城市道路照明節(jié)能措施及其適用性分析

王詩薇 （中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北 武漢 430060）

1 國內城市道路照明現(xiàn)狀分析

城市道路照明是市政基礎設施的重要組成部分，為保障道路交通安全、社會治安穩(wěn)定提供了有利條件，同時成為城市形象的標志之一。隨著我國社會經(jīng)濟和城市建設的發(fā)展，城市道路照明的建設和改造往往要求燈形大氣美觀，在考慮功能照明的基礎上，增強景觀亮化的效果。城市道路亮燈率越來越高，但與之相應的電能消耗和財政費用也大幅增長。過分追求亮度而忽視節(jié)能指標、未采取節(jié)能措施或節(jié)能措施不合理、特殊燈形、燈具的盲目使用（例如中華燈），都是造成目前道路照明能耗過大、財政經(jīng)費負擔重的原因。[1]

2 城市道路照明節(jié)能措施的必要性

雖然近幾年國內市場上不斷推進LED 光源等節(jié)能燈具的使用，目前城市道路照明燈具仍普遍采用傳統(tǒng)的高壓鈉燈或金鹵燈等氣體放電燈。每天約12h 的亮燈時間消耗大量的電能，尤其是深夜人、車流量較小的時段，電網(wǎng)負荷下降，電壓升高導致照度增大，甚至出現(xiàn)眩光，不僅造成不必要的電能浪費，而且影響燈具的使用壽命。

響應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的號召，在城市道路照明設計、施工和管理過程中，探討和實施經(jīng)濟、合理的節(jié)能措施十分必要，是減少電能損耗、提高工程項目經(jīng)濟效益的重要和必要的措施。

3 城市道路照明節(jié)能措施方法分析

城市道路照明節(jié)能措施主要包括選擇高效節(jié)能型變壓器、選擇高光效且優(yōu)配光的燈具、配電線路安裝電容補償裝置、采用合理的節(jié)能運行方式等。本文主要針對光源的選擇和節(jié)能運行控制方式進行分析研究。

3.1 道路照明光源

目前，國內道路照明多采用高壓鈉燈和金鹵燈等氣體放電燈，其中高壓鈉燈為主流光源。這類燈具有光效高、透霧性好的優(yōu)點，成本相對不高，但功率較大，消耗的電能較多。從節(jié)能的角度考慮，通常需配置自帶電容補償?shù)臒艟撸⒉捎霉?jié)能型鎮(zhèn)流器（鎮(zhèn)流器損耗不大于10%）。

LED 燈是近些年國內主推的節(jié)能光源，具有光效高、顯色性好、壽命長的優(yōu)點，最重要的是功率相對小，在項目運營中節(jié)省能耗。但初期投資成本相對較高，市場上產品性能和質量參差不齊。風光互補太陽能LED 燈也是新型節(jié)能產品的一種，在一些城市也被推廣和應用， 但其對氣候等外部條件的要求較高。

3.2 節(jié)能運行控制方式

目前，國內高壓鈉燈仍是道路照明主流光源，其功率較大、能耗較多的特點造成巨大的能源浪費。尤其是后半夜，行人和車流量較小的時段，恰逢市政用電的低谷時間，路燈配電線路電壓升高，既不節(jié)能，又容易導致燈具壽命降低，合理的節(jié)能運行控制方式十分必要。后半夜施行節(jié)能運行的控制方式主要有以下幾種。

3.2.1 關閉部分燈具

通過路燈照明控制器設定后半夜間隔關閉一半路燈，是節(jié)省電能較為直接的措施；但在這種運行方式下，照明燈桿間距相當于正常運行方式的2 倍，使得照度均勻度很差，形成明顯的斑馬效應，不利于行車安全。考慮到深夜行人流量小，在人車分流采用雙挑燈臂照明的項目中，后半夜關閉人行道側路燈是一種不錯的節(jié)能措施。

以上兩種控制方式在設計時均需根據(jù)方案進行綜合考慮，合理劃分配電回路。前者采用兩回路電纜間隔接入燈具，后者需按照機動車道側路燈和人行道側路燈分別設置回路，采用雙臂路燈的情況下施工分線相對復雜。

3.2.2 配電系統(tǒng)調壓降低光源功率

后半夜是城市電量使用低谷時段，路燈箱變輸出功率可能高于燈具額定電壓，通過在箱變中安裝智能穩(wěn)壓控制裝置，調節(jié)輸出電壓，一方面能保護燈具、延長其使用壽命；另一方面能在適當范圍內降低電壓從而降低光源功率，達到節(jié)能的目的。這種節(jié)能控制方式在運營中要根據(jù)不同項目的實際情況綜合考慮，如果線路末端電壓降較大，深夜降壓調節(jié)可能會導致線路末端燈具工作電壓太低，影響照明效果。

3.2.3 單燈節(jié)能裝置降低光源功率

當路燈照明配電線路過長、線路末端電壓降較大時，配電回路的調壓措施不能兼顧每一盞路燈的實際狀況，單燈節(jié)能控制裝置則能夠克服這項缺點。市場上有多種單燈節(jié)能控制裝置的產品研究及應用，如雙功鎮(zhèn)流器、單燈變流節(jié)能裝置等；主要是通過調節(jié)單盞路燈伏安特性來降低光源功率，可以針對每盞路燈深夜的實際工作電壓情況，預先進行調節(jié)與設定，在后半夜既保證照度及均勻度，又起到節(jié)省電能損耗的作用。相對來說，這種節(jié)能控制方式更靈活，在大功率燈具數(shù)量較多的項目中，建設期經(jīng)濟成本相對高一些。

4 城市道路照明節(jié)能措施的適用性分析

城市的規(guī)模、道路的等級、道路周邊的用地性質以及項目本身其它設計參數(shù)都是影響照明節(jié)能措施設計方案的因素。選擇經(jīng)濟、合理與可行的節(jié)能措施，是優(yōu)化項目設計、提高項目運行效率的重要措施。

4.1 節(jié)能光源的選擇

在建設預算充足的條件下，尤其是傳統(tǒng)光源設計方案需采用大功率光源甚至難以滿足《城市道路照明設計標準》（CJJ45-2006）[2]節(jié)能指標的情況下，可優(yōu)先考慮LED 光源；在綠地景觀、廣場照明等特殊情況下，如果當?shù)貧夂驐l件適宜，亦可選擇風光互補LED 燈，但需采購性能良好的設備產品以避免過高的維護費用。城市新開發(fā)區(qū)，整體規(guī)劃設計的項目，從降低運營成本、減少能耗的角度，LED 光源也值得推廣。如果老路升級改造，道路等級提高，僅需更換合適的光源，很多情況下傳統(tǒng)光源的常規(guī)規(guī)格難以滿足節(jié)能指標， 合適的LED 光源既能達到照度的新標準，又能滿足節(jié)能的新要求。

4.2 節(jié)能控制方式的選擇

如果選擇傳統(tǒng)的高壓鈉燈或金鹵燈作為光源，除了選擇配置節(jié)能型鎮(zhèn)流器和自帶電容補償裝置以外，主要需考慮選擇合適的節(jié)能控制方式。幾種常見的節(jié)能控制方式及其適用條件如下表。

路燈照明節(jié)能控制方式適用條件

對于城市快速路、主干道、重要的次干道，為滿足照度標準，通常設計光源功率較高。尤其是城市規(guī)模較大，車流量較高的情況下，選擇配電系統(tǒng)調壓或通過單燈節(jié)能裝置降低光源功率是較為合適的選擇。通常單燈節(jié)能裝置用于功率250W 及以上的光源，降低機動車道照明功率；在后半夜人流量不大的城市道路可以同時關閉人行道側路燈，更大程度減少能耗。在重要的商業(yè)、居住區(qū)人流量較大的道路，路燈配電線路末端壓降能控制在10%以內的情況下， 系統(tǒng)整體調壓是較為合理的選擇。在比較方案優(yōu)劣的同時也需要結合燈具數(shù)量和路燈箱變數(shù)量，綜合考慮造價等因素，來選擇相對經(jīng)濟合理的方案。

對于城市支路和部分紅線不寬的次干道，尤其是規(guī)模不大的縣、鄉(xiāng)道路，后半夜人、車流量都不大，通常選用的光源功率不高。功率250W 以下的光源通常不采用單燈節(jié)能方式，采用系統(tǒng)調壓或關閉人行道側路燈是較為合適的選擇。若供電線路不長，配電回路容量不大，可以考慮系統(tǒng)調壓，線路配置單根電纜。若配電回路長且容量大，線路末端電壓降較大，線路配置2根電纜，采用間隔關閉一半路燈或在有單獨設置人行道側光源時關閉人行道側路燈。 設計時可綜合考慮造價等因素進行選擇。

5 結論與展望

通過以上分析可知，選擇節(jié)能型設備及合理的節(jié)能控制方式是目前道路照明節(jié)能的主要方式。每個項目的外部條件和內部因素都存在差異，照明節(jié)能措施的選擇與整個項目的基本設計方案緊密相關。根據(jù)不同項目的實際情況，充分考慮照明需求、經(jīng)濟性和節(jié)能效果，從而選擇合理適用的設計或改造方案，有利于節(jié)省工程投資和運營成本，避免不必要的浪費。

新型節(jié)能產品的研究和推廣是未來的發(fā)展趨勢，性能良好的新型光源、節(jié)電設備在應用和實踐中也會逐步取代老舊的產品。為適應可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的政策，設計和施工也必須同步探究新型產品的適用條件，總結合理優(yōu)化的方案。

[1]馬勝利.對城市路燈照明節(jié)能的措施探究[J].建筑·節(jié)能,2013(12).

[2]CJJ45-2006城市道路照明設計標準[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.