城市道路照明节能设计的探讨

摘要:本文结合了作者多年的工作和实践经验从道路照明设计、道路照明灯具的选择、道路照明控制等方面寻找道路照明节能的有效方法

关键词:道路；照明；节能设计

道路照明一方面耗能增大,另一方面维护量也增大,高额的电费支出,增加了财政负担,道路照明节能已具有紧迫意义。本文是结合日常工作,介绍以下几种道路照明节能的方法。

1优化照明设计

在进行道路照明设计前,详细了解和收集有关资料:确定该条道路的照明标准及其它特殊要求;收集道路平面布置、道路结构断面,地下管线等资料,在充分了解这些资料的基础上,以便于有针对性地进行照明设计;了解道路周围环境、城市建设及整体规划方案;收集供电电源的资料,确定供电电源及进线位置等。并结合其实际情况,针对路宽、长度、

夜间车流量以及四周的环境等确定总体的照明标准,选用合适的照度,在实际的道路照明设计中,道路的各个具体路段部分均有差异。由此,还应该根据各路段的具体情况,进行分段处理,在不同的路段设置不同的照度标准并进行设计,以从总体上符合照明和节能的要求。一般来说,对于道路的长直线段,可以采用较低照明标准照度值,以基本满足道路照明要求即可;而对于交叉路口、立交及其他事故多发段,则应当采取适当提高照度标准的方式,以提高该段的照明和视觉效果,防止事故的发生。在设计的过程中要多提几种方案,经过计算后,对符合照明标准的所有方案,进行综合经济分析比较,从中选取技术先进、经济合理又节约能源的最佳方案。

2合理选择照明光源

选择高效率的光源有利于减少照明电能的消耗。我国目前普遍采用的路灯照明灯具以高压钠灯和金卤灯等气体放电灯为主,高压钠灯的特点是寿命长(24000小时)、光效高(100—120lm/W)、透雾性强,可广泛用于道路照明、泛光照明、广场照明等领域,用高压钠灯替代高压汞灯,在相同照度下,可节电37%。而高光效高压钠灯(增强型),其光效更高,寿命更长。以250W为例,增强型与原普通型相比,光效由1121m/W,提高到1281nm/W;光通量由28000kn,提高到332001m;寿命由24000小时提高到32000小时,在实际使用中,平均亮度提高14.2%,寿命延长33.3%。金属卤化物灯是一种在高压汞灯的基础上在放电管内添加金属卤化物,使金属原于或分子参与放电而发光的高压气体放电灯,它的特点是寿命长(8000-20000小时)、光效高(75-95lm/W)、显色性好,广泛应用于工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明等领域,用它替代高压汞灯,在相同照度

条件下,可节电30%。根据高压钠灯和金卤灯的区别,在道路照明设计中,高压钠灯是首选方案,因为在相同的电功率下,高压钠灯光能量要比金卤灯高40%左右,且钠灯的透雾性能比较好;而在同样照度标准的道路照明要求下,金卤灯光源的电耗则多于高压钠灯。但是在经济方面,高压钠灯价格低寿命长发光效率高,金属卤灯相对较差。因此,在普通道路朋明的应用上,一般采用高压钠灯,而在道路交叉口、立交等需要明显改善视觉环境的场合,则采用金卤灯。

LED光源的出现则是照明领域的又一个重大技术创新,具有节约能源、污染少、光指向性好、寿命长、低电压、反应快的特点,有成为未来光源的趋势。在同样亮度下,LED灯的耗电量仅为普通白炽灯的1/而其寿命却可延长100倍,完全符合绿色照明的理念和要求。但是由于技术的原因,LED和传统照明光源在成本和发光效率等方面还有一段不小的差距。在道路照明领域的应用上,目前还面临不少的困难。但是根据美国次世代照明计划预期,到2010年LED发光效率可达120流明/瓦,到2020年则可达200流明/瓦,成本降为1%,寿命增为10倍。LED光源因其节能省电的特点,目前正越来越多地与太阳能装置相结合,组成最为节能环保的照明设施,其在道路照明方面的应用也将是未来的发展趋势。

3选用节能型电感镇流器

电子镇流器本身能耗极低,高光效、低频闪并且有恒功率输出的特点,但由于电子镇流器含有较高的谐波量,三次谐波占基波的30%以上,需要增加谐波装置使之符合规范,另外,因为它是零序分量,会使中性线过载而发生事故,这是使用电子镇流器需要特别注意的。而电感镇流器相当于带铁芯的电感线圈,属于线性电路。只要合理的选择铁芯及其磁通密度,三次谐波含量极小,一般此问題可不予考虑。有数据表明,节能型镇流器的节能效果已接近电子锁流器的水平比传统电感镇流器节约近50%的电能。同时节能型镇流器还具有电子镇流器所没有的售价低、可靠性高、与普通的灯管兼容性强且易于组织生产等特点,较适合我国的经济发展的潮流。

4采用适当的照明控制方式

现在城市的主干道很宽,许多道路照明采用了双光源或多火灯,而下半夜车辆稀少,对照明质量的要求可以适当降低;此外,现在很多三块板式的道路结构,在照明设计时通常考虑了快、慢车道的照明,而在后半夜,慢车道的非机动车和行人很少,对照明的要求不高。在确保功能和效果的前提下,合理调整亮灯数量和时间。因此,采用合理的控制方式成为了照明节能的一个重点工作,智能光源降压一稳压一调光技术是国际上流行的全数字智能路灯节能控制技术,它充分考虑了城市道路照明的实际状况。依据人体工程学中的视觉理论,采用现代控制论中的最优控制方法,实现了对路灯电压及照度的动态智能化管理,即TPo管理(TIMB/PLACE/OCCAS10N)。此项技术的基本思路就是:在繁忙的时段,控制路灯保持较强的照度,接近午夜时分,开始自动调光,在后半夜车稀人少时,则控制路灯保持较低照度的照明(类似房灯的调光器,可以随需要而任意调光),它的主要优点就是在调光的同时也大幅降低了电耗,节约有功电耗达3096以上。

5降低配电系统的线路损耗

对供配电系统而言,考虑路灯线路损耗主要是正比于电流平方的配电线路导线的电能损失,也称负载损失,无疑,降低线路电流和减小线路电阻是减少线路损耗的有效途径。道路照明绝大部分是气体放电灯,该类光源的特性是电流和电压不同步,运行功率因素往往不到0.5,因此工作电流较大,如果在配电柜处集中功率因数补偿,则从配电柜到灯具端的线路损耗很大;但如果在每个灯具内单独进行功率因数补偿到0.9以上,则线路电流可降低近一半,线损可减少3/4。在设计过程中,适当提高配电电缆规格也可以减少线路损耗。按导线截面的选择原则,可以确定满足要求的最小截面导线;但从长远来看,选用最小梱面导线并不经济。如果把理论最小截面导线适当加大,线损下降所节省的费用,足可以在较短时间内把增加的投资收回。

6结束语

道路照明节能涵盖的内容是多方面的,是一个系统性的复合工程,体现在整个道路照明全过程的方方面面。设计人员应严格遵守国家有关规范,深入了解现场,综合考虑技术、管理等多方面的因素,力求综合效益的最优化。