1、城市道路照明节能的基本原理及技术分析摘要：城市道路照明的节能是有潜力的,只要我们用心去挖掘,还能找出很多措施。我们应该大力推广绿色照明工程,建立优质高效、经济舒适、安全可靠、保护环境的照明系统,在满足城市道路照明的需求下节约更多的能源。本文结合作者工作多年的经验简析城市道路照明节能的基本原理及技术。 关键词：城市道路;照明;节能改造 Abstract: City road lighting energy conservation is a potential, as long as we work hard to mining, can find a lot of measures. We s
2、hould vigorously promote green lighting engineering lighting system, establish high quality, safe and reliable, economic and comfortable, protect environment, save more energy to meet the demand of city road lighting. This paper based on the basic principle and technical experience of city road ligh
3、ting energy-saving work of the author for many years. Keywords: city road lighting; energy saving; 中图分类号：J914 文献标识码：A 文章编号： 能源是我国发展国民经济,促进社会发展,人类赖以生存的条件之一。节约能源、可持续发展是当前我国的一个重要国策。城市道路照明在电能的消耗中占有很大的比例。据近两年的统计,我国的照明耗电占全国总发电量的 12% 以上,而城市道路照明又占照明耗电量的 30%以上,因此,城市道路照明节能是节能的一个重要方面。结合多年来的城市照明工作实践,对城市照明中的主要节能
4、措施进行初步分析,与大家共商。 1、 道路照明节能的意义 随着我国社会经济和城市建设的快速发展，主要为机动车交通和市民出行服务的城市道路照明也大大加快了前进的步伐。在改善城市环境、提高城市形象的同时，城市道路照明的耗电量也在快速增长。根据“中国绿色照明工程”的统计，目前包括城市道路照明和夜景照明在内的城市公共照明的年用电量约占全国总发电量的 3-4%。在我国建设节约型社会，积极推行节约能源和节能减排政策的形势下，道路照明节能已成为节约电能的一个不可或缺的环节。 2、路灯节能基本原理 早期的路灯节能产品，是以 SCR 可控硅移相调压实现功率（亮度）调节，其工作原理如家用调光台灯，就象调光台灯上不
5、能安装节能灯一样，这种设备不能控制带功率因数补偿电容的路灯。另外谐波电流电压产生电磁干扰，因此无法用于大功率照明节能。 经过历次技术革新，路灯节能产品不断升级换代。目前市场上路灯节电设备种类繁多，按控制方式可分为集中控制和单灯控制，按调节方式可分为固定降压、中途调节换档、碳刷无级调节，等等。但其基本的节能原理都是将供电系统的输入电压予以优化，采用 DVR（电网电压调节）技术调整剩余电压，使输送给灯具的负载电压为最适宜值，达到既实现节电又保证照明要求的双重目的。 根据电工学基本原理：P=V2/R。设灯具上施加的电压为 V，光源的阻抗（为简单比喻起见）设为阻性电阻 R，那么它在电压 V 下所消耗的
6、功率为 P，若适当降低电压到 V1 值，则这时消耗的功率 P1 将随电压的平方关系下降。而 P1 小于原有电压 V 时所消耗的功率 P，其有功节电率可表示为：%=（1-V12/V2）100%只要电压下降的幅度不超过额定电压的10%，则绝大部分电器设备均可无妨碍地使用。 3、合理选择照明光源 随着时代的进步,高效的光源正在出现,淘汰低效高耗的光源产品的活动正在展开。在城市照明中主要淘汰产品有白炽灯、高压汞灯。白炽灯由于光效仅有 10lm/w 左右,根据国际、国内的发展趋势,应在力所能及的情况下淘汰。而普通的高压汞灯光效也仅有 3040lm/w 左右,也应逐步淘汰。高压钠灯是一种成熟的光源,光效一
7、般在 100lm /w 以上,高的可达到 140lm/w,在目前的城市照明中应优先推广使用。LED 灯是近年新出现的一种光源,目前光效可达到 80lm/w,正处于成长阶段, 还有一些问题待解决,可有条件地选择性使用。对于设计者来说，我们应当帮助各地政府当权者逐渐摈弃“越亮，越气派；越亮，越有面子”的老传统老观念，合理引导各届政府部门合理选择光源。 4、选用高效低耗的照明器和电器 照明器的效率越高,则光通量的利用率越大。常规的照明器效率一般在 60%左右,若按“十一五”城市绿色照明工程规划纲要的要求,照明器效率达到 80%,在效率提高后,则可节电 30% 左右。因此在照明器的选用上不能用粗制滥造
8、的低效照明器。镇流器在城市照明中消耗的电能也是一个不可忽视的环节。普通的电感镇流器一般消耗的电能为光源的 15%,而节能型的电感镇流器和电子镇流器消耗的电能为光源的 10%左右。若采用节能型的电感镇流器和电子镇流器, 则在镇流器的功耗方面可节能 30%。因此我们在选用镇流器时,要按照城市道路照明设计标准CJJ45- 2006 中的规定“高强度气体放电灯宜配用节能型的电感镇流器, 功率较小的光源可配用电子镇流器。 ” 5、道路照明动态智能化管理 随着微电子技术、无线数据传输技术和现代电力电子技术的飞速发展,智能化道路照明控制系统也开始进入应用。智能化道路照明系统能够根据不同区域的不同功能需求,在
9、每天的不同时段、不同自然光照度或者不同交通流量情况下, 按照特定的设置, 实现对道路照明的动态智能化管理,既 T PO 管理(T IME 时间/ PLACE 地点 / OCCASION 场合)。智能化道路照明控制系统,通过综合考虑和分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度和交通流量等因素的场景控制方法,在微机中按照预设的控制策略,对道路照明进行动态智能化管理,控制路灯在不同情况 T T 作在不同状态实现多样化的道路照明场景,从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。智能化道路照明稳压系统如图 1。 图 1 智能化道路照明稳压系统结构图 该系统由变压器组、矩阵开关、控制模块、采样模块、检测
10、模块和人机接口等部分组成。基本思路是,在繁忙的时段,控制路灯保持原设计的照度；接近午夜时分,道路上人少车稀时,开始自动调整电压,通过对用电电压的智能控制,减少后半夜因城市整体的用电减少所引起的电压偏高而造成的大量电能浪费。控制过程是,通过测取城市道路车辆及行人的“时间-车辆(人)”统计规律,获取相应的照度调整率,依此来设计计算机的控制程序,根据照度调整率,从某一时刻开始,平滑地对路灯输入电压进行动态调整,使路灯输入电功率与实际照度要求达到最佳匹配,不仅节能,而且稳压,延长了路灯的使用寿命,达到了双重意义上的节能和节费。以常用的高压钠灯为例,智能控制方案设计及节能效果分析见表 1。 表 1 智能
11、控制方案设计及节能效果, 6、采用优质高效的照明装置 6.1 合理选用高效、节能的电光源 光源的节能主要取决于它的发光效率。道路照明应尽量选用高光效的光源，还应根据它的显色指数、使用寿命、调光性能、起点特性等综合考虑，合理应用。所有的高效光源都有其适用场所，决不能简单地用同一类节能光源来代替。城市道路照明应根据不同的道路情况，合理使用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯、LED 节能灯替换高压钠灯、高压汞灯等，其光源可按表 2 选取。 表 2 道路照明光源的适用场所 适用场所 光源种类 快速路、市郊道路 低压钠灯、高压钠灯、LED 节能灯 主干路、次干路 高压钠灯、金卤灯、LED 节能灯
12、 支路、住宅区道路 小功率高压钠灯、电子节能灯、LED 灯 市中心、商业中心等对颜色要求较高的场所 金卤灯、显色改进型高压钠灯、LED 灯 6.2 采用高效、光通维持率高的灯具 灯具是对光源发出的光进行再分配的装置，如果光源发出的光能大部分被吸收，能量的利用率太低，必然造成能源的极大浪费。衡量灯具的节能指标是光输出比 L.O.R（灯具效率） 。假如一个灯具的 L.O.R 是0.65，而另一个更高效的灯具的 L.O.R 是 0.79，则在使用同样的光源、消耗同样能源的情况下，后者的照度可提高 21.5%；而灯具光通维持率的高低决定着照明设计时的初始照度，若有一个灯具的光通维持率为 0.6，而另一
13、灯具为 0.7，若在同样场所、条件下使用，则照明设计的初始照度就可降低 16.7。由此可见，选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。 对于道路照明而言，还应使发出的光通量尽可能的落到被照的道路上，即应充分地提高灯具的光通利用系数 h。h 与灯具的安装高度 H、倾斜角度 q、配光方式、灯具效率等有关。同时，为了满足道路照明对眩光限制的要求，灯具的选择应严格按道路照明标准的规定执行。灯具的选择应严格按道路照明标准的规定执行。灯具及其配光方式一旦选定，合理选择安装高度 H、安装间距 S、倾斜角度 q 对提高道路照明质量及光通利用系数 h 是很重要的。根据笔者多年的经验，考虑照明各种参数要求、经济、节能及美观等因素，S/H 按 3:14:1、倾斜角度 q 在 510之间选取为好，对于气体放电灯（高压钠灯、金卤灯）其安装高度按其光通量大小确定，表 3 列出了各种规格的高压钠灯、金卤灯的最小安装高度，否则应采取措施如调节 q 的角度、采取遮挡。 表 3 照明灯具的最小安装高度 7、结语 城市道路照明是城市夜景照明的一个重要组成部分，并且作为城市最基本的构成要素之一，是展示城市形象的最直观的场所。城市道路照明的节能改造，对提高能源利用效率，减少不必要的能源浪费，有很重大的意义。
