城市綠色照明工程與路燈節(jié)能措施
城市綠色照明與路燈節(jié)能措施
摘要：隨著城市道路照明工程的日趨大型化，在日益緊迫的能源、環(huán)境危機以及“節(jié)能減排”工程促進下，“綠色照明”已成為現(xiàn)階段道路節(jié)能的指導(dǎo)思想。
城市照明是城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要構(gòu)成部分，為城市檔次和城市形象的提升發(fā)揮了積極作用。但隨著城市市政建設(shè)的飛速發(fā)展，城市道路照明工程也日趨大型化。據(jù)統(tǒng)計，十五年前全國城市路燈安裝約為300萬盞，而目前城市道路照明安裝功率已達2.5千萬千瓦，安裝路燈約1億盞，且約以每年20%的速度增長，年耗電量約590億度。面對日益緊迫的能源與環(huán)境危機，在“節(jié)能減排”工程的推動下，同時為緩解城市路燈照明對地方財政造成的壓力，路燈節(jié)能問題已逐步提到政府的議事日程上來。國家發(fā)改委、建設(shè)部即明確倡導(dǎo)城市道路照明建設(shè)要著力于改善照明質(zhì)量和節(jié)能兩項工作，向“綠色照明”方向發(fā)展，在滿足行車功能、路面亮度、照度等要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)國家資金與社會資源的高效利用。而城市道路照明種類繁多，標準不一，且城市道路照明節(jié)能與照明理念、以及電力電源產(chǎn)品技術(shù)尚有待完善，因此，深刻理解“綠色照明”和“情景節(jié)能”的重要內(nèi)涵，對于糾正和引導(dǎo)城市道路照明節(jié)能中存在的誤導(dǎo)或錯誤，均具有重要意義。通過整理路燈照明節(jié)能工程中的相應(yīng)技術(shù)信息，對“綠色照明”理念上反映的道路照明技術(shù)細節(jié)理念做一些簡單考慮，以便清理節(jié)能思路。
一、 我國路燈照明節(jié)能現(xiàn)狀
目前LED白光技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展，但要應(yīng)用于城市照明系統(tǒng)仍有很多問題需要解決，高壓鈉燈仍是現(xiàn)階段城市照明系統(tǒng)的主要部分。關(guān)于高壓鈉燈節(jié)能，主要應(yīng)用的有兩種方式：一是半夜燈。半夜燈方式主要指后半夜人、車流量較少時，關(guān)閉部分路燈以節(jié)約電能。這是路燈節(jié)能最早最直接的節(jié)能的方式，其優(yōu)點表現(xiàn)為投資小，操作簡單；而缺陷也同樣明顯，即道路照明不均勻，易造成路燈壽命降低，間接增加道路路燈維護成本。
二是調(diào)壓。相對于半夜燈方式而言，調(diào)壓方式能有效延長燈具壽命，是較理想和經(jīng)濟的節(jié)能方式。其中，傳統(tǒng)的調(diào)壓法節(jié)能包括：（1）自禍降壓式調(diào)節(jié)方法。無諧波污染，可靠性較強，缺乏升壓、穩(wěn)壓功能，只能保證固定的降壓，很難從中挖掘出推廣使用的潛力。（2）晶閘管斬波型節(jié)能方法。與前者不同的是，這種方法電壓調(diào)節(jié)精度高、速度快，并能實現(xiàn)分時段的實時電壓調(diào)整，且體積小，成本低，易于普遍推廣。
綜合兩者的優(yōu)缺點來看，由于現(xiàn)階段城市道路照明設(shè)備多以氣體放電為主，采用交流斬波調(diào)壓節(jié)能方法的可行性更高，除避免諧波污染外，在穩(wěn)壓、降壓與延長燈具使用壽命上也具有明顯功效，有助于節(jié)約照明系統(tǒng)維護成本。就此而言，交流斬波調(diào)壓節(jié)能方法更符合目前低污染、電力電子技術(shù)高頻化的燈具產(chǎn)生趨勢，相信未來會得到更廣泛的應(yīng)用。
二、 道路照明節(jié)能設(shè)置與“綠色照明”
如前所言，“綠色照明”的實施宗旨是發(fā)展高效照明工具與改善居民生活質(zhì)量，以低能耗獲取較佳的照明效果，為城鎮(zhèn)居民營造出經(jīng)濟、舒適和環(huán)保的照明環(huán)境。而部分地方政府主管部門及經(jīng)銷商，將綠色節(jié)能單純視為增加節(jié)電率，并將其作為招投標中的硬性要求進行了規(guī)劃，沒能很好地考慮到照度情景要求，以致于工程完工之后，出現(xiàn)了種種不盡如人意的情況。因此，除進一步加強燈具技能措施外，道路照明同樣應(yīng)考慮到滿足居民需求，從照明設(shè)置的節(jié)能方面進行商討。
（一）照度標準
照度標準通常指水平照度，指各類場所人工電器照明照度水平值，《城市道路照明設(shè)計標準》（GJJ45-91）就是其中較重要的一項設(shè)計規(guī)范。照度的衡量指標主要包括：照明好壞對看清物體的影響，舒適度，視角功能、節(jié)能等因素。在地區(qū)照度水平的選定中就應(yīng)嚴格執(zhí)行相應(yīng)道路照明標準。新標準實行后，城市道路照明設(shè)計除選用其中部分標準外，應(yīng)注意到新舊標準間的差別：新標準強調(diào)的是工作面上的平均照度與照度范圍。作為節(jié)能設(shè)計的重要技術(shù)參數(shù)，應(yīng)嚴格貫徹執(zhí)行。
（二）主車道照明節(jié)能設(shè)置
桿柱式、高桿式和高欄式等市政道路照明設(shè)置的優(yōu)勢不一，在城市路燈節(jié)能尤其應(yīng)注意到這一點，以求以最經(jīng)濟的能耗獲取最佳照明效果。
其中目前主車道照明普遍采用的桿柱式設(shè)置就應(yīng)注意到以下幾點：氣體放電燈桿高于10~15m范圍內(nèi)最經(jīng)濟，同時安裝高度設(shè)計應(yīng)參考光源光通安裝燈具的最低高度值，如安裝高度10m以上，燈具的光源光通量（1m）就應(yīng)在25000以下；在保證合理照度和預(yù)制眩光要求的基礎(chǔ)上，懸臂長度應(yīng)低于桿柱高度的1/4；將燈具安裝傾角（或稱懸臂傾斜角度）控制在5º以下，則可能同時兼顧車行道與人行道照明利用率，在節(jié)能同時，滿足正常的居民出行需要。
三、 城市道路照明的燈具節(jié)能措施
在城市道路照明節(jié)能的渠道與方法方面光源選擇、控制系統(tǒng)、功率因數(shù)以及定期維護等內(nèi)容，對于環(huán)保節(jié)能也存在有不同程度的重要意義。
（一）光源的選擇
節(jié)能光源和燈具的選擇歷來是路燈節(jié)能的重要內(nèi)容，如選用不當，可能會增加電能損失達30%~40%。因此，在新建市政道路與老城區(qū)路燈節(jié)能改造的過程中，都應(yīng)盡量考慮到光源的經(jīng)濟性、維護費用、發(fā)光效率、光色和顯色性以及相配套的鎮(zhèn)流器，等等。因此，在現(xiàn)階段的路燈節(jié)能建設(shè)中，應(yīng)加速推進高壓鈉燈取代白熾燈，高壓汞燈的節(jié)能工程。應(yīng)注意的是，高壓鈉燈除滿足上述要求外，其抗銹蝕能力、光通維持性與維護系數(shù)也相對較高，是目前城市路燈照明的最佳經(jīng)濟選擇。
（二）合理設(shè)置路燈的控制開關(guān)
在路燈的開關(guān)控制方面，要力保準確、便捷和安全的基本原則，包括人工、光電自控、時鐘自控以及微機控制的應(yīng)用在內(nèi)都應(yīng)首先符合以啟閉時間準確的要求，這也是節(jié)電的重要內(nèi)容之一。以裝燈容量700KW計算，在路燈啟閉時間控制精確的前提下，每天減少亮燈5min，年節(jié)電可達2180KW·h；目前的半夜燈、長夜燈管理模式則可以采取自動時間控制開關(guān)，在深夜人、車流量較少時，在不影響道路正常照明的基礎(chǔ)上，可自動控制路燈熄滅一半；老城區(qū)路燈正常照明線路可能在建設(shè)時未考慮到節(jié)能的諸多事項，則可以采用線路加裝節(jié)能裝置的方式，可節(jié)電20%左右；此外，部分線路電壓波動較大的，對于電設(shè)備少時電壓升高的耗能問題，可通過增加穩(wěn)壓器控制電源電壓的形式，取得節(jié)能效果。
（三）降低照明線路無功損耗
相當部分的城市路燈照明屬于感性負荷，電源需要供給有功功率與無功功率。其中，無功電流在經(jīng)由線路系統(tǒng)時，必然會因?qū)Ь�電阻造成電能損失，且可能導(dǎo)致如下?lián)p害情況的出現(xiàn)：電力損耗增長，無功電流引起的電壓降低和電力損失也會影響到路燈亮度和照明質(zhì)量；功率因素愈低，電力降低愈大；影響電費收費率等。因此，在照明線路應(yīng)保證裝設(shè)有必要的電容補償，且有功功率為0.9~0.95，將電容器組從電源側(cè)接入，可提高功率因素即無功功率降低至最低限度。而采用三角形接法在補償電容組接入電源時，同時要注意到功率因素補償?shù)淖詣涌刂�，需保證控制器指令感性負載功率因素依據(jù)大小分布組合并確定電容器臺數(shù)，使功率因數(shù)保持在0.95左右，通過改善功率因素，實現(xiàn)節(jié)能目的。
此外，提高設(shè)備自然功率因數(shù)也是照明線路節(jié)能的重要方法，如將變壓器負荷控制于75%~80%，正確選用照明變壓器容量等。
（四）定期維護路燈系統(tǒng)及燈具
在長期使用以及經(jīng)受粉塵、暴曬或雨淋一場環(huán)境作用的過程中，城市路燈系統(tǒng)難免會因相關(guān)故障造成節(jié)能效率的降低。就燈具造型、結(jié)構(gòu)形式而言，較多的燈具都采用了反光板以增強發(fā)光效率。而道路路燈燈具的長期使用，反光板會逐漸銹蝕，進而導(dǎo)致反射率和亮度的降低；燈具玻璃也可能粘附油污、粉塵等，使玻璃透明度無法保證正常光通量。燈具照明作用的發(fā)揮，實質(zhì)上即光通量經(jīng)玻璃燈罩覆蓋至其設(shè)計范圍。據(jù)統(tǒng)計，高效燈具的光通量利用率可達70%~80%；而低效率燈具僅有45%左右。因此，低效率燈具的使用實質(zhì)上就是電能浪費，定期維護燈具、力求燈具保證正常發(fā)光效率是綠色節(jié)能的重要途徑之一。
四、 結(jié)語
總之，節(jié)約能源、綠色環(huán)保是當前我國經(jīng)濟高速發(fā)展對于能源戰(zhàn)略的客觀需要，城市道路照明設(shè)計單位及設(shè)計人員都應(yīng)當深刻領(lǐng)會“綠色照明”的科學(xué)內(nèi)涵，從節(jié)電設(shè)計方案抓起，積極應(yīng)用高效電光源、燈具以及先進的控制方式，力求打造出節(jié)能高效的道路照明工程。
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