西安地鐵照明節(jié)能技術(shù)的綜合分析及應(yīng)用

1、西安地鐵照明節(jié)能技術(shù)的綜合分析及應(yīng)用摘要：通過(guò)西安地鐵LED節(jié)能燈具的試點(diǎn)，對(duì)于LED燈具使用選型及節(jié)能 效果等問(wèn)題進(jìn)行探討，并提出相關(guān)建議。并通過(guò)大量數(shù)據(jù)分析、對(duì)比及處理，得 出地鐵大面積推廣LED燈具的可行性分析。關(guān)鍵詞：西安地鐵LED燈具節(jié)能西安地鐵照明情況現(xiàn)狀西安地鐵照明按負(fù)荷的重要程度共分類為三級(jí)負(fù)荷，一級(jí)負(fù)荷為應(yīng)急照明、 節(jié)電照明及疏散指示；二級(jí)負(fù)荷為一般照明、導(dǎo)向照明；三級(jí)負(fù)荷為廣告照明。 控制模式分為中央級(jí)、站級(jí)及就地級(jí)三級(jí)。運(yùn)營(yíng)高峰期采用正常照明模式，全部 燈具開(kāi)啟；低峰時(shí)段采用節(jié)電模式開(kāi)啟約三分之二的燈具；收車后采用停運(yùn)模式 只開(kāi)啟應(yīng)急照明約三分之一的燈具。目前西安地鐵二號(hào)

2、線一期工程共計(jì)17個(gè)車站全部使用T5系列直管熒光燈 和節(jié)能燈，全線熒光燈管總數(shù)合計(jì)45395根，總功率約1136KW。加上電子鎮(zhèn)流 器及線路用電負(fù)荷約為181KW。自2011年9月16日試運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)更換了 4280根熒光燈管，另有約3000根已損壞燈管和筒燈正在更換中，運(yùn)行八個(gè)月以 來(lái)燈管損壞率約16%，平均每月燈管損壞900多根。前后共動(dòng)用400多人次更換 燈管。全線各種熒光燈具全部開(kāi)啟后，每日用電約2.4萬(wàn)度（按18小時(shí)/天計(jì)算）， 約占全部動(dòng)力照明的20%左右。電費(fèi)在2萬(wàn)元以上，全年預(yù)計(jì)照明電費(fèi)在700 多萬(wàn)元。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的方針政策，建設(shè)集約型環(huán)保企業(yè)。西安地鐵積極進(jìn)行 各種

3、節(jié)能方面的實(shí)驗(yàn)與推廣。針對(duì)照明節(jié)電技術(shù)，率先在大明宮西站和龍首原站 非付費(fèi)區(qū)使用了 LED照明燈具。本文將根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)及綜合分析，為現(xiàn)有線路 及今后線路進(jìn)行更大規(guī)模的推廣與應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。2、LED工程應(yīng)需重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題LED的驅(qū)動(dòng)電源問(wèn)題由于用220V的市電輸入2.4-4.8V電壓輸出對(duì)LED燈具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此電 源必須解決降壓、整流及驅(qū)動(dòng)效率的問(wèn)題。除此外是否經(jīng)得了高溫高濕，是否過(guò) 得了高壓安規(guī)（UL），是否過(guò)得了電磁兼容（EMC/EMI），也都是些硬性指標(biāo)，也 決定了 LED節(jié)能燈的真實(shí)壽命，木桶效應(yīng)中，電源壽命就是LED節(jié)能燈壽命的 短板。目前市面上電源設(shè)計(jì)分外置性和內(nèi)置性，地鐵在選

4、用的過(guò)程中，如果空間 足夠，應(yīng)盡可能選取外置型驅(qū)動(dòng)電源，因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升 高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源外置，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就 降低了燈具的溫升。對(duì)延緩LED的光衰有利。作為整個(gè)燈具的短板，LED電源 損壞后的分離更換，也是節(jié)約成本增加效益的一種重要手段。LED燈具的光衰問(wèn)題LED作為一種導(dǎo)體固體發(fā)光器件，較之其他發(fā)光器具有更長(zhǎng)的工作壽命， 其亮度半衰期通常可達(dá)到十萬(wàn)小時(shí)。但LED的長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)光衰引起老化，尤 其對(duì)大功率LED來(lái)說(shuō)，光衰問(wèn)題更加嚴(yán)重。在衡量LED的壽命時(shí)，僅僅以燈的 損壞來(lái)作為L(zhǎng)ED壽命的終點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該以LED的光衰減百分比來(lái)規(guī)

5、定 LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。直接影響光衰的主要原因?yàn)長(zhǎng)ED燈具 的發(fā)熱造成的。LED燈具的解決其散熱問(wèn)題就顯得尤為重要了。因?yàn)長(zhǎng)ED的光 衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān)，散熱不好結(jié)溫就高，壽命就短，依照阿雷紐斯 法則溫度每降低10C壽命會(huì)延長(zhǎng)2倍。從Cree公司發(fā)布的光衰和結(jié)溫的關(guān)系圖 中可以看出，結(jié)溫假如能夠控制在65C，那么其光衰至70%的壽命可以高達(dá)10 萬(wàn)小時(shí)。所以選用LED燈具要重點(diǎn)關(guān)注其產(chǎn)品三個(gè)方面1、LED燈珠襯底的散 熱能力；2、燈珠的封裝工藝；3、光源的散熱器設(shè)計(jì)及選型。只有做好上述三個(gè) 方面才能保證LED照明燈具的壽命。LED燈具燈罩問(wèn)題燈罩是對(duì)LED節(jié)能燈進(jìn)

6、行二次配光的。如不加燈罩或者透明燈罩，無(wú)二次 配光，看得見(jiàn)LED燈珠，直視會(huì)很刺眼，且物體照射發(fā)虛。磨砂燈罩能看見(jiàn)LED 光源，物體也部分發(fā)虛。優(yōu)質(zhì)的LED節(jié)能燈，普遍采用光擴(kuò)散材料，在LED光 線到達(dá)燈罩時(shí)，將光線擴(kuò)散開(kāi)去，點(diǎn)亮后看不見(jiàn)LED光源，LED節(jié)能燈成為一 個(gè)大的光源，照射物體不發(fā)虛，且光擴(kuò)散型燈罩普遍透光率在80%以上，效果好。 所以地鐵中應(yīng)用LED節(jié)能燈具應(yīng)該充分考慮選用優(yōu)質(zhì)燈罩，使乘客不至于產(chǎn)生 不舒服的感受，影響客運(yùn)服務(wù)。3、實(shí)際工程應(yīng)用情況目前西安地鐵二號(hào)線，在龍首原及大明宮西兩個(gè)站非付費(fèi)區(qū)共計(jì)安裝了 1086盞LED節(jié)能燈具，自安裝至今已運(yùn)行了一年半時(shí)間，基本未出現(xiàn)損壞

7、?，F(xiàn) 場(chǎng)照度測(cè)試也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通燈具。目前情況完全可以在滿足設(shè)計(jì)照度要求的情況 下，用減少燈具或者用更小功率LED燈具進(jìn)行大范圍推廣，以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能 降耗的目的。4、經(jīng)濟(jì)回報(bào)分析4.1資金投入及回報(bào)周期二號(hào)線傳統(tǒng)燈具30000小時(shí)支出的費(fèi)用表及LED光源的成本費(fèi)用（LED燈具價(jià)格參照國(guó)內(nèi)中高端產(chǎn)品價(jià)格）:1、熒光燈管使用壽命按照6000小時(shí)計(jì)算；維護(hù)人工費(fèi)：按6分鐘即0.小 時(shí)換一支，人工費(fèi) 10 元/小時(shí)計(jì)算，45387*（30000/6000）*0.1*10=226935（元）， 約為22.7萬(wàn)元。2、兩種燈具費(fèi)用差價(jià)計(jì)算方式：30000小時(shí)/使用壽命*產(chǎn)品單價(jià)*產(chǎn)品數(shù)量 /10000=1

8、121-401.7=719.3 萬(wàn)元。3、總結(jié)：二號(hào)線選用LED光源在三萬(wàn)小時(shí)質(zhì)保期內(nèi)，燈具費(fèi)用比傳統(tǒng)燈具 費(fèi)用多付719.3萬(wàn)元，帶來(lái)的節(jié)能電費(fèi)效益和人工成本節(jié)約費(fèi)用合計(jì) 1563.1+22.7=1585.8萬(wàn)元。兩者相減，產(chǎn)生效益1585.8-719.3=866.5萬(wàn)元。在電 價(jià)持續(xù)上漲所帶來(lái)的壓力下，使用LED節(jié)能燈具能為西安地鐵二號(hào)線節(jié)省相當(dāng) 龐大的電力資源。結(jié)論：使用30000小時(shí)即4.6年（30000/（18*365）=4.6）節(jié)約費(fèi)用1536.1萬(wàn)元，平 均每年節(jié)約電費(fèi)1536.14.6=334 （萬(wàn)元）。二號(hào)線采購(gòu)LED光源預(yù)計(jì)投入1121萬(wàn)元，投資回報(bào)期1121334=3.36 （年）以上計(jì)算不含普通照明產(chǎn)品因壽命較短，耗能較高而額外產(chǎn)生的：更換重復(fù) 采購(gòu)費(fèi)；人員勞動(dòng)強(qiáng)度；產(chǎn)生大量的二氧化碳，加劇溫室效應(yīng)；對(duì)空調(diào)的額外 負(fù)荷等，根據(jù)上述計(jì)算，單是燈管更換一項(xiàng)，30000小時(shí)潛在節(jié)約400多萬(wàn)元。結(jié)語(yǔ)通過(guò)西安地鐵二號(hào)線兩個(gè)站的試點(diǎn)，大面積推行LED節(jié)能燈具是可行及非 常必要的。實(shí)際應(yīng)用中，還需更多的關(guān)注燈具制造廠家的全產(chǎn)業(yè)鏈的制造能力、 LED芯片封裝、驅(qū)動(dòng)電源及散熱問(wèn)題。隨著這些技術(shù)的不斷提高，LED燈具壽 命會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，價(jià)格更低。并通過(guò)EMC能源合同管理