地鐵車站照明系統節能措施的分析

【摘 要】當今世界經濟快速發展，能源日趨緊張，嚴重制約了國民經濟的發展。因此，厲行節能降耗，建設資源節約型社會，實現經濟社會的可持續發展顯得尤為重要。地鐵照明系統是維持地鐵正常運行的重要組成部分，也是地鐵系統耗能巨大的部分之一，應通過合理選取燈具和控制方式等措施，提高燈具照明效率，減少照明用電量，有效降低照明系統能耗。

【關鍵詞】地鐵節能 LED照明燈具 智能照明系統

地鐵作為公用設施中耗能巨大的基建項目，在保證其安全和功能性的前提下，降低其能耗水平是目前一個重要課題。隨著我國各大城市地鐵項目建設高潮的興起，車站數量不斷增加，規模和內部環境要求不斷提高，也使我國地鐵系統的能耗越來越大。照明系統作為維持地鐵正常運行的重要組成，由于其工作時間長并且能耗大，因此地鐵照明系統的節能意義重大。本文將以寧波4號線為例對地鐵車站照明的節能措施進行分析。

擬建寧波4號線全長約36.11km，共設25座車站。該線作為寧波軌道交通線網中的一條骨干線，其規劃建設不但能加快沿線地區的開發建設，而且能對疏解市中心區人口、促進中心城外圍區域的發展，優化城市人口布局和城鎮體系布局起到重要的作用。因此其能耗水平的分析也顯得尤為重要。

項目運營初期，4號線照明系統總耗電量預估將達到984.9x104kWh/年，占總耗電量的8.61%。作為地鐵的耗能大戶，在保證照明質量的前提下，照明系統可通過合理選取燈具和控制方式，提高燈具照明效率，減少照明用電量，有效降低照明系統能耗。下面將從兩個方面具體分析車站照明系統的節能措施：

1 合理選取節能型照明燈具

目前國內地鐵車站照明燈具主要有T8系列直管熒光燈和節能型LED燈具兩種。除深圳2號線、杭州2號線、東莞R2線和杭州4號線等線路局部采用了LED照明燈具外，大部分仍然青睞于光色柔和、顯色性好、成本低、技術成熟的直管熒光燈。

相比之下，LED燈具作為新型燈具，雖然一次性投入較高，但卻具有壽命長、光效高等諸多優勢，節能效果和經濟效益顯著，根據既有線路分析，在運營初期，使用LED照明可以為工程節省20%～25%的投資，是真正意義上的綠色光源。

寧波4號線作為新建線路，可以考慮采用新型LED節能燈具，表1選取了一款T8直管熒光燈和LED燈具進行比較，具體參數如下。

表1 T8直管熒光燈與LED參數比較

燈具

功率（W）

光通量（lm）

色溫（K）

顯色性（Ra）

平均壽命（h）

TL-D 36W /840 SLV

36

3350

4000

82

15000

RC600B LED 31S

31

3100

4000

80

50000

以雙東路站為例對車站照度進行分析，雙東路站為地下二層標準站，車站總面積5650m2。在滿足《城市軌道交通照明》（GB/T 16275-2008）中照度標準值和功率密度值要求的前提下，按照利用系數法對該站進行照度計算，可得出，該站若采用T8直管熒光燈，照明用電總功率需28kW，若采用LED燈具，則只需16kW，節能可達40%左右。由此可知，在滿足相同照度標準和功率密度的情況下，LED的光效要遠高于同功率的直管熒光燈，具有明顯優勢。

LED燈具不僅光效高，而且壽命長。熒光燈光源的壽命一般只有15000小時，而LED光源一般為50000小時，熒光燈鎮流器和LED驅動電源壽命均為30000小時。照明燈具運營時段按100%照度，停運時段按20%照度計算，LED光源可使用約10年，直管熒光燈僅可使用3年左右。所以10年內，熒光燈光源需更換2次，LED光源無需更換。熒光燈鎮流器和LED驅動電源各需更換1次，每次更換人工費需40元/套，所有燈具外殼均為24年使用壽命，10年內不考慮更換，則10年內兩種方案費用總支出對比情況如表2所示。

表2 寧波4號線正線照明方案費用對比

方案一

方案二

光源及光源功率

熒光燈36W

LED 31W

燈具總功率（含鎮流器）（W）

36

31

燈具數量（個）

17000

11000

燈具參考價（元/套）

200

350

光源參考價（元/套）

100

800

電器（鎮流器+電容等）價格（元/套）

100

250

燈具總參考價（光源+燈具）（萬元/套）

0.04

0.14

一次性投資（萬元）

680.00

1540.00

每盞燈每天所耗用電（度）

0.69

0.60

所有燈具每天所耗用電（度）

11750.40

6547.20

寧波地鐵用電收費（元/度）

0.86

0.86

每天電費支出（元）

10105.34

5630.59

每年電費支出（萬元）

368.85

205.52

10年電費支出（萬元）

3688.45

2055.17

10年內更換光源支出（萬元）

340.00

——

10年內更換電器支出（萬元）

170.00

275.00

10年內更換光源或電器所需人工費（萬元）

204.00

88.00

10年內費用總支出（萬元）

5082.45

3958.17

10年內方案二比方案一節省的費用（萬元）

1124.28

本次寧波4號線車站采用LED照明方案是按照目前的LED燈具費用及光效水平進行比選，節能效果和經濟性能已比較明顯，而且使用長壽命LED還可以大大減少地鐵運營單位的維護工作量。隨著將來LED的費用不斷降低，光效不斷提高，使用壽命的不斷提升，其優勢也會越來越顯著。

2 選用合理的照明控制方式

在選用節能型LED照明燈具的基礎上，還可以采用智能照明系統進行集中控制，制定多種照明運行模式，對不同時間、不同環境的光照度進行精確設置和合理管理，根據不同場合及人流量，進行時間段、工作模式的細分，關掉不必要的照明，在需要時自動開啟，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。

根據運營需要，可將所控區域的照明預先設定為各種場景。在暫不考慮火災的前提下，車站按照以下三種模式運行：正常模式、節電模式、停運模式。主要內容如下：

A、正常模式：用于正常運營時的客流高峰期，客流高峰時間段數及時間范圍可調。

B、節電模式：用于正常運營時的非客流高峰期。

C、停運模式：用于停止運營時間段，停運模式隨地鐵運營公司實際運營時間表確定，時間可調。

在使用LED節能燈具的基礎上，如果采用智能照明控制系統，10年內還可以節省電費約700多萬元。智能照明系統不僅限于模式控制，還可以根據需要對公共區照度進行調光控制，或定時開關一組、多組照明燈具并設定固定間隔循環點亮，也可以根據列車進出站來調整站臺兩側燈帶的照度，以便節能。相信隨著智能照明系統的多元化，地鐵車站的節能效率也會越來越高。

3 結語

對于地鐵車站的照明設計，在達到光環境適用和舒適的前提下，還應重點關注照明系統的節能設計。除了選擇節能型燈具和智能照明控制系統，還可以輔以新能源等應用，比如在地下站出入口或高架站設置太陽能光伏板等，這些措施都有助于實現城市軌道交通車站照明的節能目標。

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作者簡介：靳凱（1988—），男，漢族，山西壺關人，上海市隧道工程軌道交通設計研究院，電氣工程及其自動化專業。