邯鄲市道路照明改造節(jié)能潛力探討

吳偉斌

摘 ?要：文章介紹了邯鄲市市政工程管理處對邯鄲市部分城市道路照明進行節(jié)能改造。該項目改造采用新穎的LED節(jié)能型路燈替代了傳統(tǒng)的高能耗高壓鈉燈。項目整體節(jié)能率為64.5%，路面照度比改造前有了顯著的提高。節(jié)能減排是我國重要的國策，是貫徹落實科學發(fā)展觀，構建社會主義和諧社會的重大舉措，是建設資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會的必然選擇，是實現(xiàn)中華民族偉大復興的必由之路。希望本項目的成功改造經(jīng)驗，能夠為其他城市道路照明改造項目所借鑒。

關鍵詞：LED路燈;光效;節(jié)能改造

中圖分類號：TU113.6+66 ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）18-0077-03

Abstract： This paper introduces the energy-saving transformation of road lighting in some cities of Handan City by the Municipal Engineering Management Office of Handan City. In this project， a novel LED energy-saving street lamp is used to replace the traditional high energy consumption high pressure sodium lamp. Overall energy saving of the project. The rate is 64.5%， and the pavement illuminance is significantly higher than that before the transformation. Energy saving and emission reduction is an important national policy of our country. It is a major measure to implement the scientific concept of development and build a socialist harmonious society， the inevitable choice for building a resource-saving and environment-friendly society， and the only way to realize the great rejuvenation of the Chinese nation. It is hoped that the successful transformation experience of this project can be used for reference by other urban road lighting reconstruction projects.

Keywords： LED street lamp; light effect; energy saving transformation

1 項目概況

1.1 項目簡介

為實現(xiàn)節(jié)約用電，減少能耗和排放，確保城市道路照明能為各種車輛的駕駛人員以及行人創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境，進一步推進綠色照明工程，促進半導體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)健康有序地發(fā)展，2016年度邯鄲市市政工程管理處決定對部分城市道路（見表1）進行節(jié)能改造，優(yōu)化節(jié)能改造方案的設計，采用高效LED路燈6112盞替代原有的高壓鈉燈7136盞，改造前原照明系統(tǒng)總功率約為2122kW，改造后LED照明系統(tǒng)總功率約為753kW，項目整體節(jié)能效果顯著，同時改造后的路面照度比改造前有了很大的提高。

1.2 LED燈與高壓鈉燈對比（見表2）

傳統(tǒng)高壓鈉燈有幾個明顯的缺陷：（1）顯色指數(shù)（CRI）在30左右，光線照射的物體顏色明顯失真，容易造成駕駛員的視覺疲勞以及在出現(xiàn)緊急情況時的措施采取不及時甚至產(chǎn)生誤判。（2）高壓鈉燈燈管為360度發(fā)射的光源，由于路燈結構的局限性，50%的光線射向了燈殼，另外25%左右的光線射向了天空，雖然燈殼有一定程度的光線反射，但真正有效照射到地面的光線大概只有45%左右。（3）高壓鈉燈光源自身的光效低，大約在90LM/W，光源壽命短，大約為1.5萬小時，雖單燈成本低但維護成本高。（4） 由于高壓鈉燈的工作原理和電源驅動特性，無法實現(xiàn)0-10V調光，分時調光，載波控制等智能控制的功能，在節(jié)能減排和智慧城市的發(fā)展中已幾乎沒有發(fā)展空間。

LED光源及燈具是最近十多年來迅速發(fā)展起來的新技術和新產(chǎn)品。藍光LED涂覆熒光粉的技術發(fā)明者更是因此獲得了2014年諾貝爾物理學獎，LED路燈具有五大重要的特征：（1）LED光源指向性，一般LED的發(fā)光角度為120度，經(jīng)兩次光學設計，可有效地調整到一般道路照明所需的60度*130度矩形光斑，光源的利用率高達90%以上。（2）LED光源自身的光效就比較高，現(xiàn)在一般的LED的光源光效在160LM/W到200LM/W之間。（3）顯色指數(shù)高達70-95，為了獲得較高的光效，一般在戶外道路照明中采用顯色指數(shù)為70-80的LED為主，LED的顯色指數(shù)遠高于高壓鈉燈的顯色指數(shù)。（4）LED質保壽命高達5萬小時，實際工作壽命超過10萬小時，雖初裝成本略貴但維護成本很低。（5）LED恒流驅動的特性可實現(xiàn)各種調光及其他控制功能，促進了能源合同管理（EMC）商業(yè)模式在我國的發(fā)展。

2 現(xiàn)場測試

2.1 測試儀表

參照國家標準，本次測試采用的測試工具如表3。

2.2 照度測點布置

道路照度測量的正確方法應將測量路段劃分為若干個大小相等的矩形網(wǎng)絡。如果路面的質量比較差或者對測試的精度要求比較高，可以增加網(wǎng)格的數(shù)量。當路燈的桿距小于或等于50米時，只沿道路縱向將間距10等分。在本項目中，燈桿間的距離小于50米，測試點的縱向間距小于5米，所以在道路的橫向宜將每條車道二等分或三等分。縱向網(wǎng)格邊長可按上述的規(guī)定取值。道路橫向的網(wǎng)格邊長一般選取每條車道自身的寬度。

為便于精確定位，如圖1所示，本項目采用四點法的方法進行照度測量，在劃定的矩形網(wǎng)格的基礎上，把測試點設在每個矩形網(wǎng)格的四個角上。這種測試的方法就是假定四個角上測得的照度的平均值代表了整個網(wǎng)格的照度， 以圖1所示為雙車道道路四點法測試的測點布置方法。

2.3 道路照明配電系統(tǒng)改造前測試結果

根據(jù)邯鄲市某路燈管理所提供的數(shù)據(jù)材料，對該道路U路段配電系統(tǒng)（自編系統(tǒng)）在改造前做了實地測試。所測路段現(xiàn)有燈具的總數(shù)量為72盞。實際測試的結果如表4所示，該測試路段的單相平均電壓為225.9V，單相平均電流為114.1A，功率因素為0.83，實際總功率為21.4kW。

2.4 改造后平均照度

項目改造完成后，對該項目的雙向四車道路面照度情況進行了實地測試，為了避免道路盡頭對檢測結果的影響，本次檢測選取道路起始端的第10個燈桿起，截止到第20個燈桿的連續(xù)路面為測試區(qū)域，第10個燈桿至道路起始端的距離大概為225米，以下10個測試區(qū)域的實際測量的結果如表5所示，最高路面照度為47.1Lux，最低路面照度為42.8Lux，所測全路段平均照度為44.9Lux，最低路面照度與最高路面照度的比值系數(shù)為0.91，最低路面照度與平均路面照度的比值系數(shù)為0.95，最高路面照度與平均路面照度的比值系數(shù)為1.05，本項目中路面照度和照度均勻度兩項重要指標均達到了很高的水準。

2.5 道路照明配電系統(tǒng)改造后測試結果

在本項目改造完成后，對原道路照明配電系統(tǒng)測試路段再次測試比較，得出如表6所示的結果。該路段的路燈數(shù)量由原來的72盞減少到62盞。該路段實測的單相平均電壓為224.2V，單相平均電流為34.6A，功率因素為0.98，總功率為7.6kW，在LED路燈單燈功率降低，LED路燈實際數(shù)量減少的情況下，實現(xiàn)了比原來的高壓鈉燈更好的照明效果。

3 節(jié)能效果分析

按照市政工程管理處的要求，在全面達到路面照明要求的基礎上，施工單位可以調整原有燈桿的位置和數(shù)量，LED路燈的設計可以充分發(fā)揮兩次光學設計的優(yōu)勢，在滿足照明要求的前提下，合理減少燈具的數(shù)量，達到同時節(jié)約燈具投入成本和節(jié)能的理想效果。

本項目原有高壓鈉燈數(shù)量為7136盞，總功率為2122kW，經(jīng)改造后采用LED路燈的數(shù)量為6112盞，總功率為753kW。可以得出改造后的節(jié)能率為（2122kW-753kW）/2122kW=64.5%，改造前后的實際測試驗證了照度的提升和節(jié)能的效果。

4 結束語

通過本次節(jié)能改造項目，可以獲得以下結論：

（1）本次項目改造完成后，地面照度是原來的兩倍以上，顯色指數(shù)大幅提高，取得了良好的視覺效果。

（2）LED路燈的節(jié)能可以同時從單燈能耗低和容易實現(xiàn)兩次光學設計，減少燈具數(shù)量來獲得。

（3）LED路燈的壽命大幅度提升，后續(xù)維護成本大幅度降低，符合我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本要求。

（4）本項目實施后，每年可節(jié)約用電473萬度，合同期8年共可降低電能消耗3784萬度，減少二氧化碳排放37736噸，節(jié)約標準煤15136噸。

（5）LED照明燈具替代傳統(tǒng)的高壓鈉燈，經(jīng)歷了懷疑，嘗試，小批量使用的過程，現(xiàn)在已進入了蓬勃發(fā)展的階段。基于LED照明的成功經(jīng)驗，在理論上和實踐上為后續(xù)智能照明，物聯(lián)網(wǎng)照明，智慧城市的發(fā)展奠定了基礎。

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