高歡忠，吳 軍，李江山

(1.上海時(shí)代之光照明電器檢測(cè)有限公司，上海 201114；2. 國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)，上海 201114；3.上海市城市綜合管理事務(wù)中心，上海 200023)

引言

合同能源管理，是指節(jié)能服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項(xiàng)目的節(jié)能目標(biāo)，節(jié)能服務(wù)公司為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)向用能單位提供必要的服務(wù)，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù)公司的投入及合理利潤(rùn)的節(jié)能服務(wù)機(jī)制[1]。這幾年，包括合同能源管理模式在內(nèi)的各種節(jié)能改造工程都在有力推進(jìn)，專(zhuān)業(yè)化節(jié)能服務(wù)公司發(fā)展迅速。在美國(guó)、加拿大，合同能源管理已發(fā)展成為新興的節(jié)能產(chǎn)業(yè)。2016年，國(guó)家發(fā)展改革委備案的節(jié)能服務(wù)公司數(shù)量也已經(jīng)超過(guò)了3000家。將合同能源管理模式引入道路照明的節(jié)能改造工程，全國(guó)各地已開(kāi)展了相關(guān)的項(xiàng)目研究[2-4]，取得了不錯(cuò)的節(jié)能效果。本文歸納分析了合同能源管理模式下幾種不同的路燈節(jié)能改造措施及改造后照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)，指出了當(dāng)前節(jié)能改造中尚存的一些問(wèn)題。

1 節(jié)能措施

一般來(lái)說(shuō)，城市道路照明中可采用的節(jié)能措施有以下幾方面[5]：

1.1 選用高效光源和高效燈具替代老舊設(shè)施

當(dāng)前LED照明產(chǎn)品的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，很多道路照明企業(yè)路燈產(chǎn)品近幾年來(lái)的能效參數(shù)在不斷的進(jìn)步。國(guó)家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)統(tǒng)計(jì)了2015年、2017年和2018年委托的LED路燈產(chǎn)品性能，根據(jù)不同色溫對(duì)產(chǎn)品劃分不同區(qū)間后，匯總這些LED路燈批次的能效數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，可以看出產(chǎn)品能效不管什么色溫等級(jí)，幾乎每年都有明顯提高。

表1 2015年、2017及2018年LED路燈產(chǎn)品能效

而以往道路照明最常用的傳統(tǒng)高壓鈉燈光源光效在100～120 lm/W，燈具能效還需乘以燈具的光輸出比，因此大部分傳統(tǒng)高壓鈉燈燈具的燈具能效低于LED照明產(chǎn)品。

1.2 提高照明器具的利用系數(shù)和維護(hù)系數(shù)

路燈的利用系數(shù)一般是指直接照在路面上的光通量與全部光源發(fā)出的光通量的比值，與路燈燈具的高度、仰角、布置方式、路面寬度等道路條件有關(guān)。在對(duì)某一條道路進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)所采用路燈的實(shí)際配光曲線(xiàn)及道路模擬計(jì)算條件得到利用系數(shù)表，通過(guò)確立合適的安裝參數(shù)，提高燈具利用系數(shù)。

維護(hù)系數(shù)是指照明裝置使用一定時(shí)期之后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新安裝時(shí)在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。維護(hù)系數(shù)在《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)中規(guī)定，當(dāng)燈具防護(hù)等級(jí)≥IP65，取0.70；當(dāng)燈具防護(hù)等級(jí)

1.3 優(yōu)化道路照明方式

城市道路照明方式一般根據(jù)道路和場(chǎng)所的特點(diǎn)及照明要求，選擇常規(guī)照明方式(燈具安裝在高度通常為15 m以下的燈桿上)、半高桿照明方式(燈具安裝在高度通常為15～20 m的燈桿上)或高桿照明方式(燈具安裝在高度大于或等于20 m的燈桿上進(jìn)行大面積照明的一種方式)。城市道路和街路一般普遍采用常規(guī)照明方式，燈具布置方式可分為單側(cè)布置、雙側(cè)交錯(cuò)布置、雙側(cè)對(duì)稱(chēng)布置、中心對(duì)稱(chēng)布置和橫向懸索布置五種基本方式。

圖1是某地的一條LED路燈的道路照明，路面為水泥混凝土，道路等級(jí)為次干路，路燈布燈間距25 m，安裝高度9 m。根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)規(guī)定的照明標(biāo)準(zhǔn)值，該車(chē)道需達(dá)到路面平均照度維持值10.5 lx，均勻度0.40，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，取維護(hù)系數(shù)0.7的情況下，該機(jī)動(dòng)車(chē)道路面平均照度維持值70.1 lx，均勻度0.80。顯然，該路段的照度值已經(jīng)超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定的下限值6～7倍，造成了不必要的能源浪費(fèi)。在不作其他改變的情況下，道路照明燈具布置方式由原本兩側(cè)對(duì)稱(chēng)，改為交錯(cuò)布燈的形式，或者增加亮燈間距，是一種可以考慮的節(jié)能優(yōu)化方案。

圖1 某地采用LED路燈的道路照明

1.4 采用控制手段

當(dāng)前很多照明企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始智慧路燈的相關(guān)研究工作，把智能控制的理念融入路燈，提供基于物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)的智慧路燈業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程單燈控制與狀態(tài)監(jiān)控的精細(xì)化管理及節(jié)能控制、并可以依靠路燈網(wǎng)絡(luò)，打造城市公共服務(wù)[6]。

現(xiàn)階段，節(jié)能服務(wù)公司由于需要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際、經(jīng)濟(jì)效益、最終效果等多方面因素，在與市政路燈主管部門(mén)進(jìn)行道路照明合同能源管理項(xiàng)目合作中，較廣泛采用的節(jié)能措施主要以采用LED燈具為代表的高效節(jié)能燈具對(duì)原有高壓鈉燈等傳統(tǒng)路燈進(jìn)行改造，同時(shí)輔助以?xún)?yōu)化照明設(shè)計(jì)、提高利用系數(shù)及維護(hù)系數(shù)和通過(guò)安裝單燈控制器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)光等方法，可以取得較為滿(mǎn)意的改造效果。

2 節(jié)能評(píng)價(jià)及問(wèn)題

城市照明合同能源管理項(xiàng)目在實(shí)施前后，可由用能單位委托檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能評(píng)估和照明檢測(cè)。一般而言，道路照明質(zhì)量需符合《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)規(guī)定的相關(guān)技術(shù)要求，而節(jié)能評(píng)估可參考的標(biāo)準(zhǔn)有《城市照明合同能源管理技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 261—2017)、《城市照明節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 307—2013)、《LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求》(GB/T 31832—2015)以及由用能單位根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況在招標(biāo)合同中確立的節(jié)能目標(biāo)值等。

根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)，道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)按道路使用功能分為：

1)機(jī)動(dòng)車(chē)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、誘導(dǎo)性和照明功率密度為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2)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)。

3)人行道和非機(jī)動(dòng)車(chē)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)。

除以上用以評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)照明效果指標(biāo)以外，該標(biāo)準(zhǔn)第4.1條對(duì)采用發(fā)光二極管(LED)燈光源時(shí)，規(guī)定了光源產(chǎn)品的顯色指數(shù)、相關(guān)色溫、色容差、壽命周期內(nèi)光源色品坐標(biāo)與初始值的偏差等色度學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

關(guān)于節(jié)能評(píng)價(jià)，需要注意的是，根據(jù)節(jié)能改造實(shí)施措施前后不同的道路情況、燈具類(lèi)型及照明設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮多方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而且節(jié)能評(píng)價(jià)和道路照明質(zhì)量評(píng)價(jià)不應(yīng)該看作是孤立的兩類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)，節(jié)能率應(yīng)該在道路照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)都滿(mǎn)足要求的情況下，才有意義。如果沒(méi)有條件檢測(cè)所有指標(biāo)，做出全面的道路照明評(píng)價(jià)的情況下，也應(yīng)該有針對(duì)性的選擇一項(xiàng)到多項(xiàng)有可能在改造后形成“短板”的道路照明檢測(cè)項(xiàng)目作為能源合同管理項(xiàng)目的照明評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖2所示為某道路的照明現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)合同能源管理模式，節(jié)能服務(wù)公司擬采取的改造措施是使用高光效的氙氣燈配合使用智能調(diào)光控制器來(lái)代替原高壓鈉燈燈具，我們對(duì)照明現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了部分項(xiàng)目如表2所示。

圖2 某地使用高光效氙氣燈和智能調(diào)光控制器(b圖)代替原高壓鈉燈燈具(a圖)的現(xiàn)場(chǎng)照明效果

從檢測(cè)結(jié)果可以直觀的看到，節(jié)能改造后路面平均照度值有所提高，能耗也降低了61.5%，但是均勻度下降到0.39，低于國(guó)標(biāo)限值，作為合同能源管理項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在節(jié)能服務(wù)單位進(jìn)行有效整改，確保相關(guān)考察項(xiàng)目符合國(guó)標(biāo)限值情況下，再進(jìn)行驗(yàn)收。

表2 改造前后部分項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果

圖3所示的另一合同能源管理項(xiàng)目也有類(lèi)似問(wèn)題，改造方案為使用200 W的LED路燈代替原400 W高壓鈉燈路燈，改造后機(jī)動(dòng)車(chē)道的照度提高，但是改造后均勻度僅為0.23已經(jīng)低于國(guó)標(biāo)的限值，因此盡管能耗相對(duì)降低了，但道路照明效果未達(dá)標(biāo)，無(wú)法做出“節(jié)能”的評(píng)價(jià)。

圖3 某地使用LED路燈(b)代替原高壓鈉燈(a)的現(xiàn)場(chǎng)照明效果

圖4是某道路照明節(jié)能改造現(xiàn)場(chǎng)照片，節(jié)能服務(wù)公司采取100 W可調(diào)光的LED路燈替換原高壓鈉燈，在改造后照明檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其滿(mǎn)功率運(yùn)行下，照度亮度等指標(biāo)均超過(guò)國(guó)標(biāo)限值較多，而閾值增量卻低于限值。因此，為滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)照明要求，該節(jié)能服務(wù)公司采取了適當(dāng)降低運(yùn)行功率的方式，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在功率設(shè)置為60%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都可以滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求。

圖4 某地用智能可調(diào)光LED照明代替原高壓鈉燈的現(xiàn)場(chǎng)照明效果

該道路照明現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果如表3所示，表中改造前的高壓鈉燈數(shù)據(jù)由于維護(hù)情況不詳，未采用維護(hù)系數(shù)，改造后的平均照度和平均亮度數(shù)值已采用0.70的維護(hù)系數(shù)。

表3 某道路節(jié)能項(xiàng)目前后照明檢測(cè)結(jié)果

所以在該項(xiàng)目中，我們也能看出，閾值增量這類(lèi)評(píng)價(jià)不太容易引起重視的照明指標(biāo)，成為幾個(gè)指標(biāo)中的“短板”。

當(dāng)前，由于多方面原因，許多驗(yàn)收方較注重節(jié)能的絕對(duì)值以及在改造后是否照度達(dá)標(biāo)，即在追求“省電”和“照亮”的同時(shí)，忽略了照明質(zhì)量的考慮。尤其當(dāng)采取的節(jié)能改造措施是LED光源替換傳統(tǒng)路燈時(shí)，相比傳統(tǒng)鈉燈，LED光源發(fā)光亮度往往更大，劣質(zhì)的配光透鏡、不合理的道路照明設(shè)計(jì)和片面追求照度亮度的提高，會(huì)導(dǎo)致眩光控制的失衡，需要在項(xiàng)目節(jié)能評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)重點(diǎn)關(guān)注此類(lèi)指標(biāo)。

3 總結(jié)與建議

道路照明的合同能源管理模式是一種推動(dòng)道路照明節(jié)能改造的有效舉措，用能單位能達(dá)到節(jié)能的目的，節(jié)能服務(wù)公司也能獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。但是在開(kāi)展相應(yīng)項(xiàng)目中，需要節(jié)能服務(wù)公司根據(jù)原道路照明的實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)道路照明，因地制宜的給出綜合改造措施方案。隨著現(xiàn)階段照明產(chǎn)品和技術(shù)的不斷發(fā)展，高光效已經(jīng)成為一個(gè)較容易達(dá)到的指標(biāo)，也就是相對(duì)于原有老舊的道路照明燈具，一般來(lái)說(shuō)改造后的新路段往往在保證原有照度水平甚至大幅提升是沒(méi)有問(wèn)題的，但是需要注意除了關(guān)注“照明節(jié)能”這個(gè)目的性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，也要同樣注重“照明質(zhì)量”這個(gè)節(jié)能改造的基礎(chǔ)，除了照度以外，以下指標(biāo)也需引起重視：

a)眩光控制：過(guò)高的閾值增量，會(huì)降低機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員看清障礙物的能力，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)事故。

b)環(huán)境比：環(huán)境比過(guò)低的道路，機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員將無(wú)法有效識(shí)別到路邊人行道上的行人或者非機(jī)動(dòng)車(chē)道的情況。

c)縱向亮度均勻度：低縱向亮度均勻度會(huì)形成道路上明暗相間的“斑馬線(xiàn)”，更容易造成駕駛?cè)藛T夜間視覺(jué)疲勞。

d)人行及非機(jī)動(dòng)車(chē)道的最小垂直照度和最小半柱面照度：能幫助行人或非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員快速準(zhǔn)確辨認(rèn)人物臉部輪廓，除了視覺(jué)任務(wù)要求以外，也有安全性方面的意義，一般來(lái)說(shuō)也是最容易被忽略的照明評(píng)價(jià)指標(biāo)。

對(duì)于這些道路照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，建議在有條件的情況下，用能單位應(yīng)盡可能對(duì)改造路段有個(gè)較為綜合全面的檢測(cè)；對(duì)于部分無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)試條件的路段，也應(yīng)根據(jù)節(jié)能服務(wù)單位的節(jié)能改造措施、道路等級(jí)及周邊情況，制定合理的驗(yàn)收依據(jù)并進(jìn)行檢測(cè)。