市政路燈照明的節(jié)能設(shè)計(jì)分析

薛 飛

[悉地(蘇州)勘察設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司,江蘇 蘇州 215000]

0 引 言

使用節(jié)能照明設(shè)備可以減少對(duì)化石燃料的依賴,從而減少燃燒化石燃料所產(chǎn)生的二氧化碳和其他溫室氣體的排放。這對(duì)于減緩氣候變化,改善空氣質(zhì)量具有重要意義,有助于保護(hù)城市的生態(tài)環(huán)境。此外,節(jié)能照明設(shè)備具有更長(zhǎng)的使用壽命和更穩(wěn)定的光照效果,減少了維護(hù)和更換燈具的頻率,降低了維護(hù)成本,同時(shí)也提升了城市夜間照明的舒適性和安全性。為此,本文闡述了市政路燈照明的作用及節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則,對(duì)市政路燈照明節(jié)能設(shè)計(jì)策略進(jìn)行分析。

1 市政路燈照明的作用

市政路燈亮化的作用與意義絕不僅僅局限于提供簡(jiǎn)單的亮化服務(wù)。市政路燈照明系統(tǒng)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,對(duì)城市的各個(gè)方面都有著深刻的影響。一是美化市容環(huán)境。夜景燈飾景觀是提升城市形象的一部分,是城市夜景吸引游客的一部分,也是市民夜間休閑活動(dòng)的一部分,為城市景觀增添了靚麗的一筆。其次,為城市居民提供安全的居住環(huán)境。高品質(zhì)的路燈照明對(duì)于預(yù)防犯罪和保障行人交通安全至關(guān)重要,對(duì)于城市居民的生活安全起著無(wú)可替代的作用。三是積極促進(jìn)全市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。夜間照明可以延長(zhǎng)商業(yè)服務(wù)時(shí)間,促進(jìn)夜間經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提升城市的商業(yè)活力,帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的繁榮。總之,市政路燈照明不僅是簡(jiǎn)單的照明設(shè)施,而是一個(gè)復(fù)合性的城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。

2 市政路燈照明節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

2.1 能耗低

在市政路燈照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,降低能耗是節(jié)能設(shè)計(jì)的首要原則。選擇高效的照明設(shè)備,是實(shí)現(xiàn)低能耗的一條重要的道路。LED燈具作為目前最為節(jié)能的照明設(shè)備之一,具有較高的光效和較低的功耗,能夠在提供充足照明的同時(shí)顯著減少能源消耗。此外,采用智能照明控制系統(tǒng)也是降低能耗的有效手段,它能根據(jù)光線強(qiáng)弱、交通情況和人流密度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度和開(kāi)啟時(shí)間,達(dá)到節(jié)約能源的目的[1]。

2.2 依據(jù)城市道路需要保證亮度設(shè)計(jì)合理性

市政道路照明設(shè)計(jì)在保證亮度設(shè)計(jì)合理性的同時(shí),節(jié)能與實(shí)際需求都需要兼顧。在不同城市道路的照明設(shè)計(jì)中,既能滿足道路使用要求,又能減少能源浪費(fèi),根據(jù)道路類型、交通流量、行人通行條件等因素,確定適宜的照明亮度和照明范圍。合理的亮度設(shè)計(jì)不僅可以節(jié)約能源,還能提高照明效果,減少城市的光污染,有利于保護(hù)夜間環(huán)境和野生動(dòng)物。

2.3 照明道路的眩光

減少眩光的產(chǎn)生,在市政路燈照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上應(yīng)給予特別的重視。眩光不僅影響周圍居民的生活質(zhì)量,還會(huì)對(duì)行車和行人造成視覺(jué)干擾和安全隱患。合理設(shè)計(jì)路燈,控制光源方向及設(shè)置路燈罩,避免光線直射行人及駕駛者的眼睛,以及舒適安全的道路照明可有效減少眩目的產(chǎn)生。運(yùn)用模擬軟件設(shè)計(jì)路燈如圖1所示。

圖1 運(yùn)用模擬軟件設(shè)計(jì)路燈

3 市政路燈照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 合理選擇市政路燈的光源

合理選擇市政路燈的節(jié)能光源需要考慮多個(gè)因素,并采取多項(xiàng)措施來(lái)確保選擇最適合的光源。重要的措施如下:① 選擇LED光源。LED燈具具有較高的光效和長(zhǎng)壽命,相比傳統(tǒng)路燈的光源,LED燈具的光效更高,能耗更低,壽命更長(zhǎng)。LED燈具還可以通過(guò)遠(yuǎn)程智能控制實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)和照明時(shí)間管理,從而進(jìn)一步節(jié)能。② 光束和照度分布設(shè)計(jì)。LED燈具具有可塑性,可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同需求下的光束和照度分布,可以確保最佳的照明效果,避免能源浪費(fèi)和光污染。③ 色溫選擇。選擇適合LED燈具的色溫,要根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境及需求而定。在市區(qū)繁華地段,選擇較高色溫的白光LED以提高亮度和色彩還原度。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),建議采用(4 000±10%) K;而在偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村或景觀路段,可以選擇較低色溫的LED以營(yíng)造溫馨舒適的照明氛圍,根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),建議采用(2 700±10%) K。④ 智能控制系統(tǒng)應(yīng)用。引入智能照明控制系統(tǒng),通過(guò)單燈控制器、時(shí)控器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)按需照明,從而最大程度地提高照明系統(tǒng)的能效性,避免白天或無(wú)人時(shí)段的能源浪費(fèi),通過(guò)智能照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按需照明、按時(shí)照明。⑤ 定期維護(hù)和管理。LED燈具雖然壽命較長(zhǎng),但仍需定期維護(hù)。必須確保光源的清潔和散熱器的正常運(yùn)行,以免灰塵或損壞導(dǎo)致能源浪費(fèi)。定期維護(hù)還可進(jìn)一步減少運(yùn)維成本。

3.2 根據(jù)市政道路照明需求合理選擇燈具

針對(duì)不同的市政道路類型和功能需求,可以采用不同類型和功率的節(jié)能燈具來(lái)滿足照明需求。在主干道和高速公路上,需要選擇功率較大、照度較高的LED路燈,以確保路面亮度充足,提升行車安全和舒適性。此外,LED路燈的光效更高,能耗更低,使用壽命更長(zhǎng),通過(guò)遠(yuǎn)程智能控制可以實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)和照明時(shí)間管理,從而進(jìn)一步提高節(jié)能效率。而在人行道、自行車道、景觀路線以及住宅區(qū)等場(chǎng)所,則可以選擇功率較小、造型精美的景觀燈、步行街燈或者太陽(yáng)能路燈等,以突出城市景觀特色,實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果與照明效率的有機(jī)結(jié)合。

考慮到環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念,在市政路燈照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),也可以采用太陽(yáng)能路燈。太陽(yáng)能路燈是利用太陽(yáng)能電池板,在不需要外接電源的情況下,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,從而實(shí)現(xiàn)具有更高節(jié)能優(yōu)勢(shì)的綠色能源利用[2]。太陽(yáng)能路燈不僅可以減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴,降低城市能源消耗,還能減少城市光污染,有效改善城市環(huán)境質(zhì)量。因此,在城市道路照明規(guī)劃和建設(shè)中,可以充分考慮太陽(yáng)能路燈等新型節(jié)能照明技術(shù)的應(yīng)用。新型太陽(yáng)能路燈如圖2所示。

圖2 新型太陽(yáng)能路燈

3.3 做好市政道路照明的供電和控制系統(tǒng)規(guī)劃

針對(duì)不同路段的照明需求,合理設(shè)計(jì)供電及控制系統(tǒng)至關(guān)重要。對(duì)于大型道路而言,需要合理布置配電箱,并設(shè)計(jì)優(yōu)化的供電線路,以減少線路損耗,提高供電效率,并確保路燈的正常運(yùn)行。為了降低能源消耗并延長(zhǎng)路燈的使用壽命,可考慮采用節(jié)能型的供電線路和設(shè)備。而在控制系統(tǒng)方面,則考慮將智能技術(shù)更高效地應(yīng)用到照明管理中。例如,引入智能感應(yīng)控制技術(shù),根據(jù)車輛和行人的活動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度,以在保證安全照明的同時(shí)最大限度地減少能源消耗[3]。此外,采用三遙控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)不同時(shí)間段和照明需求對(duì)路燈進(jìn)行智能調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。近些年,個(gè)別片區(qū)區(qū)城管局或街道等路燈養(yǎng)護(hù)單位開(kāi)始推行單燈控制器,進(jìn)一步提高了路燈使用效率,節(jié)能減排。以下為某片區(qū)路燈專用單燈控制器改造技術(shù)要求。

3.3.1 改造內(nèi)容

改造范圍:對(duì)招標(biāo)范圍內(nèi)(具體路段及數(shù)量見(jiàn)附件)的現(xiàn)有傳統(tǒng)鈉燈光源路燈及老舊LED路燈進(jìn)行LED改造及增加單燈控制器。

單燈管理平臺(tái)(單燈控制系統(tǒng))功能:網(wǎng)頁(yè)端系統(tǒng)平臺(tái)必須覆蓋GIS管理,具有報(bào)警管理、設(shè)備管理、策略管理、工單管理、報(bào)表管理、權(quán)限管理等功能;手機(jī)端手機(jī)平臺(tái)必須涵蓋設(shè)備信息維護(hù)、工單處理、開(kāi)關(guān)燈、光線調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。

單燈管理平臺(tái)(單燈控制系統(tǒng))特性:網(wǎng)頁(yè)端須支持主流多種瀏覽器(Chrome/Safari/Edge/Firefox等);移動(dòng)端須支持iOS/Android系統(tǒng)。

擴(kuò)展性:平臺(tái)須提供通用數(shù)據(jù)接口可對(duì)接其他平臺(tái);須根據(jù)采購(gòu)單位要求提供平行功能擴(kuò)展;須配合采購(gòu)單位要求增加、修改相關(guān)功能。

平臺(tái)維護(hù)與技術(shù)支持:對(duì)于所提供的平臺(tái)相關(guān)軟硬件須提供終身維護(hù)與技術(shù)支持,在合同期內(nèi)所涉的費(fèi)用由投標(biāo)單位承擔(dān),合同期結(jié)束后所涉的費(fèi)用由雙方協(xié)商處理。

3.3.2 改造要求

改造后質(zhì)量保證期內(nèi)的路面要求如表1所示。LED燈具要求如表2所示。

表1 改造后質(zhì)量保證期內(nèi)的路面要求

表2 LED燈具要求

燈具防雷要求:浪涌保護(hù)器保護(hù)電壓的水平值應(yīng)小于控制裝置的抗浪涌電壓,不大于2 kV,共模抗浪涌電壓不小于10 kV;電器元件應(yīng)符合GB/T 14048《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備及控制設(shè)備》的規(guī)定。單燈模塊要求如表3所示。整燈要求如表4所示。其他要求:投資項(xiàng)目的燈具功率大小不同,必須是同一品牌的燈具;燈具應(yīng)采用非整合式(COB)模組;燈具應(yīng)選用導(dǎo)熱性能較高的合金材質(zhì);內(nèi)纜線不能外露,要用耐高溫的纜線;緊固及連接件應(yīng)選用不銹鋼材質(zhì),不能有任何的緊固或連接;由采購(gòu)單位選定燈體外觀處理工藝和燈體顏色;燈具要有防摔的防護(hù)構(gòu)造;改裝后的整體路燈應(yīng)不比原路燈的重量大;燈具接口處應(yīng)按原路燈配置與原燈桿口徑、接法相適應(yīng);其他未盡事宜,應(yīng)符合GB/T 31832—2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)要求及《LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求》。現(xiàn)狀已投入實(shí)際養(yǎng)護(hù)使用范例中的單燈控制器如圖3所示。

表3 單燈模塊要求

表4 整燈要求

圖3 現(xiàn)狀已投入實(shí)際養(yǎng)護(hù)使用范例中的單燈控制器

通過(guò)對(duì)電源和控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì),以及智能技術(shù)的充分利用,實(shí)現(xiàn)道路照明的高效管理,減少能源浪費(fèi),提高路燈使用壽命,最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

3.4 根據(jù)市政道路寬度和長(zhǎng)度情況做好照明系統(tǒng)密度控制

主干道通常寬闊,可采用密集布置路燈的方式,以確保整體的照明效果和視覺(jué)舒適度。這種布置方式能夠提高道路的可見(jiàn)性和安全性,同時(shí)為市民提供舒適的行車和行人環(huán)境[4]。然而,對(duì)于較窄的小巷道而言,適度減少路燈的布置密度是更為合適的選擇,這種做法有助于降低能源消耗,同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理。另外,減少路燈的布置密度也可以減少光污染,并且有助于提升小巷道的夜間環(huán)境質(zhì)量。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠讓小巷道更加寧?kù)o和舒適,同時(shí)為城市節(jié)約能源和資源。因此,在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí),需要根據(jù)不同道路類型的特點(diǎn),合理調(diào)整路燈的密度,從而實(shí)現(xiàn)照明效果的最優(yōu)平衡。

3.5 結(jié)合市政道路照明需求優(yōu)化路燈安裝高度設(shè)計(jì)

在考慮路燈的安裝高度時(shí),需綜合考慮市政道路的照明需求和光源特性。對(duì)于高速公路和主干道,可選擇較高的安裝高度(10～12 m),以覆蓋更廣的區(qū)域;而在低速道路和小巷道,則可選擇較低的安裝高度(7～9 m),以減少光污染和能源消耗。此外,也可根據(jù)夜間交通情況和市政服務(wù)需求合理調(diào)整安裝高度,達(dá)到節(jié)能及智能化的雙重目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

節(jié)能照明不僅可以降低城市能源消耗和環(huán)境污染,還可以提升城市的智能化水平,促進(jìn)城市照明產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展。因此,市政路燈照明全面落實(shí)節(jié)能理念是城市可持續(xù)發(fā)展的重要趨勢(shì),也是推動(dòng)城市綠色發(fā)展的重要舉措。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展,相信在未來(lái)節(jié)能照明技術(shù)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用,為城市提供更加節(jié)能環(huán)保、智能高效的照明解決方案。