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，也造成了大量電力資源的浪費，有較大的節(jié)能空間。在當前我國節(jié)能減排政策的大力推動下，通過科學化管理模式與先進科學技術的應用，可以促進照明系統(tǒng)節(jié)能降耗，是當前城市照明系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

2 城市路燈照明節(jié)能技術的應用原則

2.1 滿足城市照明需求的原則

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

城市照明有其存在的現(xiàn)實意義，能夠在夜間照亮道路，給行人出行以及車輛通行提供安全保障，同時也有利于維持社會治安。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)道路等級合理控制路燈的照度，盡可能避免路燈眩光的問題，有需求時亮燈，無需求時不亮燈，以減少電能消耗。應當均衡好照明和電能控制的關系，不可由于盲目照明而導致電能浪費，也不可由于過度節(jié)約而影響正常照明。

2.2 堅持在規(guī)劃設計指導下節(jié)能的原則

根據(jù)各類型道路、各區(qū)域的實際情況，合理組織城市照明規(guī)劃設計工作，突出照明的重點，嚴格控制照明的數(shù)量、分布位置、亮度等關鍵參數(shù)，在合理的規(guī)劃之下提高照明水平，力爭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、耐久性等多個方面，進行系統(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，各類光源的適用場所見表1。

表1 道路照明光源的適用場所

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。假設有燈具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考慮指標，該值將直接對初始照度造成影響。假設有燈具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)特定時間的光通量與該燈的初始光通量之比，在使用場景一致的前提下，燈具2的初始照度比燈具1低。由此看來，在挑選照明節(jié)能燈具時，應著重考慮優(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域，所采用的燈具應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、配光方式等多項因素的影響，在設計時應進行綜合考慮。

按照工程要求選擇好燈具及配光方式后，要進一步考慮具體的安裝參數(shù)，包含高度H、間距S、傾斜角度，其均會對路燈照明質(zhì)量帶來影響。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，在設計其安裝高度時主要依據(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表2。

表2 照明燈具的最小安裝高度

3.3 應用電子鎮(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，同時其功率因數(shù)較低，難以滿足現(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，同時具備節(jié)能、高效、無噪聲、高功率因數(shù)等多重應用優(yōu)勢[1]。對于不同的光源種類，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，通過電子鎮(zhèn)流器的應用，還有利于大幅提高線路的功率因數(shù)，使其達到0.92以上，此時線路的功率損耗明顯減小。

結合前述分析發(fā)現(xiàn)，應用電子鎮(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)的角度來看，對于相同的線路，在不用額外擴充供電容量以及新增設備的前提下，帶燈的數(shù)量可增加30%～40%。總體來看，電子鎮(zhèn)流器的綜合應用效果較好。

4 配套城市路燈照明控制系統(tǒng)

4.1 應用微電腦智能控制器

傳統(tǒng)的定時鐘控制方式能夠自動完成對燈具的開啟與關閉操作，但全年內(nèi)不同季節(jié)的晝夜時間有所不同，換季時對應的控制器設定時間也應得到調(diào)整，需在此方面投入一定的人力。并且定時鐘控制的精度較低，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，其自動考慮不同經(jīng)緯度的日出、日落時間，自適應調(diào)節(jié)燈具的開關時間。配置工作中，僅需在初期設定當?shù)氐慕?jīng)緯度信息、日期信息、開關燈時間信息即可，后續(xù)運行時控制器可獲悉當日的日出日落時間，從而自動完成對燈具開關時間的調(diào)節(jié)操作?？梢?，微電腦控制器的應用具有更加便捷的優(yōu)勢，后續(xù)無須在時間調(diào)整方面投入人力資源，且該裝置還具備失電保護的功能，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道和慢車道，各自的照明要求有所不同，需做針對性的考慮。在后半夜，行駛在慢車道的非機動車數(shù)量相對較少，該階段對照明的要求較低，因此，在不影響安全的前提下可關閉下半夜慢車道的照明。

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施一桿多燈具的配置方案，此時照明的靈活性得以提升，在下半夜車輛較少時，可適時降低照明燈具的照度。例如，關閉其中的某盞燈，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)能設計中，可結合實際情況采取分組控制的方案，通過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、遙信多項技術，自動巡回檢測各分控點的具體電參數(shù)，包含電壓、電流、功率因數(shù)等，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對分控點的實際狀態(tài)做出判斷，若有故障則發(fā)出語音報警，與此同時自動對分控點的電參數(shù)進行調(diào)節(jié)，整個過程無須人員的參與，效率大幅度提高[3]。

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

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

若能合理應用城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，可有利于提高對城市道路中每盞路燈的動態(tài)監(jiān)控水平，及時掌握各路段中各路燈的具體使用情況，進而給管控工作的開展提供了關鍵的參考依據(jù)。在該配置方式下，系統(tǒng)可接收源自控制中心的指令，也能按照預設時間完成相應的控制工作，例如，對每盞燈進行開、關機降功率控制，在自動化控制機制下，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 結語

綜上所述，在城市化進程日益推進的背景下，城市路燈照明的建設水平也應有所提升。在設計以及施工中，需貫徹節(jié)能理念，根據(jù)道路等級、道路車流量等配套合適的照明燈具，同時引入微電腦控制器等相關裝置，提高燈具的自適應水平，實現(xiàn)自動化、智能化的目標。依托于多項先進的技術以及裝置，共同構建城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，在保證城市道路照明效果的同時，減少能源投入。