道路照明节能设计

来瑞鹏

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)

0 引言

随着我国城市建设的不断深入，城市道路建设也不断增速。道路越来越多，越来越宽，对道路照明的要求也随之提高。不单要为各种车辆的驾驶人员以及行人创造良好的视觉环境，还对照明提出了节能降耗，实施绿色照明的要求。节约电能是节约能源、保护环境最有效的措施。当前对照明节能控制最有效的方法就是按时开关灯，午夜后降低光源功率和关闭少部分灯具。

设计人员进行照明设计时，应提出多种符合照明标准要求的设计方案，进行综合技术经济分析比较，从中选出技术先进、经济合理又节约能源的最佳方案。

1 节能设计

目前从道路照明节能设计来说，主要有三个方面:采取合理的布灯方式，采用高效节能的光源及电气设备，在照明系统上加节能控制设备及改变控制方式。

1.1 合理布灯方式

影响照明效果有诸多因素:布灯形式、安装高度、安装间距、挑臂长度、仰角大小等。这些都是影响照明效果的技术因素。道路照明设计，如果按《城市道路照明设计标准》去设计，灯具功率满足规范中的节能标准。根据道路的等级，道路横断面形式、宽度及照明要求，布灯方式不会相差很多。

1.2 采用高效节能的光源及电气设备

光源节能主要取决于其发光效率，但也不能单纯从光效出发，也应根据显色指数、使用寿命、启动特性、价格等综合考虑，合理应用。现路灯光源大都采用高压钠灯光源。它具有光效高、透雾性好的特性，适合作路灯光源。传统的电感式高压钠灯镇流器已被电子式高压钠灯镇流器取代。这也是行之有效的一个节能方式。不同截光型灯具及不同厂家有不同的配光曲线、效率。当然选择时要选有实力厂家的产品。

另外，LED 照明作为一种较新技术，迅猛发展，越来越多地应用于各种照明领域，具有效率高，使用寿命长，显色性好等优点。现在的控制技术可以任意控制LED 灯的发光强度、颜色、灯具组合等。一个LED路灯要达到普通高压钠灯的亮度，所需功率只是传统的1/3 左右，可减少能耗。但是LED 也有缺点，主要是指向性强，发热大，光衰大，单灯功率小等。城市道路的主干路采用较少，支路、小区内、景观等广泛采用。现阶段国家没有LED 设计规范，大部分都是企业自己的指标，选用依据性差。随着LED 产品的不断完善，LED 是今后的发展方向，将逐步替代传统照明产品。

灯具首先要满足使用功能及照明质量的要求。其次要达到光学特性、眩光控制、造价、效率、运行费用、外观(是否与周围环境协调)、耐腐蚀性(沿海地区)等方面的特殊要求。

另外要对照明电路进行无功补偿。减少照明光源的无功功率，降低照明线路的电能损耗。补偿方式有两种:单灯补偿和集中补偿。单灯补偿是在灯具内根据不同光源功率，在每盏灯上并联不同值的电容器。集中补偿是将电容器集中放于箱变或配电间内。现在一般设计都同时考虑单灯补偿与集中补偿。

1.3 照明系统的节能控制设备和控制方式

此章节是节能的重点，也是讨论现阶段最为可行的方式。

1.3.1 智能控制系统

对气体放电灯实施智能调控可节能30%左右，使光源及附件的寿命延长，实现照明最优化的控制。控制系统主要有以下几个方面的功能:

1)软启动稳压功能

启动电源为200 V，避免高电压、大电流直接冲击灯具，消除40%的灯具启动浪涌。实时稳压，无论是220 V 稳压状态还是节能状态，都能保证输出电压精度在2%左右。解决了夜间过电压照明造成的能源浪费，有效延长气体放电灯的寿命，从而直接减少了灯具的维修成本。

2)节能

智能照明控制系统的节能功能，由选定的智能控制器发出指令。可设定不同的照明亮度，按照不同时段、不同照度分段节能。

时间设定:开机时间、关机时间，节能开始时间、节能关闭时间。

电压设定:额定电压、节能电压。

3)时控器

时控器可以是天文钟、光控继电器、可编程控制器、时间发生器等。常用的是天文钟。

控制器内嵌专业天文软件，精确计算出一年中每天的日出、日落时间。

智能控制器相对成本较高，半夜降压有一定的局限性。

1.3.2 半夜减光

半夜减光是下半夜减少照明功率或减少照明灯具数量的措施。

有的厂家灯具内自带变功率功能。但要统一控制所有灯具同时减光，需要多敷设一根控制缆。

如机动车侧设置两套灯具，非机动车侧设置一套灯具。下半夜时可减少一套机动车侧的灯具，非机动车侧的灯具也可关掉。这种方法最有效地在均匀度不变情况下降低照度。控制简单，投资少，见效快。

这种方法不需要额外增加电缆。可节省大量电缆费用。

图1 表示向道路两侧布线。三套开关对应全夜灯和半夜灯。这种接线方式简单，不需额外增加电缆。按正常接线，就可达到半夜减光目的。无需增加设备。但也有缺点，开关接线处较混乱，需详细核对接线位置。

图2 所示接线方式需要增加接触器，但接线清晰。

图1 道路两侧布线示意图

图2 路灯接线示意图

以上两种接线方式，都有某相不平衡问题。如果道路短，功率小，某相不平衡相差只有1/4。如果道路长，箱变较多，某相的不平衡可以忽略。在现实设计中，很难做到三相完全平衡。

2 小 结

以上只是设计工作中遇到的几种节能设计形式。道路照明设计相对比较成型，出入不会太大。现阶段半夜减少照明功率或减少照明灯具数量，是最有效的节能措施。当然一个好的设计也包括合理选择电缆截面。电缆截面大，压降小线损小，但投资高，施工要求相对提高，附件成本也提高。随着技术进步，光源发展以及控制方式改进，在设计中合理综合利用各种节能措施，必将达到更完善的照明节能效果。