本站原创摘 要本文概述了城市道路照明中的节能设计所能采取的措施和节能的效果.
关 键 词道路照明；节能设计；智能照明节能控制
中图分类号TU99文献标识码A文章编号1674-6708（2013）92-0141-02
节约能源是发展经济、稳定社会的一项重要任务.能源的种类很多,但是电能是最基本、使用最广泛的一种能源.2004年以来,随着我国社会主义市场经济的高速发展,很多地方都出现了“电荒”,甚至因缺电而不得不采取“拉闸限电”等措施.因此节约电能,以保障经济持续快速发展,成为了我们急需解决的一个重要问题.
据《发展中的中国城市照明》数据,中国路灯总盏数约为900万盏,年用电量约850亿千瓦时,占中国总发电量的4%至5%,道路照明年总经费约500亿元.因此,在保证道路照明的功能前提下,节约电能对国家的经济发展有很大的作用,所以探讨道路照明的节能非常有必要.
照明设计是实现节能的核心环节,应该给予高度的重视.在进行道路照明的设计时,应该提出多种方案,并进行节能计算,在满足照明标准要求的前提下,进行综合经济分析比较,然后选择最佳的方案,切忌随心所欲,凭经验办事.
照明节能是一项系统工程,要从提高整个照明系统的每个环节的效率来考虑.道路照明的节能设计主要从以下几个方面进行考虑：1）合理确定道路照明标准值；2）选择高效率节能灯具和高光效照明光源,选用节能型镇流器；3）进行单灯无功补偿,提高线路功率因数,降低线路损耗；4）夜半降压节能和照明智能控制.下文将对以上四点进行具体讨论.
1合理确定道路照明标准值
道路的照度（亮度）标准值,直接决定着所需光通量的大小,而光通量又基本决定了光源的功率大小,因此,照度（亮度）标准值的大小基本决定了光源功率的大小.机动车道设置照明的目的是为驾驶员创造良好的视觉环境,以达到保障交通安全、提高交通效率、降低犯罪和美化夜景的效果.非机动车道和人行道的设置照明的目的是为行人提供舒适和安全的视觉环境.节能设计不是靠降低照明水平来实现的,而是在满足照明功能的前提下再考虑节能的.因此,在确定道路照明标准时,应根据道路的等级,确定合理的照度标准,并根据车辆行驶速度、交通流量等实际因素,和考虑城市的性质、规模选择低档值或高档值.《城市道路照明设计标准》C45-2006中规定的数值基本上是满足机动车驾驶员视觉作业要求的合理数值,再提高路面高度水平,对驾驶员的视觉作业没有太大的帮助,反而会造成能源浪费、光污染、光干扰等负面问题.因此在进行道路照明时不应盲目追求高标准,避免进行高亮度的攀比,走出“越亮越好”的认识误区.
2选择高效率节能灯具和高光效照明光源,选用节能型镇流器
照明光源的光效,直接决定着相同的光通量耗电的多少,也决定了光源的功率,因此在照明设计中显得非常重要.常用照明光源光效由高向低为低压钠灯、高压钠灯、金属卤化物灯、三基色荧光灯、普通型荧光灯、紧凑型荧光灯、高压汞灯、卤钨灯、普通白炽灯.目前,道路照明的光源应采用高压钠灯、金属卤化灯等传统高光效光源,并尝试采用LED灯等新型高效光源.步行街,人行道等也可采用小功率金属卤化灯、细管径荧光灯和紧凑型荧光灯.不应采用高压汞灯、卤钨灯和白炽灯等低光效光源,避免造成能源浪费.根据计算,250W高压钠灯的光通量等于甚至超过400W荧光高压汞灯,替换后的节电率达到37.5%,在道路照明设计中,必须对光源的选择加以重视.
目前,我国绝大多数气体放电灯使用传统型电感镇流器,其优点是寿命长、可靠性高和低,而其缺点是体积大,而且功率损耗大,约为灯功率的20%～25%,是一种不节能的镇流器.
电子镇流器的优点是节能,其自身功耗低,只有3～5W的功耗,而且功率因数高、灯光效率高、重量轻、体积小、可调光、允许电压偏差大,能使灯的总输入功率约降低20%.
节能型电感镇流器通过优化铁芯材料和改进工艺等措施降低自身功耗,一般可降低20%～50%,使灯的总输入功率下降5%～10%,其能耗介于传统型和电子型镇流器之间.
综上所述,选择节能型镇流器能使灯的总输入功率降低10%～20%,在节能效果上相当可观.在道路照明设计中,高压钠灯和金卤灯等高压气体放电灯应选用节能型电感镇流器,在小功率范围可选用电子镇流器.
3进行单灯无功补偿,提高线路功率因数,降低线路损耗
气体放电灯（一般采用节能型电感镇流器）的自然功率因数一般在0.4～0.6之间,所以照明线路的功率因数较低.为提高线路的功率因数,减少线路损耗,利用单灯补偿更为有效,措施是在镇流器的输入端接入一适当容量的电容器,可将单灯功率因数提高到0.85～0.9.进行无功补偿后,功率因数提高到0.9,以250W高压钠灯为例,电流由补偿前的3.10A降低为1.61A,为补偿前的52%,相应的线路损耗将只有原来的27%,节能效果相当显著.
4半夜灯降压节能和照明智能控制
在深夜普遍降低路面亮度（照度）是节能效果最为明显的一项措施.目前采取这种措施的国家和地区都非常多,由于深夜车流量减少,应该普遍推行这一措施.对于主干路和次干路,正常照度较高,可以考虑深夜降低照度.但居住区夜间行人的安全和住户安全极为重要,且照度本来就不高,即使再降低,节能效果也不明显.主要采取的措施有：1）采用双光源灯具,深夜关闭一支光源,即节能,又不会影响均匀度,但灯具和电缆投资；2）采用深夜关掉不超过半数灯具的方法（隔盏关灯）,缺点是简单实用,但需要多敷设一根供电电缆,也会导致路面照度均匀度降低；3）采用深夜能自动降低路灯光源功率的装置,如双功率镇流器、有载调压变压器、降压装置等.
照明控制选择合理的控制方式,比如时控和光控相结合的智能控制方式,根据所在地区的地理位置和季节变化合理确定开关灯时间,这样才能够做到需要开灯的时能立即开启,需要关灯时能及时关闭,最大可能的缩短灯具的点然时间,达到节能的目的.
目前,道路照明智能控制器已经在许多地区推广,并广泛应用,取得了显著的节能效果.它不仅可以实现半夜降压节能,还具有时控和光控相结合的控制功能,并且可以实现软启动和稳压功能,延长气体放电灯的使用寿命.另外,智能照明控制器安装在照明线路的最前端,除设备本身外,不需要另外增加设备和投资,简单可靠.据相关计算,使用道路照明智能控制器的节能效果达30%以上,因此,在道路照明设计中应该广泛采用.
5结论
以上四个方面,是道路照明设计中采取的主要措施,具有显著的节能效果.同时,在设计中应采取其他的节能措施如使三相负荷平衡等,并定期进行灯具清扫、光源更换等.