绿色照明与城市道路照明节能措施

摘　要：照明节能是一项推动照明技术全面发展和进步的系统工程。本文从“绿色照明”的概念出发，综合考虑了照明标准、照明器材、照明运行方式以及照明设施的维护等影响照明节能的多个因素，力求最大限度的节约照明用电。

关键词：城市道路照明; 节能; 绿色照明
上个世纪90年代初，美国国家环保局从节约能源、保护环境的角度出发，提出了“绿色照明”的概念，它包含了高效节能、环保、安全、舒适等内涵。在全球日益紧迫的能源、环境危机以及我国“节能减排”工程的推动下，现阶段城市道路照明节能以“绿色照明”为指导思想。随着城市的快速发展，城市照明设施的建设完善，城市路灯照明的耗电量不断增加且数值庞大，因此绿色照明和路灯节能的相关问题越来越受到人们的关注。
　　一、 道路照明节能的意义
　　随着我国社会经济和城市建设的快速发展，主要为机动车交通和市民出行服务的城市道路照明也大大加快了前进的步伐。在改善城市环境、提高城市形象的同时，城市道路照明的耗电量也在快速增长。根据“中国绿色照明工程”的统计，目前包括城市道路照明和夜景照明在内的城市公共照明的年用电量约占全国总发电量的3-4%。在我国建设节约型社会，积极推行节约能源和节能减排政策的形势下，道路照明节能已成为节约电能的一个不可或缺的环节。
　　二、 道路照明的节能措施
　　道路照明节能措施可归结为设计阶段的节能措施、运行期间的节能措施和管理方面的节能措施三类。
　　（一） 道路照明设计阶段的节能措施
　　《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006版以设计强条的形式提出了照明节能的标准——照明功率密度（LPD）限值，设计完成时就要确保实际能耗低于LPD限值。
　　1. 合理选定照明标准值
　　照明标准值设计低了，照明质量就会下降，不能满足正常的照明需要；照明标准值设计高了，既浪费电能又造成光干扰和光污染，破坏环境。所以，设计的第一步就是要选定合理的照明标准值。
　　设计之初，首先应该与道路专业或者当地市政建设管理部门沟通，确定所设计道路的等级，再结合当地的实际情况，考虑所在城市的性质和规模，针对机动车道的宽度、周围的环境等确定道路照明标准和合适的照度。若是一般中小城市，根据《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006的规定，就可以选择同一级道路的低档值。
　　一般，一条较长的道路，其路宽及沿路的环境在各个路段会各不相同。可以采用常规照明标准设计道路的直线路段，而对于像交叉路口或其他事故多发路段，就应该采取适当的方式来提高照明标准，加强驾驶员的视觉效果，防止事故的发生。
　　2. 选择高效照明器材
　　为了减少道路照明能耗，达到节能目的，设计人员应该挑选效率高、耗能低的光源、灯具和镇流器。
　　高压钠灯以其发光效率高，节省能源，寿命长，性能可靠，维护费用低，黄色灯光透雾性强等优点，成为道路照明的首选光源。另外，LED与太阳能、风能装置相结合的新型绿色照明光源，有可能成为未来光源的发展趋势。
　　灯具性能对节能也是至关重要的。随灯具的效率和利用系数的不同，照射到设计路面的光通量也是不同的。要充分利用光源发出的光通量，达到节约电能的目的，就得使用效率和利用系数比较高的灯具。
　　再有就是镇流器。在绿色照明工程中，镇流器是一个极为重要的光源电器配件。目前，对于高强度气体放电光源（100W以上）以电感镇流器为主，小功率气体放电光源（40W以下）以电子镇流器为主，正在大力推广的是节能型电感镇流器。如果把传统电感整流器更新为节能型的，将会取得可观的节能效果，而且在技术上、经济上都是可行的。
　　3. 优化照明设计
　　设计时，先进行照明计算，当确认它符合照明标准的要求后，再计算它是否满足LPD功率密度限值的要求。符合照明标准要求的方案可能会有多种，在进行综合技术经济分析比较以后，设计人员应从中选出先进、经济合理又节约能源的最佳方案。
　　（二） 道路照明运行阶段的节能措施
除了照明设计阶段采取的节能措施，在运行过程中还应采取其他节能措施。
　　1. 深夜降低路面亮度、照度水平
　　同一条道路前半夜车多，对照度要求高；到了深夜，车辆减少，对照度水平的要求降低。这时，可以采取一些措施调低路面照度，从而达到节能的目的。其中，有一种最简易的方法，就是在深夜间隔关闭一部分路灯来降低路面的照度。这种方法的优点是简单实用成本低，缺点是照度均匀度大大降低，不能达到照明标准要求。故大中城市一般不推荐使用这种方法。另一种办法比这种关闭部分灯具的效果好，就是采用双光源灯具，深夜关闭同一灯具内的一支光源。这种办法的优点是均匀度保持不变，管理也简单方便。
　　2. 采用双功率镇流器，深夜降低光源功率
　　双功率镇流器是一种节能型的电感镇流器，它的电感量可以进行变换，从而使灯的功率随之发生变化。变化次序根据照明环境的需要而设定，即在正常情况下，路灯按设计要求在额定功率下运行；深夜，行人和车辆很少，路灯不能熄灭，但照度不必很大，而且又要兼顾路面照度均匀性，这时可以使路灯降功率运行。具体方法是变换镇流器的电感量，增大电感量能使灯功率下降。
　　由于节能效果明显（30%以上），又能有效地延长灯与电器的寿命（两倍以上），再加上其结构简单、使用可靠、维修方便，所以双功率镇流器颇受欢迎。
　　3. 在变压器的二次侧安装路灯节电器
　　路灯节能器采用高频大功率电力电子器件实现电压调幅；可设置6时段以上自动控制节能，而多时段电压、节电率、照度等可由用户自行设置调节；电压调节无级连续，每级调节电压步进值不小于1V，调节时灯不闪不灭，无电网闪断冲击；三相独立调节，能适应三相严重不平衡工况。
　　这样，路灯节能器能使电压高度平滑调节，灯内电弧更稳定，降压调亮节能空间更大，节电率更高，更能极大保护灯具和延长灯具的使用寿命，实现“按需调亮”，“实时调亮”。
　　4.采用单灯补偿，降低线路能量损耗
　　路灯负荷的分布有规律而均匀，宜在每盏灯上并联补偿一个电容量相应的电容器。以400W高压钠灯为例，其启动电流为5.6A，正常工作电流为4.5A，原始功率因数=0.42；在并联了50μF单灯补偿电容器后，其启动电流为2.5A，正常工作电流为2.25A，功率因数=0.85。可见，补偿后的电流比未作补偿时 的电流减小了50%，功率因数提高了一倍。单灯补偿减少了照明电路的无功功率，降低了低压照明线路的电能损耗和电压损耗，实现真正的“就地补偿”，达到节约电能的目的。
　　（三） 道路照明管理方面的节能措施
　　加强对路灯设施的维护管理也是实现节能的重要措施。灯具投入使用后，由于长期经受日晒雨淋以及防护罩里外尘埃堆积等，会使灯具透光率下降，光通量减小，造成节能效率的降低。若能按半年或者一年周期进行一次彻底擦拭的话，保持0.65以上的灯具维护系数应该是没有问题的。但是，若长期不进行擦拭或擦拭做得不彻底，同时灯具的防护等级又较低的话，其维护系数甚至有可能减低到0.3~0.4。即可以通过擦拭灯具来提高光源光通量利用率，这样就有可能在满足照明数量和质量要求的前提下，通过选用功率较小的光源，从而达到节能的目的。
　　由此可见，制定合理的养护管理制度，及时修复故障灯，定期更换寿命到期、光通量降低的光源，清洁照明器材，也是一项重要的节能工作。
　　三 结语
　　城市道路照明节能工作是一个系统工程，我们要积极推广绿色照明，不但要进行科学合理的照明设计，而且还要在路灯的控制、维护上应用先进的照明技术、科学的管理理念。从大处着眼、小处着手，大力加强城市照明的节约用电，
参考文献
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