1、浅析路灯节能设计摘要：本文作者分析了城市路灯照明设计中存在的问题，并提出了相关的节能措施。 关键词：路灯；节能设计 中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号： 随着我国照明事业的不断发展，照明技术的不断提高，路灯照明节能设计是路灯管理中很重要的一项前提工作，只有经过不断的探索，实践，为了节能，应在各种照明的标准、规程和条例中把照明节能作为重点列入其中，并采取经济办法支持照明节能，照明节能工作也会得到重视和较大的发展。 1 城市路灯照明设计中存在的问题 路灯照明节能设计主要的途径有两种：一是加装节能控制设备，二是采用高效的节能型光源，也就是使用发光效率高的光源。从实际应用的角度来看，第一
2、途径用于新建的照明工程。对于已有的照明工程，因需更换所有灯具，初期投入资金和人力比较大，在不能分批分次更新灯具的照明场所，这样做一次性投入太大，使许多单位望而却步。 1.1 城市照明设计运行不符合实际 据调查，我国很多中小型城市在午夜 12 点后，道路上人流车流明显减少，凌晨 2 点以后，道路上更是人烟稀少。在这样低交通流量的道路上仍然保持较高的照度是明显没有必要的。另外，在半夜后因电网电压普遍升高，照明光源功耗随之增加，但光源的使用寿命减少，增加了路灯照明设施的维护成本。因此，可以根据不同路段、时段，考虑降低标准运行，达到节能降耗的作用。 1.2 城市照明设计未严格按标准执行 在部分城市道路
3、建设中，路灯照明设计没有严格按照城市道路照明设计标准 （CJJ45-2006）执行，有的城市要求照明越亮越好，灯杆间距偏小，单灯功率偏高；照度严重超标，有些道路照度甚至超过 100LX，但道路纵向均匀度、交汇区照度等标准仍不达标。有的城市盲目选用多火灯，重装饰轻功能，道路的照明标准不达标。 城市道路照明设计标准（CJJ45-2006）中有明确的节能标准，应严格按照标准中的照明功率密度值（LPD）执行。 1.3 高效节能产品推广力度不足 随着半导体（LED）照明产业和太阳能技术的发展， 涌现了二种高效节能照明产品，即 LED 照明光源和太阳能电源，LED 照明虽然发光效率高，但投资成本过大，推广
4、受到限制。太阳能路灯虽然节能效果好，由于受到太阳光年总辐射量和蓄电池功率及使用寿命等因素的影响，目前道路照明尚未大规模推广使用。根据统计，在阴雨天地区，太阳能蓄电池的功率大约是额定功率的 5-15%。因此，LED 照明和太阳能路灯技术的发展有待进一步提高。但在夜景照明中，LED 光源色彩丰富、形态多变、程序化控制的特点可以得到淋漓尽致地发挥，所以推广迅速。 2 路灯照明设计中节能技术的应用 2.1 设计时采用电容补偿，提高功率因数 路灯光源目前基本采用气体放电灯，应用最广泛的是高压钠灯，其功率因数一般在 0.45 以下，导致路灯线路无功功率较大。因此在城市道路照明设计标准 （CJJ45-200
5、6）中，要求气体放电灯应加电容补偿，补偿后线路的功率因数应不小于 0.85。由于路灯设施是均匀分布在道路纵向两侧，单灯功率小且功率分散，由路灯电源至路灯灯具的低压配电线路较长，道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段。因此，单灯分散补偿优于路灯电源处集中补偿。 2.2 设计采用灵活的控制方式降低路灯功耗 对于现行安装于快车道路灯的双侧对称布置（或者双侧交错布置）的双胃双灯或一高一低路灯，可以实施全夜灯和半夜灯运行方案，也就是在前半夜，两个光源全亮，后半夜关闭其中一个光源。在人流、车流大大减少的时候，可以实施降低路灯标准设计运行，即在保证照明标准均匀度基本不变的前提下，降低充度和照度标准，由快车道
6、路灯运行标准降低为主千道运行标准。这种关闭半数光源的方式节电效果直接而且显著，节能运行时段节能达 50%，总体约在 30%左右。如果城市路灯实施了集中控制，这种方式十分方便、灵活，就是在重大活动期间也可以很快地调整路灯的运行方案。 3 城市路灯照明节能设计的措施 随着我国“绿色照明工程”在路灯照明中的实施，越来越多的节能技术和节能产品在路灯照明工程中得到广泛应用。 3.1 全面合理的控制方式路灯照明设计应采用光控、时控相结合的方式，并具备手控方式。照明设施还应设置全夜、半夜分组控制，通过控制关掉半夜灯组， 来达到节能的目的。如机动车道采用全夜灯，人行道采用半夜灯。可采用下半夜能自动降低灯泡功率
7、的功率转换型镇流器，以降低灯泡消耗的功率。以上方式可以结合道路实际，选用一种或多种方式相结合，节能效果明显。 3.2 选用光效高的照明光源在适当考虑光源显色性的基础上，使用高效光源，是照明节能的重要环节。目前技术成熟，应用广泛的道路照明光源是高压钠灯、金属卤化物灯。LED 光源是照明领域的又一个重大技术创新。LED 灯的耗电量仅为普通白炽灯的 1/10，而其寿命却可延长 100倍，特别符合绿色照明的理念和要求。但是由于技术的原因，LED 和相比传统照明光源在成本和发光效率较差，在道路照明领域的应用上有待于进一步的开发和研究，但在夜景照明领域应用良好。 3.3 选用优质电器元件高压钠灯和金属卤化
8、物灯等气体放电灯，在燃点时都是弧光放电，灯泡负的伏安特性，即电流增大时，灯泡电压不是升高而是下降，必须串联一具有门的伏安特性的元件来平衡这种负特性，具有此特性的元件称为限流器或镇流器。普遍采用的是电感镇流器，其本身有一定的功率损耗。优质镇流器具备阻抗稳定性和伏安性好，功率因素高，功率损耗低等特点。这样才能稳定灯泡工作电流，延长灯泡使用寿命。 3.4 合理确定照明标准应严格执行建设部颁布的城市道路照明设计标准 （CJJ45-2006） ，照明标准是一个完整的标准体系，包含照度（或亮度） 、均匀度、眩光限制、环境比等等。而在达到照明标准的同时还要满足照明节能标准，所以道路照度（或亮度）的设计指标并
9、不是越高越好。首先，根据城市规模和道路等级，按照快速路、主干路、次干路、支路合理设计照明标准值。通常做出几种方案进行分析比较，从中选取既经济合理又节能的方案。 3.5 降低无功损耗，合理确定供电半径现在城市供电质量不断提高，电网电压日趋稳定正常，而到下半夜当用电明显减少时，供电电压升高较多，则照明用电量的功耗也随之上升。现在有关单位制造节能器，安装在照明线路内，能按照设置的电压值自动投入运行，当电网电压低于设置电压时，负载电压直接由电网供电，节能器不参加工作，当电网电压高于设置电压时，节能器自动投入工作，电网电压经节能器降压供给负载， 使照明设备始终在额定电压下运行。 3.6 采用计算机智能监
10、控系统。随着路灯数量的迅猛增加，其管理维护工作成为路灯管理部门的沉重负担。采用计算机监控系统，可实现路灯开关灯时间的科学规范，根据季节和天气变化自动确定开关灯时间，计算机监控系统一般具有遥控、遥信、遥测功能，并能够自动备份数据，自动报警，可以极大地提高路灯维护的工作效率。 参考文献： 1 王赞维.路灯系统节能控制实例J.节能与环保，2009， （11）. 2 肖健.路灯智能节电及其远程监控系统的设计研究D.上海交通大学，2007. 3 虞建闵.太阳能道路照明应用的技术与经济分析J.光源与照明，2012， （2）. 4 陈发强.路灯照明与技能探讨优化路灯照明设计节约用电J.科技资讯，2010， （9）. 5 蔡红斌电气与 PLC 控制技术M北京：清华大学出版社，2007 6 王兆安电力电子技术M北京：机械工业出版社，2009.
