关键词:道路照明节能
前言:伴随着我国经济的飞速发展,城市市政工程建设步伐的加快,城市道路照明工程也越来越受重视。道路照明一方面耗能增大,另一方面维护量也增大,高额的电费支出,增加了财政负担,道路照明节能已具有紧迫意义。本文是结合日常工作,介绍以下几种道路照明节能的方法。
1优化照明设计
在进行道路照明设计前,详细了解和收集有关资料:确定该条道路的照明标准及其它特殊要求;收集道路平面布置、道路结构断面,地下管线等资料,在充分了解这些资料的基础上,以便于有针对性地进行照明设计;了解道路周围环境、城市建设及整体规划方案;收集供电电源的资料,确定供电电源及进线位置等。并结合其实际情况,针对路宽、长度、
夜间车流量以及四周的环境等确定总体的照明标准,选用合适的照度,在实际的道路照明设计中,道路的各个具体路段部分均有差异。由此,还应该根据各路段的具体情况,进行分段处理,在不同的路段设置不同的照度标准并进行设计,以从总体上符合照明和节能的要求。一般来说,对于道路的长直线段,可以采用较低照明标准照度值,以基本满足道路照明要求即可;而对于交叉路口、立交及其他事故多发段,则应当采取适当提高照度标准的方式,以提高该段的照明和视觉效果,防止事故的发生。在设计的过程中要多提几种方案,经过计算后,对符合照明标准的所有方案,进行综合经济分析比较,从中选取技术先进、经济合理又节约能源的最佳方案。
2合理选择照明光源
选择高效率的光源有利于减少照明电能的消耗。我国目前普遍采用的路灯照明灯具以高压钠灯和金卤灯等气体放电灯为主,高压钠灯的特点是寿命长(24000小时)、光效高(100―120lm/W)、透雾性强,可广泛用于道路照明、泛光照明、广场照明等领域,用高压钠灯替代高压汞灯,在相同照度下,可节电37%。而高光效高压钠灯(增强型),其光效更高,寿命更长。以250W为例,增强型与原普通型相比,光效由1121m/W,提高到1281nm/W;光通量由28000kn,提高到332001m;寿命由24000小时提高到32000小时,在实际使用中,平均亮度提高14.2%,寿命延长33.3%。金属卤化物灯是一种在高压汞灯的基础上在放电管内添加金属卤化物,使金属原于或分子参与放电而发光的高压气体放电灯,它的特点是寿命长(8000-20000小时)、光效高(75-95lm/W)、显色性好,广泛应用于工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明等领域,用它替代高压汞灯,在相同照度条件下,可节电30%。根据高压钠灯和金卤灯的区别,在道路照明设计中,高压钠灯是首选方案,因为在相同的电功率下,高压钠灯光能量要比金卤灯高40%左右,且钠灯的透雾性能比较好;而在同样照度标准的道路照明要求下,金卤灯光源的电耗则多于高压钠灯。但是在经济方面,高压钠灯价格低寿命长发光效率高,金属卤灯相对较差。因此,在普通道路朋明的应用上,一般采用高压钠灯,而在道路交叉口、立交等需要明显改善视觉环境的场合,则采用金卤灯。
LED光源的出现则是照明领域的又一个重大技术创新,具有节约能源、污染少、光指向性好、寿命长、低电压、反应快的特点,有成为未来光源的趋势。在同样亮度下,LED灯的耗电量仅为普通白炽灯的1/而其寿命却可延长100倍,完全符合绿色照明的理念和要求。但是由于技术的原因,LED和传统照明光源在成本和发光效率等方面还有一段不小的差距。在道路照明领域的应用上,目前还面临不少的困难。但是根据美国次世代照明计划预期,到2010年LED发光效率可达120流明/瓦,到2022年则可达200流明/瓦,成本降为1%,寿命增为10倍。LED光源因其节能省电的特点,目前正越来越多地与太阳能装置相结合,组成最为节能环保的照明设施,其在道路照明方面的应用也将是未来的发展趋势。
3选用节能型电感镇流器
电子镇流器本身能耗极低,高光效、低频闪并且有恒功率输出的特点,但由于电子镇流器含有较高的谐波量,三次谐波占基波的30%以上,需要增加谐波装置使之符合规范,另外,因为它是零序分量,会使中性线过载而发生事故,这是使用电子镇流器需要特别注意的。而电感镇流器相当于带铁芯的电感线圈,属于线性电路。只要合理的选择铁芯及其磁通密度,三次谐波含量极小,一般此问可不予考虑。有数据表明,节能型镇流器的节能效果已接近电子锁流器的水平比传统电感镇流器节约近50%的电能。同时节能型镇流器还具有电子镇流器所没有的售价低、可靠性高、与普通的灯管兼容性强且易于组织生产等特点,较适合我国的经济发展的潮流。
4采用适当的照明控制方式
现在城市的主干道很宽,许多道路照明采用了双光源或多火灯,而下半夜车辆稀少,对照明质量的要求可以适当降低;此外,现在很多三块板式的道路结构,在照明设计时通常考虑了快、慢车道的照明,而在后半夜,慢车道的非机动车和行人很少,对照明的要求不高。在确保功能和效果的前提下,合理调整亮灯数量和时间。因此,采用合理的控制方式成为了照明节能的一个重点工作,智能光源降压一稳压一调光技术是国际上流行的全数字智能路灯节能控制技术,它充分考虑了城市道路照明的实际状况。依据人体工程学中的视觉理论,采用现代控制论中的最优控制方法,实现了对路灯电压及照度的动态智能化管理,即TPo管理(TIMB/PLACE/OCCAS10N)。此项技术的基本思路就是:在繁忙的时段,控制路灯保持较强的照度,接近午夜时分,开始自动调光,在后半夜车稀人少时,则控制路灯保持较低照度的照明(类似房灯的调光器,可以随需要而任意调光),它的主要优点就是在调光的同时也大幅降低了电耗,节约有功电耗达3096以上。
5降低配电系统的线路损耗
对供配电系统而言,考虑路灯线路损耗主要是正比于电流平方的配电线路导线的电能损失,也称负载损失,无疑,降低线路电流和减小线路电阻是减少线路损耗的有效途径。道路照明绝大部分是气体放电灯,该类光源的特性是电流和电压不同步,运行功率因素往往不到0.5,因此工作电流较大,如果在配电柜处集中功率因数补偿,则从配电柜到灯具端的线路损耗很大;但如果在每个灯具内单独进行功率因数补偿到0.9以上,则线路电流可降低近一半,线损可减少3/4。在设计过程中,适当提高配电电缆规格也可以减少线路损耗。按导线截面的选择原则,可以确定满足要求的最小截面导线;但从长远来看,选用最小面导线并不经济。如果把理论最小截面导线适当加大,线损下降所节省的费用,足可以在较短时间内把增加的投资收回。
6月30日，飞利浦在新加坡2010世界城市峰会（WCS）上推出了EssentialLine系列LED道路照明解决方案。EssentialLine作为飞利浦全新的LED道路照明产品系列，旨在帮助城市规划者们采用更加高效、环保的道路照明系统来改善城市的宜居性。如今，城市生活消耗了全球70%的能源，而其中15%的能源消耗来自道路照明。在亚洲，快速的经济增长和能源消耗为城市建设规划者们带来了一系列新的环境问题。联合国的一项研究显示，2008年，在东南亚国家有45%的人口居住在城市地区。至2030年，这一比例预计会达到56.5%，将会给包括户外照明在内的基础设施带来更重的负荷。飞利浦EssentialLineLED道路照明系列堪称一个理想的绿色照明解决方案，可帮助城市创造更好的环境，同时在较低成本基础上改善城市的宜居性。与现有的标准SON照明解决方案相比，应用飞利浦EssentialLineLED道路照明系列，可节省多达50%的能源。借助LEDGINE技术，飞利浦EssentialLineLED道路照明产品能提供光效高达85lm/W的持续性高显色照明。这套LED系列采用的模块化设计使其还可方便地进行现场升级，并能更好地进行散热管理。经济发展需要城市可持续发展的支持，飞利浦高级副总裁，亚太区照明总经理毕柏翎指出：“随着亚洲城市向全球化都市的转变，政府部门和城市规划者需要采取各种措施改善城市宜居性，这一点至关重要。在公共基础设施上采用高效节能的LED照明系统，可以更好地提升城市安全感，通过勾勒标志性的城市天际线和景观美化市容，并且有效降低城市中心的能源消耗和碳排放，可谓一举三得。”飞利浦EssentialLineLED道路照明系列有四种光照模式和三种瓦数可供选择，以适应不同宽度的道路，并能在多种道路应用中提供安全舒适的视觉体验。该系列产品寿命长达50，000小时，可节省更换照明设备产生的昂贵费用。毕柏翎先生还表示：“飞利浦EssentialLine道路照明系列是飞利浦针对城市可持续发展需求而最新推出的产品。高效可靠的EssentialLine道路照明系列不仅可以减少能源消耗和照明维护费用，从而为市政当局节约大笔经费，同时还能在不降低安全标准的基础上减少温室气体排放，保护环境。飞利浦非常高兴能在‘2010世界城市峰会’这样的国际性会议上推出最新的LED照明解决方案，并将致力于与来自亚洲的业界人士通力合作，共同推动城市向高效节能照明解决方案的转换。”2010世界城市峰会为飞利浦展示其最新城市道路照明产品--EssentialLine系列LED道路照明解决方案提供了一个战略性平台。此外，飞利浦还将在此次峰会上展示其现有道路照明产品--突出城市道路美化功能的ClearLineLED道路照明产品和多样化城市照明创新产品ColorReachTMPowercore.ClearLineLED道路照明系列是一套创新的道路照明解决方案，其应用了最先进的LED技术和专业光学技术，可实现高效节能和最小眩光，其节能高达22%，寿命长达50，000小时，为城市发展提供了一套行之有效的解决方案。该系列产品配合道路调光系统的使用，在非交通高峰流量时段，既不影响道路安全，又能额外节约50%的能耗。ColorReachTMPowercore是飞利浦LED照明的旗舰产品，它是一套高性能的建筑照明解决方案，也是首款能满足多色彩大规模立面照明需求的LED照明产品。这款功能强大的道路照明产品具有超高流明输出以及150多米远的光投射距离，是未来新一代户外照明的典
【关键词】LED照明改造；节能；北京地铁
中图分类号：TE08文献标识码：A
1前言
北京地铁是世界上规模最大的城市地铁系统之一，从1969年1号线开通至今，已经驶了40多年的征程。截至2014年1月，北京地铁共有17条运营线路，覆盖北京市11个市辖区，预计到2016年底，北京地铁运营总里程将达到660km以上；到2022年时，运营总里程将超过1000km。而与此同时，由于其运输量大、总耗电量大，是城市中的用电大户，在地铁的日常运营过程中，照明系统的耗电量占运营总耗电量的5%~10%。本文以北京地铁1、2号线LED照明改造项目为例，通过对公共照明区域模拟分析，提出技术方案，并与实际改造效果进行对比，提出了适用于北京地铁LED照明改造的方案，为进一步推动新型照明技术应用奠定基础。
2北京1、2号地铁现状
北京地铁1号线是北京最早的地铁线路，西起苹果园站，东至四惠东站，全长31.58km，设23座车站和2座车辆段，是北京市第一条贯穿城市东部和西部地区的地铁线路；地铁2号线是北京的一条环线地铁，全长23.0km，设18座车站和1座车辆段。两条线路对于提高市民的出行效率，缓解道路交通拥堵起到了举足轻重作用。
由于两条线路均属于北京市较早开通的地铁线路，照明普遍采用的是荧光灯、节能灯、筒灯和高压钠灯为主的照明灯具，耗电量较大。以本次照明改造的34座地下车站为例，符合改造的区域主要包括站台、站厅、出入口，涉及灯具数量30121盏，改造前，年耗电量达800余万度。
图1地铁1、2号线线路图
3技术方案设计
根据《地铁设计规范》GB50157-2003、《城市轨道交通照明标准》GB/T16275-2008、《建筑照明设计标准》GB50034-2004，对地铁车站站厅、站台等处进行照明模拟与分析：
3.1模拟条件
根据《城市轨道交通照明标准》GB/T16275-2008要求，地下轨道建筑表面的反射比如下：
维护系数设定如下：
3.2照明模拟
3.2.1站台照明
灯具布置图
灯具间距：3.7mX2.5m，灯具高度如上图所示。
站台照明模拟结果如下：
3.2.2站厅照明
灯具间距：3.7mX2.5m，灯具高度3.1m，如上图所示。
站厅照明模拟结果如下：
3.2.3走廊、通道照明
灯具间距：1.5mX1.5m，灯具高度：2m
走廊、通道照明模拟结果如下：
3.3效果模拟
3.3.1站厅（产品：T5灯管）
改造前改造后
3.3.2通道（产品：T5灯管）
改造前改造后
3.3.3通道（产品：8寸筒灯）
改造前改造后
3.3.4扶梯间（产品：8寸筒灯）
改造前改造后
3.4模拟及分析
通过模拟计算，站台地面的平均照度为230lx，站厅地面的平均照度为219lx，通道及走廊地面的平均照度为246lx，均满足地下铁道照明标准的最高要求。站台与站厅的照度均匀度大于0.8，亦满足《城市轨道交通照明标准》GB/T16275-2008照度均匀度0.7的要求。
