道路照明節(jié)能分析研究

1、道路照明節(jié)能分析研究    摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，人們對(duì)道路照明的要求越來越高，市政道路在不斷地建設(shè)中，配套的照明工程不斷在發(fā)展和更新，與此同時(shí)道路照明節(jié)能已經(jīng)成為城市道路化發(fā)展的主題。本文系統(tǒng)地分析道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地分析我國(guó)道路照明節(jié)能方案，從道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)、高效的道路節(jié)能照明器材以及道路照明控制系統(tǒng)這三個(gè)方面分析，提出行之有效的道路照明節(jié)能方案，以借此為我國(guó)道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)提供一個(gè)較好的借鑒。 關(guān)鍵詞：道路照明設(shè)計(jì)；節(jié)能指標(biāo)；照明器材；照明控制系統(tǒng) 0. 引言 隨著市政道路的不斷建設(shè)，配套的照明工程也不

2、斷在發(fā)展和更新，與此同時(shí)道路照明節(jié)能已經(jīng)成為城市道路化發(fā)展的主題。然而，節(jié)能技術(shù)在道路照明系統(tǒng)中的應(yīng)用更多是處于摸索、試用階段，還需要進(jìn)一步完善。關(guān)于進(jìn)行道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)從而使道路照明達(dá)到節(jié)能效果，成為了當(dāng)前照明體系研究的重要課題。基于道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性，本文系統(tǒng)地分析道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)，并有針對(duì)性地分析我國(guó)道路照明節(jié)能方案，提出目前我國(guó)行之有效的道路照明節(jié)能方案應(yīng)該是從道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)、高效的道路節(jié)能照明器材以及道路照明控制系統(tǒng)這三個(gè)方面著手，以借此為我國(guó)道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)提供一個(gè)較好的借鑒。 1. 道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo) 目前，我國(guó)照明設(shè)計(jì)中的已有規(guī)范尚未對(duì)道路照明節(jié)能指標(biāo)作

3、出明確規(guī)定，在城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CJJ4591）中僅以照明系統(tǒng)的亮度、均勻度等做為照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，還不存在道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)的概念。在該規(guī)范中關(guān)于道路照明節(jié)能方面也只是提出相關(guān)技術(shù)措施，這導(dǎo)致了難以對(duì)于已建設(shè)的道路照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能效果的評(píng)估。因此，道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)的欠缺阻礙了照明節(jié)能效果的發(fā)展。為此，本文提出了發(fā)光效率的概念來反映道路照明的節(jié)能效果。 實(shí)際上，道路照明節(jié)能效果就是要達(dá)到消耗電量最少，而同時(shí)照明器材所光照的道路面積又最大的目的。因此，容易分析得到要評(píng)價(jià)一個(gè)道路照明體系是否有節(jié)能效果，應(yīng)該首要分析該照明體系的發(fā)光效率是否高，即照明系統(tǒng)的高效性問題，應(yīng)針對(duì)不同道路的節(jié)能效

4、果要求，采用發(fā)光效率（照明器材單位功率的光通量）來作為道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀評(píng)價(jià)節(jié)能效果。 發(fā)光效率公式為：，其中式中的Q為光通量，即照明器材的光能照射的道路面積，其直接決定了照明燈具的安裝距離、道路燈光的亮度等；W為照明器材所消耗的功率。 2. 道路照明節(jié)能設(shè)計(jì) 在考慮道路照明節(jié)能時(shí)，往往重點(diǎn)考慮研制節(jié)能照明器材的問題，而一般都忽略了應(yīng)如何進(jìn)行合理的道路照明設(shè)計(jì)，以達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是要求設(shè)計(jì)的道路照明在滿足城市道路環(huán)境的效果要求基礎(chǔ)上，盡可能地減少能源消耗。雖然道路節(jié)能設(shè)計(jì)比節(jié)能照明器材的研制達(dá)到的效果較小，但它卻比節(jié)能照明器材的研制而更直接、更簡(jiǎn)單。

5、經(jīng)過實(shí)踐證明，道路照明設(shè)計(jì)方案中采用的照明標(biāo)準(zhǔn)、照明方式等對(duì)節(jié)能的效果更大。要求設(shè)計(jì)者不但要熟練掌握道路照明設(shè)計(jì)要點(diǎn)、熟悉道路照明設(shè)計(jì)規(guī)范，而且要對(duì)設(shè)計(jì)道路作充分的調(diào)研，避免對(duì)道路性質(zhì)定位不準(zhǔn)確而造成不必要的能源浪費(fèi)。具體在設(shè)計(jì)中就應(yīng)該按道路規(guī)定的亮度、路燈布置方式等進(jìn)行道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)。 2.1按照規(guī)定亮度設(shè)計(jì) 進(jìn)行道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)首要的就是根據(jù)不同道路要求，并結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)定的亮度進(jìn)行設(shè)計(jì)以達(dá)到道路照明節(jié)能效果，這種方式是直接有效的。一般來說，照明消耗的電量隨照明燈具亮度的增大而增加，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定配以適當(dāng)?shù)恼彰髁炼仁亲钋‘?dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，過高的照明亮度并不代表會(huì)增加道路交通、行人的安全，反而會(huì)

6、適當(dāng)其反，對(duì)道路產(chǎn)生不可忽略的光污染。當(dāng)實(shí)際亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，雖然滿足了設(shè)計(jì)要求，但會(huì)造成功率過大，由上述公式可得到，發(fā)光效率的明顯降低。真正的節(jié)能效果就是采用適當(dāng)?shù)牧炼冗M(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)。道路亮度的設(shè)計(jì)指標(biāo)只要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)即可，并不是越高越好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一般情況下，道路照明功率密度（LPD）不宜超過1W/m2。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)做好亮度的計(jì)算和有效控制，以降低功率，增大發(fā)光效率。 為了選用恰當(dāng)?shù)牧炼冗M(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)，就首先需要確定道路類型，我國(guó)道路照明設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（見表1）。此數(shù)據(jù)根據(jù)我國(guó)的具體國(guó)情及參照其它中等發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)制定出來，并要求嚴(yán)格遵守。國(guó)際照明委員會(huì)推薦

7、機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)（CIE）將照明推薦值劃分為M1、M2、M3、M4、M5五個(gè)級(jí)別。道路照明設(shè)計(jì)根據(jù)不同的環(huán)境采用相應(yīng)的亮度等照明參數(shù)。 表1不同道路類型的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)                            另外，道路照明設(shè)計(jì)要遵循功能性原則，主、次干道、機(jī)動(dòng)車道路作為主要交通道路，除了滿足有足夠的亮度外，還應(yīng)考慮防眩

8、光問題，以確保駕駛員的安全。因此對(duì)于這些功能性較強(qiáng)的道路照明應(yīng)采用截光型、半截光型燈具。相比非截光型的裝飾照明，這些功能照明在燈具的利用系數(shù)、維護(hù)系數(shù)等要求上要高得多，不但節(jié)能，而且提高了亮度，還有效控制眩光。 2.2路燈布置設(shè)計(jì) 在大多數(shù)道路上可發(fā)現(xiàn)路燈的布置設(shè)計(jì)都采用雙側(cè)對(duì)稱或者僅單側(cè)布燈的方式，筆者認(rèn)為這兩種布燈方式都有各自的缺點(diǎn)，不是沒有達(dá)到節(jié)能效果就是難以達(dá)到道路安全要求。如采用雙側(cè)對(duì)稱布置路燈，由于均勻密度等原因，這種布燈方式會(huì)使得燈距相距較近，間接上是增加了路燈布置數(shù)量。即使使用的器材有較高的發(fā)光效率，由于路燈間距過密，路燈特有的節(jié)能效果沒有得到充分發(fā)揮，甚至由于路燈間距過密加上

9、路燈較高的亮度，會(huì)造成一定程度的光污染?？偠灾?，在一般道路上使用路燈雙側(cè)對(duì)稱布置的方式只會(huì)增大照明能耗，無法達(dá)到節(jié)能效果。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，建議這種布置方式除重點(diǎn)商業(yè)街以外，其他道路應(yīng)不采用。相對(duì)雙側(cè)布置來說，路燈的單側(cè)布置雖然道路電能消耗減小一半，但這種路燈布置方式的缺點(diǎn)就是不滿足道路安全使用要求。由于路燈只布置在單側(cè)，導(dǎo)致了另一側(cè)卻因?yàn)闆]有布置路燈而造成光線不知，難以確保駕駛員的駕駛安全。 經(jīng)過筆者工程經(jīng)驗(yàn)以及研究分析認(rèn)為，相對(duì)路燈雙側(cè)布置和單側(cè)布置來說，路燈雙側(cè)間隔布置方式是最有效果的。根據(jù)照明燈具的發(fā)光效率合理定出路燈間距，包括同側(cè)路燈間距和異側(cè)路燈間距。實(shí)踐證明，這種路燈布置方式由于有

10、規(guī)律的雙側(cè)間隔布置，既滿足道路兩側(cè)都有足夠的光線保證道路安全使用要求，又滿足節(jié)能效果。 2.3路燈控制設(shè)計(jì) 目前大多數(shù)道路燈一到晚上就一直處于開通狀態(tài)，或者以相同的亮度照明，不能做到真正意義上的節(jié)能。實(shí)際上由于下半夜人、車流量明顯降低，對(duì)照度的要求也應(yīng)相應(yīng)降低，故應(yīng)實(shí)施半夜燈以節(jié)約能源。實(shí)現(xiàn)半夜燈控制的方法很多，可采用雙光源燈具，下半夜關(guān)掉一盞燈；也可采用下半夜能自動(dòng)降低燈泡功率的功率轉(zhuǎn)換型鎮(zhèn)流器，以降低燈泡消耗的功率；還可通過路燈配電箱中的全夜半夜雙接觸控制關(guān)掉一半路燈。在傍晚或者晚上繁忙時(shí)段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度，到午夜時(shí)分，則控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)光，保持路燈較低照度。 目前，智能光源降壓一穩(wěn)

11、壓一調(diào)光技術(shù)已逐趨成熟，其控制過程通過測(cè)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。再設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的控制程序，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)定了電壓，延長(zhǎng)了路燈的使用壽命，達(dá)到了艤_重意義上的節(jié)能。 3. 道路照明節(jié)能器材 上述已分析光效是評(píng)價(jià)照明節(jié)能的指標(biāo)，因此在設(shè)計(jì)還應(yīng)提倡采用高效燈具，其節(jié)能效果比普通燈具具有更高的發(fā)光效率，如高光效的高壓鈉燈比普通高壓鈉燈可以提高20的光通量，這意味著節(jié)約20的電能。表2給出了道路常用照明燈的特性比較以供參考。 另外，采用綠色照明光源代替原有的白熾燈、高壓汞燈等低效、有害光源，如推

12、廣使用電磁無極燈、微波燈及發(fā)光二極管等。同時(shí)采用導(dǎo)光系統(tǒng)、太陽能蓄光電池等先進(jìn)裝置充分利用天然光照明，既不消耗資源，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境而且這些燈具安裝維護(hù)方便。                                         表2常用道路照明燈的特性比較                             4. 結(jié)語 綜上所述，本文提出道路照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)針對(duì)道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)、高效的道路節(jié)能照明器材以及道路照明控制系統(tǒng)，提出有效的道路照明節(jié)