重慶市某區(qū)縣LED節(jié)能改造前后照明質(zhì)量分析實(shí)例

張勇

摘要：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《照明測(cè)量方法》和《道路照明計(jì)算》對(duì)重慶市某區(qū)縣道路LED節(jié)能改造前后的照明質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，優(yōu)先選取燈具間距、高度、懸挑、仰光和光源一致的典型路段進(jìn)行平均照度、照度均勻度等指標(biāo)的檢測(cè)。并根據(jù)改造前后相關(guān)燈具的數(shù)量、功率等指標(biāo)進(jìn)行該改造項(xiàng)目的節(jié)電率評(píng)估。

Abstract： According to the standards "Lighting Measurement Method" and "Road Lighting Calculation"， the lighting quality before and after the LED energy-saving transformation in a district of Chongqing was evaluated. Based on the actual situation of the site， priority is given to selecting typical road sections with the same lamp spacing， height， overhang， Yangon and light source for the detection of indicators such as average illuminance， uniformity of illuminance， and energy-saving rate of the transformation project is evaluated based on the number and power of relevant lamps before and after the transformation.

關(guān)鍵詞：LED節(jié)能改造;照度;功率;節(jié)能評(píng)估

Key words： LED energy-saving renovation;illuminance;power;energy-saving evaluation

中圖分類號(hào)：TU113.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）32-0146-03

0? 引言

近年來(lái)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程推進(jìn)，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，舊城改造如火如荼，路燈建設(shè)也走上了快車道。2019年全國(guó)公路總里程501.25萬(wàn)公里，路燈照明系統(tǒng)在滿足功能照明與景觀照明作用的同時(shí)，不可避免地帶來(lái)能源的巨大消耗，在日益緊迫的能源、環(huán)境危機(jī)下，“節(jié)能減排”已成為現(xiàn)階段道路節(jié)能的主要目標(biāo)。LED路燈憑著高光效、高顯指、光衰小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)逐漸取代以高壓鈉燈為主的傳統(tǒng)照明。

1? 道路照明分類

根據(jù)CJJ45-2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，城市道路照明根據(jù)使用功能可分為主要供機(jī)動(dòng)車使用的機(jī)動(dòng)車道照明和交會(huì)區(qū)照明以及主要行人使用的人行道照明。其中機(jī)動(dòng)車道照明應(yīng)按快速路與主干路、次干路、支路分為三級(jí)，人行道照明應(yīng)按交通流量分為四級(jí)。

2? 道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)

①機(jī)動(dòng)車道照明應(yīng)采用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)。交會(huì)區(qū)照明應(yīng)采用路面平均照度、路面照度均勻度和眩光限制為評(píng)價(jià)指標(biāo)。人行道照明和非機(jī)動(dòng)車道照明應(yīng)采用路面平均照度、路面最小照度、垂直照度、半柱面照度和眩光限制為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

②本次LED節(jié)能改造工程主要針對(duì)機(jī)動(dòng)車車道照明進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，主要考核的是本次項(xiàng)目中的快速路與主干路、次干路、支路改造前后的平均照度和照度均勻度。由于道路照明錯(cuò)綜復(fù)雜，因此在評(píng)估過(guò)程中，每條道路選擇具有代表性的路段作為考核對(duì)象。選取的原則有：1）選擇車流量少的地段，避免汽車燈光投射到地面增加路面照度，影響檢測(cè)結(jié)果有效性;2）選擇無(wú)樹(shù)木遮擋的路面，避免檢測(cè)數(shù)據(jù)影響均勻度的結(jié)果;3）避開(kāi)繁華的商業(yè)區(qū)、人群密集區(qū)，選擇無(wú)背景光源的路面，背景光源包括店鋪的燈光、廣告箱、LED大屏等;4）選擇晴朗天氣的夜晚進(jìn)行測(cè)試，雨雪天氣、過(guò)低和過(guò)高的溫度的天氣都不適宜進(jìn)行檢測(cè)：a.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CJJ45-2015中照度和亮度的要求值是基于干燥路面制定的。因?yàn)槌睗竦穆访妫ú徽撌菫r青或是水泥）其反射系數(shù)都是與干燥路面截然不同;b.檢測(cè)所用的照度計(jì)或亮度計(jì)都屬于精密設(shè)備，雨水容易損壞設(shè)備。

③平均照度和照度均勻度標(biāo)準(zhǔn)要求值。

在本次LED節(jié)能改造工程項(xiàng)目中因其交通控制系統(tǒng)和道路分隔設(shè)施完善，選擇“/”的左側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行判定。

④平均照度和照度均勻度的評(píng)價(jià)方法。

本次LED節(jié)能改造項(xiàng)目中，分別針對(duì)3條主干路、3條次干路、1條支路改造前后的同一路面照度進(jìn)行測(cè)量。選取具有代表性的路面作為檢測(cè)對(duì)象，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CIE 140-2019《Road Lighting Calculations》、GB/T 5700-2008 《照明測(cè)量方法》當(dāng)兩燈桿之間距離<30m時(shí)，每車道的測(cè)量點(diǎn)數(shù)量為10，當(dāng)兩燈桿之間距離>30m時(shí)，每車道的測(cè)量點(diǎn)數(shù)為兩燈桿的實(shí)際間距/3，計(jì)算結(jié)果取整數(shù)。此次項(xiàng)目中利用中心布點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量劃分為成矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格為正方形，在矩形網(wǎng)格中心點(diǎn)測(cè)量照度，如圖1所示。

測(cè)試完成后按照公式（1）和公式（2）計(jì)算其平均照度和照度均勻度。

改造前該工程均使用光源為高壓鈉燈的路燈，使用年限較久，光衰較大，對(duì)于兩燈桿之間間距較長(zhǎng)的路面其中間照度值偏低，導(dǎo)致整個(gè)測(cè)試路面平均照度值不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

通過(guò)對(duì)比表1中平均照度和照度均勻度的要求值，可見(jiàn)改造后的平均照度和照度均勻度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于某主干路的照度均勻度在改造前后都較高，按照委托方要求對(duì)其其照明等級(jí)按與相鄰的主路一致。

3? 單燈質(zhì)量評(píng)價(jià)

①根據(jù)該區(qū)縣主管部門的要求，對(duì)改造所用LED燈具的質(zhì)量從電氣安全、光電性能，包括接地規(guī)定、防觸電保護(hù)、絕緣電阻和電氣強(qiáng)度、防塵防水、相關(guān)色溫、顯色指數(shù)、功率、功率因數(shù)以及光效等質(zhì)量檢測(cè)。單燈質(zhì)量評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，是整個(gè)改造項(xiàng)目的命脈所在。

②此次改造項(xiàng)目所用路燈均為I類燈具，在完成安裝或者維護(hù)燈具而打開(kāi)時(shí)，即使不是徒手操作，帶電部件應(yīng)是不可觸及的?？捎|及的金屬部件或者絕緣失效時(shí)可觸及的金屬部件變?yōu)閹щ姴考r(shí)，這些部件須永久地、可靠地與接地端子或接地觸點(diǎn)連接。并用接地導(dǎo)通測(cè)試儀將測(cè)試電流調(diào)至10A，時(shí)間1min，測(cè)量接地端子與可觸及金屬部件之間接地電阻值，電阻值應(yīng)<0.5Ω。

③絕緣電阻和電氣強(qiáng)度是評(píng)價(jià)產(chǎn)品電氣安全的基礎(chǔ)指標(biāo)。電氣強(qiáng)度是為了考核絕緣層抗擊穿的能力。燈具在開(kāi)啟的瞬間，有脈沖電壓，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大電流，而電流過(guò)多泄漏，就會(huì)對(duì)維護(hù)人員造成傷害。為了驗(yàn)證產(chǎn)品的絕緣性能是否有效發(fā)揮，我們通過(guò)儀器在相應(yīng)的部位，施加規(guī)定的電壓，持續(xù)1min，驗(yàn)證燈具的絕緣電阻值是否>2MΩ，電氣強(qiáng)度在試驗(yàn)期間是否有閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。

④路燈，是在道路上設(shè)置為在夜間給車輛和行人提供必要能見(jiàn)度的照明設(shè)施。安裝在燈桿上后的整個(gè)壽命周期，受天氣影響大，防塵防水是確定外殼防止固體異物或水進(jìn)入所提供的保護(hù)程度。本次項(xiàng)目中所用燈具的防塵防水等級(jí)為IP65，在規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)束后需對(duì)樣品進(jìn)行絕緣電阻和電氣強(qiáng)度試驗(yàn)，并觀察燈具外殼內(nèi)部是否有滑石粉沉積，電氣連接件、載流部件等是否有水跡。

⑤單燈的光電性能指標(biāo)滿足要求，是整個(gè)改造工程的基礎(chǔ)。以點(diǎn)帶線，以線構(gòu)面，致整個(gè)改造工程的路面平均照度、照度均勻度以及節(jié)能量滿足要求。

4? 節(jié)電率的評(píng)估

①本次LED節(jié)能改造工程中改造前所使用的燈具為高壓鈉燈，改造后所使用的燈具為L(zhǎng)ED路燈，均沒(méi)有調(diào)光功能。故本次改造工程的節(jié)電率我們采用電參數(shù)的測(cè)試方法進(jìn)行評(píng)估。

②為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們實(shí)驗(yàn)室方案中指出在改造前和改造后，每個(gè)型號(hào)規(guī)格的燈具各送檢5個(gè)。實(shí)驗(yàn)室對(duì)燈具的電壓、電流、功率、功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)試，取其平均功率值作為該型號(hào)規(guī)格燈具的功率。由業(yè)主提供蓋章文件說(shuō)明道路改造前后所用燈具的規(guī)格、數(shù)量、每晚亮燈總時(shí)長(zhǎng)11h、全年按365天進(jìn)行核算。通過(guò)以上數(shù)據(jù)核算出改造前和改造后的總耗電量。根據(jù)公式節(jié)電率=（改造前年總功耗-改造后年總功耗）/改造前年總功耗×100%，計(jì)算改造項(xiàng)目整體節(jié)電率。

③依據(jù)上述評(píng)估方法，對(duì)該LED節(jié)能改造工程前后的所用燈具的功率進(jìn)行了測(cè)試，根據(jù)節(jié)電率公式對(duì)該項(xiàng)目的節(jié)電率進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果見(jiàn)表3。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看到，此次LED節(jié)能改造工程整體節(jié)電率達(dá)到60%以上。若設(shè)定電價(jià)0.54元/kWh，在改造后每年可節(jié)省支出150萬(wàn)元以上。

5? 結(jié)語(yǔ)

本文以重慶市某區(qū)縣LED節(jié)能改造工程為例，系統(tǒng)全面的對(duì)該工程的路面照明質(zhì)量情況進(jìn)行評(píng)價(jià)以及項(xiàng)目整體進(jìn)行評(píng)估，總結(jié)了完整的、實(shí)用的LED節(jié)能改造工程的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。本文主要從改造前的路面照明質(zhì)量、改造所用燈具的電氣安全和光電性能方面、改造后的路面照明質(zhì)量以及工程整體節(jié)電率的評(píng)估進(jìn)行檢測(cè)。在選擇檢測(cè)方法和現(xiàn)場(chǎng)路面時(shí)，本文充分考慮了標(biāo)準(zhǔn)方法的要求以及現(xiàn)場(chǎng)特有的實(shí)際情況，使得本文所體現(xiàn)的評(píng)價(jià)方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性。希望對(duì)全國(guó)各城市LED節(jié)能改造工程項(xiàng)目的照明質(zhì)量評(píng)價(jià)中能起到借鑒的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 5700-2008，照明測(cè)量方法[S].

[2]CIE 140-2019，Road Lighting Calculations[S].

[3]CJJ 45-2015，城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]GB 7000.1-2015/IEC 60598-1：2014，燈具 第1部分：一般要求與試驗(yàn)[S].

[5]GB/T 31897.1-2015，燈具性能 第1部分：一般要求[S].

[6]GB/T 31897.201-2016，燈具性能 第2-1部分：LED燈具特殊要求[S].