地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能措施的分析

【摘 要】當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源日趨緊張，嚴(yán)重制約了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，厲行節(jié)能降耗，建設(shè)資源節(jié)約型社會，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。地鐵照明系統(tǒng)是維持地鐵正常運(yùn)行的重要組成部分，也是地鐵系統(tǒng)耗能巨大的部分之一，應(yīng)通過合理選取燈具和控制方式等措施，提高燈具照明效率，減少照明用電量，有效降低照明系統(tǒng)能耗。

【關(guān)鍵詞】地鐵節(jié)能 LED照明燈具 智能照明系統(tǒng)

地鐵作為公用設(shè)施中耗能巨大的基建項(xiàng)目，在保證其安全和功能性的前提下，降低其能耗水平是目前一個(gè)重要課題。隨著我國各大城市地鐵項(xiàng)目建設(shè)高潮的興起，車站數(shù)量不斷增加，規(guī)模和內(nèi)部環(huán)境要求不斷提高，也使我國地鐵系統(tǒng)的能耗越來越大。照明系統(tǒng)作為維持地鐵正常運(yùn)行的重要組成，由于其工作時(shí)間長并且能耗大，因此地鐵照明系統(tǒng)的節(jié)能意義重大。本文將以寧波4號線為例對地鐵車站照明的節(jié)能措施進(jìn)行分析。

擬建寧波4號線全長約36.11km，共設(shè)25座車站。該線作為寧波軌道交通線網(wǎng)中的一條骨干線，其規(guī)劃建設(shè)不但能加快沿線地區(qū)的開發(fā)建設(shè)，而且能對疏解市中心區(qū)人口、促進(jìn)中心城外圍區(qū)域的發(fā)展，優(yōu)化城市人口布局和城鎮(zhèn)體系布局起到重要的作用。因此其能耗水平的分析也顯得尤為重要。

項(xiàng)目運(yùn)營初期，4號線照明系統(tǒng)總耗電量預(yù)估將達(dá)到984.9x104kWh/年，占總耗電量的8.61%。作為地鐵的耗能大戶，在保證照明質(zhì)量的前提下，照明系統(tǒng)可通過合理選取燈具和控制方式，提高燈具照明效率，減少照明用電量，有效降低照明系統(tǒng)能耗。下面將從兩個(gè)方面具體分析車站照明系統(tǒng)的節(jié)能措施：

1 合理選取節(jié)能型照明燈具

目前國內(nèi)地鐵車站照明燈具主要有T8系列直管熒光燈和節(jié)能型LED燈具兩種。除深圳2號線、杭州2號線、東莞R2線和杭州4號線等線路局部采用了LED照明燈具外，大部分仍然青睞于光色柔和、顯色性好、成本低、技術(shù)成熟的直管熒光燈。

相比之下，LED燈具作為新型燈具，雖然一次性投入較高，但卻具有壽命長、光效高等諸多優(yōu)勢，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益顯著，根據(jù)既有線路分析，在運(yùn)營初期，使用LED照明可以為工程節(jié)省20%～25%的投資，是真正意義上的綠色光源。

寧波4號線作為新建線路，可以考慮采用新型LED節(jié)能燈具，表1選取了一款T8直管熒光燈和LED燈具進(jìn)行比較，具體參數(shù)如下。

表1 T8直管熒光燈與LED參數(shù)比較

燈具

功率（W）

光通量（lm）

色溫（K）

顯色性（Ra）

平均壽命（h）

TL-D 36W /840 SLV

36

3350

4000

82

15000

RC600B LED 31S

31

3100

4000

80

50000

以雙東路站為例對車站照度進(jìn)行分析，雙東路站為地下二層標(biāo)準(zhǔn)站，車站總面積5650m2。在滿足《城市軌道交通照明》（GB/T 16275-2008）中照度標(biāo)準(zhǔn)值和功率密度值要求的前提下，按照利用系數(shù)法對該站進(jìn)行照度計(jì)算，可得出，該站若采用T8直管熒光燈，照明用電總功率需28kW，若采用LED燈具，則只需16kW，節(jié)能可達(dá)40%左右。由此可知，在滿足相同照度標(biāo)準(zhǔn)和功率密度的情況下，LED的光效要遠(yuǎn)高于同功率的直管熒光燈，具有明顯優(yōu)勢。

LED燈具不僅光效高，而且壽命長。熒光燈光源的壽命一般只有15000小時(shí)，而LED光源一般為50000小時(shí)，熒光燈鎮(zhèn)流器和LED驅(qū)動(dòng)電源壽命均為30000小時(shí)。照明燈具運(yùn)營時(shí)段按100%照度，停運(yùn)時(shí)段按20%照度計(jì)算，LED光源可使用約10年，直管熒光燈僅可使用3年左右。所以10年內(nèi)，熒光燈光源需更換2次，LED光源無需更換。熒光燈鎮(zhèn)流器和LED驅(qū)動(dòng)電源各需更換1次，每次更換人工費(fèi)需40元/套，所有燈具外殼均為24年使用壽命，10年內(nèi)不考慮更換，則10年內(nèi)兩種方案費(fèi)用總支出對比情況如表2所示。

表2 寧波4號線正線照明方案費(fèi)用對比

方案一

方案二

光源及光源功率

熒光燈36W

LED 31W

燈具總功率（含鎮(zhèn)流器）（W）

36

31

燈具數(shù)量（個(gè)）

17000

11000

燈具參考價(jià)（元/套）

200

350

光源參考價(jià)（元/套）

100

800

電器（鎮(zhèn)流器+電容等）價(jià)格（元/套）

100

250

燈具總參考價(jià)（光源+燈具）（萬元/套）

0.04

0.14

一次性投資（萬元）

680.00

1540.00

每盞燈每天所耗用電（度）

0.69

0.60

所有燈具每天所耗用電（度）

11750.40

6547.20

寧波地鐵用電收費(fèi)（元/度）

0.86

0.86

每天電費(fèi)支出（元）

10105.34

5630.59

每年電費(fèi)支出（萬元）

368.85

205.52

10年電費(fèi)支出（萬元）

3688.45

2055.17

10年內(nèi)更換光源支出（萬元）

340.00

——

10年內(nèi)更換電器支出（萬元）

170.00

275.00

10年內(nèi)更換光源或電器所需人工費(fèi)（萬元）

204.00

88.00

10年內(nèi)費(fèi)用總支出（萬元）

5082.45

3958.17

10年內(nèi)方案二比方案一節(jié)省的費(fèi)用（萬元）

1124.28

本次寧波4號線車站采用LED照明方案是按照目前的LED燈具費(fèi)用及光效水平進(jìn)行比選，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)性能已比較明顯，而且使用長壽命LED還可以大大減少地鐵運(yùn)營單位的維護(hù)工作量。隨著將來LED的費(fèi)用不斷降低，光效不斷提高，使用壽命的不斷提升，其優(yōu)勢也會越來越顯著。

2 選用合理的照明控制方式

在選用節(jié)能型LED照明燈具的基礎(chǔ)上，還可以采用智能照明系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，制定多種照明運(yùn)行模式，對不同時(shí)間、不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，根據(jù)不同場合及人流量，進(jìn)行時(shí)間段、工作模式的細(xì)分，關(guān)掉不必要的照明，在需要時(shí)自動(dòng)開啟，在保證必要照明的同時(shí)，有效減少了燈具的工作時(shí)間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。

根據(jù)運(yùn)營需要，可將所控區(qū)域的照明預(yù)先設(shè)定為各種場景。在暫不考慮火災(zāi)的前提下，車站按照以下三種模式運(yùn)行：正常模式、節(jié)電模式、停運(yùn)模式。主要內(nèi)容如下：

A、正常模式：用于正常運(yùn)營時(shí)的客流高峰期，客流高峰時(shí)間段數(shù)及時(shí)間范圍可調(diào)。

B、節(jié)電模式：用于正常運(yùn)營時(shí)的非客流高峰期。

C、停運(yùn)模式：用于停止運(yùn)營時(shí)間段，停運(yùn)模式隨地鐵運(yùn)營公司實(shí)際運(yùn)營時(shí)間表確定，時(shí)間可調(diào)。

在使用LED節(jié)能燈具的基礎(chǔ)上，如果采用智能照明控制系統(tǒng)，10年內(nèi)還可以節(jié)省電費(fèi)約700多萬元。智能照明系統(tǒng)不僅限于模式控制，還可以根據(jù)需要對公共區(qū)照度進(jìn)行調(diào)光控制，或定時(shí)開關(guān)一組、多組照明燈具并設(shè)定固定間隔循環(huán)點(diǎn)亮，也可以根據(jù)列車進(jìn)出站來調(diào)整站臺兩側(cè)燈帶的照度，以便節(jié)能。相信隨著智能照明系統(tǒng)的多元化，地鐵車站的節(jié)能效率也會越來越高。

3 結(jié)語

對于地鐵車站的照明設(shè)計(jì)，在達(dá)到光環(huán)境適用和舒適的前提下，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。除了選擇節(jié)能型燈具和智能照明控制系統(tǒng)，還可以輔以新能源等應(yīng)用，比如在地下站出入口或高架站設(shè)置太陽能光伏板等，這些措施都有助于實(shí)現(xiàn)城市軌道交通車站照明的節(jié)能目標(biāo)。

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作者簡介：靳凱（1988—），男，漢族，山西壺關(guān)人，上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。