洪曉明

城市道路照明節(jié)能減排探討

洪曉明

一、道路照明規(guī)劃實(shí)現(xiàn)節(jié)能

城市道路照明主要是滿足城市居民夜間出行和機(jī)動(dòng)車夜間通行的需求，必須以保證城市公共安全為前提。城市照明首先應(yīng)該實(shí)現(xiàn)夜間安全體系的重新構(gòu)建，道路照明作為室外功能照明的重要載體，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)適用的規(guī)劃設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)城市照明節(jié)能減排的第一步。城市道路照明規(guī)劃涉及內(nèi)容主要包括以下幾方面：

（1）確定城市路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)、道路等級(jí)劃分情況；

（2）結(jié)合道路等級(jí)劃分情況，確定不同等級(jí)道路的照明標(biāo)準(zhǔn)；

（3）根據(jù)照明標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確定道路照明設(shè)施布局方案；

（4）根據(jù)布局方案，選擇道路照明光源類型、燈具類型等，結(jié)合光源、燈具等的相關(guān)光學(xué)參數(shù)，經(jīng)計(jì)算后，調(diào)整道路照明設(shè)施布局方案；

（5）確定照明設(shè)施布局后，進(jìn)行照明負(fù)荷估算，進(jìn)行照明供電系統(tǒng)方案規(guī)劃。

二、降低路面亮度（照度）節(jié)能

通常，城市道路凌晨（深夜）過后車流量、人流量都大幅度下降。因此，適當(dāng)?shù)亟档土璩亢蟮恼彰髁炼瓤梢詼p小路燈耗電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

為實(shí)現(xiàn)城市道路照明，上半夜保持足夠的路面照度，而在深夜降低路面照度，曾探索了多種方法。目前常用的方法有三種：

（1）采用雙光源燈具，深夜時(shí)關(guān)閉一只光源（以下簡(jiǎn)稱措施一）；

（2）采用能在深夜自動(dòng)降低光源功率的裝置（以下簡(jiǎn)稱措施二）；

（3）關(guān)閉不超過半數(shù)的燈具，但不得關(guān)閉沿道路縱向相鄰的兩盞燈具（以下簡(jiǎn)稱措施三）。

措施一，要求燈具為雙光源燈具，光源及相應(yīng)配套電器應(yīng)有兩套，即兩個(gè)鎮(zhèn)流器、兩個(gè)電容器、兩個(gè)觸發(fā)器、兩個(gè)燈泡，這勢(shì)必增加電器數(shù)量，而且采購(gòu)成本和維護(hù)成本增加。雙光源燈具在深夜時(shí)關(guān)閉一只光源，目前主要有兩種方式。方式a，每根路燈接入兩回分別引自全夜燈回路和半夜燈回路的供電電纜，每套雙光源燈具內(nèi)的兩個(gè)光源分別接至不同的供電回路；控制柜內(nèi)設(shè)置光電控制器、時(shí)鐘控制器或微電腦控制器，控制全夜燈回路接觸器和半夜燈回路接觸器的開關(guān)時(shí)間，便可實(shí)現(xiàn)深夜關(guān)閉雙光源燈具中半夜燈的要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；采用該方式除增加燈具內(nèi)電器外，控制柜內(nèi)需增設(shè)接觸器，而且每根路燈需增加一根電纜，成本增加24%左右（本文計(jì)算成本時(shí)，按每根路燈綜合造價(jià)1萬元計(jì)算）。方式b，在燈具內(nèi)安裝定時(shí)控制器控制，深夜時(shí)關(guān)閉其中一盞燈的供電系統(tǒng)；采用該方式，成本增加5%左右?？梢?，采用措施一建設(shè)工程造價(jià)增加較多。

措施二，要求深夜降低光源功率，可采用有載調(diào)壓變壓器和雙功率鎮(zhèn)流器。

雙功率鎮(zhèn)流器也叫變功率鎮(zhèn)流器，在保持電源電壓不變的情況下，通過降低燈電流的方法來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此類鎮(zhèn)流器都有兩個(gè)檔位，對(duì)應(yīng)兩種容量，從而可實(shí)現(xiàn)兩種電流供電。

一般地，從開燈至夜晚12點(diǎn)，流過鎮(zhèn)流器的電流為全電流，夜晚12點(diǎn)之后（即深夜），流過鎮(zhèn)流器的電流為全電流的60%左右。因電源電壓不變，在COSΦ基本不變的前提下，根據(jù)公式P=U×I×COSΦ，可知P與I成正比變化，光源功率也降至原功率的60%左右。采用此種節(jié)能方式時(shí)，變功率鎮(zhèn)流器內(nèi)配置一套控制器以實(shí)現(xiàn)功率變化，而且按目前市場(chǎng)上已有的變功率鎮(zhèn)流器性能要求，觸發(fā)器和補(bǔ)償電容都應(yīng)與之配套，以保證技術(shù)上的完整性。

按目前市場(chǎng)報(bào)價(jià)，變功率鎮(zhèn)流器的價(jià)格較普通電感式鎮(zhèn)流器的價(jià)格稍高一些，成本增加約為單根路燈造價(jià)的1%左右，其造價(jià)增加較措施一和措施三來說都是較低的。

措施三，要求深夜時(shí)間隔亮燈，要達(dá)到這一效果可以有多種方式，就不一一贅述。

根據(jù)以上比較分析可知，采用措施二中的變功率鎮(zhèn)流器是最優(yōu)的。既可有效節(jié)能，又滿足道路照明的功能要求，需要增加的建設(shè)工程造價(jià)僅1%左右，幅度很小。

三、工程案例

凱旋路為金華市城市主干路（圖1），其照明設(shè)計(jì)參數(shù)如下（均為維持值）：平均亮度：Lav=2.0cd/m2；總亮度均勻度：Uo≥0.4；平均照度：Eav=30lx；均勻度：UE≥0.4；閾值增量：TI(%)≤10；照明功率密度值（LPD）（W/m2）：1.00（車道數(shù)≥6條）。交會(huì)區(qū)照明設(shè)計(jì)參數(shù)如下（均為維持值）：平均照度:Eav=30lx；均勻度：UE≥0.4；非機(jī)動(dòng)車道、人行道照度不小于5lx。

圖1 路燈標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

1.光源對(duì)比選擇

本次設(shè)計(jì)主要考慮高壓鈉燈與LED燈兩種光源的選擇。參數(shù)對(duì)比見表1

表1 高壓鈉燈與LED燈主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比表

LED燈具有壽命長(zhǎng)，節(jié)能，維護(hù)費(fèi)用低，顯色性強(qiáng)，能還原事物的本來面貌等特點(diǎn)，符合現(xiàn)在提倡的節(jié)能減排的環(huán)保理念。高壓鈉燈色溫較低，為暖色性光線，在大霧天氣，所散發(fā)出的光線穿透性強(qiáng)，從設(shè)計(jì)到施工各方面的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。

在缺點(diǎn)方面，高壓鈉燈不夠環(huán)保，使用壽命短，維護(hù)費(fèi)高。LED燈價(jià)格較高、光效較低，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善，質(zhì)量參差不齊。

綜上考慮本次路燈設(shè)計(jì)照明燈具選用LED新型光源、半截光型燈具。光源、電源等一體化安裝在燈殼內(nèi)。燈具防護(hù)等級(jí)不小于IP65，色溫均不高于4000K，燈具發(fā)光效率不低于100W/lm，L70指標(biāo)不低于20000H。

2.照明設(shè)置

采用雙臂LED路燈，兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道分隔帶內(nèi)對(duì)稱布置，桿高10米/8米，功率為180W/60W，縱向間距30米左右均勻設(shè)置。

3.節(jié)能措施

（1）選擇燈具時(shí)，在滿足燈具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及光強(qiáng)發(fā)布和眩光限制要求的前提下，選擇發(fā)光效率高、衰減慢、反射率好、顯色性合適、使用壽命長(zhǎng)的照明光源和燈具，提高道路照明照度值和景觀照明效果，降低運(yùn)行維護(hù)成本。燈具效率不低于70%。

（2）道路照明燈具實(shí)行半夜節(jié)能運(yùn)行方式，在不影響道路安全及社會(huì)治安的前提下，在車流量較少的下半夜期間，通過限流方式，降低道路照明燈具的光源輸出功率，達(dá)到節(jié)能目的。

（3）根據(jù)道路線形及斷面，合理布設(shè)箱式變電站及燈具，縮短低壓供電線路的長(zhǎng)度，達(dá)到降低線路損耗。變壓器選擇時(shí)選用損耗較低的環(huán)氧樹脂澆注變壓器，達(dá)到節(jié)能目的。

（4）燈具防護(hù)等級(jí)不低于IP55，維護(hù)系數(shù)不低于0.7。

（5）嚴(yán)格控制照明功率密度值（LPD）。

（6）變壓器負(fù)載率控制在50%～70%之間。

（作者單位：上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)浙江市政設(shè)計(jì)院有限公司）