歐豐榕

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高鐵客站照明智能化與節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

歐豐榕

福州樞紐改造工程建設(shè)指揮部

照明用電是鐵路客運(yùn)站尤其是高鐵站的主要能耗。如何有效降低高鐵客運(yùn)站的能耗、節(jié)約能源，本文對(duì)福州站照明能耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的一些問(wèn)題，并提出了在光源選擇上采用LED技術(shù)、在光源分布設(shè)計(jì)上因地制宜強(qiáng)調(diào)特殊性和差異性、在管理手段上采用智能化控制等措施，以期通過(guò)LED燈具與智能照明控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)站房照明使用過(guò)程的節(jié)能控制及動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和綠色環(huán)保的目的。

高鐵客站 照明 智能化 節(jié)能

近幾年，隨著高速鐵路突飛猛進(jìn)的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)新建高鐵客站600余座，建筑形式多為高空間、大跨度，是地方標(biāo)志性建筑之一。照明用電是鐵路客站主要耗能設(shè)備（除了中央空調(diào)外），照明用電量占車站總用電量的42%左右，如何避免照度過(guò)高而增加整體耗能，又不因照度過(guò)低而影響車站的基本使用功能，實(shí)現(xiàn)客站照明節(jié)能降耗增效益，是值得鐵路建設(shè)者深入研究的問(wèn)題。

1 高鐵客站照明耗能現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)

在這電能充足的時(shí)代，人們對(duì)照明耗電不以為然。全國(guó)高鐵站房、候車及站臺(tái)雨棚照明多采用金屬鹵化物燈直接照明方式。以福州站照明耗能統(tǒng)計(jì)為例，改擴(kuò)建后的福州站規(guī)模為7個(gè)站臺(tái)14線，無(wú)站臺(tái)柱雨棚面積為61567.7m2，三聯(lián)拱型鋼結(jié)構(gòu)雨棚最大跨度達(dá)64.85 m，最高高度 20.9 m，最低高度11.2 m，站臺(tái)雨棚共安裝了150 W大功率金鹵燈1364盞，用電量為189.330 kW。新建高架候車室面積12213.8 m2，76 m大跨度，高度約22m，共安裝474盞金鹵燈，用電量為37988 W。新建北站房面積為24995 m2，76m大跨度，大空間高度約26m，安裝1761盞金鹵燈，用電量78066W。既有南站房及高架候車室面積15359 m2，照明用電量約150 kW。福州站照明總用電量達(dá)455.38 kW，每小時(shí)耗電量約455kW·h，每天按8小時(shí)使用照明計(jì)算，年耗電量約132.86萬(wàn)kW·h，照明電費(fèi)約116萬(wàn)元。這對(duì)車站運(yùn)營(yíng)成本是個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。詳見(jiàn)表1。

表1 站房各區(qū)域照明耗電統(tǒng)計(jì)表

注：以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均為公共區(qū)域照明，不含辦公場(chǎng)所。

近年來(lái)，車站為了節(jié)約用電成本，車站夜間站臺(tái)雨棚照明燈開(kāi)啟較少，有時(shí)甚至不開(kāi)，整個(gè)站臺(tái)較為黑暗，影響旅客乘降安全及舒適性。

2 高鐵客站照明設(shè)計(jì)中存在節(jié)能意識(shí)不足的現(xiàn)象

高鐵客站站房及雨棚普遍是高大空間，照明設(shè)計(jì)基本是按《鐵路照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10089-2015）的標(biāo)準(zhǔn)照度執(zhí)行，對(duì)燈具布設(shè)基本是平均分布、均衡設(shè)計(jì)，為滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的照度，所需燈具數(shù)量、光源功率及用電量將會(huì)較大，使得整體照明能耗增加，達(dá)不到節(jié)能降耗的要求。

鐵路客站普遍存在照明設(shè)計(jì)與廣告設(shè)計(jì)脫節(jié)的現(xiàn)象，完全不考慮廣告屏幕照明對(duì)周邊環(huán)境的影響，最突出的現(xiàn)象就是旅客地道內(nèi)的廣告屏幕大、密集且24小時(shí)開(kāi)啟，盡管增強(qiáng)了部分旅客地道的照明，然而旅客地道照明仍按常規(guī)布設(shè)，造成光源不必要的浪費(fèi)，達(dá)不到節(jié)能降耗的要求。

照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)大部分仍采用傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制，需要人工操作才能完成。局部采用聲控和時(shí)控控制，智能化程度較低，節(jié)能效果不顯著。

3 高鐵客站照明節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

3.1 高效節(jié)能光源的選擇

在滿足照明質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能選擇高光效的光源。隨著LED技術(shù)和性能上的突破，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于室內(nèi)外照明、裝飾照明、城市景觀照明、車燈、信號(hào)燈等多個(gè)照明領(lǐng)域，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小、響應(yīng)速度快、耐振動(dòng)、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)各種燈型技術(shù)參數(shù)的比較（見(jiàn)表2）可見(jiàn)，LED燈光效最高，對(duì)高效節(jié)能而言，LED燈顯然是最佳選擇。

表2 常用燈具光源參數(shù)指標(biāo)比較

近年新開(kāi)建的站房雨棚照明燈已開(kāi)始采用LED燈，這對(duì)節(jié)能降耗而言，是可喜的進(jìn)步。采用LED燈在用電功率選擇上比金鹵燈降低了30%，原70W金鹵燈可選用50W LED燈替代，原150W金鹵燈可選用100W LED燈替代?？傮w可節(jié)約用電能耗30%，LED照明產(chǎn)生的效益顯而易見(jiàn)。電子節(jié)能燈雖然提高了節(jié)能效果，但由于使用了污染環(huán)境的重金屬汞，不宜推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在LED燈已作為第四代綠色照明正在推廣應(yīng)用中，在鐵路客站照明中更要大力推廣應(yīng)用。

3.2 光源分布設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜，達(dá)到節(jié)能降耗的目的

光源分布設(shè)計(jì)應(yīng)改變以往平均分布、均衡設(shè)計(jì)，按照周邊環(huán)境進(jìn)行差異性設(shè)計(jì)。一是在滿足燈具最低允許安裝高度及美觀要求的前提下，可降低安裝的高度，以節(jié)約電能。二是對(duì)同一大空間中有局部小范圍高照度要求的，應(yīng)優(yōu)先采用局部照明來(lái)滿足節(jié)能要求。例如高鐵客站高架候車室的大空間照明，可因地制宜，選擇人流通道上方布設(shè)，照度可從原來(lái)200 lx降到150 lx或100 lx標(biāo)準(zhǔn)，候車座椅區(qū)域照明照度要求高，可結(jié)合廣告視屏布設(shè)結(jié)構(gòu)造型以降低照明安裝高度，既滿足標(biāo)準(zhǔn)照度（即旅客閱讀）要求，又降低了光源的用電功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。三是根據(jù)周邊環(huán)境因素，做特殊設(shè)計(jì)或差異性設(shè)計(jì)。例如旅客地道兩邊側(cè)墻均設(shè)廣告屏幕是按30W/m2設(shè)計(jì)，已采用LED燈，而且廣告屏幕大、密集，對(duì)周邊的照度增強(qiáng)了較多，地道頂部的光源設(shè)計(jì)可根據(jù)廣告的照度相應(yīng)減少，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

總之，應(yīng)將節(jié)能意識(shí)貫穿照明設(shè)計(jì)的始終，從設(shè)計(jì)源頭加以控制，在照度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下，因地制宜布設(shè)光源，盡可能不浪費(fèi)光源。

3.3 通過(guò)LED結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能

我國(guó)是一個(gè)資源緊缺的國(guó)家，但在日常的生活中，人們并沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)。站房公共區(qū)域照明均采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)，經(jīng)常出現(xiàn)“長(zhǎng)明燈”或不及時(shí)關(guān)燈的現(xiàn)象，從而造成能源的浪費(fèi)，也會(huì)縮短燈具的使用壽命。對(duì)此，采用智能照明控制系統(tǒng)是照明使用過(guò)程中最有效的節(jié)能控制方法。

LED 智能照明系統(tǒng)充分利用時(shí)鐘控制、紅外移動(dòng)控制及照度傳感器等電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將建筑物內(nèi)的各種 LED 照明器具有機(jī)連接在一起，實(shí)現(xiàn)智能、全自動(dòng)、有效的管理和控制。

從福州站站房各區(qū)域照明耗電統(tǒng)計(jì)可知，站臺(tái)雨棚區(qū)域照明耗能最大。① 可以通過(guò)LED 智能照明控制系統(tǒng)，將每趟列車到、發(fā)時(shí)間，接、放客時(shí)間編入程序，利用時(shí)鐘控制，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)開(kāi)啟關(guān)閉照明燈具；② 根據(jù)LED 模塊可以有選擇地開(kāi)啟所需的照明，例如動(dòng)車到達(dá)車站，可以有選擇的打開(kāi)動(dòng)車組短編組或長(zhǎng)編組長(zhǎng)度范圍的照明燈具，福州站動(dòng)車組短編組最長(zhǎng)是213.5m，長(zhǎng)編組應(yīng)是427m。開(kāi)啟局部照明既能滿足旅客乘降安全和舒適性，不必將整個(gè)500m站臺(tái)雨棚燈都開(kāi)啟；③利用紅外移動(dòng)控制及照度傳感器實(shí)現(xiàn)LED 燈調(diào)光功能，LED 調(diào)光范圍在1%～100%，色溫可調(diào)范圍2700～6500 K，CRI>90，光通量2050 lm，利用智能傳感器感應(yīng)室外亮度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，更重要的是借助自然光照明，根據(jù)天氣的不同變化，調(diào)整照度到最合適的水平，達(dá)到高效節(jié)能的目的。④借助通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化、人性化、個(gè)性化控制，提高客運(yùn)值班員工作效率，緩解車站定員緊張問(wèn)題。通過(guò)智能照明系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)LED燈編碼，并能借助APP識(shí)別技術(shù)，使客運(yùn)值班員工作效率大大提高。值班員可通過(guò)手機(jī)，能夠在站房各區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，避免了尋找位置的麻煩。借助智能化照明系統(tǒng)，也可實(shí)現(xiàn)遙控開(kāi)啟、閉合照明燈具，大大方便了值班員的操作。⑤有效保護(hù)光源及燈具，降低照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。智能照明控制系統(tǒng)能成功抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，使燈具不會(huì)因上述原因而過(guò)早損壞。還可通過(guò)系統(tǒng)人為地確定燈具的工作電壓、電流限制，提高燈具壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用了軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了燈具的熱沖擊，使燈具壽命進(jìn)一步得到延長(zhǎng)。這樣不僅節(jié)省了大量燈具，而且也減少了更換燈具的工作量，顯著降低了照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

總之，照明的節(jié)能應(yīng)是提高整個(gè)照明系統(tǒng)的效率，不應(yīng)在損失主要照明質(zhì)量的情況下，片面地強(qiáng)調(diào)節(jié)能。站房各區(qū)域通過(guò)LED燈具與智能照明控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)站房照明使用過(guò)程的節(jié)能控制及動(dòng)態(tài)管理，具有顯著的節(jié)能效果，且能達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收的目的，建議予以積極推廣。只有把節(jié)能降耗的理念貫穿于照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、光源選擇、智能化控制等各個(gè)環(huán)節(jié)，才能真正實(shí)現(xiàn)高鐵客站照明節(jié)能降耗、節(jié)能增效及綠色環(huán)保的目的。

[1] 張伯敏.高鐵客站照明技術(shù)的運(yùn)用及節(jié)能降耗的思考[J]. 上海鐵道科技, 2013(1): 99-100.

[2] LED照明智能控制系統(tǒng)培訓(xùn)資料

[3] 萬(wàn)斌，景德炎，趙俊波. 高鐵大型站房候車區(qū)的照明現(xiàn)狀與優(yōu)化建議[J].照明工程學(xué)報(bào)，2014, 25(5).