dāng)于正常運(yùn)行方式的2 倍，使得照度均勻度很差，形成明顯的斑馬效應(yīng)，不利于行車安全。考慮到深夜行人流量小，在人車分流采用雙挑燈臂照明的項(xiàng)目中，后半夜關(guān)閉人行道側(cè)路燈是一種不錯(cuò)的節(jié)能措施。

以上兩種控制方式在設(shè)計(jì)時(shí)均需根據(jù)方案進(jìn)行綜合考慮，合理劃分配電回路。前者采用兩回路電纜間隔接入燈具，后者需按照機(jī)動(dòng)車道側(cè)路燈和人行道側(cè)路燈分別設(shè)置回路，采用雙臂路燈的情況下施工分線相對(duì)復(fù)雜。

3.2.2 配電系統(tǒng)調(diào)壓降低光源功率

后半夜是城市電量使用低谷時(shí)段，路燈箱變輸出功率可能高于燈具額定電壓，通過(guò)在箱變中安裝智能穩(wěn)壓控制裝置，調(diào)節(jié)輸出電壓，一方面能保護(hù)燈具、延長(zhǎng)其使用壽命；另一方面能在適當(dāng)范圍內(nèi)降低電壓從而降低光源功率，達(dá)到節(jié)能的目的。這種節(jié)能控制方式在運(yùn)營(yíng)中要根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況綜合考慮，如果線路末端電壓降較大，深夜降壓調(diào)節(jié)可能會(huì)導(dǎo)致線路末端燈具工作電壓太低，影響照明效果。

3.2.3 單燈節(jié)能裝置降低光源功率

當(dāng)路燈照明配電線路過(guò)長(zhǎng)、線路末端電壓降較大時(shí)，配電回路的調(diào)壓措施不能兼顧每一盞路燈的實(shí)際狀況，單燈節(jié)能控制裝置則能夠克服這項(xiàng)缺點(diǎn)。市場(chǎng)上有多種單燈節(jié)能控制裝置的產(chǎn)品研究及應(yīng)用，如雙功鎮(zhèn)流器、單燈變流節(jié)能裝置等；主要是通過(guò)調(diào)節(jié)單盞路燈伏安特性來(lái)降低光源功率，可以針對(duì)每盞路燈深夜的實(shí)際工作電壓情況，預(yù)先進(jìn)行調(diào)節(jié)與設(shè)定，在后半夜既保證照度及均勻度，又起到節(jié)省電能損耗的作用。相對(duì)來(lái)說(shuō)，這種節(jié)能控制方式更靈活，在大功率燈具數(shù)量較多的項(xiàng)目中，建設(shè)期經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)高一些。

4 城市道路照明節(jié)能措施的適用性分析

城市的規(guī)模、道路的等級(jí)、道路周邊的用地性質(zhì)以及項(xiàng)目本身其它設(shè)計(jì)參數(shù)都是影響照明節(jié)能措施設(shè)計(jì)方案的因素。選擇經(jīng)濟(jì)、合理與可行的節(jié)能措施，是優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)、提高項(xiàng)目運(yùn)行效率的重要措施。

4.1 節(jié)能光源的選擇

在建設(shè)預(yù)算充足的條件下，尤其是傳統(tǒng)光源設(shè)計(jì)方案需采用大功率光源甚至難以滿足《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2006）[2]節(jié)能指標(biāo)的情況下，可優(yōu)先考慮LED 光源；在綠地景觀、廣場(chǎng)照明等特殊情況下，如果當(dāng)?shù)貧夂驐l件適宜，亦可選擇風(fēng)光互補(bǔ)LED 燈，但需采購(gòu)性能良好的設(shè)備產(chǎn)品以避免過(guò)高的維護(hù)費(fèi)用。城市新開(kāi)發(fā)區(qū)，整體規(guī)劃設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，從降低運(yùn)營(yíng)成本、減少能耗的角度，LED 光源也值得推廣。如果老路升級(jí)改造，道路等級(jí)提高，僅需更換合適的光源，很多情況下傳統(tǒng)光源的常規(guī)規(guī)格難以滿足節(jié)能指標(biāo)， 合適的LED 光源既能達(dá)到照度的新標(biāo)準(zhǔn)，又能滿足節(jié)能的新要求。

4.2 節(jié)能控制方式的選擇

如果選擇傳統(tǒng)的高壓鈉燈或金鹵燈作為光源，除了選擇配置節(jié)能型鎮(zhèn)流器和自帶電容補(bǔ)償裝置以外，主要需考慮選擇合適的節(jié)能控制方式。幾種常見(jiàn)的節(jié)能控制方式及其適用條件如下表。

路燈照明節(jié)能控制方式適用條件

對(duì)于城市快速路、主干道、重要的次干道，為滿足照度標(biāo)準(zhǔn)，通常設(shè)計(jì)光源功率較高。尤其是城市規(guī)模較大，車流量較高的情況下，選擇配電系統(tǒng)調(diào)壓或通過(guò)單燈節(jié)能裝置降低光源功率是較為合適的選擇。通常單燈節(jié)能裝置用于功率250W 及以上的光源，降低機(jī)動(dòng)車道照明功率；在后半夜人流量不大的城市道路可以同時(shí)關(guān)閉人行道側(cè)路燈，更大程度減少能耗。在重要的商業(yè)、居住區(qū)人流量較大的道路，路燈配電線路末端壓降能控制在10%以內(nèi)的情況下， 系統(tǒng)整體調(diào)壓是較為合理的選擇。在比較方案優(yōu)劣的同時(shí)也需要結(jié)合燈具數(shù)量和路燈箱變數(shù)量，綜合考慮造價(jià)等因素，來(lái)選擇相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理的方案。

對(duì)于城市支路和部分紅線不寬的次干道，尤其是規(guī)模不大的縣、鄉(xiāng)道路，后半夜人、車流量都不大，通常選用的光源功率不高。功率250W 以下的光源通常不采用單燈節(jié)能方式，采用系統(tǒng)調(diào)壓或關(guān)閉人行道側(cè)路燈是較為合適的選擇。若供電線路不長(zhǎng)，配電回路容量不大，可以考慮系統(tǒng)調(diào)壓，線路配置單根電纜。若配電回路長(zhǎng)且容量大，線路末端電壓降較大，線路配置2根電纜，采用間隔關(guān)閉一半路燈或在有單獨(dú)設(shè)置人行道側(cè)光源時(shí)關(guān)閉人行道側(cè)路燈。 設(shè)計(jì)時(shí)可綜合考慮造價(jià)等因素進(jìn)行選擇。

5 結(jié)論與展望

通過(guò)以上分析可知，選擇節(jié)能型設(shè)備及合理的節(jié)能控制方式是目前道路照明節(jié)能的主要方式。每個(gè)項(xiàng)目的外部條件和內(nèi)部因素都存在差異，照明節(jié)能措施的選擇與整個(gè)項(xiàng)目的基本設(shè)計(jì)方案緊密相關(guān)。根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況，充分考慮照明需求、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能效果，從而選擇合理適用的設(shè)計(jì)或改造方案，有利于節(jié)省工程投資和運(yùn)營(yíng)成本，避免不必要的浪費(fèi)。

新型節(jié)能產(chǎn)品的研究和推廣是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，性能良好的新型光源、節(jié)電設(shè)備在應(yīng)用和實(shí)踐中也會(huì)逐步取代老舊的產(chǎn)品。為適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的政策，設(shè)計(jì)和施工也必須同步探究新型產(chǎn)品的適用條件，總結(jié)合理優(yōu)化的方案。

[1]馬勝利.對(duì)城市路燈照明節(jié)能的措施探究[J].建筑·節(jié)能,2013(12).

[2]CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.