城市道路照明工程的節(jié)能設(shè)計(jì)

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一、城市道路照明工程設(shè)計(jì)與節(jié)能

　　城市道路照明的目的是為駕駛員和行人創(chuàng)造一個(gè)良好的視看環(huán)境，使人們安全、迅速、舒適地到達(dá)目的地；以及為了減少對(duì)人身及財(cái)產(chǎn)的犯罪行為發(fā)生。城市的人行道上一般是行人較多，所以城市主要道路照明不但要照亮車行道路面，而且還要適當(dāng)照亮人行道，而且使半柱面照度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣有利于迅速發(fā)現(xiàn)人或動(dòng)物橫穿道路等潛在的不安全因素。

　　設(shè)計(jì)是節(jié)能的源頭。城市照明工程設(shè)計(jì)應(yīng)由專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循道路的性質(zhì)、功能對(duì)照相應(yīng)的照度和能耗密度標(biāo)準(zhǔn)，確定最節(jié)能的布燈間距、光源、供電路線、控制系統(tǒng)等等。這就要求道路照明工程師不但有良好的職業(yè)責(zé)任感，較全面的技術(shù)素質(zhì)，能掌握科學(xué)的照明設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)時(shí)，在保證照明的效果，達(dá)到城市道路照明的目的前提下，做到最大限度地節(jié)能和節(jié)省投資，并降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

　　二、采取合理的布燈間距

　　路燈的布燈間距是否適當(dāng)直接關(guān)系到照明的效果。安裝間距對(duì)節(jié)能尤為重要，盡可能加大安裝間距。

　　如采用雙側(cè)對(duì)稱布置，間距30米時(shí)，每公里66個(gè)燈，如250w，按每亮燈10小時(shí)，每公里耗電量為66*250*0.001*365*10=60225kwh(不計(jì)鎮(zhèn)流器損耗)；若間距為40米時(shí)，每公里50個(gè)燈，耗電量為50*250*0.001*365*10=45625kwh，每公里就節(jié)約14600度電，假設(shè)全國(guó)以每年新增城市道路 2.5萬(wàn)公里計(jì)算，就可節(jié)省電力3.65億KWh，并可節(jié)省燈具桿投資 20億元(每桿以5000元計(jì))，相當(dāng)可觀。當(dāng)然，這是經(jīng)計(jì)算滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下并未考慮道路交叉口和隔離帶分段而影響間距布置。從上可看出，在滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下，布燈間距對(duì)節(jié)能非常大的意義。

　　三、路燈光源的選擇

　　目前，路燈照明所采用光源的主要類型有：金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、白熾燈、緊湊性熒光燈等。在相同的電功率下，高壓鈉燈光能量比金鹵燈高40%左右，且鈉燈的透霧性能比較好；按照同樣照度標(biāo)準(zhǔn)的道路照明要求，金鹵燈光源的電耗多于高壓鈉燈。因此高壓鈉燈在城市道路照明工程中使用非常廣泛。

　　隨著科學(xué)的發(fā)展，LED光源的技術(shù)成熟，LED光源在許多大中城市大力推廣應(yīng)用。LED光源的特點(diǎn)是長(zhǎng)壽命、高效、節(jié)能、安全、綠色環(huán)保。據(jù)專家介紹，和高壓鈉燈相比，新型大功率LED路燈可節(jié)約80%的電能，在照明效果上基本也可以取代路燈普遍所采用的高壓鈉燈。

　　LED光源耗電量是高壓鈉燈的18.7%，可節(jié)約80%以上的電能。

　　高壓鈉燈更換成本和維護(hù)費(fèi)用是LED路燈5倍?？梢?jiàn)LED路燈不但能比高壓鈉燈節(jié)能，且更換成本和維護(hù)費(fèi)用節(jié)省的多。所以，LED光源在城市道路照明方面的廣泛應(yīng)用，必將是大勢(shì)所趨。

　　四、供電路線設(shè)計(jì)

　　路燈工程的特點(diǎn)是線路較長(zhǎng)，線路上的電流不一定很大。路燈配電回路供電半徑長(zhǎng)一般達(dá)800米，隨燈具與供電端距離的增加，電壓逐漸下降，若線路設(shè)計(jì)不當(dāng)，有可能出現(xiàn)遠(yuǎn)端電壓不能滿足光源所需正常維持電壓；解決線路壓降問(wèn)題的方法就是安裝補(bǔ)償電容。

　　目前國(guó)內(nèi)城市道路照明工程設(shè)計(jì)中采用的電容補(bǔ)償方式有兩種：一是在路燈電源處集中補(bǔ)償，二是在燈具處分散補(bǔ)償。采用路燈電源處集中補(bǔ)償方式，并不能減少低壓配線的耗電；采用單燈分散補(bǔ)償，無(wú)疑減少了路燈電源至路燈燈具這一段線路上產(chǎn)生的損耗，將起到較好的節(jié)電效果。

　　路燈采用的光源，基本是氣體放電燈，其功率因數(shù)相當(dāng)?shù)?，一般?.40～0.6，從而使回路電流大，在線路上產(chǎn)生的損耗相當(dāng)可觀。電容補(bǔ)償后單燈功率因數(shù)不小于0.80。據(jù)測(cè)算，對(duì)一條道路上安裝的100盞250W高壓鈉燈進(jìn)行電容器無(wú)功補(bǔ)償，將功率因數(shù)由0.44提高至0.80，結(jié)果供電電流由補(bǔ)償前的300A降低至141A，工作電流下降了大約一半，表明該照明系統(tǒng)通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償為供電電源系統(tǒng)騰出了一半的容量空間，使電源設(shè)備能夠再發(fā)揮相當(dāng)數(shù)量的供電潛能。

　　另一方面，由于照明系統(tǒng)供電線路上減少了一百多安培電流的徒勞往返，必將大幅減少線路上的電壓損耗和功率損耗，同時(shí)也降低了線纜的溫升，可謂一舉多得。

　　五、控制系統(tǒng)與節(jié)能

　　多年以來(lái)，我國(guó)路燈的管理和控制手段主要采取以下手段：開(kāi)關(guān)燈采取時(shí)控方式；故障巡檢依靠人工巡查的方式。隨著城市的擴(kuò)大，路燈數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，這種控制方式在故障實(shí)時(shí)監(jiān)控處理、按需控制、節(jié)能等方面已越來(lái)越不能適合城市發(fā)展。

　　無(wú)線監(jiān)控路燈控制系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、超短波通訊、數(shù)據(jù)傳遞、大屏幕投影等技術(shù)，組成具有無(wú)線遙控、遙測(cè)、遙訊和數(shù)據(jù)信息處理等功能。它實(shí)現(xiàn)了在總控制室和各道路分控制站之間，用數(shù)據(jù)的形式通過(guò)無(wú)線電的方式，對(duì)各路燈控制箱進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量和控制，實(shí)現(xiàn)路燈監(jiān)控的智能化管理?？蓪?duì)大中城市城區(qū)路燈進(jìn)行準(zhǔn)確的遙控開(kāi)關(guān)燈，避免因早開(kāi)或晚關(guān)造成的能源浪費(fèi)。

　　該控制系統(tǒng)操作回路一般2～3 回，分別用作上半夜路燈、下半夜路燈和其他路燈，每一操作回路可以有多個(gè)出線空氣斷路器。電纜出線采用道路單側(cè)單獨(dú)供電(即單回路供電) 的方式，但在接線方式上采用單側(cè)單條電纜出線的異型接線方式。即其燈桿電纜的接線方式按照正常的ABC 排序，但在控制箱內(nèi)將供給道路兩側(cè)的電纜（分別為上下半夜的電纜）的同一相（如：C 相）電纜芯對(duì)換接線，使之在上半夜燈全部亮，下半夜是一邊亮2P3（即1 # 、2 # 、4 # 、5 #……亮燈），而另一邊亮1P3（即3# 、6 # 、9 #……亮燈），這樣在下半夜變壓器仍能三相平衡供電，其照度也基本均勻，因下半夜車輛和行人稀少，能滿足行走安全的要求。比如我市的路燈電費(fèi)每年大約500萬(wàn)元，若采用全夜燈及半夜燈分時(shí)段節(jié)能控制方式，也就是在晚上12點(diǎn)以后，關(guān)閉一半的燈具，每年就可節(jié)約電費(fèi)125萬(wàn)元左右。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　城市道路照明是城市夜景照明的一個(gè)重要組成部分，并且作為城市最基本的構(gòu)成要素之一，是展示城市形象的最直觀的場(chǎng)所。城市道路照明工程的節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)提高能源利用效率，減少不必要的能源浪費(fèi)，有很重大的意義。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。

　　[2]李君林.道路照明設(shè)計(jì)探討.現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)技術(shù) ， 1994，（02）。