城市道路照明节能初探
2007-02-07
作者：admin
来源：中国灯饰商贸网
浏览量：
网友评论：
0
条
摘要： 随着经济、科学技术的发展和人民生活水平的提高，城市照明已经成为衡量一个城市现代化水平的重要标志，它在提高城市形象、改善城市环境同时,不可避免的带来用电费用的大幅增加
城市道路照明节能初探
林馨钦
厦门市政工程管理处路灯管理所 (361003)
摘 要 城市道路照明应从采用优质高效照明装置、照明专用变压器、三相四线配线方式、优化控制系统
等方面来挖掘节能潜力。
关键词 道路照明 照明控制 节能
Preliminary Research on City Road Lighting Energy-saving
Lin Qingxin
(Xiamen Public Works Managememt Agency Road Lighting Department, Xiamen, 361003)
Abstract: Being inquired into high quality and efficiency lighting device, transformer for lighting, three-phase four-wire system and optimum control system etc., the energy-saving capability is tapped.
Key Words: road lighting; control lighting; energy-saving.
随着经济、科学技术的发展和人民生活水平的提高，城市照明已经成为衡量一个城市现代化水平的重要标志，它在提高城市形象、改善城市环境同时,不可避免的带来用电费用的大幅增加，增加了各地政府的负担。因此，在不降低照明标准、满足更高的照明质量和视觉环境的前提下，城市照明的节能是很有必要的。
目前，我国的《城市道路照明设计标准》CJJ45-91与CIE的有关技术准则还有一定的差距，由于各地经济发展的不平衡性，对城市道路照明的要求也有差距，在合理选择照明标准的情况下，笔者认为主要应通过以下几个方面挖掘城市照明节能潜力：
1.采用优质高效的照明装置
1.1合理选用高效、节能的电光源
光源的节能主要取决于它的发光效率。道路照明应尽量选用高光效的光源，还应根据它的显色指数、使用寿命、调光性能、起点特性等综合考虑，合理应用。所有的高效光源都有其适用场所，决不能简单地用同一类节能光源来代替。城市道路照明应根据不同的道路情况，合理使用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯、高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯等，其光源可按表1选取。
|
表1 道路照明光源的适用场所 | |
|
适用场所 |
光源种类 |
|
快速路、市效道路 |
低压钠灯、高压钠灯 |
|
主干路、次干路 |
高压钠灯、金卤灯 |
|
支路、住宅区道路 |
小功率高压钠灯、电子节能灯 |
|
市中心、商业中心等对颜色要求较高的场所 |
金卤灯、显色改进型高夺钠灯 |
1.2采用高效、光通维持率高的灯具
灯具是对光源发出的光进行再分配的装置，如果光源发出的光能大部分被吸收，能量的利用率太低，必然造成能源的极大浪费。衡量灯具的节能指标是光输出比L.O.R（灯具效率）。假如一个灯具的L.O.R是0.65，而另一个更高效的灯具的L.O.R是0.79，则在使用同样的光源、消耗同样能源的情况下，后者的照度可提高21.5%；而灯具光通维持率的高低决定着照明设计时的初始照度，若有一个灯具的光通维持率为0.6，而另一灯具为0.7，若在同样场所、条件下使用，则照明设计的初始照度就可降低16.7％。由此可见，选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。
对于道路照明而言，还应使发出的光通量尽可能的落到被照的道路上，即应充分地提高灯具的光通利用系数h。h与灯具的安装高度H、倾斜角度q、配光方式、灯具效率等有关。同时，为了满足道路照明对眩光限制的要求，灯具的选择应严格按道路照明标准的规定执行。灯具的选择应严格按道路照明标准的规定执行。灯具及其配光方式一旦选定，合理选择安装高度H、安装间距S、倾斜角度q对提高道路照明质量及h是很重要的。根据笔者多年的经验，考虑照明各种参数要求、经济、节能及美观等因素，S/H按3:1－4:1、倾斜角度q在5－10°之间选取为好，对于气体放电灯（高压钠灯、金卤灯）其安装高度按其光通量大小确定，表2列出了各种规格的高压钠灯、金卤灯的最小安装高度，否则应采取措施如调节q的角度、采取遮挡。
|
表2 照明灯具的最小安装高度 | |
|
光源规格（W） |
最小安装高度（m） |
|
100 |
6 |
|
150 |
7 |
|
250 |
8 |
|
400 |
10 |
|
600 |
13 |
1.3推广使用电子镇流器
目前，城市道路照明使用的高压钠灯、金卤灯等高光效的气体放电光源，均需要有镇流器等附件才能正常工作。传统的电感式镇流器笨重、耗材、噪音大、功率因数低等缺点，已严重拖累这些高效光源的利用，而电子镇流器具有高效、节电、无噪音、功率因数高和电压范围宽等优点。各种气体放电灯配用电感式镇流器其功率损耗以光源功率的百分数见表3，而配用电子镇流器其损耗的百分数为5％。以250W高压钠灯为例，电感镇流器的损耗为40W，而电子镇流器的损耗只有13W,同样的光源，配用不同的镇流器就可节电10.8％；另一方面，由于使用电子镇流器大大提高了线路的功率因数（大于0.92），从而使线路的损耗大幅度的降低，同时，电子镇流器使气体放电灯在高频下工作，使灯管光效提高近10％，从而提高整个系统的效率。
可见，使用电子镇流器能大幅度节能，提高气体放电灯的功效，改善照明质量。就供电系统而言，同一线路在不增加供电容量和设备的情况下，带灯的数量可增加30％－40％，它代表着镇流器的发展方向。
|
表3 镇流器功率损耗占光源功率的百分数 | ||
|
光源种类 |
功率（W） |
镇流器功率损耗占光源功率的百分数（%） |
|
荧光灯 |
30-40 |
23-27 |
|
荧光高压汞灯 |
125-1000 |
10-20 |
|
金卤灯 |
1000 |
7 |
|
400 |
11 | |
|
高压钠灯 |
250 |
14 |
|
400 |
15.5 | |
|
100、150、250 |
16 | |
|
﹤ 70 |
20 | |
2采用照明专用变压器，三相四线式的配线方式
2.1 道路照明供电的特点
道路照明具有供电线路较长，负荷较大的特点，一般来说，道路照明的供电方式主要有：中压电和低压供电两种形式。中压供电虽然有其独特的优点，但由于新建时一次投资大；低压供电是目前普遍采用的供电方式。随着经济的发展，各地大多采用设置照明专用变压器作为道路照明电源，避免了外界因素对电压质量的影响，为照明线路提供较为稳定的电压，从而减少光源光通量的脉动。
2.2 各种配电线路耗能比较与道路照明配电方式的选择
道路照明的低压配电方式一般有：单相二线式、二相三线式、三相四线式等，配线线路的损耗△P等于线路的有功功率损耗△P1和无功损耗△Q1之和。为了简化计算，假设负载的功率因数COSF＝1，同时不计变压器的损耗，则△P＝△P1＝I2R（I为线路计算电流，R为线路电阻），对于单相网络（单相变压器供电）：I＝P/U；对于三相网络，根据单相用电设备组三相等效计算负荷的确定。各种配线的电能损耗比（设单相网络的损耗比为100％）见表4。
表4 不同配线的电能损耗比比较
|
表4 不同配线的电能损耗比比较 | |
|
配电方式 |
损耗比% |
|
单相网络 |
100 |
|
单相二线式 |
100 |
|
二相三线式(二相跳接) |
25 |
|
三相四线式(三相跳接) |
16.7 |
注：假定导线截面积相等，配线距离相同，照明负荷相同，功率因数为1
从表4的比较可见，采用三相四线式的配电方式，线路的电能损耗最小，只是单相网络或单相二线式的1/6，是二相三线式的2/3。而对于采用三相照明专用变压器供电的道路照明线路由于单相二线式、二相三线式很难保证三相供电平衡，一般不采用。另一方面，由于道路照明一般采用的是气体放电光源，电源电压对灯的正常工作影响很大，电压太高易引起灯的自动熄灭；电压降低则光通量减少，光色变坏。采用三相四线式的配电方式，若配线距离相同，线路损耗小，线路始、末端的电压变小，对照明质量影响较小。
总之，城市道路照明采用专用变压器及三相四线式的配电方式对节能和提高照明质量是行之有效的措施。
3.优化道路照明控制系统，对道路照明进行时时监控
3.1以微电脑智能控制器替代传统的定时钟，对道路照明系统进行控制。
传统的定时钟控制，虽然能自动控制每天的开、关灯，但随着季节的变化，日出日落的时间差异很大，使得换季时要投入人力对时控制器设定的时间进行修正，时间控制的精确度较低，其误差在±15min；而微电脑智能控制器是一种根据地球不同经纬度的日出日落的时间变化自动调节开、关灯的时间控制器，只要一次性设置好当地经纬度、日期、当前时间及开、关灯的时间，控制器就可根据当地每天日出日落的时间变化自动调节时间变化，准确自动修正开、关灯时间，具有一次设置多年不变、失电保护、时间控制精确的特点。采用微电脑智能控制器作为道路照明的控制器，能够避免由于开、关灯时间不准确而造成的电能浪费。
3.2根据不同的道路结构，对道路照明进行分割控制
城市的主干道路一般分为快车道、慢车道，照明也通常考虑了快、慢车道的照明。在后半夜，慢车道的行人、非机动车辆稀少，慢车道的照明就不是很重要，可以在下半夜关掉慢车道的照明；另一方面，为了提高照明质量，目前许多城市的照明使用了双光源灯具或一杆多灯具，而在下半夜由于车辆稀少，对照明的照度要求可适当降低，关掉一盏灯，对照明的其它参数影响不大。总之，对道路照明进行分组控制，是节约能源的有效途径。其系统方框图、二次控制原理图见图1。
3.3提高道路照明的科技含量，开发使用道路照明微机监控系统，实现对照明的实时控制及智能化的节能控制。
目前，国内部分较发达的城市相继开发、安装了“城市照明监控系统”，实现了对道路照明的智能化（实时）监控，如深圳、南京、厦门、成都等地。其原理大同小异，一般能实现“遥控、遥测、遥信”控制，具有对道路照明的“全夜灯、半夜灯、夜景灯”进行多级化的控制，对各分控点的电压、电流、功率因数及接触器状态等电参数进行自动巡回检测，对分控点的各种故障进行监测及相应的语音报警，自动调节各分控点的电压等功能，已大大的改善了道路照明的运行控制方式，取得了较好的社会效益和一定的经济效益。由于其节能措施主要是对各分控点采用分组适时控制、准确的控制开、关灯时间和降电压方式来实现的；而道路照明具有供电线路较长、负荷大、光源一般为气体放电灯的特点，使得线路的压降较大，而光源对电压要求较高，所降电压的空间有限，节能效果不明显。因此，现有的系统并没有取得明显的节能效果。
为了实现最大限度的节能和取得最佳的照明效果，提高道路照明的质量控制，实现人性化管理，可根据道路的交通情况实行分时、分段调整道路照明的功率。笔者认为，可在现有的“城市照明监控系统”的基础上增加“遥调”的功能，即在各照明个体上增加一智能化的调光控制设备（包括前端控制器、降功率节能转换器等设备），也就是通常所说的“单灯控制器”，智能化单灯控制器与分控点、照明控制中心构成“城市照明网监控系统”，使道路照明管理部门对每一盏灯进行动态的监控。它可直接接收控制中心的指令或按预定设置的时间对单灯进行开、关及降功率控制，根据需要将道路照明控制在额定功率或降功率的状态下运行。系统组成方框图如图2。
系统组成方框图
4.结束语
随着绿色照明工程的不断推进，城市道路照明的节能越来越被人们所重视，各大中城市纷纷采取各种节能措施进行探索和实践，也取得一定的效果。但节能的关键还是在于不断提高道路照明的科技含量，使用最有效的照明装置，优化照明控制，最终达到按需照明。
凡本网注明“来源：阿拉丁照明网”的所有作品，版权均属于阿拉丁照明网，转载请注明。
凡注明为其它来源的信息，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点及对其真实性负责。
凡注明为其它来源的信息，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点及对其真实性负责。
最新评论
用户名： 密码：
