城市綠色照明與路燈節能措施

摘要：隨著城市道路照明工程的日趨大型化，在日益緊迫的能源、環境危機以及“節能減排”工程促進下，“綠色照明”已成為現階段道路節能的指導思想。

城市照明是城市基礎建設的重要構成部分，為城市檔次和城市形象的提升發揮了積極作用。但隨著城市市政建設的飛速發展，城市道路照明工程也日趨大型化。據統計，十五年前全國城市路燈安裝約為300萬盞，而目前城市道路照明安裝功率已達2.5千萬千瓦，安裝路燈約1億盞，且約以每年20%的速度增長，年耗電量約590億度。面對日益緊迫的能源與環境危機，在“節能減排”工程的推動下，同時為緩解城市路燈照明對地方財政造成的壓力，路燈節能問題已逐步提到政府的議事日程上來。國家發改委、建設部即明確倡導城市道路照明建設要著力于改善照明質量和節能兩項工作，向“綠色照明”方向發展，在滿足行車功能、路面亮度、照度等要求的基礎上，實現國家資金與社會資源的高效利用。而城市道路照明種類繁多，標準不一，且城市道路照明節能與照明理念、以及電力電源產品技術尚有待完善，因此，深刻理解“綠色照明”和“情景節能”的重要內涵，對于糾正和引導城市道路照明節能中存在的誤導或錯誤，均具有重要意義。通過整理路燈照明節能工程中的相應技術信息，對“綠色照明”理念上反映的道路照明技術細節理念做一些簡單考慮，以便清理節能思路。

一、     我國路燈照明節能現狀

   目前LED白光技術取得了突飛猛進的發展，但要應用于城市照明系統仍有很多問題需要解決，高壓鈉燈仍是現階段城市照明系統的主要部分。關于高壓鈉燈節能，主要應用的有兩種方式：一是半夜燈。半夜燈方式主要指后半夜人、車流量較少時，關閉部分路燈以節約電能。這是路燈節能最早最直接的節能的方式，其優點表現為投資小，操作簡單；而缺陷也同樣明顯，即道路照明不均勻，易造成路燈壽命降低，間接增加道路路燈維護成本。

二是調壓。相對于半夜燈方式而言，調壓方式能有效延長燈具壽命，是較理想和經濟的節能方式。其中，傳統的調壓法節能包括：（1）自禍降壓式調節方法。無諧波污染，可靠性較強，缺乏升壓、穩壓功能，只能保證固定的降壓，很難從中挖掘出推廣使用的潛力。（2）晶閘管斬波型節能方法。與前者不同的是，這種方法電壓調節精度高、速度快，并能實現分時段的實時電壓調整，且體積小，成本低，易于普遍推廣。

綜合兩者的優缺點來看，由于現階段城市道路照明設備多以氣體放電為主，采用交流斬波調壓節能方法的可行性更高，除避免諧波污染外，在穩壓、降壓與延長燈具使用壽命上也具有明顯功效，有助于節約照明系統維護成本。就此而言，交流斬波調壓節能方法更符合目前低污染、電力電子技術高頻化的燈具產生趨勢，相信未來會得到更廣泛的應用。

二、     道路照明節能設置與“綠色照明”

如前所言，“綠色照明”的實施宗旨是發展高效照明工具與改善居民生活質量，以低能耗獲取較佳的照明效果，為城鎮居民營造出經濟、舒適和環保的照明環境。而部分地方政府主管部門及經銷商，將綠色節能單純視為增加節電率，并將其作為招投標中的硬性要求進行了規劃，沒能很好地考慮到照度情景要求，以致于工程完工之后，出現了種種不盡如人意的情況。因此，除進一步加強燈具技能措施外，道路照明同樣應考慮到滿足居民需求，從照明設置的節能方面進行商討。

（一）照度標準

  照度標準通常指水平照度，指各類場所人工電器照明照度水平值，《城市道路照明設計標準》（GJJ45-91）就是其中較重要的一項設計規范。照度的衡量指標主要包括：照明好壞對看清物體的影響，舒適度，視角功能、節能等因素。在地區照度水平的選定中就應嚴格執行相應道路照明標準。新標準實行后，城市道路照明設計除選用其中部分標準外，應注意到新舊標準間的差別：新標準強調的是工作面上的平均照度與照度范圍。作為節能設計的重要技術參數，應嚴格貫徹執行。

（二）主車道照明節能設置

桿柱式、高桿式和高欄式等市政道路照明設置的優勢不一，在城市路燈節能尤其應注意到這一點，以求以最經濟的能耗獲取最佳照明效果。

   其中目前主車道照明普遍采用的桿柱式設置就應注意到以下幾點：氣體放電燈桿高于10~15m范圍內最經濟，同時安裝高度設計應參考光源光通安裝燈具的最低高度值，如安裝高度10m以上，燈具的光源光通量（1m）就應在25000以下；在保證合理照度和預制眩光要求的基礎上，懸臂長度應低于桿柱高度的1/4；將燈具安裝傾角（或稱懸臂傾斜角度）控制在5º以下，則可能同時兼顧車行道與人行道照明利用率，在節能同時，滿足正常的居民出行需要。

三、     城市道路照明的燈具節能措施

   在城市道路照明節能的渠道與方法方面光源選擇、控制系統、功率因數以及定期維護等內容，對于環保節能也存在有不同程度的重要意義。

（一）光源的選擇

節能光源和燈具的選擇歷來是路燈節能的重要內容，如選用不當，可能會增加電能損失達30%~40%。因此，在新建市政道路與老城區路燈節能改造的過程中，都應盡量考慮到光源的經濟性、維護費用、發光效率、光色和顯色性以及相配套的鎮流器，等等。因此，在現階段的路燈節能建設中，應加速推進高壓鈉燈取代白熾燈，高壓汞燈的節能工程。應注意的是，高壓鈉燈除滿足上述要求外，其抗銹蝕能力、光通維持性與維護系數也相對較高，是目前城市路燈照明的最佳經濟選擇。

（二）合理設置路燈的控制開關

在路燈的開關控制方面，要力保準確、便捷和安全的基本原則，包括人工、光電自控、時鐘自控以及微機控制的應用在內都應首先符合以啟閉時間準確的要求，這也是節電的重要內容之一。以裝燈容量700KW計算，在路燈啟閉時間控制精確的前提下，每天減少亮燈5min，年節電可達2180KW·h；目前的半夜燈、長夜燈管理模式則可以采取自動時間控制開關，在深夜人、車流量較少時，在不影響道路正常照明的基礎上，可自動控制路燈熄滅一半；老城區路燈正常照明線路可能在建設時未考慮到節能的諸多事項，則可以采用線路加裝節能裝置的方式，可節電20%左右；此外，部分線路電壓波動較大的，對于電設備少時電壓升高的耗能問題，可通過增加穩壓器控制電源電壓的形式，取得節能效果。

（三）降低照明線路無功損耗

相當部分的城市路燈照明屬于感性負荷，電源需要供給有功功率與無功功率。其中，無功電流在經由線路系統時，必然會因導線電阻造成電能損失，且可能導致如下損害情況的出現：電力損耗增長，無功電流引起的電壓降低和電力損失也會影響到路燈亮度和照明質量；功率因素愈低，電力降低愈大；影響電費收費率等。因此，在照明線路應保證裝設有必要的電容補償，且有功功率為0.9~0.95，將電容器組從電源側接入，可提高功率因素即無功功率降低至最低限度。而采用三角形接法在補償電容組接入電源時，同時要注意到功率因素補償的自動控制，需保證控制器指令感性負載功率因素依據大小分布組合并確定電容器臺數，使功率因數保持在0.95左右，通過改善功率因素，實現節能目的。

  此外，提高設備自然功率因數也是照明線路節能的重要方法，如將變壓器負荷控制于75%~80%，正確選用照明變壓器容量等。

（四）定期維護路燈系統及燈具

  在長期使用以及經受粉塵、暴曬或雨淋一場環境作用的過程中，城市路燈系統難免會因相關故障造成節能效率的降低。就燈具造型、結構形式而言，較多的燈具都采用了反光板以增強發光效率。而道路路燈燈具的長期使用，反光板會逐漸銹蝕，進而導致反射率和亮度的降低；燈具玻璃也可能粘附油污、粉塵等，使玻璃透明度無法保證正常光通量。燈具照明作用的發揮，實質上即光通量經玻璃燈罩覆蓋至其設計范圍。據統計，高效燈具的光通量利用率可達70%~80%；而低效率燈具僅有45%左右。因此，低效率燈具的使用實質上就是電能浪費，定期維護燈具、力求燈具保證正常發光效率是綠色節能的重要途徑之一。

四、     結語

   總之，節約能源、綠色環保是當前我國經濟高速發展對于能源戰略的客觀需要，城市道路照明設計單位及設計人員都應當深刻領會“綠色照明”的科學內涵，從節電設計方案抓起，積極應用高效電光源、燈具以及先進的控制方式，力求打造出節能高效的道路照明工程。

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