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技术文章 / 城市景观亮化市政道路照明设计及节能措施_户外亮化-凯耀明科技-甲级资质,承接灯光亮化工程

城市景观亮化市政道路照明设计及节能措施

     随着城市的发展和科学的进步以及人们对美好生活的向往,城市照明的社会意义愈发凸显。城市照明分为功能照明和景观照明两部分。道路照明作为重要的城市基础设施,起到保障交通安全、提高交通运输效率、方便人民生活、满足治安防范需求和美化城市环境的作用。

     景观照明起到塑造城市夜间形象,增加城市魅力,丰富人们夜间生活的作用。作为一名照明行业的从业者和城市照明职能部门的管理者,在实际工作中,发现城市道路照明设计与后续维护管理存在一定的脱节问题。因此,浅谈几点关于道路照明设计与维护管理的思考。

一、关于照度标准与节能指标的矛盾 

       随着城市建设的发展,针对于已成型道路的道路照明设施改造,是解决既有道路的照明功能欠缺的主要手段。既有道路不同于新建道路,相关城市基础设施、设备存在不可移动性。 例如,树木作为有生命的城市基础设施存在不可移动性。已成型道路两旁或中间的行道树随着时间的推移,树身增高、冠幅扩大,成荫成林。并且,园林管理部门出于行道树造型美观的目的,对树木开叉较低,树冠幅面所占跨度大的树木,也不同意进行大幅度修剪。

      因此,造成了树木对于路灯光线遮挡严重,灯具光线不能有效投射于路面,灯具功率不能充分利用,需要相应增加灯具功率,才能满足照度标准。 然而,在《城市道路照明设计标准》( CJJ45-2015)中,机动车道路照明以功率密度作为照明节能的评价指标,对灯具功率予以了相应限制。节能指标要求灯具功率在限值内,没有充分考虑树木遮挡导致的照度损失。设计出图必须满足节能强制性规范的限制,只能满足理论计算照度,不能满足实际所需的照度标准。因此,照度标准与节能指标存在着标准上的矛盾。 

    本人认为,照度标准的满足应是前提,只有在充分满足使用功能要求的基础上,才能考虑相应节能标准。因为仅为满足节能指标,而致使道路照明不能满足照度标准,不能给驾驶员及行人带来安全的照明环境,无疑是得不偿失。 例如:在湘潭市河东主要道路的照明改造中,led户外景观灯具生产厂家灯光效果图工程师设计根据《城市道路照明设计标准》出的设计图,理论上是既能满足照度标准又能满足节能指标。但当时,湘潭市灯饰管理处提出这些道路两侧已有的高大乔木对光照存在阻挡,应相应提高光源功率以满足实际照度要求。 

     故此,凯耀明科技工程师建议道路照明应优先考虑照度标准,满足使用要求。在此基础上,应采用节能型灯具以及高效节能的附属设施,尽可能降低功率损耗,以此减小能源消耗,实现节能。道路照明节能的原则应是在保证不降低视觉要求,不降低照度标准的前提下,力求减少照明系统中光能的损失,最有效地使用照明能源。

二、关于照明线路的整合 

     照明供电网络由馈电线、干线和分支线组成。馈电线是将电能从变电所低压配电屏送至照明总配电箱的线路,干线是将电能从总配电箱送至各照明分配电箱的线路,分支线即从照明分配电箱分出接至各个灯的线路。


 三、合适的照度

  在我们城市道路照明节电工作中,合适的照度是首先要重视的问题。我们要按照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006标准要求,根据城市道路的性质和规模,进行城市道路照明设计。提出多种符合照明标准要求的设计方案,进行综合性技术经济分析比较,从中选出技术先进、经济合理又节约能源的最佳路面照度值和照明功率密度值。不能脱离《城市道路照明设计标准》,片面追求亮度,追求美观,追求奢华。

  四、电容补偿

  城市道路照明的光源主要是气体放电灯,其起动电流大、功率因数较低,一般均在0.45以下,这样就会造成回路电流大,线路上产生较多的损耗。《城市道路照明设计标准》中要求气体放电灯应加电容补偿,补偿后功率因数应不小于0.8。但标准中并没有明确是集中补偿还是单灯分散补偿。目前两种电容补偿方式均在使用。本人认为,由于路灯设施是均匀分布在道路两侧,由电源至路灯灯具的低压配线较长,道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段,采用路灯电源处集中补偿方式,并不能减少低压配线的耗电。而采用单灯分散补偿,无疑可以减少路灯电源至灯具这一段线路上产生的损耗,将起到良好的节电效果。

  五、实行半夜控制

  半夜关闭半数光源的方式节电效果直接而显著,节电运行时段节电达50%,总体约达30%左右。目前,我市普遍采用这种半夜控制方式,采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施,关闭部分光源,节电效果十分明显。但是,采用“亮一隔一”或“亮一隔二”方式时,将造成道路照度均匀度不好。单侧布灯时,不宜推广关闭半数光源的方式。若选用这一方式,则后半夜车道明暗悬殊,照度均匀度远低于设计标准的要求。在实际运用中,笔者认为可采用双光源灯具方案,两个光源可等功率或不等功率。采用这种布灯方案时,上半夜两个光源全亮,后半夜关闭其中一个光源。这种方式,对照度均匀度基本没有影响,单侧布置、交错布置、对称布置时,均可采用这一方案。

  四、智能光源降压-稳压-调光技术,

  智能光源降压-稳压-调光技术,是将装置安装在路灯配电回路的起端,在前半夜控制路灯回路为全压,接近午夜时分,车稀人少时降低电压。它的节电原理有二,其一是高压钠灯的亮灯维持电压低于198V时,光源不会熄灭;其二是由于后半夜电网用户少,负荷低,电网电压高于220V,而过压将额外消耗部分电能,采用该装置则避免了这部分的浪费。根据工程实践,它的节电效果在15%左右。采用这种装置,不仅节约了电能,不影响照度均匀度,而且能够避免光源过压运行,延长了光源电器的寿命。需要注意的是,这种方式是对配电回路降压,回路内所有灯具都将在低电压运行。由于路灯配电回路供电半径长达800米,随灯具与供电端距离的增加,电压逐渐下降,若线路设计不当,有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压。

  六、采用可变功率镇流器

  可变功率镇流器,利用气体放电灯在工作电流适当减少时,仍能正常运行的原理,通过后半夜增加镇流器电抗,从而降低光源电流,达到路灯系统整体节能的目的。这种方式由于是在灯具处安装,可以适用于各种路灯布置方式和光源组合方式。对原有道路照明工程,也可采用附加型变功率镇流器进行改造,对原灯具配套的镇流器不予更换,既方便改造施工,又降低系统造价。

  七、智能照明调控系统

  早在90年代初,发达国家就已经广泛的使用了智能照明调控系统,来降低城市照明的费用支出。国家发改委、建设部、国家质量技术监督局已在2000年下发了223号《关于进一步推进"中国绿色照明工程"的意见》的文件中,提出推广节电智能照明调控系统,深入开展绿色照明节能工作的要求。采用智能照明调控系统为照明设备提供各种自动化控制功能,通过电脑控制和管理软件实现无故障智能化和无人值守。不但节约了很大一部分综合费用,方便了行人和车辆的行驶,还可平均延长灯具寿命2倍以上,大量减少了灯具损耗,节省了灯具的购置费和更换工程费及维护费等。另外,也减轻了维护人员的劳动量。更重要的是,在很多场所,灯具更换有很大的难度和危险性,工伤事件时有发生,灯具寿命的延长可大大降低这种危险的发生。提高安全可靠性。

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