城市路燈照明節(jié)能技術(shù)

王海波

（中交四航局第二工程有限公司，廣州 510220）

1 引言

城市照明系統(tǒng)為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活提供便利的同時(shí)，也造成了大量電力資源的浪費(fèi)，有較大的節(jié)能空間。在當(dāng)前我國(guó)節(jié)能減排政策的大力推動(dòng)下，通過(guò)科學(xué)化管理模式與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，可以促進(jìn)照明系統(tǒng)節(jié)能降耗，是當(dāng)前城市照明系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 城市路燈照明節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則

2.1 滿(mǎn)足城市照明需求的原則

電能是重要的能源形式，在各類(lèi)型能源消耗中占據(jù)較大的比重。在城市路燈照明領(lǐng)域，由于路燈數(shù)量較多，有較大的電能消耗，如何實(shí)現(xiàn)道路照明節(jié)能成為人們高度關(guān)注的話(huà)題。

城市照明有其存在的現(xiàn)實(shí)意義，能夠在夜間照亮道路，給行人出行以及車(chē)輛通行提供安全保障，同時(shí)也有利于維持社會(huì)治安。為了在不影響照明功能的前提下減少路燈電能消耗，需要根據(jù)道路等級(jí)合理控制路燈的照度，盡可能避免路燈眩光的問(wèn)題，有需求時(shí)亮燈，無(wú)需求時(shí)不亮燈，以減少電能消耗。應(yīng)當(dāng)均衡好照明和電能控制的關(guān)系，不可由于盲目照明而導(dǎo)致電能浪費(fèi)，也不可由于過(guò)度節(jié)約而影響正常照明。

2.2 堅(jiān)持在規(guī)劃設(shè)計(jì)指導(dǎo)下節(jié)能的原則

根據(jù)各類(lèi)型道路、各區(qū)域的實(shí)際情況，合理組織城市照明規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，突出照明的重點(diǎn)，嚴(yán)格控制照明的數(shù)量、分布位置、亮度等關(guān)鍵參數(shù)，在合理的規(guī)劃之下提高照明水平，力爭(zhēng)最大限度地減小電能消耗。

3 合理選擇優(yōu)質(zhì)高效的照明燈具

3.1 電光源的選擇

綜合考慮光效、顯色指數(shù)、調(diào)光性能、耐久性等多個(gè)方面，進(jìn)行系統(tǒng)性分析，選擇兼具多重特性的光源。在城市路燈照明工程中，還需遵循因地制宜的原則，根據(jù)各道路的具體情況選擇可行的節(jié)能光源。例如，在快速路中可選用高壓鈉燈或低壓鈉燈，主干路可選用金鹵燈或高壓鈉燈，各類(lèi)光源的適用場(chǎng)所見(jiàn)表1。

表1 道路照明光源的適用場(chǎng)所

3.2 燈具的選擇

燈具發(fā)光效率（LOR）是燈具選型中必須考慮的節(jié)能指標(biāo)。假設(shè)有燈具1和燈具2，各自的LOR值分別為65%和79%，LOR為燈具發(fā)出的總光通量與燈具內(nèi)所有光源發(fā)出的總光通量之比，在光源一致的前提下，燈具2的照度比燈具1高。除此之外，光通維持率也是重點(diǎn)考慮指標(biāo)，該值將直接對(duì)初始照度造成影響。假設(shè)有燈具1和燈具2，各自的光通維持率分別為0.6和0.7，光通維持率為燈在壽命期間內(nèi)特定時(shí)間的光通量與該燈的初始光通量之比，在使用場(chǎng)景一致的前提下，燈具2的初始照度比燈具1低。由此看來(lái)，在挑選照明節(jié)能燈具時(shí)，應(yīng)著重考慮優(yōu)質(zhì)高效、高光通維持率的基本要求。

具體至城市路燈照明領(lǐng)域，所采用的燈具應(yīng)具有較高的光通利用系數(shù)，其具體受到安裝高度、傾斜角度、配光方式等多項(xiàng)因素的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合考慮。

按照工程要求選擇好燈具及配光方式后，要進(jìn)一步考慮具體的安裝參數(shù)，包含高度H、間距S、傾斜角度，其均會(huì)對(duì)路燈照明質(zhì)量帶來(lái)影響。為兼顧照明、節(jié)能、美觀、耐久等多重要求，通常S/H的值應(yīng)穩(wěn)定在3～4，傾斜角度為5°～10°。若選用的是金鹵燈、高壓鈉燈等氣體放電燈，在設(shè)計(jì)其安裝高度時(shí)主要依據(jù)光通量而定，不同光源規(guī)格的最小安裝高度不盡相同，照明燈具的最小安裝高度見(jiàn)表2。

表2 照明燈具的最小安裝高度

3.3 應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器

傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器在安裝中存在難度大（較為笨重）、耗材多的局限性，后續(xù)使用中則有較為明顯的噪聲污染，同時(shí)其功率因數(shù)較低，難以滿(mǎn)足現(xiàn)階段的節(jié)能與環(huán)保要求。相比之下，電子鎮(zhèn)流器可擺脫傳統(tǒng)產(chǎn)品的局限性，同時(shí)具備節(jié)能、高效、無(wú)噪聲、高功率因數(shù)等多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[1]。對(duì)于不同的光源種類(lèi)，鎮(zhèn)流器的功率損耗占光源功率的比例有所不同，具體內(nèi)容見(jiàn)表3。

表3 鎮(zhèn)流器功率損耗占光源功率的百分比

若采用的是電子鎮(zhèn)流器，通常其功率損耗約為5%。此處以功率為250 W的高壓鈉燈為例展開(kāi)分析，電感鎮(zhèn)流器的功率損耗約為40 W，而在采用電子鎮(zhèn)流器后，該損耗值可明顯減小至13 W左右，以光源相同為基本前提，節(jié)電約10.8%。不僅于此，通過(guò)電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用，還有利于大幅提高線路的功率因數(shù)，使其達(dá)到0.92以上，此時(shí)線路的功率損耗明顯減小。

結(jié)合前述分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器后，可有效提高節(jié)能水平以及氣體放電燈的功效。從供電系統(tǒng)的角度來(lái)看，對(duì)于相同的線路，在不用額外擴(kuò)充供電容量以及新增設(shè)備的前提下，帶燈的數(shù)量可增加30%～40%?？傮w來(lái)看，電子鎮(zhèn)流器的綜合應(yīng)用效果較好。

4 配套城市路燈照明控制系統(tǒng)

4.1 應(yīng)用微電腦智能控制器

傳統(tǒng)的定時(shí)鐘控制方式能夠自動(dòng)完成對(duì)燈具的開(kāi)啟與關(guān)閉操作，但全年內(nèi)不同季節(jié)的晝夜時(shí)間有所不同，換季時(shí)對(duì)應(yīng)的控制器設(shè)定時(shí)間也應(yīng)得到調(diào)整，需在此方面投入一定的人力。并且定時(shí)鐘控制的精度較低，誤差通常在±15 min。相比之下，微電腦智能控制器則是一種更可行性的方式，其自動(dòng)考慮不同經(jīng)緯度的日出、日落時(shí)間，自適應(yīng)調(diào)節(jié)燈具的開(kāi)關(guān)時(shí)間。配置工作中，僅需在初期設(shè)定當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度信息、日期信息、開(kāi)關(guān)燈時(shí)間信息即可，后續(xù)運(yùn)行時(shí)控制器可獲悉當(dāng)日的日出日落時(shí)間，從而自動(dòng)完成對(duì)燈具開(kāi)關(guān)時(shí)間的調(diào)節(jié)操作?？梢?jiàn)，微電腦控制器的應(yīng)用具有更加便捷的優(yōu)勢(shì)，后續(xù)無(wú)須在時(shí)間調(diào)整方面投入人力資源，且該裝置還具備失電保護(hù)的功能，有效提高了裝置的耐久性[2]。

4.2 道路照明的分組控制

城市主干道包含快車(chē)道和慢車(chē)道，各自的照明要求有所不同，需做針對(duì)性的考慮。在后半夜，行駛在慢車(chē)道的非機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量相對(duì)較少，該階段對(duì)照明的要求較低，因此，在不影響安全的前提下可關(guān)閉下半夜慢車(chē)道的照明。

此外，為有效提高城市路燈照明質(zhì)量，部分城市采用雙光源燈具或是實(shí)施一桿多燈具的配置方案，此時(shí)照明的靈活性得以提升，在下半夜車(chē)輛較少時(shí)，可適時(shí)降低照明燈具的照度。例如，關(guān)閉其中的某盞燈，一方面保證了正常的照明功能，另一方面則減少了電能消耗量，一舉多得。由此也得到啟發(fā)，在城市路燈照明節(jié)能設(shè)計(jì)中，可結(jié)合實(shí)際情況采取分組控制的方案，通過(guò)此途徑減少能源消耗量。

5 提高城市路燈照明的科技水平

隨著城市路燈照明節(jié)能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)階段部分城市已經(jīng)采用了城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，其具備智能化管控道路照明的功能。依托于遙控、遙測(cè)、遙信多項(xiàng)技術(shù)，自動(dòng)巡回檢測(cè)各分控點(diǎn)的具體電參數(shù)，包含電壓、電流、功率因數(shù)等，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)分控點(diǎn)的實(shí)際狀態(tài)做出判斷，若有故障則發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，與此同時(shí)自動(dòng)對(duì)分控點(diǎn)的電參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，整個(gè)過(guò)程無(wú)須人員的參與，效率大幅度提高[3]。

對(duì)于城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，其節(jié)能措施主要體現(xiàn)在分組適時(shí)控制各分控點(diǎn)、降電壓等方面，但道路照明的供電線路普遍較長(zhǎng)，同時(shí)還存在負(fù)荷較大的特點(diǎn)，導(dǎo)致線路的壓降處于相對(duì)較大的水平，而光源對(duì)電壓提出了較高的要求，因此，降電壓的空間有限。從這一角度來(lái)看，該系統(tǒng)在節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)并未得到有效的發(fā)揮，而這也是后續(xù)技術(shù)發(fā)展中的重要突破口。

為同時(shí)滿(mǎn)足節(jié)能、照明效果、便捷化管理的多重要求，需緊密結(jié)合城市道路的實(shí)際條件，以分時(shí)、分段的方法對(duì)道路照明的功率做靈活的調(diào)節(jié)，使照明設(shè)施有效適應(yīng)當(dāng)前的工作環(huán)境。根據(jù)城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)有運(yùn)行情況，為之增添“遙調(diào)”的功能，具體可采用調(diào)光控制設(shè)備（其類(lèi)型較多，如前端控制器、降功率節(jié)能轉(zhuǎn)換器，視實(shí)際情況合理選擇），將其配套至各照明個(gè)體上，由此提高照明系統(tǒng)的智能化水平，通過(guò)控制器、分控點(diǎn)、照明控制中心的共同組合，構(gòu)成完善的城市照明網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

若能合理應(yīng)用城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，可有利于提高對(duì)城市道路中每盞路燈的動(dòng)態(tài)監(jiān)控水平，及時(shí)掌握各路段中各路燈的具體使用情況，進(jìn)而給管控工作的開(kāi)展提供了關(guān)鍵的參考依據(jù)。在該配置方式下，系統(tǒng)可接收源自控制中心的指令，也能按照預(yù)設(shè)時(shí)間完成相應(yīng)的控制工作，例如，對(duì)每盞燈進(jìn)行開(kāi)、關(guān)機(jī)降功率控制，在自動(dòng)化控制機(jī)制下，將道路照明的額定功率和降功率穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市化進(jìn)程日益推進(jìn)的背景下，城市路燈照明的建設(shè)水平也應(yīng)有所提升。在設(shè)計(jì)以及施工中，需貫徹節(jié)能理念，根據(jù)道路等級(jí)、道路車(chē)流量等配套合適的照明燈具，同時(shí)引入微電腦控制器等相關(guān)裝置，提高燈具的自適應(yīng)水平，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的目標(biāo)。依托于多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)以及裝置，共同構(gòu)建城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，在保證城市道路照明效果的同時(shí)，減少能源投入。