城道路照明節(jié)能簡要方案

1、城市道路照明節(jié)能簡要方案道路照明系統(tǒng)的設(shè)置為車輛駕駛員提供了良好的視覺環(huán)境， 使駕駛員能夠快速準(zhǔn)確地接受必要的視覺信息，并及時(shí)做出反應(yīng)，防止由于視距不足而造成交通事故。道路照明的設(shè)置，提高了道路的誘導(dǎo)性，增加了夜間行車的安全感和舒適感在提高交通運(yùn)輸效率的同時(shí)，還可以有效防止犯罪活動(dòng)和美化環(huán)境。但是隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，近年來電力負(fù)荷出現(xiàn)了急劇地增加，我國大中城市普遍出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的缺電現(xiàn)象，各地拉閘限電時(shí)有發(fā)生。道路照明在我國用電總量上也占有一定的比例，對此部分的節(jié)能方法進(jìn)行分析和考慮，建議采取措施進(jìn)行應(yīng)對，對我國的節(jié)能工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。道路照明標(biāo)準(zhǔn)我國目前

2、對道路照明標(biāo)準(zhǔn)的制定， 是從道路的照度和照度均勻度兩個(gè)可以準(zhǔn)確測量的指標(biāo)出發(fā)，來規(guī)定不同等級(jí)道路的不同照明標(biāo)準(zhǔn)。但是在現(xiàn)實(shí)生活評估道路照明的效果時(shí)，還應(yīng)該考慮其他的因素。比如，從人類功效學(xué)的角度出發(fā)，在照明的客觀物理指標(biāo)（如平均照度、平均亮度、均勻度等）接近或相同時(shí)，在不同的光源下人們的視覺感受卻大不相同。根據(jù)許多的試驗(yàn)表明，在同等照度下冷色溫的白光照明比低色溫的黃光照明具有更好的顯色性、更高的可見度和對比度。資料表明：合適的色溫和高顯色指數(shù)的光源能有效地提高道路照明的能見度和清晰度，給人們帶來舒適的視覺效果。從某種意義上來說，道路照明的視覺效果反應(yīng)了人們對照明質(zhì)量的評價(jià)。在我國目前的道路照明

3、中，普遍采用的是低色溫的鈉燈，而隨著金屬鹵燈的逐漸應(yīng)用和 LEDLED 燈技術(shù)條件的成熟，道路白光照明將必然成為未來的趨勢。對比我國目前的道路照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，是否可以從更多的方面進(jìn)行考慮，對不同的光源，從人類功效學(xué)出發(fā)按照各光源的不同效果，采取更細(xì)致的規(guī)定。對具體道路進(jìn)行分段照明處理對具體的道路，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐時(shí)，首先要根據(jù)該道路等級(jí)的規(guī)劃，結(jié)合其實(shí)際情況，針對路寬、長度、夜間車流量以及周圍的環(huán)境等確定總體的照明標(biāo)準(zhǔn)，選用合適的照度。但是一條道路，其縱向距離較長，道路的各個(gè)具體路段部分千差萬別。由此，還應(yīng)該根據(jù)各路段的具體情況，進(jìn)行分段處理，在不同的路段設(shè)置不同的照度標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行設(shè)計(jì)，以從總

4、體上符合照明和節(jié)能的要求。一般來說，對于道路的長直線段，可以采用較低照明標(biāo)準(zhǔn)照度值，以基本滿足道路照明要求即可；而對于交叉路口、立交及其他事故多發(fā)段， 則應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)提高照度標(biāo)準(zhǔn)的方式， 以提高該段的照明和視覺效果，防止事故的發(fā)生。在整體上，當(dāng)單個(gè)設(shè)計(jì)方案完成后，還應(yīng)該對都符合照明標(biāo)準(zhǔn)的所有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較，從中選取技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理又節(jié)約能源的最佳方案。光源的選擇選擇高效率的光源有利于減少照明電能的消耗。 我國目前普遍采用的路燈照明燈具以高壓鈉燈和金鹵燈等氣體放電燈為主，高壓汞燈由于光效偏低、顯色較差在現(xiàn)代道路照明中已經(jīng)很少采用。高壓鈉燈的光效一般為 8 8O O1 1301m/w,30

5、1m/w,顯色指數(shù) 30,30,色溫 2000K2000K; ;金鹵燈的光效一般為 67671 110Im/w,10Im/w,顯色指數(shù) 65.65.色溫 5000K5000K。根據(jù)高壓鈉燈和金鹵燈的區(qū)別，在道路照明設(shè)計(jì)中，高壓鈉燈是首選方案， 因?yàn)樵谙嗤碾姽β氏拢?高壓鈉燈光能量要比金鹵燈高 40%40%左右，且鈉燈的透霧性能比較好；而在同樣照度標(biāo)準(zhǔn)的道路照明要求下，金鹵燈光源的電耗則多于高壓鈉燈。然而從人類功效學(xué)的分析和研究以及實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)卻表明： 合適的色溫和高顯色指數(shù)的光源能有交提高能見度和清晰度，給人們帶來舒適的視覺效果。照明的視覺效果反映的是人們對照明質(zhì)量方面的信息；而照明的亮度、照

6、度指標(biāo)反映的則是照明數(shù)量方面的信息。在相同的照度等指標(biāo)下，光效高的高壓鈉燈因光線中含有較多的紅、黃成份，視覺度不夠好，反而不及金鹵燈（光線含較多藍(lán)、綠成份）的視覺效果。但是在經(jīng)濟(jì)方面，高壓鈉燈價(jià)格低壽命長發(fā)光效率高，金屬鹵燈相對較差。因此，在普通道路照明的應(yīng)用上，一般采用高壓鈉燈，而在道路交叉口、立交等需要明顯改善視覺環(huán)境的場合，則采用金鹵燈。LEDLED 光源的出現(xiàn)則是照明領(lǐng)域的又一個(gè)重大技術(shù)創(chuàng)新，具有節(jié)約能源、污染少、光指向性好、壽命長、低電壓、反應(yīng)快的特點(diǎn)，有成為未來光源的趨勢。在同樣亮度下，LEDLED 燈的耗電量僅為普通白熾燈的 1/10,1/10,而其壽命卻可延長 100100 倍

7、，特別符合綠色照明的理念和要求。在交通燈、屏幕顯示、城市景觀照明、汽車燈等領(lǐng)域的應(yīng)用市場的帶動(dòng)下，LEDLED 的應(yīng)用目前已經(jīng)呈現(xiàn)出燎原之勢。但是由于技術(shù)的原因，LEDLED 和傳統(tǒng)照明光源在成本和發(fā)光效率等方面還有一段不小的差距，在道路照明領(lǐng)域的應(yīng)用上，目前還面臨不少的困難。但是根據(jù)美國次世代照明計(jì)劃（NGlNGl）預(yù)期，到 20102010 年 LEDLED 發(fā)光效率可達(dá)120120 流明/瓦，到 20202020 年則可達(dá) 200200 流明/瓦，成本降為 1%,1%,壽命增為 1010 倍。LEDLED 光源在道路照明方面的應(yīng)用，必將是大勢所趨，目前必須對其加強(qiáng)關(guān)注。道路照明的控制與管

8、理道路照明的控制與管理，即根據(jù)時(shí)間、天氣、交通流量等信息，合理控制道路照明的運(yùn)行和停止，或確定道路照明是滿負(fù)荷運(yùn)行還是半負(fù)荷運(yùn)行。道路照明運(yùn)行時(shí)間的長短，一般都與各地的緯度有關(guān)，隨著季節(jié)的不同而改變。在通常設(shè)計(jì)中，人們一般都是根據(jù)一天中的時(shí)刻來設(shè)置道路照明的點(diǎn)亮與熄滅。但是這樣就必然有一個(gè)問題；前半夜道路車流量大，而后半夜道路的車流量特別小，如果維持恒定的道路照明亮度，則必將造成電能的大量浪費(fèi)。為節(jié)約電能，人們先后嘗試了半夜間隔點(diǎn)亮路燈、雙光源調(diào)節(jié)、按照批次調(diào)光等道路照明運(yùn)行方式。然而，以上方式要么造成道路照明的均勻度太差，要么效果不理想或運(yùn)行管理難度高等而難以大規(guī)模適用。間隔關(guān)閉路燈的方式曾

9、經(jīng)應(yīng)用比較多。在此種方式中，閑時(shí)關(guān)閉一半?yún)s是可以達(dá)到節(jié)電的目的，但卻付出照明均勻度的代價(jià)，特別是行車的縱向方向，將極大地影響到行車的舒適度， 造成交通事故率的上升。 雙光源調(diào)節(jié)的方法， 是在前半夜交通流量較大時(shí)，兩個(gè)光源同時(shí)點(diǎn)亮運(yùn)行而在后半夜交通流量較小時(shí)，則滅掉其中的一盞燈的方式。雙光源調(diào)節(jié)的方式，沒有改變道路的照明均勻度，較間隔管理路燈的方法，具照明節(jié)能效果較好。按批次調(diào)光的方法，是通過在控制回路中增加控制模塊，通過控制模塊對燈具的鎮(zhèn)流器進(jìn)行調(diào)節(jié)降低燈具電流、減少光源的光輸出，從而達(dá)到相應(yīng)的節(jié)能效果。按批次調(diào)光的方法，可以達(dá)到比較好的節(jié)能和調(diào)光效果，但是會(huì)對光源的光效、光色和顯色性等方面產(chǎn)

10、生比較復(fù)雜的影響。隨著微電子技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化道路照明控制系統(tǒng)也開始進(jìn)入應(yīng)用。 智能化道路照明系統(tǒng)能夠根據(jù)不同區(qū)域的不同功能需求，在每天的不同時(shí)段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下，按照特定的設(shè)置， 實(shí)現(xiàn)對道路照明的動(dòng)態(tài)智能化管理， 既 TPOTPO 管理 （TIMETIME 時(shí)間/PLACE/PLACE 地點(diǎn)/OCCASIO/OCCASION N場合）。智能化道路照明控制系統(tǒng)，通過綜合考慮和分析與道路照明密切相關(guān)的時(shí)間、路段、環(huán)境照度和交通流量等因素的場景控制方法，在微機(jī)中按照預(yù)設(shè)的控制策略，對道路照明進(jìn)行動(dòng)態(tài)智能化管理，控制路燈在不同情況 TTT

11、T 作在不同狀態(tài)實(shí)現(xiàn)多樣化的道路照明場景，從而在提高照明質(zhì)量的同時(shí)獲得最佳的節(jié)能效果。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路就是：在繁忙的時(shí)段，控制路燈保持原設(shè)計(jì)的照度；接近午夜時(shí)分，道路上人少車稀時(shí)，開始自動(dòng)調(diào)整電壓，通過對用電電壓的智能控制，減少后半夜因城市整體的用電減少所引起的電壓偏高而造成的大量電能浪費(fèi)。它的控制過程是：通過測取城市道路車輛及行人的時(shí)間一車輛（人）統(tǒng)計(jì)規(guī)律，獲取相應(yīng)的照度調(diào)整率，依此來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的控制程序，根據(jù)照度調(diào)整率，從某一時(shí)刻開始，平滑地對路燈輸入電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使路燈輸入電功率與實(shí)際照度要求達(dá)到最佳匹配，不僅節(jié)約了電能，而且穩(wěn)住了電壓，延長了路燈的使用壽命，達(dá)到了雙重意義上的節(jié)能

12、和節(jié)費(fèi)。間接能耗道路照明的間接能耗主要包括照明用電供電線路的能耗和燈具配套電器的能耗兩個(gè)方面。對于供電線路的能耗，要求在道路照明的初始設(shè)計(jì)中，必須合理地設(shè)計(jì)供電點(diǎn)和供電線路的長度，保證線路中電壓損失符合要求，同時(shí)盡量地減少線路的電能損耗。燈具配套電器的能耗，主要是維持燈具的正常啟動(dòng)或運(yùn)行的配套器件所消耗的能量，或者由于配套器件損壞而引起的燈具自身能耗增加的部分。 按照道路照明中常用的以道路照明常用的高壓鈉燈來說，其配套電器主要有觸發(fā)器、電感鎮(zhèn)流器和電容器等，能耗主要是這三個(gè)部分自身的能耗， 或者由于無功補(bǔ)償電容器的損壞而導(dǎo)致整個(gè)燈具無功能耗增大所增加的部分。要解決配套電器的間接能耗問題，主要有

13、兩種方式：一是選用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器， 同時(shí)加強(qiáng)燈具的維修， 防止由于電容的損壞而造成線路的無功損耗增大：二是推廣電子鎮(zhèn)流器，從根本上解決電感鎮(zhèn)流器損耗高、電容損壞造成無功損耗增大的問題。綜上所述，道路照明節(jié)能涵蓋的內(nèi)容是多方面的，既有對道路照明設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)：又有路燈控制方式和間接損耗等方面新技術(shù)的應(yīng)用；還包括新光源的研究創(chuàng)新等，是一個(gè)系統(tǒng)性的復(fù)合工程。通過新技術(shù)的研究和推進(jìn)，道路照明節(jié)能工程，在新的世紀(jì)里必將有更大的發(fā)展。對于欠發(fā)達(dá)地區(qū)的道路照明節(jié)能改造，我們認(rèn)為應(yīng)該有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，以下是三個(gè)不同的步驟：一、首先應(yīng)該分部將城市道路照明燈具逐步替換為高壓鈉燈，通常高壓鈉燈的設(shè)計(jì)壽命為 250

14、0025000 小時(shí)（5 5 年），其次對以前使用的劣質(zhì)燈具、光源電器進(jìn)行徹底更換，正確理解一次投入和二次投入之間的關(guān)系。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下盡量使用國內(nèi)大廠或合資企業(yè)的產(chǎn)品；國內(nèi)光源企業(yè)如：上海亞明、佛山照明、上海羅曼、廣東華全等；合資企業(yè)如：歐司朗照明、飛利浦照明、GEGE 通用照明等。以上企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品均為現(xiàn)照明行業(yè)主流產(chǎn)品，其品質(zhì)相對較有保障。一次投入可有效的減少維護(hù)及提高城市道路照明質(zhì)量。我們認(rèn)為這是節(jié)能的第一步。燈具方面，可選用如飛利浦、高立特、寧波燎原、南與鵬萬達(dá)、GEGE、庫柏等品牌的廣品。以上廣品相對劣質(zhì)廠品來講，一次投入較大，但品質(zhì)有保證、燈具效率較高。普通燈具的壽命通常

15、在 3 3 年左右就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的光衰減，大大的影響照明質(zhì)量，而合格產(chǎn)品可保證 1515 年左右正常使用。其次科學(xué)的布燈方式對合理控制燈具使用數(shù)量、減少經(jīng)濟(jì)投入、提高照明質(zhì)量大有好處。大多數(shù)城市的道路照明，在燈具布置方面均憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行而不是通過科學(xué)的計(jì)算完成。國內(nèi)大中型路燈生產(chǎn)廠家都開發(fā)有自己的照度計(jì)算軟件，可對道路照明燈具布置進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，通過計(jì)算找到最佳的布燈方式。燈具的配光類型、布燈方式與安裝高度、間距的關(guān)系燈具配光類型截光型半截光型非截光型布燈方式安裝高度H(m)間距S(m)安裝高度H(m)間距S(m)安裝高度H(m)間距S(m)單側(cè)布置HWeffS1.2WeffS1.4WeffS0.7

16、WeffS0.8WeffS0.9WeffS0.5WeffS0.6WeffS0.7WeffS4H注：WeffWeff 為路面有效寬度(m)(m)三、再者，現(xiàn)在城市道路照明普遍存在照度過高的問題，現(xiàn)國際國內(nèi)均出臺(tái)了相應(yīng)的道路照明標(biāo)準(zhǔn)，城市道路照明應(yīng)嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，嚴(yán)格控制燈具數(shù)量及功率。城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)，按快速路、主干路、次干路、支路以及居住區(qū)道路分為五級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)如下：級(jí)別道路交型亮度照度眩光限制誘導(dǎo)性平均靈度Lav(Cd/mLav(Cd/m2 2) )均勻度Lmin/LavLmin/Lav平均照度Eav(Lx)Eav(Lx)均勻度Emin/EavEmin/EavI快速路1.51.50.4

17、0.420200.40.4嚴(yán)禁采用非截光型燈具很好n主 干 路 及迎賓路、通向 政 府 機(jī)關(guān) 和 大 型公 共 建 筑的 主 要 道路、市1.01.00.350.351.51.50.350.35嚴(yán)禁采用非截光型燈具很好中 心 或 商業(yè) 中 心 的道路、大型交區(qū)紐等m次干路0.50.50.350.358 80.350.35不彳用非截光型燈具好IV支路0.30.30.30.35 50.30.3不宜米用非截光型燈具好V主要供行人和非機(jī)動(dòng)車通行的居住區(qū)道路和人行道-1 12 2-采用的燈具不受限制-注：表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面，若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相應(yīng)降低 202030%30%

18、。各地可對照以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查， 在盡可能的情況下對現(xiàn)有照明進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到節(jié)約能源的目的。四、完成了以上基礎(chǔ)工作后，才能談到引進(jìn)節(jié)能設(shè)備的問題，現(xiàn)各地節(jié)能的辦法多采用全夜燈和半夜燈的方式即：設(shè)定時(shí)間，進(jìn)入夜間 1212 點(diǎn)以后將照明燈具每間隔一盞關(guān)掉一盞。采用這種方式確實(shí)可以達(dá)到節(jié)約能源的目的，但同時(shí)又會(huì)出現(xiàn)關(guān)燈后路面照度及不均勻， 影響車行視線、 在夜間電壓本來就比較高的情況下在降低負(fù)荷，對燈具及光源電器的壽命影響較大， 這邊節(jié)約了能源那邊增大了產(chǎn)品更換的頻率同時(shí)各地路燈管理部門的維護(hù)費(fèi)用也因此而提高。那么解決之道在那里呢？-答案是：采用智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)。1.1.什么是智能光源降壓

19、一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)是國際上流行的全數(shù)字智能路燈節(jié)能控制技術(shù)。它充分考慮了城市道路照明的實(shí)際狀況，依據(jù)人體工程學(xué)中的視覺理論，采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法，實(shí)現(xiàn)了對路燈電壓及照度的動(dòng)態(tài)智能化管理，即 TPoTPo 管理(TIME/PLACE0CCAS10N)(TIME/PLACE0CCAS10N)此項(xiàng)技術(shù)的基本思路就是：在繁忙的時(shí)段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度，接近午夜時(shí)分，開始自動(dòng)調(diào)光，在后半夜車稀人少時(shí)，則控制路燈保持較低照度的照明(類似房燈的調(diào)光器，可以隨需要而任意調(diào)光)。它的主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時(shí)也大幅降低了電耗，節(jié)約有功電耗達(dá) 30%30%以上房燈調(diào)光已流行多年，主要是因?yàn)槭覂?nèi)燈功率小，容易實(shí)現(xiàn)。而道路照明則完全不同：首先，燈泡功率大，不易控制；其次，使用環(huán)境惡劣，九十年代，電力電子元件技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，調(diào)光技術(shù)有了可靠的質(zhì)量保障，通過一些地區(qū)的規(guī)模應(yīng)用，具完美的調(diào)光效果和節(jié)電功能得到了一致認(rèn)同，在德國，美國這些耗電大國，此類技術(shù)也得到了政府的大力扶持和推廣：智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)的控制過程是：通過測取城市道路車輛及行人的”時(shí)間一車輛（人）”統(tǒng)計(jì)規(guī)律，獲取相應(yīng)的照度調(diào)整率，依此來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的控制程序，根據(jù)照度調(diào)整率，從某一時(shí)刻