城市路燈照明節能技術

王海波

（中交四航局第二工程有限公司，廣州 510220）

1 引言

城市照明系統為人們日常生產生活提供便利的同時，也造成了大量電力資源的浪費，有較大的節能空間。在當前我國節能減排政策的大力推動下，通過科學化管理模式與先進科學技術的應用，可以促進照明系統節能降耗，是當前城市照明系統發展的必然趨勢。

2 城市路燈照明節能技術的應用原則

2.1 滿足城市照明需求的原則

電能是重要的能源形式，在各類型能源消耗中占據較大的比重。在城市路燈照明領域，由于路燈數量較多，有較大的電能消耗，如何實現道路照明節能成為人們高度關注的話題。

城市照明有其存在的現實意義，能夠在夜間照亮道路，給行人出行以及車輛通行提供安全保障，同時也有利于維持社會治安。為了在不影響照明功能的前提下減少路燈電能消耗，需要根據道路等級合理控制路燈的照度，盡可能避免路燈眩光的問題，有需求時亮燈，無需求時不亮燈，以減少電能消耗。應當均衡好照明和電能控制的關系，不可由于盲目照明而導致電能浪費，也不可由于過度節約而影響正常照明。

2.2 堅持在規劃設計指導下節能的原則

根據各類型道路、各區域的實際情況，合理組織城市照明規劃設計工作，突出照明的重點，嚴格控制照明的數量、分布位置、亮度等關鍵參數，在合理的規劃之下提高照明水平，力爭最大限度地減小電能消耗。

3 合理選擇優質高效的照明燈具

3.1 電光源的選擇

綜合考慮光效、顯色指數、調光性能、耐久性等多個方面，進行系統性分析，選擇兼具多重特性的光源。在城市路燈照明工程中，還需遵循因地制宜的原則，根據各道路的具體情況選擇可行的節能光源。例如，在快速路中可選用高壓鈉燈或低壓鈉燈，主干路可選用金鹵燈或高壓鈉燈，各類光源的適用場所見表1。

表1 道路照明光源的適用場所

3.2 燈具的選擇

燈具發光效率（LOR）是燈具選型中必須考慮的節能指標。假設有燈具1和燈具2，各自的LOR值分別為65%和79%，LOR為燈具發出的總光通量與燈具內所有光源發出的總光通量之比，在光源一致的前提下，燈具2的照度比燈具1高。除此之外，光通維持率也是重點考慮指標，該值將直接對初始照度造成影響。假設有燈具1和燈具2，各自的光通維持率分別為0.6和0.7，光通維持率為燈在壽命期間內特定時間的光通量與該燈的初始光通量之比，在使用場景一致的前提下，燈具2的初始照度比燈具1低。由此看來，在挑選照明節能燈具時，應著重考慮優質高效、高光通維持率的基本要求。

具體至城市路燈照明領域，所采用的燈具應具有較高的光通利用系數，其具體受到安裝高度、傾斜角度、配光方式等多項因素的影響，在設計時應進行綜合考慮。

按照工程要求選擇好燈具及配光方式后，要進一步考慮具體的安裝參數，包含高度H、間距S、傾斜角度，其均會對路燈照明質量帶來影響。為兼顧照明、節能、美觀、耐久等多重要求，通常S/H的值應穩定在3～4，傾斜角度為5°～10°。若選用的是金鹵燈、高壓鈉燈等氣體放電燈，在設計其安裝高度時主要依據光通量而定，不同光源規格的最小安裝高度不盡相同，照明燈具的最小安裝高度見表2。

表2 照明燈具的最小安裝高度

3.3 應用電子鎮流器

傳統的電感式鎮流器在安裝中存在難度大（較為笨重）、耗材多的局限性，后續使用中則有較為明顯的噪聲污染，同時其功率因數較低，難以滿足現階段的節能與環保要求。相比之下，電子鎮流器可擺脫傳統產品的局限性，同時具備節能、高效、無噪聲、高功率因數等多重應用優勢[1]。對于不同的光源種類，鎮流器的功率損耗占光源功率的比例有所不同，具體內容見表3。

表3 鎮流器功率損耗占光源功率的百分比

若采用的是電子鎮流器，通常其功率損耗約為5%。此處以功率為250 W的高壓鈉燈為例展開分析，電感鎮流器的功率損耗約為40 W，而在采用電子鎮流器后，該損耗值可明顯減小至13 W左右，以光源相同為基本前提，節電約10.8%。不僅于此，通過電子鎮流器的應用，還有利于大幅提高線路的功率因數，使其達到0.92以上，此時線路的功率損耗明顯減小。

結合前述分析發現，應用電子鎮流器后，可有效提高節能水平以及氣體放電燈的功效。從供電系統的角度來看，對于相同的線路，在不用額外擴充供電容量以及新增設備的前提下，帶燈的數量可增加30%～40%。總體來看，電子鎮流器的綜合應用效果較好。

4 配套城市路燈照明控制系統

4.1 應用微電腦智能控制器

傳統的定時鐘控制方式能夠自動完成對燈具的開啟與關閉操作，但全年內不同季節的晝夜時間有所不同，換季時對應的控制器設定時間也應得到調整，需在此方面投入一定的人力。并且定時鐘控制的精度較低，誤差通常在±15 min。相比之下，微電腦智能控制器則是一種更可行性的方式，其自動考慮不同經緯度的日出、日落時間，自適應調節燈具的開關時間。配置工作中，僅需在初期設定當地的經緯度信息、日期信息、開關燈時間信息即可，后續運行時控制器可獲悉當日的日出日落時間，從而自動完成對燈具開關時間的調節操作。可見，微電腦控制器的應用具有更加便捷的優勢，后續無須在時間調整方面投入人力資源，且該裝置還具備失電保護的功能，有效提高了裝置的耐久性[2]。

4.2 道路照明的分組控制

城市主干道包含快車道和慢車道，各自的照明要求有所不同，需做針對性的考慮。在后半夜，行駛在慢車道的非機動車數量相對較少，該階段對照明的要求較低，因此，在不影響安全的前提下可關閉下半夜慢車道的照明。

此外，為有效提高城市路燈照明質量，部分城市采用雙光源燈具或是實施一桿多燈具的配置方案，此時照明的靈活性得以提升，在下半夜車輛較少時，可適時降低照明燈具的照度。例如，關閉其中的某盞燈，一方面保證了正常的照明功能，另一方面則減少了電能消耗量，一舉多得。由此也得到啟發，在城市路燈照明節能設計中，可結合實際情況采取分組控制的方案，通過此途徑減少能源消耗量。

5 提高城市路燈照明的科技水平

隨著城市路燈照明節能技術的持續發展，現階段部分城市已經采用了城市照明監控系統，其具備智能化管控道路照明的功能。依托于遙控、遙測、遙信多項技術，自動巡回檢測各分控點的具體電參數，包含電壓、電流、功率因數等，根據監測數據對分控點的實際狀態做出判斷，若有故障則發出語音報警，與此同時自動對分控點的電參數進行調節，整個過程無須人員的參與，效率大幅度提高[3]。

對于城市照明監控系統，其節能措施主要體現在分組適時控制各分控點、降電壓等方面，但道路照明的供電線路普遍較長，同時還存在負荷較大的特點，導致線路的壓降處于相對較大的水平，而光源對電壓提出了較高的要求，因此，降電壓的空間有限。從這一角度來看，該系統在節能方面的優勢并未得到有效的發揮，而這也是后續技術發展中的重要突破口。

為同時滿足節能、照明效果、便捷化管理的多重要求，需緊密結合城市道路的實際條件，以分時、分段的方法對道路照明的功率做靈活的調節，使照明設施有效適應當前的工作環境。根據城市照明監控系統的現有運行情況，為之增添“遙調”的功能，具體可采用調光控制設備（其類型較多，如前端控制器、降功率節能轉換器，視實際情況合理選擇），將其配套至各照明個體上，由此提高照明系統的智能化水平，通過控制器、分控點、照明控制中心的共同組合，構成完善的城市照明網監控系統。

若能合理應用城市照明監控系統，可有利于提高對城市道路中每盞路燈的動態監控水平，及時掌握各路段中各路燈的具體使用情況，進而給管控工作的開展提供了關鍵的參考依據。在該配置方式下，系統可接收源自控制中心的指令，也能按照預設時間完成相應的控制工作，例如，對每盞燈進行開、關機降功率控制，在自動化控制機制下，將道路照明的額定功率和降功率穩定在合理范圍內。

6 結語

綜上所述，在城市化進程日益推進的背景下，城市路燈照明的建設水平也應有所提升。在設計以及施工中，需貫徹節能理念，根據道路等級、道路車流量等配套合適的照明燈具，同時引入微電腦控制器等相關裝置，提高燈具的自適應水平，實現自動化、智能化的目標。依托于多項先進的技術以及裝置，共同構建城市照明監控系統，在保證城市道路照明效果的同時，減少能源投入。