重庆市某区县LED节能改造前后照明质量分析实例

张勇

摘要：根据标准《照明测量方法》和《道路照明计算》对重庆市某区县道路LED节能改造前后的照明质量进行评价，结合现场实际情况，优先选取灯具间距、高度、悬挑、仰光和光源一致的典型路段进行平均照度、照度均匀度等指标的检测。并根据改造前后相关灯具的数量、功率等指标进行该改造项目的节电率评估。

Abstract： According to the standards "Lighting Measurement Method" and "Road Lighting Calculation"， the lighting quality before and after the LED energy-saving transformation in a district of Chongqing was evaluated. Based on the actual situation of the site， priority is given to selecting typical road sections with the same lamp spacing， height， overhang， Yangon and light source for the detection of indicators such as average illuminance， uniformity of illuminance， and energy-saving rate of the transformation project is evaluated based on the number and power of relevant lamps before and after the transformation.

关键词：LED节能改造;照度;功率;节能评估

Key words： LED energy-saving renovation;illuminance;power;energy-saving evaluation

中图分类号：TU113.6                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）32-0146-03

0  引言

近年来经济快速发展和城市化进程推进，城市规模不断扩大，旧城改造如火如荼，路灯建设也走上了快车道。2019年全国公路总里程501.25万公里，路灯照明系统在满足功能照明与景观照明作用的同时，不可避免地带来能源的巨大消耗，在日益紧迫的能源、环境危机下，“节能减排”已成为现阶段道路节能的主要目标。LED路灯凭着高光效、高显指、光衰小、寿命长等特点逐渐取代以高压钠灯为主的传统照明。

1  道路照明分类

根据CJJ45-2015《城市道路照明设计标准》，城市道路照明根据使用功能可分为主要供机动车使用的机动车道照明和交会区照明以及主要行人使用的人行道照明。其中机动车道照明应按快速路与主干路、次干路、支路分为三级，人行道照明应按交通流量分为四级。

2  道路照明评价指标

①机动车道照明应采用路面平均亮度或路面平均照度、路面亮度总均匀度和纵向均匀度或路面照度均匀度、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。交会区照明应采用路面平均照度、路面照度均匀度和眩光限制为评价指标。人行道照明和非机动车道照明应采用路面平均照度、路面最小照度、垂直照度、半柱面照度和眩光限制为评价指标。

②本次LED节能改造工程主要针对机动车车道照明进行质量评估，主要考核的是本次项目中的快速路与主干路、次干路、支路改造前后的平均照度和照度均匀度。由于道路照明错综复杂，因此在评估过程中，每条道路选择具有代表性的路段作为考核对象。选取的原则有：1）选择车流量少的地段，避免汽车灯光投射到地面增加路面照度，影响检测结果有效性;2）选择无树木遮挡的路面，避免检测数据影响均匀度的结果;3）避开繁华的商业区、人群密集区，选择无背景光源的路面，背景光源包括店铺的灯光、广告箱、LED大屏等;4）选择晴朗天气的夜晚进行测试，雨雪天气、过低和过高的温度的天气都不适宜进行检测：a.国家标准CJJ45-2015中照度和亮度的要求值是基于干燥路面制定的。因为潮湿的路面（不论是沥青或是水泥）其反射系数都是与干燥路面截然不同;b.检测所用的照度计或亮度计都属于精密设备，雨水容易损坏设备。

③平均照度和照度均匀度标准要求值。

在本次LED节能改造工程项目中因其交通控制系统和道路分隔设施完善，选择“/”的左侧的标准值进行判定。

④平均照度和照度均匀度的评价方法。

本次LED节能改造项目中，分别针对3条主干路、3条次干路、1条支路改造前后的同一路面照度进行测量。选取具有代表性的路面作为检测对象，依据标准CIE 140-2019《Road Lighting Calculations》、GB/T 5700-2008 《照明测量方法》当两灯杆之间距离<30m时，每车道的测量点数量为10，当两灯杆之间距离>30m时，每车道的测量点数为两灯杆的实际间距/3，计算结果取整数。此次项目中利用中心布点法进行测量，将测量划分为成矩形网格，网格为正方形，在矩形网格中心點测量照度，如图1所示。

测试完成后按照公式（1）和公式（2）计算其平均照度和照度均匀度。

改造前该工程均使用光源为高压钠灯的路灯，使用年限较久，光衰较大，对于两灯杆之间间距较长的路面其中间照度值偏低，导致整个测试路面平均照度值不符合标准要求。

通过对比表1中平均照度和照度均匀度的要求值，可见改造后的平均照度和照度均匀度均满足标准要求。对于某主干路的照度均匀度在改造前后都较高，按照委托方要求对其其照明等级按与相邻的主路一致。

3  单灯质量评价

①根据该区县主管部门的要求，对改造所用LED灯具的质量从电气安全、光电性能，包括接地规定、防触电保护、绝缘电阻和电气强度、防尘防水、相关色温、显色指数、功率、功率因数以及光效等质量检测。单灯质量评价环节至关重要，是整个改造项目的命脉所在。

②此次改造项目所用路灯均为I类灯具，在完成安装或者维护灯具而打开时，即使不是徒手操作，带电部件应是不可触及的。可触及的金属部件或者绝缘失效时可触及的金属部件变为带电部件时，这些部件须永久地、可靠地与接地端子或接地触点连接。并用接地导通测试仪将测试电流调至10A，时间1min，测量接地端子与可触及金属部件之间接地电阻值，电阻值应<0.5Ω。

③绝缘电阻和电气强度是评价产品电气安全的基础指标。电气强度是为了考核绝缘层抗击穿的能力。灯具在开启的瞬间，有脉冲电压，此时会产生大电流，而电流过多泄漏，就会对维护人员造成伤害。为了验证产品的绝缘性能是否有效发挥，我们通过仪器在相应的部位，施加规定的电压，持续1min，验证灯具的绝缘电阻值是否>2MΩ，电气强度在试验期间是否有閃络或击穿现象。

④路灯，是在道路上设置为在夜间给车辆和行人提供必要能见度的照明设施。安装在灯杆上后的整个寿命周期，受天气影响大，防尘防水是确定外壳防止固体异物或水进入所提供的保护程度。本次项目中所用灯具的防尘防水等级为IP65，在规定的试验结束后需对样品进行绝缘电阻和电气强度试验，并观察灯具外壳内部是否有滑石粉沉积，电气连接件、载流部件等是否有水迹。

⑤单灯的光电性能指标满足要求，是整个改造工程的基础。以点带线，以线构面，致整个改造工程的路面平均照度、照度均匀度以及节能量满足要求。

4  节电率的评估

①本次LED节能改造工程中改造前所使用的灯具为高压钠灯，改造后所使用的灯具为LED路灯，均没有调光功能。故本次改造工程的节电率我们采用电参数的测试方法进行评估。

②为了数据的准确性，我们实验室方案中指出在改造前和改造后，每个型号规格的灯具各送检5个。实验室对灯具的电压、电流、功率、功率因数进行测试，取其平均功率值作为该型号规格灯具的功率。由业主提供盖章文件说明道路改造前后所用灯具的规格、数量、每晚亮灯总时长11h、全年按365天进行核算。通过以上数据核算出改造前和改造后的总耗电量。根据公式节电率=（改造前年总功耗-改造后年总功耗）/改造前年总功耗×100%，计算改造项目整体节电率。

③依据上述评估方法，对该LED节能改造工程前后的所用灯具的功率进行了测试，根据节电率公式对该项目的节电率进行评估。结果见表3。

通过以上数据可以看到，此次LED节能改造工程整体节电率达到60%以上。若设定电价0.54元/kWh，在改造后每年可节省支出150万元以上。

5  结语

本文以重庆市某区县LED节能改造工程为例，系统全面的对该工程的路面照明质量情况进行评价以及项目整体进行评估，总结了完整的、实用的LED节能改造工程的质量评价方法。本文主要从改造前的路面照明质量、改造所用灯具的电气安全和光电性能方面、改造后的路面照明质量以及工程整体节电率的评估进行检测。在选择检测方法和现场路面时，本文充分考虑了标准方法的要求以及现场特有的实际情况，使得本文所体现的评价方法具有较强的实用性。希望对全国各城市LED节能改造工程项目的照明质量评价中能起到借鉴的作用。

参考文献：

[1]GB/T 5700-2008，照明测量方法[S].

[2]CIE 140-2019，Road Lighting Calculations[S].

[3]CJJ 45-2015，城市道路照明设计标准[S].

[4]GB 7000.1-2015/IEC 60598-1：2014，灯具 第1部分：一般要求与试验[S].

[5]GB/T 31897.1-2015，灯具性能 第1部分：一般要求[S].

[6]GB/T 31897.201-2016，灯具性能 第2-1部分：LED灯具特殊要求[S].