遵義市中心城區LED路燈節能改造工程分析

陳彪彪，白永寧，毛在平

(1.廣東廣晟光電科技有限公司，廣東 廣州 510006;2.廣東永和建設集團有限公司，廣東 廣州 510006)

引言

LED作為一種新型的照明光源，正逐步取代傳統照明光源，其應用范圍越來越廣[1-3]。

我們結合遵義市LED路燈節能改造工程應用，在全面實施節能改造工程前，通過照度的數值模擬與現場實測值的對比、節電率的現場測試，提出對合同能源管理工程實施的關鍵點；最后討論探討合同能源管理模式下的路燈節能改造工程的管理和維護。

1 遵義市中心城區LED路燈節能改造方案設計

遵義市中心城區(紅花崗區、匯川區)主、次干道路燈以高壓鈉燈為主(約占99%)，部分小街小巷和社區為汞燈和節能燈(約占1%)。截至2014年5月，中心城區(紅花崗區、匯川區)傳統路燈總數近2萬盞，本次工程需對以上區域照明設備進行節能技術改造。圖1所示為進行節能改造前路燈照明路燈狀況。

采用EMC節能效益分享型模式進行節能改造，合同期8年。通過一對一的替換方式，基于單燈節電率計算節電效益，在合同規定的節能服務期內，以節省電費作為節能方的投資收益。

城市道路可分為快速路、主干路，次干路，支路3種道路級別[4]，本工程的照度要達到CJJ 45—2015《城市道路照明設計標準》要求。在大范圍實施改造前，先選取3種典型的道路進行模擬試驗與安裝測試路段，考察道路路面照度和照明效果，為大批量換裝準備好工作。

圖1 節能改造前路燈狀況Fig.1 Street lamps Situation before energy saving project

從節能角度考慮，本工程擬采用高光效的LED路燈，以獲最大的節能收益。采用DIALux光學模擬軟件進行計算，選取的模擬參數如表1所示，三款路燈配光曲線如圖2所示。

根據以上參數，模擬結果對比CJJ 45—2015《城市道路照明設計標準》，得到數據如表2所示。模擬結果表明，采用以上照明替換方案可以滿足標準要求。

表1 模擬參數

圖2 三款路燈配光曲線Fig.2 Three types road lamp distribution curve

道路類型模擬照度結果CJJ45—2015標準要求平均照度Eav/lx照度均勻度UE平均照度Eav/lx(維持值)均勻度UE最小值主干路510.56920/300.40次干路240.59710/150.35支 路180.5578/100.30

2 遵義市中心城區LED路燈節能改造

在路燈節能改造工程全面實施安裝前，選取遵義市三條典型道路安裝路燈測試，對路燈照度和節電率測試，測試結果滿足招投標文件要求再進行下一步的改造。選取遵義市南京路、官井西路、白楊路進行改造前測試，圖3所示為節能改造前的高壓鈉燈的照明效果情況。

經過一段時間亮燈運行，LED路燈達到穩定工作狀態后，由建設方、施工方、監理方、第三方檢測單位組成的測試小組對安裝的路燈進行測試。由于道路路燈對稱布燈，測試范圍選取半幅道路，照度測量布點方式采用四角布點法。根據兩根燈桿的間距，道路縱向平均選取11個點，橫向選取燈底下、車道中間、車道線上的點進行測試。

1)照度測試。200 W LED路燈照度測試數據如表3所示，平均照度為59.04 lx，超過主干道國家標準高檔值96.8%，照度均勻度達到0.595；120 W LED路燈照度測試數據如表4所示，平均照度為27.49 lx，超過次干道國家標準高檔值83.3%，照度均勻度達到0.564；60 W LED路燈照度測試數據如表5所示，平均照度為16.7 lx，超過次干道國家標準高檔值67%，照度均勻度達到0.323。

圖3 節能改造前道路照明狀況Fig.3 Road Lighting condition before energy saving project

道路橫向測點距離/m照度/lx路燈13.5m7m10.5m14m17.5m21m24.5m28m31.5m路燈20.554.966.060.466.758.470.668.967.96559.251.9272.574.871.170.168.271.671.170.173.371.571.5478.776.372.368.465.866.766.370.674.378.377.5671.871.366.462.359.658.360.863.568.570.272.1862.360.858.853.251.652.250.754.659.662.761.21048.849.547.245.243.142.542.744.647.049.549.31241.041.239.336.335.535.235.136.636.138.438.7

表4 120 W LED路燈照度測試數據

表5 60 W LED路燈照度測試數據

對比模擬值和實測照度數據，實際測試中的平均照度值要高于模擬數據。分析原因是數值模擬是在軟件理想的環境下進行照明測試，而實際測試中可能會有其他光源的干擾造成照度值的波動。

圖4為三條測試道路的實際照明效果圖，照明效果得到測試小組的認可。根據遵義市其他類似的道路級別和路燈參數，采用的三種照明方案可以滿足此次節能改造工程的要求。

圖4 三條測試道路的實際照明效果圖Fig.4 The actual lighting effect of three test roads

2)節電率測試。在進行照度檢測時，同時進行的是節電率測試。檢測換裝前傳統高壓鈉燈和換裝后的LED路燈的耗電量，選取道路前端、道路中間、道路末端掛3塊電表，晚上亮燈前把電表安裝到燈桿底部，測試一個亮燈周期，計算獲得節電率。

傳統高壓鈉燈的燈具功率包含電感鎮流器等的功率，隨著使用時間的延長，器件老化，燈具功率逐年增加；LED路燈為低壓恒流驅動，功率穩定[5]。

測試數據顯示，替換2×250 W雙光源高壓鈉燈的節電率達到71.01%；替換250 W高壓鈉燈的節電率達到65.33%；替換150W高壓鈉燈的節電率達到75.06%；節電率滿足招投標文件的要求。

3)討論。節能是采用LED路燈替換傳統高壓鈉燈的主要目的[6]，也是在EMC合同能源管理模式下節能服務公司獲得節能收益的關鍵。本項目采用8年的EMC合同期限，在實施改造時，不但要保證節能改造初期的效益，還要保證工程的長期效益。

在產品選型方面，采用自主研發的三款路燈配光曲線，保證更多的光落在路面范圍內，提高燈具光利用系數。采用進口的高光效LED芯片，使用高效率恒流電源，提高路燈整體照明光效。提高路燈的可靠性，最大程度地減少后期維護成本。

合同能源管理模式不同于一般的采購項目或工程項目，后期還需要一系列的運營、監測等復雜的服務環節，對節能服務公司的售后服務能力要求很高。為順利實施工程，建設方與施工方共同在遵義市城管局組建項目管理部，全面負責改造。通過此次節能改造，管理單位對市政照明多年來的線路老化、路燈用電安全隱患一并處理。在施工過程中盡量減少對當地交通和居民的影響，確保工程順利實施。

3 結語

通過LED路燈節能改造工程，遵義市中心城區主城區的路燈煥然一新，實現了節能減排，為遵義市帶來經濟效益和社會效益。整個城區的道路照明性能指標將會有很大程度的改善，城市形象水平得到提升，顯色指數好，有利于分辨人物狀況使得地區治安水平提高，為遵義市民的日常生活添光加彩。

[1] 劉木清.LED及其應用技術[M].北京：化學工業出版社，2013.

[2] Code of practice for the design road lighting, Part 1:Lighting of roads and public amenity areas：BS 5489-1:2013.

[3] 金鵬，喻春雨，周奇峰，等. LED在道路照明中的光效優勢[J].光學精密工程，2011，19(1)：51.

[4] 城市道路照明設計標準： CJJ 45—2015[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[5] 楊喜云.單燈控制系統在EMC模式LED道路照明節能改造的應用[J].照明工程學報，2016,27(3)：40.

[6] 車麗萍，吳磊.城市道路路燈節能改造[J].農業管理，2017，(1)：44.