市政道路照明电气节能设计分析

2020-12-31姜婷

运输经理世界 2020年16期

文/姜婷

1 前言

众所周知，能源问题是我国现代社会经济发展中的关键问题。在规划城市街道电气照明时，必须科学论证节能照明的规划。通过明确照明标准、光源、理念、设计、控制安装位置的高度等方面，可实现市政道路照明的节能设计。实践表明，市政道路照明的节能设计对于实现城市可持续发展具有重要意义。

2 市政道路照明电气节能要求

照明节能一直是节能的重要领域。为了在照明方面节约能源，相关工作人员也需要从不同的角度来解决这一问题。要通过一系列的测试明确人类对使用灯具的要求，以适应人眼的亮度或基于人眼保护来改进灯光照明。节能设计的最终目的是增加对照明系统耗电部分的控制，以使照明质量不会影响工作性能，避免系统照明中细小能量的丢失，延长照明灯具的使用寿命，达到节能目的。

3 市政道路照明电气节能设计的意义

城市规划是国民经济可持续发展的关键保障，实现国家的可持续发展，最大限度地减少不必要的资源浪费是推动国家发展的一项策略[1]。市政道路照明是中国现代城市建设的重要组成部分，市政照明的节能设计不仅关系到日常照明，而且影响现代城市的整体面貌。市政道路照明节能工程旨在不断优化和改进城市路灯的节能设计，采取有效措施，高效开展节能工作，保护环境，使人民群众的生活更加幸福健康。城市路灯的节能设计可以在一定程度上减少照明的能耗，起到节省能源的作用。

4 我国城市道路照明的现状分析

据调查，我国中小城镇街道夜间、午夜过后、上午九点后几乎没有行人和车辆，尤其是秋冬季节。但路灯却持续进行照明工作，不管是主干道还是车流稀少的街道，甚至照明持续到第二天早上。显然，这种现象是对电力的巨大浪费，缩短了路灯的寿命，增加了用电量，阻碍了城市的节能发展。为解决上述问题，我国尝试了很多方法，如隔盏关灯和定时关灯等[2]。具体措施是前半夜所有路灯都进行工作，后半夜实行隔盏关灯减少工作灯具数量。众所周知，路灯照明是使用三相电力线实现的，如果只调节一半的功率，会对变压器造成单方向负载，即在前半夜所有路灯以三相四线的四路全加载形式照明，后半夜熄灯则三相中的一相必须停止放电，这使得三相极不平衡。由此可见，这种方法是不切实际的。

5 当前市政道路照明电气节能设计中存在的主要问题

我国城市照明工程中仍存在不合规设计。在构筑道路照明时，相关工作人员只注重数量，不注重质量，浪费了大量能源，拖慢了城市照明工程的发展。当前市政道路照明电气节能设计中也存在一些问题。首先，引入的照明技术有待改进。引入技术无法结合实际情况，无法减少能源消耗。特别是在路灯方面，相关法律法规的缺失以及现行监管要求的不完善，无法保证灯具质量。其次，照明设计通常为低效照明，城市照明设计需要改进。再次，假冒伪劣灯具产品较多也会产生负面影响。产品的好坏直接决定灯光效果的好坏。最后，相关工作人员对照明能源标准的限制和对照明能源消耗的缺乏更深入理解。对照明控制和维护的必要性没有明确认知，相关管理和维护工作没有得到有效落实。

6 关于市政道路照明电气节能设计的策略

6.1 确定光照标准

确定照明设计光照标准的第一步是收集相关数据。确定道路类型后，需要了解具体道路情况，例如道路反射光、宽度等。道路反射的光越多，视觉感知越强，看到的物体越清晰。因此，照度不能直接解释视觉感知，而是在很大程度上决定了路面的亮度。道路的亮度与道路材料密切相关，表面覆盖材料要根据《城市道路照明设计标准》（CJJ45—2015）设计。中国的城市道路有几种类型：快速路、主干路、次干路和支路，表1 列出了每种路灯的类别。确定光照标准时要注意路段的面积，对设计进行适当的调整，例如桥梁和隧道、蜿蜒道路的部分等。

表1 机动车道照明标准值路面亮度

6.2 灯杆高度设计

根据理论车道宽度，采用单边灯具布置，有效宽度等于道路实际宽度减去悬垂。而双侧布置的有效宽度是实际宽度减去两侧的悬挑。如果中间分车带是对称的，则有效宽度是实际宽度。灯具的排列方式有很多种，包括单向、双向和双向对称。单向布局模板主要用于支路和住宅街道，而其他布局模板适用于主干路和次干路。为避免高速公路和主干路上出现令人不快的眩光，需要按照《城市道路照明设计标准》（CJJ45—2015）使用截光型灯具，而支路是半截光型灯具[3]。同时，灯具、灯杆和相关套件必须防震、防水和防尘，因此需要考虑耐腐蚀性、密封性等。一般照明灯的高度为6～12m，灯臂不超过2m，灯的倾角不超过15o。设计者需要根据实际路况合理选择照明方式，确定到灯柱的高度和距离，具体数值如表2 所示。

6.3 光源选择

高压钠灯和LED 灯广泛应用于城市路灯照明。采用高压钠灯可提高市政照明效率，其RA 显色指数低，总体成本低。而LED 兼具光源体积小、可调光、可聚焦、指向性强、应用周期长、节能效果好、抗震动等优点，但也存在成本高、散热性能差等问题[4]。以目前的市场状况衡量，其中存在一些问题，比如为了通过强光达到强烈的照明效果导致眩光，降低照明质量等。因此，对于LED 照明的发展来说，应该结合路灯的布设位置和应用要求，选取更适合的LED 灯，以延长灯具的使用寿命和照明效果。

6.4 对供电线路和管道进行供配

三相四线电源是一种常见的照明电路。连接后，每个灯柱可以按照a、b、c 的顺序连接，可以有效平衡电源上的负载。在规划路线时不但要以工作人员的设计经验为指导考虑道路本身的发展，还要考虑其他公共设施的负荷、临时应急电源、临时照明和标志等。只有考虑到所有因素，才能为可持续的城市发展做出贡献。此外，还应考虑照明电路的环境因素。电源线可采用塑料绝缘铜芯电源线，保障走线正确，可以更好地保护线路质量[5]。一般情况下，城市地下道路施工线施工后不进行改造，因此可使用穿保护管敷设进行施工。

6.5 选择高性能的镇流器

节能灯放电时会产生大电流，如果电流太高，灯具就会烧坏。镇流器用于限制放电灯的工作电流。与灯的类型和特性相适应的镇流器与放电灯的点火电路串联连接，以便为点火灯提供高点火电压，并在规定的时间内稳定灯具电流范围。市场上普遍应用的是电子镇流器和电感镇流器，而电感镇流器分为节能型和常规型两种。市政道路照明系统的工作功率一般为200～450W，而电子镇流器、节能型电感镇流器和常规型电感镇流器的功耗分别约为灯具总功耗的8%、11%和18%。