市政道路照明节能设计要点探析

摘要：道路照明节能是个老话题了，根据近两年的统计，我国的照明耗电占全国总发电量的12%以上，而城市道路照明又占照明耗电量的30%以上，因此，城市道路照明在电能的消耗中占有较大的比例。城市道路照明节能是一个重要的节能范畴。本文即详细阐述了市政道路照明节能设计的要点。

关键词：市政道路；照明；节能设计；光源；变压器

中图分类号：TU201.5文献标识码：A

一、道路照明节能评价指标

（一）道路照明节能评价指标

目前，我国照明设计中的已有规范《城市道路照明设计标准》（CJJ45- 2006），对道路照明节能指标作出明确规定。机动车交通道路照明应以照明功率密度（LPD）作为照明节能的评价指标，仅适用于高压钠灯，而对LED 灯，没有明确的规定。照明系统亮度、均匀度灯作为照明质量的评价指标，在该规范中关于道路照明节能方面，仅是对高压钠灯提出相关技术措施。这导致了难以对已建设的系统，采用LED光源，对道路照明进行节能效果的评估。因此，LED 道路照明节能评价指标欠缺，阻碍了照明节能效果应用的发展。

（二）道路照明节能设计确定原则

在分析道路照明节能时，往往重点考虑节能照明器材的问题，因此，要进行合理的道路照明设计，以达到预期的节能效果。道路照明节能设计，本质上就是要求所设计的道路照明，在满足城市道路环境要求的基础上，尽可能地减少能源消耗。要求设计者不但要熟练掌握道路照明设计要点，熟悉道路照明设计规范，而且要对设计道路作充分的调研，避免对道路性质定位不准确，造成不必要的能源浪费。在具体设计中，应该按道路规定的亮度、路灯布置控制方式，进行道路照明节能设计。

道路照明防眩光的控制作用

道路照明设计要遵循功能性原则，主、次干道、机动车道路，作为主要交通通道，除了满足有足够的亮度外，还应考虑防眩光问题，以确保驾驶员的安全。对于这些功能性要求较强的道路，应采用截光型、半截光型灯具。相比非截光型的装饰照明，这些功能照明在灯具的利用系数、维护系数等要求上要高得多，不但节约能源，而且提高亮度，还有效控制了眩光。

二、城市道路照明的节能设计措施

（一）市政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。

（二）灯具的选择

城市道路照明系统按用途可分为功能性灯具和装饰性灯具。选择灯具时，应满足其使用功能和照明质量的要求，同时便于安装维护且长期运行费用低，具体应考虑:

1、光学特性，如配光曲线、眩光控制。

2、经济性，如灯具效率、初始投资及长期运行费用等。

3、特殊的环境条件，如空气中酸碱等腐蚀性气体含量较高的地区或场所宜采用耐腐蚀性的灯具，不方便埋设电缆时可采用太阳能或风能供电的灯具。

4、灯具的外形应与环境相协调。灯具性能对节能至关重要，衡量灯具性能优劣的主要参数是灯具光输出比，灯具光输出比反映灯具对光源光通量的利用程度。灯具的光输出比总是小于1，越接近1说明灯具对光源的利用率就越高。

在选择灯具时，首先要满足光强度分布和眩光限制的要求，在此前提下再选择发光效率高的产品（＞70%），实际使用中应加强灯具的清洁和维护，按不同的环境状况，每半年或一年进行一次彻底清洗，保持0.65以上的维护系数；在保证平均亮度和均匀度的前提下，路灯的间距可以适当增大，通过合理的配光，灯间距可以增加30%左右。

（三）合理选择供电方式

1、合理划分配电回路、保证负荷三相平衡

在供电方式上，可以采用单相方式，也可以采用三相方式。如果以单相方式损耗值为100%，则三相平衡的方式为其16.7%。三相负荷的不平衡度会增加其线路损耗。因此，尽量保持负荷的三相平衡也能起到节能效果。

如果三相所带负载的大小相差太大，会造成三相电流的不平衡。情况严重的，会造成通过中性线的电流增大，由于中性线的截面积一般比相线截面积小，其承载负荷的能力较小，长时间在三相电流的不平衡状态下工作，中性线会发热，产生比较高的温度，成为隐蔽状态下的电气故障和电气火灾，这是非常危险的。在设计阶段应充分考虑到三相负荷的平衡，核对检查每一回路的灯具数量，按照具体的要求系统地规划配电线路的承载负荷量，合理分配每一单相回路的负荷，使三相趋于平衡，确保在以后的使用中，不出现问题。此外，在中性线选择上也可以考虑选择等截面电缆从根本上解决因三相负荷严重失衡出现电气事故和电气火灾。

2、正确选择变压器容量

供配电系统的损耗，主要由变压器损耗、配电线路损耗以及开关仪表等电气元件损耗组成。其中变压器和配电线路的损耗，约占供配电系统总损耗的95% 以上，而配电装置中，各种开关仪表电气元件的损耗，所占比例不超过5%，所以，降低变压器及配电系统损耗是提高供电效率、节约能源的关键。

保持变压器在高效率下工作，是减少变压器损耗的基本手段。应根据负荷大小，合理选择变压器容量，使其运行过程中保持较高的效率，从而可以节省电能。采用高效率的变压器，可以节约，如配电变压器的空载损耗20世纪60年代初的 ST 型变压器是70年代初期产品S1型变压器的1.32倍，S1系列又比 S6 系列的大约小14%，而90年代后期以前应用的S7系列变压器又比S6系列的小45%，90年代末国家推广使用的S9系列变压器的空载损耗和负载损耗更小。目前，一种非晶合金的变压器成为最节能的变压器，其空载损耗比普通变压器下降 80%，起到了很好的节能效果。

（四）合理安排运行时间

城市道路照明的运行时间控制是节能的一个重要环节。对不同性质和地区的城市运行时间的要求是不一样的。在一些中小城市和在冬季，到下半夜时，行人和车辆都很稀少，这时城市道路照明可以降低照明等级，减少亮灯的数量或功率，达到节能的效果。这种节能方式主要有三种方法：

1、全、半夜灯运行方式

在全、半夜灯运行方式中，主要常用的是间隔亮灯、熄灯的方法。在双侧布灯时，一般不提倡关闭一侧路灯的方法。关闭一侧路灯的优点是控制方便，时间可以灵活掌握，设备投入比较经济，运行故障率低。缺点是照度均匀度较差。现在逐步采用的就是用双光源照明器，在后半夜关闭其中的一盏灯。这种方法较之前面在照度均匀度上有所提高，管理也简单方便。但同时设备成本也增加了。因此，应在有条件的城市逐步采用双光源照明器的节能方式。

2、采用时间光照与集中控制方式

目前全国还有许多中小城市的控制方式还是采用单独的微电脑时间控制方式，而根据当地的日出日落时间来确定开、关灯时间。由于晴天与雨天在同一时间的明暗程度不一样，开、关灯时间也就差别很大，年内调整时控频繁，工作效率低，还会出现误差现象。建议逐步淘汰单独的微电脑时间控制方式，推广普及更先进的远程集中控制方式。

（五）新型能源的利用

太阳能、风能是一种新型的清洁能源。它给照明行业开辟了一个新的领域。太阳能、风能的好处有很多，但是，目前在城市的功能性照明应用方面应重视两大问题。一是各地的年日照时数能否满足长期的照明需求；二是环保问题，这个问题很容易被人们忽视。目前在城市道路照明中使用的都是独立的光伏发电系统，需要一定容量的蓄电池在白天存储电能，晚上释放电能。一般的蓄电池寿命也仅3～5 年，大量使用后，若回收处理废旧蓄电池的工作没有跟上，则对环境的污染是很严重的。因此在应用新型能源方面要因地制宜，适宜选用。

参考文献

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