城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的應用研究

唐毓鵬

摘 要：為適應公眾對整個公共空間的照明需求，將電氣工程及其自動化技術運用于城市公共景觀的亮化中，幫助人們對電力技術有了更精確的認識，同時有助于電力系統(tǒng)的改進。本文對城市公共場合景觀亮化電源的種類、電氣工程及其自動化的基本原理、常用的電力負載可靠性、弱電設計、電纜的選用、燈具的選用、配電箱、接地，節(jié)能減排等方面的問題進行了闡述。本文主要討論了城市商業(yè)區(qū)夜景照明以及園林景觀亮化的設計要點以及用電相關安全問題

關鍵詞：城市公共區(qū)域；景觀亮化；電氣工程及其自動化；景觀用電需求

伴隨著社會的持續(xù)發(fā)展和進步，科技的發(fā)展也在持續(xù)地提升，科技在各個工程領域中所占據的比例也在不斷地增加，很多工業(yè)中實施的智能化和自動化技術，都需要與電氣化相結合的設備。

1城市公共景觀亮化設計要點及作用

1.1城市公共景觀亮化設計要點

目前，很多現(xiàn)代化大都市的公共園林亮化已經不僅僅是為了招徠消費者，同時也是一種裝飾燈光，越來越多地被人們所關注。比如，北京王府井大街、哈爾濱中心大街、上海南京路等，都以它們獨特的韻味和絢麗的夜景，在這個城市里有著重要的地位。在城市商業(yè)區(qū)夜景照明設計中，有兩個設計重點，即一般照明和重點照明。

一般照明是指城市商業(yè)區(qū)的道路照明和景觀照明。主要采用庭院燈、路燈、草坪燈、廣場燈等照明措施，營造整個商業(yè)區(qū)的氛圍。根據CIE的相關標準，商業(yè)區(qū)道路照明的亮度應為5lx至25lx，而中國大部分城市商業(yè)區(qū)的一般照明符合國際標準。然而，中國也有個別城市低于這一標準，例如，太原市鐘樓街和柳巷的照明亮度低于該標準。

重點照明是指商店櫥窗、商品展示大廳、柜臺等區(qū)域的照明，因為這一區(qū)域的照明要達到一定的強度，所以多使用霓虹燈、白熾燈、日光燈等集中的照明設備，有些大的超級市場還會用到金鹵燈。當前，新建的購物中心都使用了直管日光燈和小型日光燈，保證購物中心的亮度達到300lx以上。在進行室內燈光設計時，要注意以下幾點。

（1）商業(yè)建筑內部照明形式的多樣化。在大型商業(yè)建筑中，不同的銷售區(qū)域或各類專賣店擁有不同的功能和特點、不同的展示方式、所需的照度水平和分布，還有對色調的不同的要求。

（2）商業(yè)街景燈的使用是對商業(yè)街景燈進行更深層次的渲染與凸顯，同時也是對商業(yè)街景燈的一種更好地詮釋，更能反映出商業(yè)街自身所蘊含的豐富的人文意蘊，更能讓人在其中感受到高雅的生活氛圍。

（3）為了實現(xiàn)照明節(jié)能設計，商業(yè)建筑照明是城市照明的主要用電設備。目前，節(jié)能照明光源和電器產品日趨成熟，因此，商業(yè)建筑的照明應嚴格按照國家標準規(guī)定的照明要求，合理選擇高效照明器具，在購物空間，提倡減少背景照明，實現(xiàn)低水平的光源布局。

1.2 城市公共景觀亮化的作用

照明在夜間具有強烈的視覺感召力和導向功能。

1.2.1裝潢、美化

照明能創(chuàng)造一種充滿情趣的氣氛，配合不同種類的照明產品，即便是在白天，也很有觀賞價值。在照明的作用下，強調了主體的風貌，并與周圍的景物形成了一種虛與實的關系，使得夜間景色的層次感更加豐富。在拐角和障礙物等地方，還可以采用燈光作為標志和提示。1.2.2氛圍營造

不同色彩的燈光，呈現(xiàn)出不同的氛圍；并且，在光線的影響下，還能呈現(xiàn)出一種連續(xù)不斷的光線、一條閃亮的光線。

1.2.3安全性

在夜晚，一個明亮而統(tǒng)一的照明系統(tǒng)能夠給戶外帶來安全的照明效果。園林綠化是一種戶外綠化工程，它集照明、裝飾和美化于一體。園林照明是為人而設計的，文章從介紹各種照明的類型入手，結合照明的功能，分

析了照明的主要設計領域。

2城市公共景觀照明工程設計中的常見問題

2.1對城市夜間燈光的總體規(guī)劃與管理

我國在夜間燈光的設計方面，目前還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)劃，或者說還不夠完善。在全部（縣級以上）城市中，制定了城市照明計劃的比例不足5%，約占低水平城市的30%。在很多城市，如街道、廣場、建筑立面等的景觀照明工程，都是由一些企業(yè)自行出資的，常常是隨機的、雜亂的、風格不一的；這使得都市的夜間景觀呈現(xiàn)出一種雜亂無章的狀態(tài)，很難與都市的總體發(fā)展協(xié)調起來。目前，我國大部分的城市在夜間燈光的建設上，缺少整體規(guī)劃，往往是側重于重點建設，而沒有考慮到前面和后面的規(guī)劃。所以，在城市中，燈光的樣式也各不相同，甚至在同一區(qū)域內，燈光的樣式也各不相同，這就導致了燈光的整體效果不明顯。

2.2亮度不合適

有的工程只注重美觀，有的則強調高檔。一段時期以來，長安街的燈籠一直是各大城市爭相效仿的對象，它的外形很美，有很多的電燈，但是不夠明亮。為了滿足照明要求，不得不加大照明設備的使用強度，這就導致了工程費用的大幅上升。另外，一些照明設備的照明強度較大，對周圍的環(huán)境產生了很大的影響，對周圍的環(huán)境也有很大的影響，每年都會收到大量的抱怨和申訴。很多城市為了節(jié)省費用，造成了電力系統(tǒng)和景觀照明的上存在很大的問題。

有關調查顯示，中國的城市主干道的照明大多可以達到 CIE道路照明標準，在一些大型的立交橋路口，也采用了在國際上廣泛應用的高桿燈照明。然而，目前在我國，高壓汞燈的使用率依然較高，部分區(qū)域的戶外照明仍以白熾燈為主。與高壓泵和白熾燈相比，高壓鈉燈的發(fā)光效率更高、壽命更長、綠色環(huán)保、節(jié)能。中國目前有大約250萬個街燈，其中，鈉燈占到了很大的比重，達到了40%左右。為此，在進行城市道路燈光設計時，需要關注如下問題：

（1）高壓鈉燈是道路照明設計的首選，因此應提高高壓鈉燈的普及率。

（2）繼續(xù)提高城市主干道照明水平，力爭趕超國際大城市照明水平，因此，應該更多地關注眩光問題，尤其是居住區(qū)的道路照明，避免眩光問題。

（3）加強照明時間的控制和管理，選用新型節(jié)能控制器。

2.3 城市公共景觀亮化的電氣設計

園林亮化電學設計的目標是為整個園林亮化體系提供一個良好的環(huán)境，在此基礎上，利用電學圖形，讓燈光設計師能夠更加精確地對園林亮化進行規(guī)劃，并與建筑公司共同努力，實現(xiàn)園林亮化的目標。

電力供電系統(tǒng)可以粗略地劃分為三種類型： TN， IT， TT，而 TN系統(tǒng)又可以劃分為三種不同的表現(xiàn)方式：TN-C，TN-S，TN-C-S。在城市公共場合，一般采用 TN— S供電方式進行照明，一般采用10 KV、10 KV、10 KV、0.4 KV等變電所進行照明；對于電力消耗小的綠化地區(qū)，可以選擇380 V低壓進水口。在電網中，備用回路占總回路的25，變電站的供電和供電方式宜采用箱式變電站。在目前4 G智能控制系統(tǒng)被廣泛應用的背景下，對電源總開關進行了漏電保護，并可依據現(xiàn)場條件，增加光纖，以確保信號的穩(wěn)定。為方便檢修和維護，可在配電箱內增加一個電流檢測模塊，而在綠地內應考慮舉行大型游園時的臨時增加用電的可能性，在供電系統(tǒng)中應預留備用回路，供電線路總開關應設置漏電保護。

3從理論上研究城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的意義

3.1淺談城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化系統(tǒng)的概念

在進行城市公共空間的景觀燈光設計時，不僅要掌握相關的專業(yè)知識，還要掌握現(xiàn)代燈光的基本原理和基本概念。當前，在我國，對于城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的規(guī)劃，尚缺少系統(tǒng)性的理論與實踐。在這方面，國外的研究已經比較成熟，而在我國，這方面的研究才剛剛起步，還處在起步階段。隨著人類夜間出行次數的增多，城市公園的照明效果也越來越顯著。然而，由于缺少系統(tǒng)、科學的理論指導，目前還不能將城市照明與公園照明進行有效的區(qū)別，導致公園照明形式單一、光污染嚴重。當前，我國對城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的研究，僅從最基礎的功能角度進行了探討，造成了城市公共景觀亮化地域特征不鮮明、光環(huán)境污染等問題。因此，如何在城市公共空間中建立一套“有理可依”的景觀設計模式，是亟待解決的課題。

3.2應用性調查

亮化美化工程不是單純的照明，也不是其基本目的，它是為了拓展城市的夜間生活。黑夜生活不僅可以容納所有的白晝生活，而且還可以創(chuàng)造出比白晝更多的東西。在城市亮化和美化工程的施工過程中，要采用一

種科學、高效的方法，關注其內部的建筑節(jié)能問題，然后給出切實可行的解決方法和實施方法，最終達到一定的經濟效益和環(huán)境效益。

3.3燈光系統(tǒng)的能量消耗

通常情況下，建筑物的亮化要求都是相當高的，幾乎是建筑物的每個角落都要被照亮，因此，它的能耗在所有的建筑電能中也是最大的，它也是在電氣節(jié)能設計中的一個重要方面。當前，我國的燈光消耗已約為總發(fā)電的10%，而樓宇燈光消耗又約占建筑電力消耗的20%-30%。為了實現(xiàn)節(jié)能照明，首先要選用高效率的光源。由于光源效率與電耗有很大的聯(lián)系，在常用的光源中，高壓鈉燈光的效果是最好的，其次是熒光燈和金屬鹵化物燈，白熾燈的效果最差；其次，要充分發(fā)揮非直接照明的優(yōu)勢。例如可以利用墻面、地面和頂棚等反射來提高間接光源，提高電能的利用率。

在節(jié)能量化的過程中，還需要以建筑物的照度為基礎，針對不同的建筑物，選擇最適合的設計方案，并對一些照度要求較高的地方，進行混合式的照明設計，從而滿足一定的照度需求；而對照度要求較低的，則可以減少照亮，從而降低不必要的能源消耗。此外，在選用燈具時，要選用高效的節(jié)能燈，如T5、T8的熒光燈，還有功率較小的金屬鹵化物燈等，照明設備也應具有易于清洗和替換的特點。另外，還要對周邊的光線進行充分的利用，并結合一些光學原理或其他的實際情況來進行節(jié)能設計。

3.4主動利用太陽能和光合作用

太陽能是無窮無盡的，因此必須將其利用起來，才能夠解決目前的能源問題。然而，目前太陽能的使用并不廣泛，總體上來說，它的使用范圍并不大，主要用于道路、環(huán)境照明等領域，因此，在對其進行設計的過程中，還應將以下幾個關鍵的因素結合起來：首先，根據用電的大小、負載的性質和每天所需的時間，來制訂出一個合理的設計方案，這樣能夠降低不必要的能耗；第二，要對系統(tǒng)的輸出進行合理的電壓水平設置；第三，要保證整個體系在多云多雨的情況下仍能運轉；第四，對建筑物的光照強度和光照時間進行科學的評價。

3.5在電力供應和分配系統(tǒng)中實現(xiàn)能源節(jié)約

在電力供應和配電系統(tǒng)中，對電力供應和配電系統(tǒng)的節(jié)能設計要求是合理的，同時又不影響到用戶的生活。第一，在進行電力負荷分析的基礎上，選取合適的負載比，從而減小基礎容量，達到節(jié)能、延長裝置壽命的目的；第二，采用分布式和集中式兩種方式進行無功補償，提高低電壓端的功率系數，提高系統(tǒng)的工作效率，減少變壓器的損失和線路的損失；第三，對配電網的布局進行科學的規(guī)劃。要保證高電壓可以到達用戶的中央，從而降低線路的電力損失，節(jié)約線損；第四，對電力系統(tǒng)中的非線性裝置進行控制，使其在工作中所引起的高次諧波是合理的；第五，在用電高峰和低谷時，采用適當的方法來控制用電，以降低能耗。

3.6在能源節(jié)約方面加強政策扶持

當前我國建筑電氣節(jié)能設計難以普及的重要原因之一，是缺乏相關政策的支撐。因此，政府必須給予他們相關的啟動資金，以支持他們的節(jié)能設計計劃的進一步普及；此外，還需對能耗較高的建筑實行處罰，對節(jié)能建筑實行獎懲制度。同時，建立相關的監(jiān)督機構，對已規(guī)劃好的亮化和美化工程的建筑，定期進行能耗評估，對不達標的要立即進行整改。在美化亮化工程審批時，要注重節(jié)能內容的運用，從設計、施工到正式運行等階段，加強其工程能耗的監(jiān)控，減少高能耗工程的出現(xiàn)。

4結論

本文認為，在進行城市公共景觀亮化的電氣設計和建設時，應該把亮化和景觀有機地結合起來，電氣建設應該為整個的景觀亮化體系服務，不僅要對各種燈具的參數、配電箱中的各種元件、控制柜中的各種裝置的性能了如指掌，還要對行業(yè)標準和現(xiàn)場施工技術了如指掌，只有對各種復雜的工作內容了如指掌，才能夠勝任各種不同的、復雜的工作，并且要有自己的電氣設計規(guī)劃和布置。

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