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1 道路照明常用的控制方法
1)定时控制:人工控制;定时钟控制;微型计算机控制(路灯控制仪);2)光电控制:光电控制器控制;3)光电控制与定时控制的结合:光电控制器+定时针,即微机光控路灯控制仪。
道路照明设备控制的运行方式有:(1)并联控制(又称控制线控制);(2)串联控制(又称串顶或末端顶控制);(3)单电源控制;(4)无线控制。
上述4种控制的运行方式中都可以选用人工控制、定时钟控制、光电控制器控制及微型计算机控制中的任何一种控制器件或组合使用。
选用控制器件应满足:(1)抗电磁干扰能力强:如电源电压有较大幅度的波动或外界有电磁干扰时,能正常运行;(2)能适应运行环境的温差范围大;(3)合理的控制道路照明的全年总燃点小时数,达到合理控制年耗电量;(4)尽量避免在运行中进行调试,并尽可能使安装与操作简便。
在选用控制的运行方式时,应尽可能达到:(1)控制范围大,能通过控制线路执行控制器件的多个指令;(2)除控制器件本身发生故障外,在局部控制线路发生故障时,应尽量缩小故障范围;(3)控制系统的运行方式,尽量不受电源电压波动的影响;(4)投资合理,运行维护量小。
2 控制用器件
2.1 SDK-2型石英电力定时控制器(简称定时钟)
SDK-2型定时钟适用于常年不变启闭时刻的路灯控制,如半夜灯的启闭。其技术数据:
1)控制电流:0.5A或5A;
2)工作电源:DC1.5V(5A的还需用AC220V);
3)极限工作温度:一10℃~+50℃;
4)最小控制时段:1.5h。
2.2 光电控制器
光电检测元件(硅光电池)将光强弱的变化转变为电信号的变化。如夜幕降临时,天慢慢的黑下来,光电检测元件所检测到数毫伏的电信号,经放大器和比较器输出开灯信号,并经抗干扰延时,再作用到输出继电器,点燃路灯。
次日拂晓,光电信号逐渐增强,当达到大于关灯给定值时,比较器就输出关灯信号,经抗干扰延时,作用到输出继电器,熄灭路灯。
光电控制器的技术数据:
1)可调光控范围:0.4~2LX;
2)控制容量:AC220V,3A;
3)开关灯延时:约30s,开关灯给定切换延时大于15min;
4)工作电源:AC220V,50Hz;
5)工作环境温度:15℃~+45℃。
3 开关设备
3.1 HRD型路灯刀闸
HRD是单刀路灯刀闸,它是刀闸与熔断器的结合体HRD。既可装在道路照明的电源控制箱内,也可装在线路上作分支保险使用。为保证HRD。路灯刀闸在室外使用的寿命,各部螺丝、螺母均应用铜材或不锈钢材料制成。
安装时,电源接在刀闸侧,负荷接在熔断器的出口侧。更换熔丝时,应遵守低压带电操作法,但仍需断开刀闸。
3.2 开关
城市道路照明或厂区道路、码头、港口的照明一般均是低压供电,即电源侧全天有电,道路照明电源的启或闭,一般由自动空气开关、交流接触器、真空接触器中的任选一种电器执行。高压供电一般采用断路器。道路照明用电光源,正逐步由白炽灯向荧光高压汞灯和高压钠灯过渡,灯泡功率向大瓦数发展,但汞灯、钠灯的功率因数偏低,工作电流偏大,所以要求开关有足够的额定电流。
4 控制电路
在设计控制电路、控制运行方式及选择控制器件等一系列问题时,必须从本地区的实际情况出发,并征询供电部门的意见。道路照明控制电路的选择,必须与其供电方式、控制运行方式相结合。如北京、天津采用高压供电方式,则选用计算机路灯控制仪控制电源的启,闭为宜。低压供电方式的控制器件的选用,如一个控制点能控制千盏灯左右的,宜用计算机光控路灯控制仪;如一个控制点仅能控制几十盏灯左右(即一个控制器件控制一个电源点),宜用分式型路灯控制仪。选择控制器件时应考虑接线方便,尽量防止误动作及在控制器件失灵下便于改换成人工控制。
5 供电和控制的运行方式
道路照明与美化城市和保证市民安全密切相关,因此为道路照明提供不问断电源,选择可靠的供电方式和控制方式十分重要。
5.1 供电方式
我国的道路照明供电方式,一般有以下3种:
1)高压供电
由变电所送出10kV线路专供道路照明用电源,如北京、天津、福州等城市。其主要优点是:不受限电影响,供电可靠性好。白天线路无电,可减少变压器空载损失。道路照明负荷较稳定,故电压波动幅度小。在变压器的二次出线没有电度表箱等附属设施时,大片灭灯的机率少。
高压供电的缺点:三相供电负荷不能平衡,占用主变压器的容量大。道路照明供电的10kV电缆线路是单相供电,由于电容电流影响,10kV母线电压很难平衡。高压供电的低压照明线路在与民用低压线路同杆同担架设时易发生混线,并通过混线点将民用低压电源经低压照明线路、照明专用变压器,送至10kV路灯高压线上,造成大面积着灯。新建工程一次性投资多。
2)低压供电
由民用10kV线路带的公用变压器或照明专用变压器作为道路照明用电源。这一供电方式是目前道路照明普遍采用的主要供电方式,其优点是:不用架设专用10kV线路,因此工程小,投资省。其主要缺点是:(1)在不设专用变压器并采用串联控制时,往往照明低压线路过长,线路末端电压过于偏低;(2)附属设施多和受限电的影响,大片灭灯次数较多;(3)电压波动范围较大;(4)在专设变压器时,空载损失过大。
关键词城市 道路 照明 配电 设计 设施
引言
近年来,随着我国经济社会发展水平的不断提高。城市建设规模的不断扩大,城市基础设施建设的投入逐年增长,城市照明得到了前所未有的重视,城市道路照明不仅作为一种道路交通运输的视觉保证,而且成为了城市道路美化,环境协调的重要组成部分。一个完善、合理的配电系统更是城市道路照明正常运行必不可少的条件。
1、概述
城市照明好坏对人民生活中有很大的影响。符合视觉功能的照明质量是保障交通安全、社会治安、人们从事生产及文化娱乐活动等不可缺少的条件。这是人类经过长期实践得出的科学结论,以道路照明为例,我国新修订的道路照明标准,指导道路照明工作者作出合理的照明设计,为驾驶员提供交通安全性与向导性,同时为步行者创造安全而舒适的环境,方便人民生活,降低犯罪率和美化城市环境,提高夜间道路利用率。道路照明的设计应按照安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维修方便的原则进行。
2、供配电设施的选择
2.1供配电设施简介。根据《城市道路照明设计标准CJJ45―2006)中6.1.1“城市道路照明宜采用路灯专用变压器供电”的原则,城市道路照明一般均采用专用10/0.4kV变压器配套配电系统方式。目前就变压器安装方式来区分,使用较多的足杆上式架空变压器、箱式变电站及地埋式变压器二种方式,其中架空变压器及地埋式变压器均需在变压器外配套低压配电柜,箱式变电站可将低压配电盘集合在变电站之中。
2.2供配电设施的比较。下表从施工难易、对道路景观影响、运行质量及工程造价四方面来对以上三种供配电设施进行比较。
表一供配电设施比较表
结合运行质量及今后电力部门线路改造来看,杆上式架空变压器呈数量上逐步减少的趋势。故在市区新改建项目中,除部分因断面较窄、电力lOkV杆线尚无入地计划等原因不适宜设置其他两种方式供配电设施的巷道外,不推荐此种方式。箱式变电站闲集成了高低压配电设备,受户外不利天气影响小、运行可靠性高等优点在电力系统公用供配电设施中受到青睐。应用于城市道路照明系统中,箱式变电站的计量、集中补偿与其他两种方式相比,具有一定的优势。其缺点为,体积较大,一般说来,至少需要3mx4m以上的占地面积,在绿化带宽度小于5m ,楼宇、店铺较为密集的道路及道路交叉口处均不便于实施。近年来,随着非品质等变压器的发展,变压器散热、防护等级及整体质量不断提高,地埋式变压器及低压配电盘供配电方式在逐步兴起。尤其在道路照明领域内,目前高压气体放电灯的灯具内均以设置补偿电容,线路整体功率闪数足以达标,故配电点处的集中补偿可以取消。与箱式变电站相比,此种供电方式在地面之上仅需设置一台约hnxO.6mx1.8m(宽X厚X高)大小的低压配电盘,可以大大减小地面的占地面积,设置方便,对道路安全与景观影响较小。
2.3供配电设施选择结论。经以上比较可以看出,地埋式变压器及低压配电盘的方式较为适宜主、次干道道路照明设施的现状及发展。箱式变电站方式适用于绿化带较宽或道路两侧建筑不密集的主干道。架空变压器及低压配电盘的方式可在以上两种方式均难以实施的情况下,少量应用于郊区道路或城区巷道。
4、配电系统的设计
城市道路照明的配电系统的设计应包含选择供配电方案、配电线路的设计和敷设及接地保护三大部分。供配电方案即为电源的取向是直接就近低压(380V)引入还是专线低压或者专线高压(10KV)再进行变压设计。这往往是根据实际情况做相应的选择;配电线路的设计则关系到照明的供电质量和经济投入;接地保护则起到保障照明用电的安全可靠作用。配电系统设计的前提是照明方案合理布置和取得其他道路用电负荷需求的情况下展开。笔者认为主要有以下步骤:
4.1负荷总量及负荷等级
负荷总量=道路照明用电负荷+道路智能交通组织用电负荷+景观用电负荷+广告用电负荷。其中道路照明用电负荷和道路智能交通组织用电负荷是城市道路必须的负荷,景观负荷及广告负荷则是根据具体情况而定。
4.2供电电源及供电点
供电电源则是设计者应该向道路照明管理部门以及建设部门获取的重要信息,近年来,笔者在道路照明施工图设计中.供电电源基本分有以下几类:①10KV道路照明专用线一路供电,考虑设置1 0,0.4KV变压器集中分配至各道路照明专用配电箱:②道路沿线就近引入380V低压电源线路:③道路沿线引入10KV高压电源线路.引入处设置室外箱式组合变电站。上述①③两种供电方式是城市道路照明常见及可取的供电方式,第②种方式在郊外道路以及非重要道路中可以采用。供电点的选择主要需要考虑两个方面的因素,一方面是考虑获取电源的方便,另一方面考虑所设计道路范围的供电半径.选择负荷中心点。
4.3配电系统的控制方式
城市道路照明为户外照明,人工集中管理的可行性较小。因此一般都采用自动为主,手动为辅的控制方式。照明控制箱内设置回路断路器,一般根据功能性分别供配电,道路照明、景观照明、广告用电.智能交通组织用电等均分别控制。除智能交通组织用电为24小时常开外,其余用电均采用自动控制为主。采用智能路灯控制器来控制路灯的开启和停止。城市道路照明的配电系统管理基本属于“无人管理”的管理模式。
4.4配电线路设计及敷设
城市道路照明的线路一般都比较长.但负荷不太大,电流较小。因此重点应考虑线路的电压损失问题。根据相关规范,城市道路照明最末端灯具的电压降控制在5%以内,以确保灯具的正常工作。减小压降通常有单灯增加电容补偿装置和加大电缆截面两种手段。但两种比较后者优于前者,不仅能起到减小压降的作用.也为日后增加路灯数量留有余地。同时压降小,线路损耗随之减小,从而也提高了系统的稳定性。即延长了整个系统的寿命。又节约电能。因此,在道路照明的配电线路设计中,电缆截面应按末端电压损失小于5%去标定。城市道路照明线路敷设一般都在隔离带或者人行道上。虽然可以采用电缆直埋的方式,但为了减小开挖引起的破损以及线路的故障排除和维修一般都采用穿PE管或者PVC管埋设的方式,并埋深在地面一0.7米以下。
4.5接地系统
城市道路照明线路长,负荷分散,且均为室外.直接触及行人的可能性大。因此安全尤为重要。对于接地故障,由于线路长.故障电流较小.远端的接地故障对于供电电源处的保护装置不能及时快速的反应,这样接地保护就不适合用TN方式而应选用TT方式。即每盏路灯均设置专用接地装置,一般采用一根50×5长2.5米的镀锌角钢作为接地极,用40×4的镀锌扁钢把接地极与路灯基础螺栓作可靠焊接,接地电阻小于10欧姆。箱式变压器或者路灯控制箱设置接地系统接地电阻不大于4欧姆,灯具、灯杆、配电箱外壳及金属电缆支架等正常不带电金属物体均可靠接地保护。
结束语
选择合理合适的供电方案和供电点,优化配电及控制方式,减少人工维护的负担以及配电设施的失窃。用经济、发展的原则合理选择电缆,减少能耗和线路损耗;做好灯杆,箱体等设备的接地,保障电气设备的安全运行。一切从实际出发,因地制宜,才能设计出一个安全可靠、经济合理的道路照明供配电系统。
参考文献
1.《城市道路照明设计标准》CJJ45―2006
2.《低压配电设计规范》GB50054―95
3.Ⅸ供配电系统设计规范》GB50052―95
摘要:本文介绍了道路照明监控技术在国内外发展现状,详尽分析了各种类型道路照明监控系统的技术特点,并总结了道路照明监控技术的重要意义和发展趋势。
关键词:道路照明监控、光敏控制、电力载波、无线分组网络。
道路照明监控技术,与社会经济及能源(电力)的发达程度密切相关,并在一定程度上与道路照明应用的范围、城市的地理位置、特点及规模相联系。国外的道路照明监控技术以美国、法国、新加坡为代表,主要有以下这几种方式:
(1)美国:90%以上的路灯采用每盏灯在灯具安置一个光控开关,少量的灯采用多灯集中控制。大部分城市的路灯控制的一致性较差,有白天灯亮而晚上灯不亮的现象发生。
(2)法国巴黎:用LESA探头组采集朝西北方向的自然照明,经计算后通过电力公司的数据网传输测量照度值,控制各开关点的路灯通断。
(3)新加坡:在每个变电所的22kV系统,注入载波信号,在配电变压器的低压侧的控制箱内安装接收器,在接收器接到信号后启动路灯电源开关,控制路灯的通断。
我国的道路照明监控技术发展从70年代开始至今经过多样化、深层次的探索,发生了翻天覆地的变化。控制方式也由早期的定时器控制、光敏控制和寻呼机控制发展为国内普遍所采用的GPRS与电控箱节能器相结合的无线广域网控制。
光敏控制可以很好的应对天气及季节变化及时开关灯的情况和需要定期调时的缺点。但是在现阶段的应用中也暴露出了不足。首先,光敏控制难以克服由于光污染和光干扰产生的误动作。其次,各控制点的照度受周围环境影响有差异,不可能齐亮齐灭。再次,光敏器件的可靠性相对较差,防尘性要求又较高,需要经常清洗,否则控制误差加大。最后,在通常情况下控制箱是封闭的,但光敏期间需要露天测光,给安装也带来了一定得困难。
为了实现集中控制,分散风险,同时满足降低成本,出现了寻呼机控制,其采用了集中广播开关控制,取得了一定得效果。但是寻呼方式也限定了使用范围,体现出了一些不足。首先,由于寻呼机为单向通信,导致各控制点不能及时报警,也不能扩展为远程双向通信。其次,寻呼业面临调整,逐渐被取消,该种控制方式也逐渐消亡。
目前,国内现阶段普遍采用的控制方式是利用无线分组网络(GPRS)与电控箱节能器相结合的方式实现道路照明系统的监控。具体方法是在每一条路段的电控箱内安置节能器,节能器的主要功能是依据GPRS网络的控制信息,按照不同时段,调整电控箱的输出电压,继而通过路灯调光实现节能。该种方式虽然实现了根据时段的调光节能,但是在实际的推广应用过程中也暴露出一些实际问题,主要包括以下几个方面:
(1)单向控制,各路灯节点的工作状况不能有效反馈。
(2)路灯电网链路不均匀,从路灯电控箱输出端调整电压,会造成链路末端路灯无法起辉点燃。
(3)无法实现故障定位、亮灯率数据统计等功能,造成道路照明维修只能依靠巡检方式进行,极大地提高了维护成本。
随着通讯技术的高速发展,一种具有可逐灯控制、智能双向数据通讯的道路照明监控技术开始出现,其主要特征是具备主从2级网络结构,主网络依托中国移动公司的通用无线分组服务(GPRS),完成从控制中心到城市道路之间的网络架构;二级子网络采用低压动力电载波通信,完成道路内部各个单灯与监控终端之间的网络架构。该系统是集路灯监控、照明节能控制、自动故障定位、亮灯率统计分析、电缆防盗报警功能于一体的远程测控系统。它集成了电力载波通信技术、通用无线分组通信技术、计算机网络技术和地理信息处理技术,实现了在控制中心对单灯地遥控、遥测和遥信功能。通过接于单灯端的低压电力载波调制解调器进行远程单灯开关、远程单灯故障检测和远程单灯调光节能。并且可以根据需要进行路灯开关的组控和群控。具有电缆防盗报警功能,在控制中心通过电子地图实时了解路灯运行状态的全貌。
该系统包括控制中心、远程控制通信系统、道路照明监控终端、单灯本地控制器以及电缆监控单元等几个构成部分。控制中心采用前、后台机连网工作方式。前台机承担遥测、遥控、调度等工作,后台机平时自动备份前台机数据,前台机故障时,可随时切换顶替前台机。主机实时显示路灯工作状态和路灯位置的电子地图。控制中心与照明监控终端之间采用移动通讯公司的通用无线分组业务进行通信,照明控制终端与路灯本地控制器之间借助于供电线缆采用电力线载波技术通信,无需铺设专门的网络线缆。照明监控终端是一个集数据采集、开关控制、防盗报警及网络通信于一体的智能设备。它根据控制中心的指令控制各支路及单个灯的供电通断,也可以将采集的数据(包含电缆防盗报警及采集到的电流、电压、功率数据)通过GPRS网络实时发送到控制中心。
关键词:城市道路;照明节能;问题探析
国家建设部、发改委于2004年,在《城市道路照明设施管理规定》的基础上经过修改,发出《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》的通知。文中指出“大力推广节能技术,提高电能利用效率;严格按照照明设计标准规范进行照明设施的建设,不得超标准建设;新建、改建照明项目必须采用科学的照明设计方法,推广采用高效照明电器产品和节能控制技术。”等以上规则。随着我国经济建设的高速发展,社会城市化建设突飞猛进,因此,与之相匹配的城市道路照明的改造和新建工程也急剧骤增。但是伴随而来的是能耗的大幅度提高,特别是近年来能源价格大幅度提升,使电力耗费成为负担。因此,路灯的节能必然成为一种趋势。
一、城市道路照明节能的作用
城市照明是城市基础设施建设的一个重要组成部分,不仅为交通安全、社会治安提供了有力保障,还为亮化城市、美化环境发挥积极作用,在提高城市整体形象方面发挥了不可替代的作用。
然而,随着我国经济建设的高速发展,城市化建设突飞猛进,能耗大幅度提高在所难免。尤其是近年来能源价格的大幅度提升,城市照明用电的耗费确实给财政经费带来了相当大的负担。面对各种能源危机,各国都在努力寻找“节能减排”的途径,城市照明的节能也成为了一种必然趋势。
而道路照明设计作为城市照明节能的源头,应在保证照明效果、达到城市道路照明的目的前提下,严格遵循道路照明相应的照度和能耗密度标准,采用科学的照明设计方法,做到最大限度的节能和节省投资,并降低运行维护费用。
二、城市道路照明的节能设计措施
1.道路照明光源的选择
目前,道路照明采用的主要光源类型有高压钠灯、金属卤化物灯、紧凑性荧光灯等。由于高压钠灯的光通量比相同功率的金卤灯高40%左右,而且透雾性能较好,因此在城市道路照明工程中使用非常广泛。
随着太阳能应用和LED光源等技术的逐渐成熟,绿色节能照明已经逐渐在许多大中城市得到了推广和应用。其中,LED光源具有绿色环保、安全可靠、质量稳定、安装维护简便、使用寿命长等特点,已经应用在了道路照明、城市造型景观照明、绿地照明、广告灯箱照明及家居照明等地方。LED光源基本可以达到与高压钠灯同等的效果,而且耗电量比高压钠灯大大降低了。虽然LED灯具一次性投入较高是其发展的瓶颈,但高压钠灯的更换成本和后期维护费用却是LED灯具的五倍。由此可见,LED灯具不但能比高压钠灯节能,且更换成本和维护费用节省的多。所以,LED光源在城市道路照明方面的广泛应用必将是大势所趋。
2.合理的布灯方式
根据建设部行业标准《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006,应严格遵循照度标准和功率密度值,并按照设计标准的要求对路灯布置方式、路灯间距、高度、光源等进行合理的选择,避免或减少道路照明设计的盲目性,从而达到节能的目的。
例如,采用单侧布置方式,按间距30米安装,每公里33套灯,采用250W,每天亮灯10小时,每公里耗电量为33*250*365*10/1000=30112.5kwh(不考虑镇流器损耗);若间距按40米,每公里25套灯,耗电量为25*250*365*10/1000=22812.5kwh,每公里就可以节约7300度电。假设全国以每年新增城市道路3万公里计算,则节省了电能2.19亿度,相当的可观。可以看出,在满足标准的前提下,布灯方式对节能有着非常大的意义。
3.配电路线设计
城市道路照明的配电线路较长,供电半径一般最长可达800米。随着灯具与供电端之间距离的增加,供电电压逐渐下降,有可能出现远端电压不能满足光源正常工作所需的维持电压的情况。线路损耗、压降都在一定程度影响了路灯的照度,浪费了电能。因此,照明线路设计时应选用合适的供电电缆截面,既能满足线路的负载能力,也能保证压降与线路损耗在合理的范围内,降低线缆的温升,同时还能延长整个线路系统的寿命,减少了维护维修率。
4.电容补偿节能
目前国内城市道路照明工程中同时采用两种电容补偿方式,一是在路灯电源处集中补偿,二是在灯具处分散补偿。
路灯采用的光源,基本是气体放电灯,其功率因数相当低,一般在0.40~0.6,配电回路电流较大,相应产生的损耗也较为明显。通过电容分散补偿后,每个灯具的功率因数不小于0.80;对道路的照明配电系统进行电容器无功补偿后,线路的功率因数则会提高至0.90以上。相对电容补偿之前,灯具的工作电流降了大约一半,这表明照明配电系统通过电容补偿为供电电源系统腾出了一半的容量空间,使电源设备能够发挥更多的供电能力。
5.智能稳压降压节能装置
在道路照明工程中,照度会受电网电压的影响,电网电压和用电负荷则有着直接的关系,用电负荷低谷时电压偏高,用电负荷高峰时电压偏低。上半夜和后半夜的电网用电负荷则是差别比较大的。这种现象,既影响交通安全,又严重浪费能源和资金。将智能稳压降压节能装置安装在路灯的控制端,可通过内置的智能控制器或可编程控制器、时间继电器、光敏控制器等,对节电系统的工作曲线进行自动控制。人流量较小的后半夜,在保证合适照度的前提下,采用该装置降低较高的电压,从而调控整条线路上的负载,节电率可高达40%。
6.无线监控路灯控制系统
多年来,我国路灯的管理控制和故障巡检主要是依靠人工巡查的方式。随着城市发展,路灯数量的迅速增长,这种控制方式在故障实时监控处理、按需控制、节能等方面已越来越不能适应城市化建设的需求。随着“三遥”监控等新技术的应用,道路照明在节能领域又上了一个新的台阶。
无线监控路灯控制系统具有无线遥控、遥测、遥讯和数据信息处理等功能。通过无线电方式,管理人员可以在总控制室对各道路的分控制站进行监视、测量和控制,动态的对路灯远距离实施监控和智能化管理,合理的遥控开关灯,并能准确的报出故障,十分有效的达到路灯节能管理的目的。
三、结语
在城市道路照明节能设计中,我们需要严格按照照明设计标准规范进行照明设施的建设,做到不超标准建设;同时运用科学的照明设计方法,大力推广高效照明科技产品和采用节能控制措施,这样才能有效的减少不必要的能源浪费,达到节能的目的。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.《城市道路照明设计标准》.CJJ45-2006
[2]莫远屏.城市道路的照明与节能.中国科技信息.2006-03
关键词:现代建筑;照明设计;节能措施
中图分类号:TE08文献标识码: A
一、建筑电气照明的节能设计原则
绿色照明是建筑照明节能应遵循的基本理念。所谓“绿色照明”,不仅是指在使用的环节中做到节能,而是要从起始环节做起,在电能生产的环节就做到绿色、环保。同时,整个照明环节对用户的身体健康必须是有益的,并可以为用户的生活、学习提供方便。也就是说,在提供照明的过程中,首先要保证照明强度、显色指标和色温等达标,并且实现用户的高体验度。在保证这些的同时,再做到节能。节能的同时也要做到减少供电成本,不能因节约电能而造成成本的增加,而是要将节省下来的成本再应用到节能工作中。因此,电气设计师在进行照明设计时,首先要保证满足建筑的各项照明功能,全面考虑光照是否达到居民光照水平,并注意灯具的安放,权衡整体的照明效果。此外,电气设计师必须遵循“以人为本”的理念,做到照明设计既舒适、健康,又经济、实用。
二、我国城市道路照明节能的现状和问题
当前,LED白光技术虽然已经有了突破式的发展,但要将该技术应用于城市照明系统中还存在一定的困难和问题,因此,我国的城市照明系统仍以高压钠为主要的照明工具。对此,目前存在着两种节能方式,一是半夜灯,二是调压。这两种方式中,最早、最直接的节能方式是半夜灯的节能方式,即在后半夜的时候,由于人流量、车流量比较少,所以关闭一些灯以节约电能。半夜灯的节能方式虽然操作简单,成本低廉,但存在道路照明不均的缺陷,因此难以真正达到降低路灯寿命的目的。而调压则是一种较为理想的选择,不仅能够节能,还可以有效地延长路灯的使用寿命。传统的调压法有晶闸管斩波型照明节能和自祸降压式两种。晶闸管斩波型照明节能方法可以分时段进行适时调整,调节电压的速度又快又准,而且投资少、体积小,但这种方式容易对电网产生大量的谐波污染,具有极大的危害。而自祸降压式虽可以弥补这种缺陷,但只能固定地降压,不能稳压和升压,因此,这两种传统的方法均难以得到推广。只有采用新型的交流斩波调压节能方法才能够降压稳压,同时大大降低维护照明系统的花销、延长灯具的寿命。近几年来,智能路灯节能方法也逐渐得到了推广,符合绿色降污的方向。
三、城市道路照明节能措施
1、光源的选择
光源的选择是节能工作的重要内容,对光源与灯具的合理选择,是有效节约电能的重要的措施。在光源的选择上,应选择耗能低、发光效率高、寿命长、光通量高、维护费用低、气体放电及经济性好等配套的镇流器与启动设备性能较好的光源。同时,要根据道路宽度选择最适合的灯具,对于主干路、快速路应采用截光型或半截光型灯具;次干路与支路应选用半截光型灯具。目前,高压钠灯在各大城市道路照明中得到广泛的应用,高压钠灯的发光率较高,且使用寿命能达到16000~24000h。另外,高压钠灯还具有光通维持性好、透光性强、结构牢固及抗锈蚀能力强等优点,相对于白炽灯,节能达到80%以上,因此具有很好节能效果。
2、合理的道路照明设计
道路照明设计必须要严格按照国家的相关规范、标准进行,在设计前必须要做好调研、勘察工作,以了解道路的种类、形式、路面反射率及交通情况等,并合理区分主干及其分支的管理形式,并评估交通量及行车速度等。尤其要对道路交叉点、人行横道附近、供电电源及气候条件等因素,都要重视。在设计时,必须要加强对路面平均亮度、路面亮度分布均匀度、技术指标、眩光抑制程度及照明器布置的诱导性等影响道路照明设计的因素。只有科学、合理、高质量的设计,才能有效提高能源利用率,降低能耗,从而起到节能效果。
3、路灯开关的合理设置
对路灯开关的控制必须是准确、安全的,对无论是微机控制、光电自控,还是传统的人工控制,只要合理控制好启闭时间,都能起到很好的节电作用。采用自动时间控制开关对长夜灯与半夜灯进行控制,当夜深的车辆、行人都减少后,在不影响正常照明的情况下,将路灯熄灭一半,以起到节电作用。对于一些电压波动较大的线路,在半夜时当用电设备减少时,电压升高,不利于节能,可增设稳压器控制电源,以稳定电源电压,从而起到节能效果。
4、合理控制路灯
城市路灯节能的重要环节之一就是对路灯进行合理的控制,因此,城市路灯管理部门必须重视对照明的实时控制。此外,我们可以在城市的机动车道上安装全夜灯,而在人行道中使用半夜灯。与此同时,只有在机动车道中采用双光源灯具,才能有效地降低能源消耗,实现高效节能的目的。
5、做好路灯管理
高效的城市路灯管理是实现能源节约的保障。在城市路灯照明管理工作的过程中,做好路灯管理,就是要将光源的光通量合理分配于道路的某一方向,从而有效地利用电能,减小眩光。一般来说,采用科学的工艺和使用较高反射率的新型材料如高纯度的铝板、性能良好的透光玻璃等,才能提高路灯的使用效率。
6、动态智能化管理
道路照明的动态智能化管理。动态智能化管理要求根据区域、季节、自然光照度、功能需求等因素的不同,在每天的不同时段(即不同交通流量)情况下,按照照度调整表的设置,实现对道路照明的动态智能化管理。通过综合考虑和分析时间、区域、季节、自然光等因素对交通流量的影响,按照照度调整表的在控制器中按照预设的控制策略,对道路照明进行动态智能化管理,控制路灯在不同情况、不同状态下满足道路的照明的基本需求,从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。对具体的道路,在进行工程设计和实践时,首先要根据该道路等级的规划,结合其实际情况,针对路宽度、长度、车流量统计以及周围环境的不同等确定总体的照明标准,选用合适的照度。若道路纵向距离较长,其各个具体路段部分千差万别,由此应该根据各路段的具体情况,进行分段、分级处理,在不同的路段设置不同的照度等级标准并进行设计,以从总体上符合基本照明和节能的要求。对于交叉路口、立交等特殊路段,应当适当提高照度等级标准,以提高该段的照明和视觉效果,避免事故的发生。在整体上,当单个设计方案完成后,还应该对都符合照明标准的所有设计方案进行分析比较,从中选取技术先进,经济合理又节约能源的最佳方案,并进行实际验证和后期调整。
7、LED道明灯具光学性能要求
LED道明灯具应符合《城市道路照明设计标准》,亮度及其均匀度是评价LED道明灯具照明效果的重要指标之一。现在常用的光学软件都能实现照度均匀性模拟,但是由于缺乏足够的道路表面铺设材料的表面反射特性等参数,无法模拟不同材质的路面亮度均匀性,所以部分LED道路灯具配光设计无法满足亮度纵向均匀度或总体均匀度,安装后路面亮度不均匀、明暗交替,容易造成视觉误区。因此,在道路照明设计时不能仅限于满足平均照度,而应以满足平均亮度来测算所需的平均照度值。灯具企业的光学设计者应充分考虑道路条件(包括车道数、车道宽度、道路表面铺设材料的表面反射特性、隔离带宽度和人行道宽度),通过加强灯具配光设计,使LED道明灯具光通分布更合理,提高照明质量;同时也要注重道路工程的照明设计(灯杆高度和间距等参数),以降低照明功率密度值,达到节能效果。
3、LED道明灯具应用要求
在道路灯具实际应用过程中,有两个问题亟待企业关注。第一是LED灯具的散热问题。由于道路照明的工程应用环境比较恶劣,长期使用后灯具散热片之间积聚灰尘以及金属材料表面氧化腐蚀等原因,灯具的散热能力下降,从而导致灯具的通量和光通维持率明显衰减,实际寿命的缩短。灯具企业在设计产品的时候不应只考虑到理论试验的数据,更应将实际应用环境考虑进去。特别是灯具散热片的结构设计来保证灯具的散热。第二是工程灯具的产品质量与企业标称不符。一些企业在初期设计时多优选较好的LED芯片,试验数据都能达到较好的技术指标。然而在实际生产过程中,LED芯片的质量不能保证一致,导致灯具成品的质量不稳定,严重影响到产品质量。LED道路生产企业应该重视质量保证体系,保证灯具产品的一致性。
结束语
总之,我国在建筑电气照明节能设计方面还处于研究的初级阶段,还需广大的建筑电气照明节能设计人员不断地研究探讨有关建筑电气照明节能方面的知识,在实践中积累经验,不断地提高建筑电气照明节能设计水平,研发更多的成功的建筑电气照明节能设计方案,应用到建筑电气照明领域中,为广大的居民提供舒适的生活空间环境。
参考文献
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[2]张盼领.浅析建筑照明节能设计策略[J].电子制作,2014,04:58.