城市绿色照明与路灯节能措施
摘要：随着城市道路照明工程的日趋大型化，在日益紧迫的能源、环境危机以及“节能减排”工程促进下，“绿色照明”已成为现阶段道路节能的指导思想。
城市照明是城市基础建设的重要构成部分，为城市档次和城市形象的提升发挥了积极作用。但随着城市市政建设的飞速发展，城市道路照明工程也日趋大型化。据统计，十五年前全国城市路灯安装约为300万盏，而目前城市道路照明安装功率已达2.5千万千瓦，安装路灯约1亿盏，且约以每年20%的速度增长，年耗电量约590亿度。面对日益紧迫的能源与环境危机，在“节能减排”工程的推动下，同时为缓解城市路灯照明对地方财政造成的压力，路灯节能问题已逐步提到政府的议事日程上来。国家发改委、建设部即明确倡导城市道路照明建设要着力于改善照明质量和节能两项工作，向“绿色照明”方向发展，在满足行车功能、路面亮度、照度等要求的基础上，实现国家资金与社会资源的高效利用。而城市道路照明种类繁多，标准不一，且城市道路照明节能与照明理念、以及电力电源产品技术尚有待完善，因此，深刻理解“绿色照明”和“情景节能”的重要内涵，对于纠正和引导城市道路照明节能中存在的误导或错误，均具有重要意义。通过整理路灯照明节能工程中的相应技术信息，对“绿色照明”理念上反映的道路照明技术细节理念做一些简单考虑，以便清理节能思路。
一、 我国路灯照明节能现状
目前LED白光技术取得了突飞猛进的发展，但要应用于城市照明系统仍有很多问题需要解决，高压钠灯仍是现阶段城市照明系统的主要部分。关于高压钠灯节能，主要应用的有两种方式：一是半夜灯。半夜灯方式主要指后半夜人、车流量较少时，关闭部分路灯以节约电能。这是路灯节能最早最直接的节能的方式，其优点表现为投资小，操作简单；而缺陷也同样明显，即道路照明不均匀，易造成路灯寿命降低，间接增加道路路灯维护成本。
二是调压。相对于半夜灯方式而言，调压方式能有效延长灯具寿命，是较理想和经济的节能方式。其中，传统的调压法节能包括：（1）自祸降压式调节方法。无谐波污染，可靠性较强，缺乏升压、稳压功能，只能保证固定的降压，很难从中挖掘出推广使用的潜力。（2）晶闸管斩波型节能方法。与前者不同的是，这种方法电压调节精度高、速度快，并能实现分时段的实时电压调整，且体积小，成本低，易于普遍推广。
综合两者的优缺点来看，由于现阶段城市道路照明设备多以气体放电为主，采用交流斩波调压节能方法的可行性更高，除避免谐波污染外，在稳压、降压与延长灯具使用寿命上也具有明显功效，有助于节约照明系统维护成本。就此而言，交流斩波调压节能方法更符合目前低污染、电力电子技术高频化的灯具产生趋势，相信未来会得到更广泛的应用。
二、 道路照明节能设置与“绿色照明”
如前所言，“绿色照明”的实施宗旨是发展高效照明工具与改善居民生活质量，以低能耗获取较佳的照明效果，为城镇居民营造出经济、舒适和环保的照明环境。而部分地方政府主管部门及经销商，将绿色节能单纯视为增加节电率，并将其作为招投标中的硬性要求进行了规划，没能很好地考虑到照度情景要求，以致于工程完工之后，出现了种种不尽如人意的情况。因此，除进一步加强灯具技能措施外，道路照明同样应考虑到满足居民需求，从照明设置的节能方面进行商讨。
（一）照度标准
照度标准通常指水平照度，指各类场所人工电器照明照度水平值，《城市道路照明设计标准》（GJJ45-91）就是其中较重要的一项设计规范。照度的衡量指标主要包括：照明好坏对看清物体的影响，舒适度，视角功能、节能等因素。在地区照度水平的选定中就应严格执行相应道路照明标准。新标准实行后，城市道路照明设计除选用其中部分标准外，应注意到新旧标准间的差别：新标准强调的是工作面上的平均照度与照度范围。作为节能设计的重要技术参数，应严格贯彻执行。
（二）主车道照明节能设置
杆柱式、高杆式和高栏式等市政道路照明设置的优势不一，在城市路灯节能尤其应注意到这一点，以求以最经济的能耗获取最佳照明效果。
其中目前主车道照明普遍采用的杆柱式设置就应注意到以下几点：气体放电灯杆高于10~15m范围内最经济，同时安装高度设计应参考光源光通安装灯具的最低高度值，如安装高度10m以上，灯具的光源光通量（1m）就应在25000以下；在保证合理照度和预制眩光要求的基础上，悬臂长度应低于杆柱高度的1/4；将灯具安装倾角（或称悬臂倾斜角度）控制在5º以下，则可能同时兼顾车行道与人行道照明利用率，在节能同时，满足正常的居民出行需要。
三、 城市道路照明的灯具节能措施
在城市道路照明节能的渠道与方法方面光源选择、控制系统、功率因数以及定期维护等内容，对于环保节能也存在有不同程度的重要意义。
（一）光源的选择
节能光源和灯具的选择历来是路灯节能的重要内容，如选用不当，可能会增加电能损失达30%~40%。因此，在新建市政道路与老城区路灯节能改造的过程中，都应尽量考虑到光源的经济性、维护费用、发光效率、光色和显色性以及相配套的镇流器，等等。因此，在现阶段的路灯节能建设中，应加速推进高压钠灯取代白炽灯，高压汞灯的节能工程。应注意的是，高压钠灯除满足上述要求外，其抗锈蚀能力、光通维持性与维护系数也相对较高，是目前城市路灯照明的最佳经济选择。
（二）合理设置路灯的控制开关
在路灯的开关控制方面，要力保准确、便捷和安全的基本原则，包括人工、光电自控、时钟自控以及微机控制的应用在内都应首先符合以启闭时间准确的要求，这也是节电的重要内容之一。以装灯容量700KW计算，在路灯启闭时间控制精确的前提下，每天减少亮灯5min，年节电可达2180KW・h；目前的半夜灯、长夜灯管理模式则可以采取自动时间控制开关，在深夜人、车流量较少时，在不影响道路正常照明的基础上，可自动控制路灯熄灭一半；老城区路灯正常照明线路可能在建设时未考虑到节能的诸多事项，则可以采用线路加装节能装置的方式，可节电20%左右；此外，部分线路电压波动较大的，对于电设备少时电压升高的耗能问题，可通过增加稳压器控制电源电压的形式，取得节能效果。
（三）降低照明线路无功损耗
相当部分的城市路灯照明属于感性负荷，电源需要供给有功功率与无功功率。其中，无功电流在经由线路系统时，必然会因导线电阻造成电能损失，且可能导致如下损害情况的出现：电力损耗增长，无功电流引起的电压降低和电力损失也会影响到路灯亮度和照明质量；功率因素愈低，电力降低愈大；影响电费收费率等。因此，在照明线路应保证装设有必要的电容补偿，且有功功率为0.9~0.95，将电容器组从电源侧接入，可提高功率因素即无功功率降低至最低限度。而采用三角形接法在补偿电容组接入电源时，同时要注意到功率因素补偿的自动控制，需保证控制器指令感性负载功率因素依据大小分布组合并确定电容器台数，使功率因数保持在0.95左右，通过改善功率因素，实现节能目的。
此外，提高设备自然功率因数也是照明线路节能的重要方法，如将变压器负荷控制于75%~80%，正确选用照明变压器容量等。
（四）定期维护路灯系统及灯具
在长期使用以及经受粉尘、暴晒或雨淋一场环境作用的过程中，城市路灯系统难免会因相关故障造成节能效率的降低。就灯具造型、结构形式而言，较多的灯具都采用了反光板以增强发光效率。而道路路灯灯具的长期使用，反光板会逐渐锈蚀，进而导致反射率和亮度的降低；灯具玻璃也可能粘附油污、粉尘等，使玻璃透明度无法保证正常光通量。灯具照明作用的发挥，实质上即光通量经玻璃灯罩覆盖至其设计范围。据统计，高效灯具的光通量利用率可达70%~80%；而低效率灯具仅有45%左右。因此，低效率灯具的使用实质上就是电能浪费，定期维护灯具、力求灯具保证正常发光效率是绿色节能的重要途径之一。
四、 结语
总之，节约能源、绿色环保是当前我国经济高速发展对于能源战略的客观需要，城市道路照明设计单位及设计人员都应当深刻领会“绿色照明”的科学内涵，从节电设计方案抓起，积极应用高效电光源、灯具以及先进的控制方式，力求打造出节能高效的道路照明工程。
相关文章：1.浅谈市政道路照明工程节能
2.城市道路照明设计理念与标准
评论