前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的道路照明要求主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
1市政道路照明设计概述
按照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015规定,将城市道路分为快速路与主干道、次干道、支路三级,并对路面的照度、亮度、眩光限制阈值等照明指标作出一定的要求。为了满足不同道路的需要,在照明光源选择时,设计人员宜选用LED路灯、高压钠灯或金属卤化灯。同时,应结合道路的实际情况选择布灯方式,并控制好灯杆间距和高度。对于交叉路口、拐弯处,其照明设计的重点是提供良好的诱导照明,尤其是对于复杂的路段,需要增强照明照度。
2道路照明配电系统设计
2.1配电系统的供电方式
根据《城市道路照明设计标准》规定:道路照明配电系统的接地形式应采用TT系统或TN-S系统。如果选用TN-S系统,应采用三相间隔的接线方式,这种方式具有一定的线性,并且负荷较为分散,故在运行时,将会产生不平衡的电流,但如果能将负荷均匀接入三相线路上,也能做到三相负荷平衡,以免发生电击危险。然而,在TN-S系统运行过程中,仍存在一些问题及不足:(1)道路照明供电线路较长,工程设计供电半径高达900m,若线路末端短路,由于短路电流较小,将难以起动短路保护。故在道路照明设计中,应合理地配置灯具的熔断器,同时要对末端短路的电流进行校核。另外,按《低压配电设计规范》GB50054要求,控制接地故障回路的切断时间,一般在5s以内。(2)道路照明设施暴露在室外,且负载分散,因此难以满足电位联结要求,一旦发生接地故障,将会引发电击危险。在道路照明设计中,接地体应采用基础钢筋或增打接地极,重复接地电阻小于10Ω,并利用配电干线电缆的PE线与各灯杆接地体相连,以形成等电位网络,确保接地系统电阻小于4Ω。
2.2配电系统的短路保护
在道路照明设计中,设计难点是如何加强配电系统的短路保护。需要设置灯具保护和配电系统干线保护两个措施。灯具短路保护可采用熔断器保护,短路电流和熔体额定电流的比值在几十以上,熔体熔断时间一般在0.01s内,且通过这个动作时间达到与干线短路保护的级间配合。而在配电系统干线保护选择时,选择断路器的保护形式,断路器的参数主要与线路的电流Ic相关。Ic与Iset1的计算关系为:Iset1≥1.1Ic。因此,为了切断故障电流,《低压配电设计规范》对断路器的规定如下:为了满足切断故障电流的灵敏度要求,低压断路器的过电流应小于短路电流的1.3倍。
2.3末端电压损失计算
由于道路照明配电线路较长,且零序阻抗显得较大,从而增加了道路照明的末端电压损失。根据《城市道路照明设计标准》规定:正常运行情况下,应使照明灯具端电压保持在额定电压的90%~105%。故要加强末端电压控制,以确保路灯的正常运行。在末端电压的损失计算中,一般采用负荷矩法或电流矩法。(1)式中:P为负荷的有功功率,kW;L为负荷至电源的线长,km;S为导线截面,mm2;C为线路系数。应结合电压和导线材料进行选择,三相铜芯电缆一般取77。道路照明电缆一般选用铜介质,其线路电压损失采用负荷矩法计算,通过不同负荷的有功功率和与配电箱的距离计算得出。另外,对于不同的电缆截面,其电压损失也不同,电缆截面越大,其电压损失就越小。
3道路照明节能设计
3.1路灯规划
路灯规划应结合实际道路状况、城市规划和道路规划等要素进行选择路灯光源和供电方式,确保路灯使用性能的稳定性。同时在路灯规划中应确保与城市规划的协调与统一。此外,在道路照明设计中,要满足城市未来发展的需求。
3.2光源的选择
照明光源具有如下选择:①高压钠灯具有光效高、寿命长、透雾性强、维护方便等特性。道路照明对显色性要求不高,故高压钠灯在城市道路照明中得到了广泛的应用;②金属卤化灯的发光是利用金属的电化学反应进行发光。其具有光照效率高、显色性能较好等特征,适用于照明光源、景观照明观赏性要求较高的城市街道、广场等地方;③LED灯作为一种新型照明光源,是一种无辐射、紫外线,发光性强的绿色光源,在城市照明、景观照明等设计中使用较多。这种灯具虽比高压钠灯及金属卤化物灯的价格稍高,但具有较好的节能效果,一般来说,其节能效果在50%以上,实现了城市照明节能,故受到人们的追捧。但LED灯也存在散热、光衰等性能问题。
3.3路灯的选择
主要内容:①灯杆布置方式。一般选用单侧和双侧两种布设形式。支路一般采用单侧的布设形式;路幅较宽、等级较高的道路可选用双侧的布设形式;②高度设计。灯杆高度一般控制6~12m。主干道与快速路的灯杆,应结合道路实际情况进行设置,其高度要满足规范要求;③灯具选择。宜选择LED灯具,其效率不得低于70%,功率因数应大于0.9,并满足规范规定照明功率密度限值。
4道路照明设计中注意问题
如果选用传统高压钠灯,选择性广泛,且初期投资费用较低。如果选用风力发电LED路灯和太阳能LED路灯,初期投入费用较大,且产品质量存在较大的差异,但节能效果较好,因此在设计中需结合实际情况进行选择。灯具安装高度越低,仰角就越大,这样才能保证道路范围内的照明。如果增大灯具仰角,就会降低相应路面亮度,且弯道将会产生眩光,影响行车安全;如果选择过高的灯杆安装灯具,虽然可以增大均匀度,但会降低亮度值,且需要考虑灯杆防雷。因此,要合理地选择灯杆高度,以满足不同的道路照明设计。道路照明设计的功率密度值要满足强制性条文要求,同时参考相关的灯具资料,在平均亮度产生系数上要严格取值。
5结束语
随着城市道路发展,城市照明设施得到快速增长,城市照明用电量迅速上升,道路照明已成为城市能源的消费“大户”。因此应不断优化市政道路照明设计,不仅要合理选择道路照明配电系统,还要实现道路照明设计的节能目标,以创造出绿色、环保、节能的城市环境。
参考文献:
[1]李辉.市政道路照明设计及节能对策分析[J].工程技术研究,2016,(5):236+246.
【关键字】城市道路;照明节能;节能控制
一、道路照明节能的意义
城市道路照明是城市功能性照明的主体,已经成为衡量城市现代化水平的重要标志,随着时代的进步,社会的发展和人们的生活水平的不断提高,人们对道路照明的要求也越来越高,它不但为车辆驾驶员提供了良好的视觉环境,减少交通事故的发生,而且又增加了夜间行车的安全感和舒适感,在提高交通运输效率的同时还可以有效的防止犯罪活动和美化环境。
二、我国城市道路照明现状
1、城市道路照明设备现状
目前,我国城市道路照明广泛采用高强度气体放电光源(HID),与之配套使用的电器设备有电感型镇流器、触发器和补偿电容。这些配套的设备在使用的过程中会出现以下问题:
功率因数低:电感镇流器自身的功率因数很低,虽然可以通过电容补偿方式将功率因数提高到0.9,但是随着时间的推移,电容在生命周期中会不断衰减失效。
自身功耗大:电感镇流器的自身功耗通常会达到光源的12%~18%,这将造成很多电能浪费。
无法恒功率输出:电感镇流器输出功率不稳定,随着输入电压的变化而变化。因此,在输入电压不稳定,特别是在下半夜电压高的情况下,会耗费大量的电能。以400W为例,输入电压达到260V的时候,电感镇流器的输出功率将超过600W,比正常情况下要多输出近50%的电能。
缺少智能调光功能:在夜半人稀的时候,电感镇流器控制下的光源不但不能降低光照度以便节能,而且还会因电压过高而增加灯光的照度,造成不必要的浪费。近年来,尽管城市上出现了具有调光性能的电感型镇流器,但由于其价格较高,浪费投资。
2、城市道路照明控制现状
道路照明用电的种种问题主要集中在两个方面:第一,路灯的管理问题,要监控路灯使用现状,做到开灯、关灯和及时检修路灯的合理分配;第二,用电量的控制问题,路灯照明存在着高流量时照度不够,低流量时电能浪费严重的现象。
三、城市道路照明的节能措施
城市道路照明的节能应从电光源的选择、灯具的选择照明控制方法和策略等方面综合考虑。
1、选择高效节能的电光源及其附件
光源的节能主要取决于它的发光效率,选择高效率的光源有利于减少照明电能的消耗。同时还应该考虑电光源的显色指数、使用寿命、点燃特性等指标。我国目前普遍采用的路灯照明灯具以高压钠灯和金属卤化物灯等气体放电灯为主高压钠灯的光效一般为80―130lmw,显色指数30,色温2000k,金属卤化物灯的光效一般为67―110 lmw,显色指数65,色温5000k,且钠灯的透雾性能比较好,可以容易的看出:在道路照明设计中,高压钠灯是首选方案。
高压钠灯与金属卤化物灯在使用时均需要镇流器等附件才能正常工作,在选择镇流器时,应选择具有高效、节能、无噪声、功率因数高和电压范围宽的电子型镇流器。电子型镇流器能大幅度的节能,这不仅因为电子型镇流器本身能耗就小,而且它还可以使线路功率因数大大提高,达到线路损耗下降的目的。
LED作为一种新型光源,具有节能、污染少、无噪声、寿命长、启燃快等特点,特别符合绿色照明的理念和要求。在同样亮度下,LED灯的耗电量仅为普通白炽灯的110,而其寿命可延长100倍,在道路照明领域应用上,将会有很大的空间。LED光源在道路照明方面的应用,必将是大势所趋。
2、合理进行线路的布置
除了上面提到的灯具配套电器的附件能耗外,道路照明的间接能耗还包括照明用电供电线路的能耗,对于供电路的能耗,要求在道路照明的初始设计中,必须合理的设计供电点、供电线路的长度和配电的方式,保证线路中电压损失符合要求,同时尽量地减少线路的电能损耗。对于道路照明有不同配电方式,其中三相四线式配电方式的线路电能损耗最小。若假设导线截面、配线距离、照明负荷和功率因数都相同,则不同的配电方式,线路损耗比较见下表。
不同配线的电能损耗比较
配电方式 损耗比%
单相网络 100
单相二线式 100
三相三线式 25
三相四线式 16.7
3、优化道路照明控制系统
在进行道路照明的控制和管理时,要充分考虑时间、天气、交通流量的因素。合理控制道路照明的运行和停止。城市的主干道路一般分为快车道和慢车道,照明设计应该考虑这一因素,在主干路、次干路采取的措施包括:
(1)使用双光源灯具
深夜的交通流量小,关闭一支光源,既可以达到节能目的,又不影响路面亮度(或照度)均匀度。设计时可以考虑关掉双光源中的一盏。这种控制方式在节能的同时,还保证了照度均匀度,这就是双光源的调节方法,间隔关闭路灯的方式曾经应用的比较多,在此方法中,闲时关闭一半却是可以达到节电的目的,但却付出了照明均匀度的代价,特别是行车的纵向方向,将极大地影响到行车的舒适度,造成交通事故率的上升。
(2)采用智能控制装置
随着微电子技术、无线数据传输技术和现在电力电子技术的飞速发展,智能化道路照明控制系统也开始进入应用,智能化道路照明系统能够根据不同区域的不同功能需求,在每天的不同时段、不同自然光照度或者不同交通流量情况下,按照特定的设置,实现对道路照明的动态智能化管理,既TPO管理(TIME时间/PLACE地点/OCCASION场合)。智能化道路照明控制系统,通过综合考虑和分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度和交通流量等因素的场景控制方法,在微机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下实现多样化的道路照明场景,从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。
(3)通过路灯维护实现节能
[关键词]道路;照明;供电;灯具;光源
1概述
道路照明不仅影响着城市的夜间面貌,更重要的是它直接影响着人们夜间出行的安全。据有关部门的调查显示:照明系统良好的城市道路,交通事故发生率至少降低35%,城市的犯罪率降低46%,车流量会增加15%。可见城市道路照明系统对城市交通、市民生活、城市形象是多么重要。
2城市道路照明设计流程
在进行城市道路照明设计中,首先要了解城市道路的基本状况,如路面宽度、中央隔离带宽度、非机动车及人行道宽度以及路面材料的反射系数等道路状况。然后,根据道路状况确定道路设计标准,即是确定灯具、光源功率、布灯方式及灯杆等。布灯方式分为对称布灯、交错布灯、单侧布灯、中央布灯、丁字路口布灯、十字路口布灯等,根据道路类型不同选择合适的布灯方式。确定灯杆有灯杆间距、灯杆高度、挑臂长度、灯具倾斜角度等。而后进行照度计算,根据计算结果进行评价,若不满足要求则对以上数据进行调整。
3道路电气设计的要点
31.灯具的选择
灯具的选择应根据照明水平、眩光要求及配光特性来选择。眩光评价较为复杂,一般只能以经验公式加以表示。CIE112-1994中推荐照明眩光指标与额定眩光值之间的关系式:G=(10-G)×10(1)
G较低表示眩光控制较好,G与G之间的关系可参考下表:
城市道路照明按光强分布可以分成三类:截光型灯具、半截光型灯具及非截光型灯具。实际道路电气设计中,对于眩光有严格要求的道路应采用截光型灯具或半截光型灯具,这样可以减少眩光危害,保证行车安全。另外,电气设计中应尽量选用一体化灯具,也即是说,镇流器、触发器、电容器都安装在灯具内。更为重要的是要选择配光曲线好、效率高的灯具。如DZ15灯配400WHPS-T时,DNYX3灯配250WHPS-T时,由此可见,其差异还是十分显著的。好的灯具每公里使用的数量在相同照明水平上要比效率差的灯具少用很多。尽管单价高,但节省了灯杆及附属设施,从节能、维修费等运行费上也可以节省,性价比较高。灯具的外壳颜色应与灯杆及外部环境相协调。同一条道路上或同一段道路上,灯具选择尽量统一,即做到一路一景,除美观外,也起到了提高方向诱导性的作用。
32.光源的选择
高压汞灯:效率较高,使用寿命长,但显色性较差,适用于道路、里巷、住宅小区或其它大面积的照明,或与高压钠灯组合作混光照明。
高压钠灯:光效高,使用寿命长;透雾性好。光衰小。尽管高压钠灯色温低、显色性不好,但用于道路照明和广场照明则是很经济的。
低压钠灯:光效高,显色性低,透雾性能最好,故适用于显色性要求不高,而能见度要求高的高速路和郊区公路照明。
金属卤化物灯:发光效率不如高压钠灯,显色性比高压汞灯、高压钠灯要好,可用在要求高显色性的场所,如商业街、城市重要道路、运动场及建筑物方面照明。
大功率LED路灯:发光效率高、视觉逼真,灯具反射损失少,耗电及寿命均大大优于高压钠灯;LED对环境无污染,使用稳定性高,实现了真正意义上的绿色环保节能照明。
高频无极灯:高效节能、环保、寿命长、无频闪等优点,节能效果非常显著。特别适用于换灯困难且费用昂贵的场所以及对安全要求及高的重要场所。
33.配电系统的选择
城市道路照明宜采用路灯专用变压器供电。电线电(缆的)载流量需与低压短路器的整定电流配合选择,供线路受到短路器的保护,是每个工程都要遇到的问题,是设计人员必须掌握的基本功,看起来很简单,但实际设计出的图纸中问题很多,这类问题主要表现在导线允许持续载流量小于保护该导线的断路器脱扣器的整定电流。正确的作法应是先按负荷的计算电流确定保护短路器的整定电流,再按其选择导线,若整定电流值选得大,导线电(缆)也应加大,使导线受到短路器的有效保护。应全面考虑各种因素,严格按照《供配电系统设计规范》(GB50052-9)8进行设计,以确保供电安全可靠。《供配电系统设计规范》中,规定在正常运行情况下,道路照明末端处电压允许偏差为+5%,-10%。从节省材料方面考虑配电箱供电出线截面一般不宜大于35mm 2 。道路照明常用敷设方法是采用地下直埋电缆。
34.供电系统保护装置
道路照明系统灯具安装于户外,承受种种不利的气候影响,很容易使灯具受机械损伤和绝缘下降而导致事故发生。它暴露于公共场所,又无等电位联结,增大了电击死亡率,故应采用TN―S系统,整个系统的中性线(N)与保护线(P)E是分开的。)1当电气设备相线碰壳,直接短路,可采用过电流保护器切断电源;)2当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳无电位,PE线也无电位;)3TN―S系统在保护接地的首末端、中间均做重复接地,使接地电阻≤10欧姆。
4结语
城市道路照明电气设计中,必须结合工程实际、道路状况、规范要求、局部特殊需求等,把握设计要点,使道路照明亮度、均匀度、眩光等均满足规范要求。城市道路照明电气设计涉及多个学科方面的知识,这就要求设计人员应该严格遵守国家相关关规范,掌握基础知识,深入了解现场,与其它专业积极协调。设计中要全面考虑施工与维护的可行性与经济性,使设计更加经济、更加节能、更加可靠。
[参考文献]
[1]CJJ45-2006.城市道路照明设计标准.
[2]JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范.
[3]建筑电气设计与施工[M].北京中国建筑工业出版社,2000.
关键词:城市道路;照明;新技术
中图分类号:TM923 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)23-0031-01
1 我国城市道路照明中存在的问题
1.1 过于关注路灯造型,导致照明不达标
目前由于施工单位过于注重部分道路照明的艺术造型,导致道路照明应有的照明功能被忽略。有些城市则对夜间形象过于强调,未能从实际出发,使建设规模扩大、建设标准提升,投入了大量的资金,却缺乏有效的规划线路,产生了大量的资源耗费。
1.2 过于追求路面的高亮度
现阶段,随着城市照明建设速度的逐渐加快,电力供应产生了较大的压力。与我国标准规范及车辆驾驶员视觉作业的要求相结合,城市主干道的平均亮度应控制在2 cd/m2,其中柏油路路面应将平均照明控制在30 Lx左右。但部分人认为道路越亮越好,灯具则逐渐增多。该问题的产生引发道路亮度失控,亮度设计达到超出规定要求。不仅对视觉适应的平衡产生破坏,而且造成亮度层次和视觉中心出现缺失,增加了光污染和光干扰,从而引发资源浪费。
1.3 忽略灯具的配光性能
配光的合理应充分考虑人的各项需求,关注道路照明的功能性,特别是涉及人们的心理范畴的因素,例如:舒适度和安全性等,促使亮度均匀度、限制炫光等因素都能与标准相符,然而,即使照明工程严格按照招投标进行采购和施工,但是由于投资单位过于重视价格因素,节约成本,因此放弃具有良好配光效果的灯具,运用性能较差的灯具进行施工,导致无法满足灯具的使用性能,对路面平均亮度的提升产生不利影响。
1.4 未能专业化地论证城市照明工程项目的设计方案
未能专业化地对城市照明工程项目的设计方案进行论证,控制不严格,在建设管理方面较为混乱。在城市道路照明工程的建设中缺乏必要的监管。由于规划时的疏忽,导致繁华区向普通区过渡时出现不平滑的现象,从而有照明的盲点产生。在施工时,随意更改照明项目工程的设计,未能结合规定实施专业化验收即向管理部门交付,这类因素都会对照明标准的执行产生影响,导致不必要的浪费出现。
2 城市照明施工中所应遵循的原则
2.1 整体性原则
在城市照明规划中,整体性原则发挥着极为重要的作用。城市照明规划的根本目的是运用既有的手段及方法,使城市整体照明的建设达到和谐统一。整体性不仅是指城市景观照明文化和市民对城市照明认知的整体性,而且还包括城市照明的设计准则和管理的控制。
2.2 延续性原则
延续性主要是指空间、时间及文化上的延续,属于整体性原则的一项补充内容。城市照明建设不应该割裂城市的发展历史,使城市夜间新旧物质元素的和谐统一得到保障。只有遵循该原则,才能在使城市夜景时间及空间延续得到保障的同时,对市民的文化情感得以维护。
2.3 多样性原则
多样性原则可以保障城市夜景的特点,避免发生趋同的现象。
2.4 过程性原则
若有不具备过程的思想存在,城市照明则只剩下一个静态的概念,从而很难保障城市景观照明的延续性和整体性。
2.5 适宜性原则
在城市照明施工中,应从时间条件着手,结合不同环境和不同情况,对规划进行合理化运用。
3 城市道路照明施工中新技术的应用
3.1 太阳能技术的应用
太阳能照明是充分利用太阳能资源,并将其向我们所需的电能所转化,从而满足照明设备的需求。其组成主要包括电池板、转变器、蓄电池、控制器和灯具等设备。在其内部组件中,光伏板作为一个良好的发电装置得到运用,通过光能照射会有直流电产生。电池的组成主要是半导体物料,因此活动性不佳,所以,在长时间操作之后,不会产生任何的损耗。
3.1.1 太阳能技术的优势
①成本低,无需对线路进行连接,不适用备件,且不必增加燃料,能够有效解决较大耗电量问题。
②无需对设备进行运转,系统能够进行长时间工作,有较长的寿命及较高的工作效率。
③对太阳能照明系统进行利用,能够实现内部的自行运转,有效减少工作人员的工作量。
④具有稳定的电压。
⑤经济效益的提升,避免由于其他供电系统断电而造成的严重经济损失得。
3.1.2 太阳能技术的劣势
①太阳能向所需电能进行转换的过程较为漫长。在选择电池板原材料时需考虑内部电场的如何产生。对吸光和光导效果存在较高的要求。
②在制造电池板原材料的过程中,会消耗大量能源,导致环境污染,未能符合环保的要求,且光伏发电存在较为广阔的发电要求。
③太阳能照明的运用有较高的环境要求,只有在正常的日光辐射情况下才能进行。当阴天、多云、雨天,会使工作效率大大降低,但供电系统仍进行正常工作,因此太阳能技术在城市道路照明中的应用效果不够理想。
近几年,我国发展中光伏及分离发电得到较快速度的发展,运用可再生能源能够将全球气候问题得到解决。并在能源可持续发展实现的前提下做好坚实的基础。作为可再生能源中的佼佼者,太阳能由于较高的成本及较低的转换效率等因素导致无法得到广泛的应用。随着科学技术水平的逐渐提升,该类问题在一定程度上得到了有效的改善。降低了太阳能的成本,使其有广阔的发展前景。在城市的广场、公园及道路等地方都逐渐采用了太阳能照明系统,突出展现太阳能的节能减排效果。
3.2 LED的运用
LED是发光二极管的别称,属于固体照明中的一种,半导体芯片属于其发光材料,当两端处于正极时开始发光,在制定该光源的过程中,会对环境产生较大影响,而且能够回收废弃物,进一步将资源的利用率得到有效提升。
3.2.1 LED的优势
①设备简单。在施工中无需对变压器、启动器和镇流器进行运用,光源反应速度不会有延迟现象产生,具有灵活的色彩变化,适应景观变化频率高的场所。通过控制相关程序,可对图案及文字等进行显示。
②有较多固体光源所拥有的特点,无需充气且不存在玻璃外壳,从而不会有砌体密封等问题产生,有良好的冲击性存在,能够与桥梁、隧道的需求得到满足,在抗震场所发挥着照明的作用。
③光有较高的纯度且不具备散光现象,无需通过灯罩过滤,有较小的光波误差存在,在城市室外景观的照明中得到适用。
④能够保持持续耗电量不高的状态,对比传统光源,在很大程度节约光源。
3.2.2 LED的劣势
①较小的光源亮度及较低发光效率。
②一颗LED无法满足大量毒光源的要求,无法发挥单独的光源照明作用。
③现阶段,LED的设计是多颗LED进行的,在设计的过程中容易产生较多的问题,无法有效地处理。
④当LED光源的温度较高时,会降低器件的性能,使光源逐渐衰减,因此要求灯具有良好的散热性。
4 结 语
总之,城市照明在改善城市夜间形象的同时,还能使广大市民的夜间活动内容,从而达到社会效益与经济效益的有效统一。随着社会经济与人民生活质量的逐渐提升,城市道路照明的品质要求也进一步得到改善,我们应从具体状况出发,合理开展规划设计,从而展现城市文化的特色,提升人们的精神生活。
参考文献:
Cui Tieshan
Tangshan Branch, Hebei Iron & Steel Co, Ltd.,Tangshan 063000,China)
摘要:对城市道路照明建设与改造方法进行了研究。分析了城市道路照明的发展现状,指出了目前建设改造过程中存在的问题及其解决方法上的不足;深入讨论了节能灯泡在城市道路照明建设与改造当中的应用前景,提出适合我国城市道路照明建设改造的建议,从而能够为城市道路照明的合理设计提供指导。
Abstract:The construction of city road lighting and its energy-saving reform is investigated in this work. The recent progress is firstly described, and the existing problems are discussed in details. Then, the application of the energy-saving light bulbs in the energy-saving reform of city road lighting system is reviewed and assessed. By doing so, the suggestions for the construction of city road lighting are proposed to provide a better reference to the suitable and reliable design of city road lighting system.
关键词:城市道路 照明系统 节能改造 节能灯泡
Key words: city roadway; lighting system;energy-saving reform;energy-saving light bulbs
中图分类号:TP331+3 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)19-0020-02
0引言
城市道路照明系统是现代城市建设中重要的组成部分。合理建设城市道路照明系统,不仅美化城市环境,而且提高交通运输效率,便利人民生活,因此得到了全国各城市的重视,各自建设大大小小的城市道路照明系统及其管理系统。然而,限制于设计的合理性以及装备技术的先进性,目前我国各大中小城市的道路照明正在消耗大量的能源,更甚者正在浪费大量能源,严重违背我国大力推行节能减排的国家战略策略。因此,需要深入研究城市道路照明系统固有特点,提出行之有效的可持续和节能解决方案。
国际黑天空协会(International Dark-Sky Association (IDA))就明确指出[1]:“城市道路照明系统是城市的夜间指示灯,城市必需提供有效的夜间照明:①在人行道、交叉路口和停车区域能够满足行走的视觉要求;②在人行道、车行道及停车场地能够使汽车和非机动车安全通行、停泊;③提供标志和引导物的特殊照明需求;④保障夜间出行足够的安全感,等。” 国际照明委员会(CIE)编辑出版的《城区照明指南》[2]也很清楚的表述:“城区照明在确保人身与财产的安全、减少道路的交通事故、改善社区形象并使之富有吸引力有极其重要的作用。”因此,研究能够同时满足城市照明需要和节能要求的创新型照明系统具有重要意义。
由此,本文分析城市道路照明的发展现状,深入讨论了节能灯泡在城市道路照明建设与改造当中的应用前景,提出适合我国城市道路照明建设改造的建议,从而能够直接而方便地对城市道路照明建设与改造进行指导。
1目前城市道路建设存在的问题
在发达国家,各大城市都建设有完好的道路照明系统。为了兼顾安全和节能性能,一般将城市道路进行分区定级,再分别规划与施工。比如,美国某城市将道路照明分为机动驾驶照明、行人照明公共广场照明、标志建筑物照明等。根据这些等级分类,市政系统将道路主支干分区域,施以不同标准的照明密度、照明强度、照明设施等建设(如图1所示[3])。国内部分学者也做了大量的研究[4, 5],重点阐释了当前我国城市道路照明取得的成绩以及存在的不足,存在的问题主要有:
1.1 未严格参照有关标准来指导城市道路照明规划与建设一些城市虽然意识到照明系统的重要性,却不肯投入资金建设道路照明,出行繁华的不夜城区域和萧条的黑夜城区;而有些城市则过分地强调夜间形象,投资大量资金,却不合理规划照明线路,耗费大量的资源。
1.2 忽视节能减排有些城市道路照明过分贪图虚华,忽视了场所自身的属性,盲目采用大量高科技、高功率的照明产品。
1.3 忽视对犯罪的预防一些城市由于规划不合理,由繁华区到普通区域间的照明过渡不平滑,陡然出现漆黑区域,给犯罪分子创造了便利的作案场合,一定程度上增加了犯罪率。
2 城市道路照明建设改造方法
我国对于城市道路照明系统建设规定了相应的标准或规范,并明确指出全国城市道路网照明建设必需严格遵守相关法规。除了国家法规外,市政与交通部门在建设过程中也有较为灵活的实施选择,主要有以下方法:
2.1 道路交通干道的保证功能法纯粹从功能性出发,满足夜间活动者的视觉要求。这也是多数受体对照明系统所提出的基本需求,但其存在的问题是将夜间活动者仅仅定义为车辆驾驶者,对于非机动车辆以及行人的生理和心理感受则考虑的不多,且由于照明水平设置高,能源耗费量大。
2.2 公共休闲路线的美观性能保证法以纯装饰性的照明手段来来建设公共休闲道路照明,很大程度上体现文化以及艺术审美因素的考虑,努力营造舒适悠闲的照明感官。但其主要存在的问题是忽视了照明的功能性,而且有时灯具和光源的选择不科学,不仅导致照明效率低下或者产生光污染,更有甚者在一定程度上面滋生了犯罪活动的产生。
2.3 功能性与美观性相结合的综合方法根据此种方法,对道路时而重功能时而重装饰,功能与装饰或者同时出现在某段较小距离建设当中,但保证了建设投入与最大预计投入的平衡。所以目前该方法只是处于理论论证与试验检验阶段,属于较为理想的方法,还未得到大范围的推广与实施。
3节能灯泡的应用前景
不管是从功能性上还是从美观性上考虑,灯具起到了决定性作用。随着节能灯泡技术的迅速发展和瓶颈突破,在城市道路节能照明建设与改造当中有效利用节能灯泡将会直接提高照明系统的节能减排能力。
3.1 紧凑型荧光灯(CFL):CFL是一种体积小、光通量高且带有玻泡外罩的节能灯。CFL节能灯的光效是白炽灯的6~7倍,是普通直管形荧光灯的2倍[4]。以H型节能灯为例,一只7W的H型节能灯就可以完全取代40W的普通白炽灯。其次,CFL寿命长。电子CFL节能灯一般能够工作3000~5000小时;对比之下,普通电感荧光灯只能使用2000小时,白炽灯寿命一般只有1000小时。再者,节能灯还具有体积小、重量轻等优点,且工作过程无频闪,对人眼伤害小。目前,CFL正在全面取代传统白炽灯泡,鉴于我国的紧凑型荧光灯CFL生产量占世界80%以上,可见CFL节能灯将在道路照明系统方面提供更加完好的解决方案。
3.2 半导体发光二极管(LED):LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源,其能耗仅为白炽灯的1/10,是CFL节能灯的1/4;另外其工作寿命可达10万小时以上。限制于技术与成本,目前LED节能灯仅仅应用于家庭,商场,医院等公共场所,但随着LED灯的成本随LED技术的不断提高而降低,LED节能灯将在很大程度上取替白炽灯和CFL节能灯。
英国威尔士地区的Lomox公司研发一种基于有机发光二极管(OLED)技术的新产品比现在的标准节能灯高2.5倍。飞利浦电气公司也宣布他们最新开发出的12W LED节能灯能够节能80%(如图2所示),工作寿命25000小时;如果将是从市场上60W白炽灯换成LED节能灯,每年可以节省电能32.6太瓦,可以满足1670万家庭的用电需求。可见LED光源是未来世界节约能源的希望,也是必然趋势。
3.3 其他化学发光新方法、新技术:如纳米发光、声发光等。
综上所述,在道路照明系统中有效利用新型节能灯将具有重要的实际工程意义:①原材料方面的节省:一般用照明灯具体积是节能灯的5倍以上。如果道路照明全部采用先进的节能灯,则首先在原材料上就可以节省大量的国家资源;②电力能源方面的节省:相对于以前一条1万盏100 W灯具的照明线路,只需要采用1万只15 W的CFL节能灯,电能节约效率高达85%;③安全方面的提升:新型节能灯可以提供更大范围、更高光强的照明效果,可以有效提高道路交通安全以及行人安全感;④美观方面的提升:由于体积上面的较大减小,可以为灯具加工创造更大的艺术造型空间,进一步提高灯具外形的美观特性等。
4 结论与建议
城市道路照明系统是夜间人行和车行交通的安全保障,在满足照明功能的条件下必须重视节能减排问题。虽然道路照明的要求越来越高,但并不是照明越亮越好,研究出适合城市道路照明节能方案与技术还有很多工作要做。本文从照明装备的角度出发,分析了我国目前城市照明的现状,指出了城市照明的不足,重点讨论了节能灯泡在城市照明系统建设与改造当中所具有的重大潜力与未来蓝图,力求总结出可行的城市照明节能技术解决方案,希望对今后的城市道路照明设计与改造起到一定的借鉴作用。
城市道路照明应充分重视节能,需要从以下三个方面着手:一为设计理念要杜绝越亮越好的观念;二为选择好性能好的光源和灯具;三是要对照明系统进行合理的改进,并有良好的维护工作。另外,政府也要积极支持节能照明,在政策上给予宽松的环境与鼓励性补贴;同时要积极需求多元化节能照明手段,如光伏电池、风能、高性能电池等辅助照明设施。只有这样,才能营造持续、稳定、安全节能的城市道路照明环境。
参考文献:
[1]刘世英,高等学校校园道路照明研究[D].重庆:重庆大学,2005.
[2]杨公侠, 杨旭东译.CIE技术报告136-2000号出版物城区照明指南[J].光源与照明, 2002,(1):28-32.
[3] Campus Master Plan[OL]. uchicago.edu/docs/mp-site/masterplan/c4other/c4other.pdf.
[4]李先栗.我国紧凑型荧光灯技术的新进展[J].中国照明电器,2009,(3): 11-15.
关键词 维修管理;节能减排;路灯管理
中图分类号:F206 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)15-0167-01
城市照明,是城市基础建设关键部分。随着人们的生活质量提高,人们在完善城市功能,提升城市形象的要求越来越高。随着城市亮化工程进行,城市照明在满足城市道路照明灯同时,造成了不同程度的资源浪费。当前全球资源紧张,环境载力。对于道路路灯,进行有效维护和管理,实现节能减排大有可为。
1 城市路灯节能减排存在的问题
城市路灯节能工作的展开,在电力资源的有效节约方面将产生巨大作用。在这一过程中,城市路灯管理人员需要准确确定照明标准,选择优质光源,对道路路灯合理控制,最后要做好路灯管理。具体来说,有以下几个方面的内容。
1.1 需要完善照明标准
城市照明标准体系的建立,是城市路灯节能顺利开展基础与前提。所以,城市路灯管理人员设定照明标准时,需要严格按照相关部门颁布的《城市道路照明设计标准》,进行对城市照明标准的设计。这一过程设计过程中,城市路灯管理人员要准确调查城市道路照明亮度,具体要求是达到照明标准要求即可。亮度也不是越高越好。过高的照明标准,并不能有良好实际用处,会带来能源的浪费。使用最优的方案实施。目标是最大程度上,提高路灯的使用效率。总的来说城市照明标准,应当在满足各个道路照明基础上,促进路灯节能的合理开展。满足主干道、次干道,以及住宅小区照明需求。
1.2 优质光源需要优化选择
优质光源的优化选择,可以大幅度升路灯节能。这告诉我们,在选好路灯灯泡显色性前提下下,城市路灯管理人员,效率较高的路灯光源,目的是更好提升路灯节能水平。随着科技的发展,LED光源具有的耗电量少和发光效率高,并且使用寿命长,安全可靠性特点越来越被人们重视。在指示灯、显示屏、景观中广泛运用。在节约型社会的指导下,有望引进路灯节能管理领域。当前LED灯在辅助技术张,支持尚未成熟实现。市场造价相对较高。
相信随着科技的不断发展,道路照明节能方面LED等的广泛应用可以实现。并且与高压钠灯系统配合,使得整套配套的灯具辅助装置发挥良好作用。高光效高压钠灯的普及,也会在路灯节能方面大有作为。改变当前,节能装置大以高压钠灯,作为主要光源的照明系统。
1.3 路灯节能控制管理到位
路灯控制的顺利开展,是城市路灯节能的关键环节。在工作过程中,城市路灯管理人员应当注重照明控制,兼顾时间控制以及手动控制等。满足这些条件之后,机动车道使用全夜灯就可以满足,人行道中采用半夜灯也大大达到节能要求。除此之外,采取双光源灯具在机动车道中,路灯能源的消耗可以有效降低,高效节能的目的顺利实现。
1.4 路灯节能管理的落实
城市路灯管理工作顺利开展,使的能源节约效果凸显在这一过程中。城市路灯管理作用是,将光源的光通量,分配到道路的某一个方向。具体来说,效率较高的路灯,采用较为科学的工艺。其材料为主要采用较高反射率的新型材料。目的是有效对电能高效利用。将眩光效果减小。例如,纯度较高的铝板。
2 路灯节能减排具体措施
2.1 照明标准的确定
控制照明路灯用电量,就实现了道路照明节能的关键一步。《城市道路照明设计标准》是在设计中必须依照的重要标准。使用过程中不可以私自更改。这其中,道路照明亮度的设计,只需达标的目的,超出相关标准会造成资源的浪费。为了达到这个目的,确定城市道路照明等级是需要首先开展的工作,依据主道路,次道路等不同照明地点进行划分。更好的设计规划路灯照明,需要在施工前期,设计出多种不同方案,然后选择最高效节能的优化方案实施[1]。相关监管部门重点是监督工作。应该保证各个道路的照明需要下,提倡道路照明的节能。比如道路照明,以满足相关规定作为基础,采用大功率光源,考虑较大安装间距和高度,采用较小间距,同时安装高度就能达到节约能源的目的。
2.2 路灯控制器的使用
路灯控制器,用于安装在公共场所,也有安装在道路两旁的。路灯通常希望随日照光亮度,实现自动的变化,可以自动开启和关断。既满足行人的需要,还可以实现节能目的。了解常用路灯控制方法,及各自的优缺点之后,可以通过相互比较,确定设计方。对所用传感器进行选择,在电路的设计与分析,从而完成设计任务。
2.3 智能化控制节能
智能化路灯节能监控系统,当前已在多个城市发挥作用。该种监控系统的构成主要是微机、职能执行终端,以及无线数传机等。各道路照明情况,在数据传输在管理中可以展现。
智能化控制系统在路灯系统上应用,很大程度减少路灯维护管理支出。并实现了灵活机动的路灯节能运行方式。中控室向各个照明系统发出指命令,控制照明情况就实现了。
2.4 远程控制的实现
通过资金投入加大投入,照明系统自动化远程控制管理就可以实现。它主要是针对主次干道路灯控制。路灯故障查处对于远程控制的反应速度提高了。实行路灯24小时巡逻检查后,早晚和大风、雷雨等特殊天气中,巡检力度提高了。车稀人少路段巡查力度也增加了[2]。通过运用先进的路灯设施,实现了对盗窃情况的避免,遏制了不法分子偷盗猖狂[3]。配合城管监察、工商等部门,打击盗损路灯的施违法行为,开展专项行动,遏制了电缆盗窃现象,减少了经济损失。盲区实现了有效的管理,维护管理效果良好。
3 结束语
城市路灯照明,是城市基础建设关键环节。在不断的实践和探索中,才会有好的成效。在进行路灯维护管理和节能中,要全面科学考虑设计。在确保道路照明情况下,结合地方实际情况,达到节能目的。这个过程中,还要合理预算,严格把关施工质量。把我们的城市建设变得更加美丽,更加明亮,提高我们的生活质量。
参考文献
[1]王冬青.城市路灯照明节能的措施[J].科技信息,2012(23).
关键词:光污染环保节能城市道路照明
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。下面就安全可靠和节能环保等方面进行展开探讨。
一、安全可靠
当照明在城市普及开来的时候,同时也出现了光污染,但大部分人都没有注意到或对光污染采取有效的防范措施。光污染包括眩光污染、光滥用、色彩失衡等。道路设计时,应充分考虑光污染对驾驶员的视觉影响,避免由此引发的交通事故。光污染大部分为产生眩光造成的污染。从眩光的形成过程来看,可以把眩光分为直接眩光和反射眩光。道路照明中的直接眩光来自驾驶员视界中的高亮度或毫无遮蔽的光源,而反射眩光是由视界中的强反射表面所产生的二次反射所造成的。
1、路灯引起的眩光问题
由于路灯设计不合理,及周边环境的照明不适当或对向车的照射造成的眩光,使驾驶员的瞳孔缩小、在眼内形成光斑,破坏视觉系统对周围物理空间的适应状态,从而引起不适感或视力下降。路灯强光直接照射在驾驶员眼睛上,造成不舒适眩光,虽然对环境的照亮(照亮建筑)可以减轻不舒适眩光,但由于建筑立面照明在下半夜一般都会被关闭,所以我们要在路灯设计中就要考虑解决这些问题,不能因为周边环境已经有照亮而减轻对不舒适眩光的要求。
2、强反射面引起的眩光问题
现代建筑有大部分采用了大面积的玻璃幕墙,而且大部分玻璃幕墙的质量都达不到环保的要求,基本上没有考虑光污染和怎么处理光污染的问题。当建筑的泛光灯及车灯或其他的强光源照到玻璃幕墙上,就会形成一个很强的二次光源,强烈的反射光不仅对周边环境和人员造成不利的影响,而且还给临近的道路造成了不舒适的眩光,影响行人和驾驶员的视线,引起交通事故。
3、另外装饰性照明也是影响驾驶员视线的又一重要因素
在道路周边环境的亮化照明和广告灯光中,照明亮度应与路面及环境亮度协调,不应采用多种光色或多种灯光图式频繁变换的动态照明,应防止装饰性照明的光色、图案、阴影、闪烁干扰机动车驾驶员的视觉。设置在灯杆上及道路两侧的广告灯光不得干扰驾驶员的视觉和妨碍对交通信号及标识的辨认。在路灯照明中显色性能差也是影响驾驶员辨认物体的主要因素,在主干道路灯照明中,可以采用金卤灯或其他白色光源的灯具来补偿高压钠灯显色偏黄的不足;现在很多厂家的路灯产品都己经有一杆路灯上同时有高压钠灯和金卤灯两种光源,这样就可以实现显色和照度都可以达到要求。并且这种照明方式对于实现半夜灯节能措施也比较好操作,而且不用牺牲太多照度。
二、环保节能
《城市道路照明设计标准》CJJ45——2006规定:
(1)快速路、主干路、次干路和支路应采用高压钠灯;
(2)居住区机动车和行人混合交通道路宜采用高压钠灯或小功率金属卤化物灯;
(3)市中心、商业中心等对颜色识别要求较高的机动车交通道路可采用金属卤化物灯;
(4)商业区步行街、居住区人行道路、机动车交通道路两侧人行道可采用小功率金属卤化物灯、细管径荧光灯或紧凑型荧光灯。
在现有的技术和满足道路照度的前提下,路灯节能应注意以下几个方面:
1、合理选择灯具,定期维护保养
灯具的主要作用是把光源的光通量分配到需要的方向,以提高光的利用率和避免眩光。一般效率较高的灯具都采用高反射率的材料和先进的工艺制作,如电化抛光的高纯铝板;透光性能好的防护罩,如透光玻璃或有机玻璃;再就是密封性能要好,能防水防尘,尽可能地减少光的损失。灯具的效率是指其对光源光通量的利用率。任何材料制成的灯具对于光源幅射的光通量在经过反射和透射时,其效率总是小于1.假设同一功率的光源,一只配用效率较高的灯具,其光通量的70%-80%得到利用,另一只配用效率较低的灯具,光通量只有40%-50%得到利用。两者比较,效率低的灯具其光源所消耗的功率将近30%白白浪费了,未能发挥其作用,这一点往往被忽视。因此,选择灯具时应尽量选择配光曲线好、效率较高的灯具。另外,灯具在使用过程中不可避免地受到污染,如反光器的铝氧化,防护罩里外积尘生垢等等,势必造成光的损失,如不定期维护保养,则和上述道理相同,光源所消耗的功率大部分就浪费掉了。所以,选择灯具时要选择密封性能达到IP55以上的灯具,以减少维护工作量。
2、合理科学的控制开关路灯时间
城市照明启闭时间准确与否,也是路灯照明节电的一个主要方面。目前,公共照明时间的控制方法大致有:人工控制、时钟控制、光电控制、微机控制等。除上述照明的控制方法外,还可采取半夜灯,当夜深人静时,道路上车辆行人稀少,则可自动熄灭一部分灯,如一杆双火的路灯,在下半夜时可熄灭其中一个光源或者隔盏熄灯,适当降低照明度,减少耗电量;或采用双功率镇流器灯具,在下半夜时灯具自动转换为低一级功率运行。这就要求设计人员设计时,就将半夜灯的控制、线路的敷设等各种因素考虑进去,但降低照度不能低与于照度标准的一个级别。
3、减少灯具元器件及线路的能量损耗
我们现在采用的路灯大部分是气体放电灯,都需要采用镇流器。降低镇流器的功率损耗也是节能工作不容忽视的一个方面。如250W钠灯镇流器质量好的功率损耗只有20-25瓦,而质量差的功率损耗可达40瓦左右。优质电感镇流器具备阻抗稳定性和伏安性好,功率因数高,功率损耗低等特点,这样才能稳定灯泡工作电流,延长灯泡使用寿命。如果在选用配套镇流器时都能注意选用优质产品,那么节能效果还是很显著的。所以在设计路灯时一定要选择节电型镇流器。目前,供电质量不断提高,电网电压日趋稳定正常,而到下半夜当用电明显减少时,供电电压升高,则照明用电量的功耗也随之上升。这样不但缩短了灯泡的寿命,也增加了不必要的能量消耗。
4、合理的确定照明标准
本文主要就LED照明在城市道路设计中的应用进行阐述,通过对LED照明的实际设计与应用过程中的实例,对LED照明的发光效率、配光曲线、灯具系统寿命等方面进行客观地分析,提出了对LED照明应用过程中的质量控制方式,为LED在城市道路照明中的发展起到推动。
【关键词】LED照明 应用 设计
LED照明是绿色节能光源,其特点是具有节能环保、响应迅速、使用寿命较长等优点,在一些应急照明与交通信号等领域有许多的成功应用先例。我国现在对于节能减排不断的进行深入实施,而LED作为绿色照明的代表,越来越多的应用到城市道路照明当中。但是在实际的应用过程中,LED照明还存在一定的制约,在某种程度上对LED的照明发展起到了阻碍。
1 概述
某市从07年开始至今,在城市的照明设计中使用LED灯进行试点。我们根据其已经建成的照明工作为例 :道路宽度为9米和12米的城市次干路,我们设计应用了8米140W和10米180W LED路灯,灯间距为30米。
在LED照明安装完成后,我们进行了照度的测试,发现两条路平均照度(Eav)分别为29.12lx和30.42lx;照度均匀度(UE)为0.48和0.52。所以在使用LED照明过程中,可以满足城市次干道的照明要求,其均匀度也可以满足。有较高色温和显色性,对周边景物突显、辨识度高,但因色温过高,视觉感过于阴冷,舒适感较差,且电源存在可靠性与稳定性的问题。通过一年的使用后,我们再进行实测,发现照度明显偏低,呈现“斑马效应”,光衰较明显。通过测试的结果我们可知,LED照明的应用评估达不到实际应用,存在许多的问题,与理论上的结果具有明显的差异。
2 配光设计问题
现在城市的道路照明对地道路的配光评价标准,从传统的照度均匀到现在的亮度均匀为主。配光曲线反映了灯具在空间某个截面上光强与发光角度的关系。理想中的配光曲线应该在设计时,对于灯具所需要的安装高度与灯杆间的距离进行考虑,根据路面的宽度等具体参数,对道路照明的质量进行评价,评价时还需要参考路面的照度、阈值增量等,如果配光系统的设计达不到合理的要求,那么其后期的照明效果就会较差,不能达到高效、节能的照明目的。
3 LED路灯的光效及散热
LED照明的散热问题,不仅与LED的实际发光效率相关,LED的实际寿命有关系。一般LED照明的使用是需要进行嵌入式的,由于其自身的热量较大,使得其在使用过程中的散热问题较为重要。LED照明在使用过程中如何更好的进行散热是现在应用LED照明的重要问题,LED照明的工作温度与光源的使用寿命及光衰具有重要的关系。
现在的LED照明已经散热方面做了一定的优化,但是随着LED在道路的照明过程中存在一定的应用环境差等问题,例如道路照明中存在灰尘与金属表面的腐蚀,所以LED照明在初始安装时,会有较稳定的使用效果,并且其工作时的温度也较低,但随着使用年限的增加,一些散热片上会发生灰尘的积聚,就会对灯具有散热与照明产生影响,长此以往,LED照明的使用寿命就会减弱。
4 LED路灯模块的可靠性
4.1 电源系统稳定性
LED照明中的重要组件是驱动电源,如果驱动电源产生故障,那么照明器的使用也会产生问题。经过我们多次的现场实践,发现整灯熄灭或是损坏时,或是因个别的LED灯球的死灯现象的产生,其原因多是因为LED电源自身的故障所引起的。
4.2 其他电子元器件、组件的寿命
LED照明的使用寿命,应该是整灯的使用寿命,具有多种因素影响,一般是由于LED光源的组合、控制电路配套的元器件等等,如果LED照明所选择的元器件的质量较差,那么灯具系统在运行时,其稳定性与可靠性就会较差,后期所产生的故障的概率就会非常大,这也对LED照明的运行可靠性产生了影响。
5 性价比问题
随着LED技术的不断发展,价格随之下降,但与高压钠灯相比其造价仍旧较高,所以存在节能不节钱的情况。现阶段LED与钠灯相比,价格是其二到四倍之间。LED照明的耗电量是钠灯的二分之一,但其安装成本较高,使得城市道路照明中使用LED的成本回收周期较长,且由于LED灯的质量多变,所以与实际的宣传存在一定的区别,这就造成了使用LED灯的总体性价比较低。
所以LED照明如果想要在城市道路照明中使用,就需要不断的提升自身的质量,保证其技术指标的稳定性,才能在城市道路照明中不断的应用。
6 维护问题
现在LED照明多为一体化的设计,所以进行内部的元器件更换时,无法现场进行。当LED光源产生故障与损坏时,需要对整个灯体进行拆除与更换,这就造成了后期维护成本的增加。而且我国现在对于LED照明没有一个统一的技术标淮,所以LED产品的质量参差不齐,不同厂家的产品不能通用,造成了后期的维护产生一定的困难。
7 结束语
城市照明中的LED应用,具有技术要求高的特点,由于其是功能性的照明产品,所以LED照明在道路照明中进行应用时,需要对一些关键性的问题进行解决,例如:眩光控制、灯具配套等。且LED灯具配光曲线、利用系数等计算资料很少,不利于道路照明设计选用。近年来,随着LED灯具设计地不断优化和完善,LED路灯在次干道及支路的应用也日趋成熟,而广泛应用于城市主干道还需进一步探索。
参考文献
[1]曾德容,田景洪.LED路灯在道路照明设计中的应用[J].中国高新技术企业,2015(15):22-23.
[2]陈雅玲.浅析LED路灯在道路照明中的设计及应用[J].科技创新与应用,2015(20):257.
[3]赵建平.满足设计标准是LED在照明工程中应用的基本保证[J].智能建筑电气技术,2010(04):16-19.
[4]杨振峰.LED在城市道路照明中的应用――浅析LED道路照明设计[J].湖南农机,2012(09):237-238+246.
作者简介
赵婷婷,女,陕西省西安市人。现为陕西凌云电器集团有限公司机电公司工程部助理工程师。研究方向为电子信息科学与技术。
关键词:城市道路;照明设计;内容步骤
中图分类号:U491.5+3文献标识码:A
一、引言
合理的城市道路照明会对道路通畅、道路美化和社会安全起到重要意义。为了保证设备能够稳定持久的进行照明,关键就是要抓好设计这个环节,笔者结合自身多年从事施工设计的工作经验,再结合相关的资料,从多个方面角度探讨城市道路照明设计。
二、设计原则和标准
级别 道路类型 亮度 照度 眩光限制 诱导性
平均亮度Lav(cd/m2) 均匀度Lmin/Lav 平均照度Eav(lx) 均匀度Emin/Eav
1 快速路 1.5 0.4 20 0.4 非截光型灯具 良好
2 主干路 1.0 0.35 15 0.35 非截光型灯具 良好
3 次干路 0.5 0.35 8 0.35 非截光型灯具 好
4 支路 0.3 0.3 5 0.3 非截光型灯具 好
5 人行道 - - 1-2 - 不限制 -
照明设计的原则是可靠安全,经济合理,节约能源。标准是快速、主干、次干、支路和人行道的照明一定要满足亮度、照度、眩光限制、诱导性这主要的四项,其中人行道和非机动车道要满足平均照明的单项指标如表1。
表1 道路照明标准
从表中我们不难看出,根据城市道路的级别和交通的密集复杂程度,来决定如何选择合适的照明,但是这其中对于诱导性的定性指标不能简单的用光度来表示。必须采用数字照明设计,即在对城市道路照明设计时一定要考虑诱导性对道路照明质量的影响因素。
诱导性可被划分为视觉和光学两种,其中影响视觉正常的因素有路面中心线、灯具、灯杆等等;影响光学的因素有照明灯光、光源光色和其排列形式等等,要求在城市道路照明设计规划时一定要保证良好的诱导性。
在设计时考虑到道路上驾驶员的视觉舒适度,要根据城市道路的级别和周边环境合理选择适宜的光源。如一般情况下,采用的是高压钠灯,商场中心广场采用的是金属卤化物灯。在车流量比较大且路况比较复杂的道路上要考虑到在夜晚时分,会有动物或者行人穿越马路,这就给安全带来隐患,此种现象叫做中间视觉,此时为了行车的安全,要考虑到各个光源的光谱对驾驶人视觉产生的影响,如表2.
表2 不同人眼适应各光源的视觉反应时间
从表中不难看出,通过比较,包含较多蓝、绿光的金属卤化物灯辐射出的光谱,对于视觉反应的时间是最短的。假设以它为准,金属卤化物灯在1cd/m2情况下比高压钠灯在视觉反应时间方面缩短了14%左右,如果在这样的路段使用高压钠灯,那么对于快速行驶的汽车来说就会造成安全隐患。
在对城市道路照明设计时,选择灯具类型方面也要有所注意,因为这也是会影响到节能,控制和光污染的,所以根据相关规定,安装半截光型灯具的间距S可在灯具高度H的3.5倍内选取,安装截光型灯具只可在3倍内选取,这样我们就会发现,不同类型的灯具在布置中的投资成本和节能都是息息相关的;除此之外,我们所提到的光污染1/3是由道路照明造成的,当然不同灯具类型造成的光污染程度又是不一样的,如表3.
表3 不同灯具由路面的反射光
从表3中可以看出,采用半截型灯具有利于减少光的反射,所以这对减少光污染是有好处的。除了以上说的影响因素以外,为了做到节能,还要对道路照明的供电进行合理设计规划。
在保证照明满足功能需求的同时还要确保灯杆、灯具、色调等条件与周围环境相互协调。
三、道路照明设计的内容及步骤
①收集相关资料:当拿到一个道路设计图纸后要由专门的负责人员进行现场的考察,做到对现场道路的结构、10KV电源的走向、道路建设所用材料的特质和周围环境等实际情况充分了解。
②确定各项参数:在前一步的基础上,再根据城市道路照明设计规划,确定出布灯的方式、高度、仰角和间距等。在对灯具的选型完成后,再根据实际需要来适当的调整上述的相关参数。
③光源的选择:主要是选择合适的高压钠灯或金属卤化物灯进行照明。钠灯的特点是寿命长、效率高且透雾性比较好,外触发器在启动点亮钠灯时一般不会超过1min,它的显示效率和金属卤化物灯比起来略低,可金属卤化物灯也存在着光效低,启动时间长的问题,近几年随着灯具行业的发展,已经使金属卤化物灯的光效和启动时间大大的提高,和高压钠灯差别不大。
我们知道城市的道路照明已不再是单纯的照亮道路,而是可以让驾驶人和乘客欣赏到周围的环境。从视觉角度出发考虑到白光比黄光会获取更多的信息量,所以多采用的是白光的卤灯。个人的建议是,在一些一般性的道路上使用经济的钠灯,在繁华的道路采用卤灯。
④电源的确定:灯发光离不开电源。所以,电源的确定必须在设计阶段对其进行充分考虑。其中最好的是对道路建立独立专用的变电站或配电室来进行供电,条件允许下可建立10KV的小型供电环网系统,这其中要铺设设备用的电缆和一些连锁装置,对于一些特殊的重要的路段可采取双电源的形式供电。所谓双电源就是指两个变电站或一个变电站的多个母线,在正常情况下小型环网开环运行,当遇到检修和线路故障时,只需要切断道路两侧线路的开关,这样就比单电源的稳定性更高。个人建议可采用六佛氟化硫负荷绝缘开关或者是干式变压器,在工作中考虑到候车亭、监控亭等场所的裕量,将其控制在80%左右为好。对于负荷的中心位置,最好设置变电站,供电的半径控制在1KM以内为宜。
⑤电缆的选择:当道路照明的电压比较低时可采用三相5芯儿电缆,因为气体放电产生的谐波在中性线里是叠加的,这就要求截面不能小于相线的截面,再考虑多方面带来的因素,可将电缆级别再提高1到2级。
⑥控制和软件设计方面:对道路路灯的控制可采用多种形式,包括光控、手控和遥控等。如采用定时开关时,要根据地球的经纬度由计算机自动计算出日出日落时间,这样就可根据时间的变化自动开关照明设施;如采用遥控方式,其中包括无线和有线。遥控数据通信实现了道路灯的远距离控制和监测,这样就保证了对应急或突况能够及时反应。
在软件设计方面,其大致有两种形式,一种是灯具企业自行研发的专门针对照明的软件,另一种是照明通用软件。两种软件各有特色,但基本步骤是比较类似的,都是先输入此条道路的基本信息,在按照相应的标准选择合适的照明器件,最后完成检验修改工作并得出相应结果。
⑦接地保护:我们知道对于低压配电系统比较常用的接地方式有TT系统(电源端和设备金属外壳都直接接地)、IT系统(电源端不接地,设备金属外壳直接接地)和TN系统(电源端直接接地,用电端用一条导线连接电源的中性点,这其中因为连接的导线方式不同,TN系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种方式)。因为城市道路的照明环境条件都不大相同,所以在现今已经有比较完善的电流保护器的情况下,多采用TT方式,是比较符合道路安全要求的。TT方式可以让灯杆单独接地,在利用金属外壳的基础上,增加一到两个地极就好,不用再和PE连一起接地。同时,按照相关规定,要满足R*I≤50V,我们假设I为100到500mA之间,可计算出R在50到100欧姆之间。当城市道路的线路不长,并采用了断路器和熔断器来做保障,也可采用TN-S方式,但是TT方式和TN-S方式相比,TT方式对电阻的要求更低,这样就可以大大的减少施工的难度。
⑧工程建设:根据实际现场的土质情况,由专门人员计算出此道路的基础受力情况,以此来选择合适的地脚螺栓和钢筋,并由混凝土一次浇筑完成。同时,为了今后维修时方便,要求每个路口都要至少再安装一个备用管,铺设时要注意避开道路两旁的绿化树,防止其破坏电缆。
⑨防止人为盗窃:提高治安保障是根本,比较直接有效的防护措施,如给配电室安装防盗报警器或防盗机构。
⑩节能环保:⒈合理计算所需灯具的数量和布灯的方式。⒉使用那些功率因数高且高效率的镇流器,最好可以使抵压功率因数可以到达0.9以上。⒊定期更换和清理灯具外罩,使其能够发挥最大能效。⒋人流量不大的夜晚在不影响到正常通车的情况下,实现路灯交替的熄灯。⒌配置节能控制器,通过控制电压降低耗电同时还可增加灯泡的使用寿命。⒍可适当选用太阳能作为路灯的电源。
四、结束语
对城市道路的照明设计会涉及到很多方面,设计人员要做到深入全面的了解现场,考虑如何合理安全的进行施工,后期使用与维护。在每项工程结束后要做到复核,找出差距,并总结经验教训,为今后打下良好的基础。
参考文献