道路照明節能設計

來瑞鵬

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

0 引言

隨著我國城市建設的不斷深入，城市道路建設也不斷增速。道路越來越多，越來越寬，對道路照明的要求也隨之提高。不單要為各種車輛的駕駛人員以及行人創造良好的視覺環境，還對照明提出了節能降耗，實施綠色照明的要求。節約電能是節約能源、保護環境最有效的措施。當前對照明節能控制最有效的方法就是按時開關燈，午夜后降低光源功率和關閉少部分燈具。

設計人員進行照明設計時，應提出多種符合照明標準要求的設計方案，進行綜合技術經濟分析比較，從中選出技術先進、經濟合理又節約能源的最佳方案。

1 節能設計

目前從道路照明節能設計來說，主要有三個方面:采取合理的布燈方式，采用高效節能的光源及電氣設備，在照明系統上加節能控制設備及改變控制方式。

1.1 合理布燈方式

影響照明效果有諸多因素:布燈形式、安裝高度、安裝間距、挑臂長度、仰角大小等。這些都是影響照明效果的技術因素。道路照明設計，如果按《城市道路照明設計標準》去設計，燈具功率滿足規范中的節能標準。根據道路的等級，道路橫斷面形式、寬度及照明要求，布燈方式不會相差很多。

1.2 采用高效節能的光源及電氣設備

光源節能主要取決于其發光效率，但也不能單純從光效出發，也應根據顯色指數、使用壽命、啟動特性、價格等綜合考慮，合理應用。現路燈光源大都采用高壓鈉燈光源。它具有光效高、透霧性好的特性，適合作路燈光源。傳統的電感式高壓鈉燈鎮流器已被電子式高壓鈉燈鎮流器取代。這也是行之有效的一個節能方式。不同截光型燈具及不同廠家有不同的配光曲線、效率。當然選擇時要選有實力廠家的產品。

另外，LED 照明作為一種較新技術，迅猛發展，越來越多地應用于各種照明領域，具有效率高，使用壽命長，顯色性好等優點。現在的控制技術可以任意控制LED 燈的發光強度、顏色、燈具組合等。一個LED路燈要達到普通高壓鈉燈的亮度，所需功率只是傳統的1/3 左右，可減少能耗。但是LED 也有缺點，主要是指向性強，發熱大，光衰大，單燈功率小等。城市道路的主干路采用較少，支路、小區內、景觀等廣泛采用。現階段國家沒有LED 設計規范，大部分都是企業自己的指標，選用依據性差。隨著LED 產品的不斷完善，LED 是今后的發展方向，將逐步替代傳統照明產品。

燈具首先要滿足使用功能及照明質量的要求。其次要達到光學特性、眩光控制、造價、效率、運行費用、外觀(是否與周圍環境協調)、耐腐蝕性(沿海地區)等方面的特殊要求。

另外要對照明電路進行無功補償。減少照明光源的無功功率，降低照明線路的電能損耗。補償方式有兩種:單燈補償和集中補償。單燈補償是在燈具內根據不同光源功率，在每盞燈上并聯不同值的電容器。集中補償是將電容器集中放于箱變或配電間內。現在一般設計都同時考慮單燈補償與集中補償。

1.3 照明系統的節能控制設備和控制方式

此章節是節能的重點，也是討論現階段最為可行的方式。

1.3.1 智能控制系統

對氣體放電燈實施智能調控可節能30%左右，使光源及附件的壽命延長，實現照明最優化的控制。控制系統主要有以下幾個方面的功能:

1)軟啟動穩壓功能

啟動電源為200 V，避免高電壓、大電流直接沖擊燈具，消除40%的燈具啟動浪涌。實時穩壓，無論是220 V 穩壓狀態還是節能狀態，都能保證輸出電壓精度在2%左右。解決了夜間過電壓照明造成的能源浪費，有效延長氣體放電燈的壽命，從而直接減少了燈具的維修成本。

2)節能

智能照明控制系統的節能功能，由選定的智能控制器發出指令。可設定不同的照明亮度，按照不同時段、不同照度分段節能。

時間設定:開機時間、關機時間，節能開始時間、節能關閉時間。

電壓設定:額定電壓、節能電壓。

3)時控器

時控器可以是天文鐘、光控繼電器、可編程控制器、時間發生器等。常用的是天文鐘。

控制器內嵌專業天文軟件，精確計算出一年中每天的日出、日落時間。

智能控制器相對成本較高，半夜降壓有一定的局限性。

1.3.2 半夜減光

半夜減光是下半夜減少照明功率或減少照明燈具數量的措施。

有的廠家燈具內自帶變功率功能。但要統一控制所有燈具同時減光，需要多敷設一根控制纜。

如機動車側設置兩套燈具，非機動車側設置一套燈具。下半夜時可減少一套機動車側的燈具，非機動車側的燈具也可關掉。這種方法最有效地在均勻度不變情況下降低照度。控制簡單，投資少，見效快。

這種方法不需要額外增加電纜。可節省大量電纜費用。

圖1 表示向道路兩側布線。三套開關對應全夜燈和半夜燈。這種接線方式簡單，不需額外增加電纜。按正常接線，就可達到半夜減光目的。無需增加設備。但也有缺點，開關接線處較混亂，需詳細核對接線位置。

圖2 所示接線方式需要增加接觸器，但接線清晰。

圖1 道路兩側布線示意圖

圖2 路燈接線示意圖

以上兩種接線方式，都有某相不平衡問題。如果道路短，功率小，某相不平衡相差只有1/4。如果道路長，箱變較多，某相的不平衡可以忽略。在現實設計中，很難做到三相完全平衡。

2 小 結

以上只是設計工作中遇到的幾種節能設計形式。道路照明設計相對比較成型，出入不會太大。現階段半夜減少照明功率或減少照明燈具數量，是最有效的節能措施。當然一個好的設計也包括合理選擇電纜截面。電纜截面大，壓降小線損小，但投資高，施工要求相對提高，附件成本也提高。隨著技術進步，光源發展以及控制方式改進，在設計中合理綜合利用各種節能措施，必將達到更完善的照明節能效果。