道路照明节能设计

城市照明系统的主要功能是:保证交通安全;提高交通运输效率;保障人身安全;提供舒适环境;提升都市形象。照明设计的任务,就是综合运用现代科学技术手段,充分掌握设计环境对象的各种因素,创造出一个既符合生产、工作和生活物质功能要求,又符合人们生理、心理要求的照明环境。

照明节能,设计是源头。城市道路照明设计既要防止片面追求高亮度,超标准建设,也要防止不顾及照明质量,降低照明标准去实施节能。设计中要综合考虑道路照明系统的性能和节能效果,把握好合理选择照明方式、光源、灯具及附属装置、照明供电、照明控制等各个技术环节,使照明节能效果达到最大化。也可以说符合照明设计标准的设计其实就是最大的节能。

一、确定照明标准照明设计应根据道路和场所的特点及照明要求确定照明方案。评价道路照明设计方案是否实现了节能,主要看以下三个指标是否达标。即:路面平均亮度(或路面平均照度)、路面亮度总均匀度和纵向均匀度(或路面照度均匀度)、功率密度值(LPD)。

节能不是靠降低照明水平来实现的,应在确保各级道路符合相应的照明标准的前提下考虑节能。我们应根据被照明场所的要求和特点合理选定照明标准值。否则,标准选高了会造成能源浪费,选低了又不符合照明要求。首先确定合适的路面平均照度和照度均匀度。这是我们在城市照明设计工作中首先需要重视的问题;然后确定符合节能评价指标的功率密度值(LPD);上述标准确定后,通过正确的计算及多个方案的比较来进行验证。

目前,计算路面平均照度的方式主要有手工计算和软件计算两种。手工计算有两种方法:利用系数法计算和逐点计算法计算。利用系数法计算粗糙,且无法确定均匀度;逐点计算法精度虽高,但需要收集大量的灯具资料,计算工作量也很大,不方便。采用照明计算软件进行照度计算,以确定合理的照明方式,实现最优化的设计,避免或减少照明设计的盲目性。

二、合理选用光源光源的节能主要取决于它的发光效率和光衰指标,但光源的选用不能单纯从光效和光衰出发,还应综合考虑显色指数、使用寿命、启动特性等因素而合理选用。光源的选择将直接影响到照度及照明功率密度值,要同时满足新标准对照度和照明功率密度值的要求,就必须对照明设计进行详细的计算。

采用高光效的高压钠灯,可适当加大灯间距,减少道路照明工程灯杆与光源的数量,达到节能与节省投资的目的。

照明系统应积极推广高压钠灯、金属卤化物灯;庭院灯应积极推广使用紧凑型荧光灯;在特定场合可用LED等新光源。

采用的光源其能效指标应达到或超过国家规定的节能评价值,并优先采用达到标准规定的能效等级Ⅰ级的产品。

三、选用高效的灯具在选择灯具时,首先要满足光强分布和眩光限制的要求,在此前提条件下再选择灯具效率高的产品(>70%);实际使用中加强灯具的清洁和维护,按不同的环境状况,每半年或一年进行一次彻底清洗,保持0.65以上的维护系数。使用具有良好配光曲线的灯具,在保证平均亮度和均匀度的前提下,路灯间距也可以适当增大,通过合理的配光灯间距可以增加30%左右。

四、合理选用电器附件4.1 使用技术成熟的电子镇流器、节能型电感镇流器和变功率镇流器(1) 电子镇流器具有效率高、功率因数高、无频闪、无噪声和节能等优点,可替代传统电感镇流器150W以上,不宜使用大功率HID电子镇流器,150W及以下的小功率光源可考虑使用电子镇流器。

(2) 高压钠灯和金属卤化物灯节能型电感镇流器在使用寿命、可靠性和性价比方面目前占有优势。高压钠灯等镇流器应采用能效指标能效因素(BEF)达到国家规定的能效限定值标准的产品。

(3) 变功率镇流器是通过一定时控制器(一般在路灯开灯后4~6小时),在路灯回路串入一附加镇流器,将灯泡功率降下来,从而达到节能的目的。使用变功率镇流器会使路面平均照度下降30%左右,但均匀度仍保持不变,在后半夜车流、行人较少时,对使用功能不会有明显影响。

4.2 无功补偿对城市照明电路进行无功补偿,使功率因素不低于0.85.无功补偿可采用单灯补偿和集中补偿两种方式。单灯补偿就是在每盏灯上并联一个电容量适当的电容器进行补偿,既减少照明电路的无功功率,也能降低低压照明线路上的电能损耗和电压损耗。由于线路电流降低,可适当减小导线的截面。

集中补偿是将电容集中装在配电装置中,其优点是安装简单,运行可靠,利用率高,缺点是不能减少低压线路上的电压损耗和电能损耗,只能对电网起无功补偿作用。

五、合理设置配电回路、正确选择变压器容量5.1 合理设置配电回路、采用智能化控制方式一般道路照明设计可在确保功能和效果的前提下,合理设置配电回路,主次干道可实行全、半夜灯双回路供电。

城市照明的智能化控制,特别是路灯无线“三遥”监控系统的发展,是具有高科技含量的路灯控制系统。该系统利用有线或无线的传输方式,使用计算机系统对路灯的开关、运行状态、故障检测等进行遥控、遥测、遥信,从而实现对路灯的远距离监控和管理。目前已有多座城市的“三遥”系统由无线电台传输模式升级为GPRS传输模式,使得该系统的数据通信能力更加稳定迅速。

5.2 正确选择变压器容量供配电系统的损耗,主要由变压器损耗、配电线路损耗以及开关仪表电气元件损耗组成。其中变压器和配电线路的损耗,约占供配电系统总损耗的95%以上,而配电装置中,各种开关仪表电气元件的损耗,所占比例不超过5%,所以,降低变压器及配电系统损耗是提高供电效率、节约能源的关键。

(1) 保持变压器在高效率下工作,是减少变压器损耗的基本手段。应根据负荷大小,合理选择变压器容量,使其运行过程中保持较高的效率,从而可以节省电能。

(2) 采用高效率非晶合金的变压器,目前是最节能的变压器,其空载损耗比普通变压器下降80%,起到了很好的节能效果。

六、合理选择电缆截面配电线路存在着电阻,它消耗浪费的电能是不可忽视的。为了节约电能,减少电路电能损耗,以及考虑接地故障保护因素,可以适当加大线路截面;加大线缆截面积的同时也提高了线路的输送电能力,对提高供电可靠性和电压合格率也是很有好处的。

设计的节能是个关键,随着照明技术的不断更新发展,新产品的不断涌现,在设计中应当合理地综合运用各种节能措施,有效地提高道路照明设计中的节能效果。

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