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路灯节能设计与思考 2013/4/12 11:43:30
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分类:默认分类 标签:道路照明 设计感悟 照明技术 

路灯节能设计与思考

湖南省常德市规划建筑设计院  欧阳容

摘要文章介绍了采用科学的路灯照明设计方法,选用高效照明电器产品,以求得到符合标准要求的、节能的道路照明设计的内容

关键词道路照明、设计、标准、节能。

    国家建设部、发改委于2004年11月,以城建〔2004〕204号文,发布了《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》。文中对城市照明工作的现状,今后照明工作的原则和主要任务作出了明确的要求。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。”以上规则,对城市道路照明设计有着重要的意义。作为一名道路照明工程师,在设计一条道路的路灯时,应首先考虑的是:在满足标准和规范的前提下做到最大限度的节能和节省投资,并降低运行维护费用。这就要求道路照明工程师不但有良好的职业责任感,还要有较全面的技术素质。能掌握科学的照明设计方法,反复计算,论证,才能设计出符合标准又节能的作品

   1 如何作道路照明节能设计

   1.1节能设计定义

节能设计定义简而言之,就是“在满足标准要求的条件下,能使能耗最小(通常以kw/km来衡量)的设计”。

   1.2影响照明效果的诸多因素

    一条道路的路灯设计,不同的工程师有不同的设计理念;布灯方式、安装间距、安装高度、灯具选型、挑臂长度、仰角大小、电器的选择都会不相同,而这些都是影响照明效果的技术因素。加上人为因素――领导的倾向,主管单位和主管官员的看法,甚至灯具经销商的干预,给设计工程师带来了一定的困难。人为因素需用职业责任感来克服,而现在只从技术因素来考虑。

   1.3节能设计的基本方法

    要节能,只有从一下五个方面着手,即:采取合理的布灯方式,尽可能的加大安装间距,选用小功率大发光流明的灯泡、高效灯具和低损耗的电器。

   1.3.1采取合理的布灯方式

    规范中给出了五种基本的布灯方式:单侧、双侧交错、双侧对称、横间悬索和中心对环。其中横间悬索国内很少采用。其他几种又常有演变。如双侧对称可变为双挑双侧对称,即每杆二个灯;中心对称变为双侧对称加中心对称,即每个断面四个灯等。布灯方式与道路宽度、间距、安装高度、灯具配光类型有很大的关系,所以规范给出了一个关系表(即表5.1.2)。有很多设计工程师认为这是一个万能公式,用它一套,画个图,设计就作出来了。结果20M宽的路,用截光型灯具,选1012M安高,间距3036米,挑臂长度23米,仰角只要小于<150就行。所以3536米间距的排列在国内占了大部分。这次新标准就特别加了一名话“灯具布置方式、安装高度和间距可依据表5.1.2的规定经计算后确定”。所以它不是万能公式,还是要计算后才能确定是否合理。

    近几年国内在布灯方式上出了个新花样,就是在人行道侧的46米高处加一个灯,功率比主灯小一级,说是照亮人行道并增加美观。从灯具的平面配光曲线上可看到,灯具的上象限是有光的,只不过比下象限小一些,它完全可照到人行道上,满足≥5LX的照度要求,只是在1/2间距处弱些。这样加灯也同样满足不了1/2间距处的要求,也是多余的,既增加了投资又不节能。所以在选择布灯方式时,应因路宽而定,经计算后能用交错布道就不要用双侧对称,这样才有利于节能。

  1.3.2尽可能加大安装间距

安装间距对节能尤为重要。如采用双侧对称布置,间距35米时,每公里56个灯,如250w,能耗为16.8kw/km,(镇流器损耗若为50w)若间距为45米时,每公里44个灯,能耗为13.2kw/km,就节约3.6kw/km,全国以每年新增城市道路 1.7万公里计算(全国20032002年城市道路增加数量),就可节省电力2.234亿KWh,并可节省灯具杆投资 8.16亿元(每杆以4000元计),相当可观。当然,这是经计算满足标准的前提下并未考虑道路交叉和隔离带分段而影响间距布置。从上可看出,在满足标准的前提下,布灯间距对节能非常重要。

  1.3.3灯泡(光源)选择

    路灯光源现大都采用高压钠灯。它光效高,透雾性好,适合作路灯光源。最近,国内生产出了超级高压钠灯,250w的为33000lm400w的为55500lm,而通常分别为28000lm48000lm,显然在同功率时选高光效的灯泡能节能。

  1.3.4镇流器的选择

传统的电感式高压纳灯镇流器的功率损耗系数为0.120.2,而电子式高压纳灯镇流器的功率损耗系数可达到0.06。以250w为例,每个镇流器可节省1530w,年节电54.75kwh,--109.5kwh,(按每天点燃10h计),且不须安装电容器和触发器,起动时间减少35mim,尤其是功率因数从0.4提高到0.95-0.97

  1.3.5安装高度、挑臂长度、仰角的选择

这些数据对于不同的路幅,不同的灯具都有不同的要求,需在计算时反复比较确定。一般杆高些(应指灯具发光底面)时,路面亮度(照度)弱些,但均匀度好些;仰角小些,眩光也会小些。

  1.3.6灯具的选择

不同类型(截光类型)和不同品牌(或同外形但不同生产厂家)的灯具,都有不同的配光曲线、效率,所以即使安装在同一路灯杆上,也会产生不同的照明效果,所谓计算,就是将该灯的光强数据(生产厂家用分光光度计实侧的光强数据,正规的厂家都能提供)代入计算软件或公式中去计算,比较。所以灯具应选择能作计算的,效率高的。

    初步选定了以上的参数,就可以进行(照度)计算了。以前计算大都用等照度曲线和计算公式来计算,工作量大,准确度差。现大都采用计算机和专业的道路照明软件计算。计算软件有多种,国外的灯具生产厂家很多都能提供,如菲利浦公司的calculux.Road6.0、 施莱德公司的Ulysse v2.0AEC公司的Litestar5.0等。但他们所提供的软件只能计算自己厂生产的产品。近年来,法国的DIALux软件传入我国,免费下载使用,但也只能计算与他们订有协议的厂家的产品照度,我国只有雷士照明公司加盟了,其他几十个厂家都是国外的。有的在国内有销售网店如索恩,有的则没有,给我们选灯带来了一定的局限性。但对计算的确带来了很大的便利,对计算的准确性起到了保证作用。

  2 一个设计实例

   去年,某开发区管委会委托我对一条道路的路灯作设计,我以cjj45-91修订征求意见稿所提出的指标和建设部204号文件的精神为依据,设计了一个比较节能的方案,现简单介绍。

   (1) 道路全长2.5km,路面:3块板,主车道宽16m,绿化隔离带2×3m,慢车道2×7m,人行道2×7m,混凝土路面,四个交叉路口;

   (2) 选用双侧对称布置,灯杆置于绿化隔离带中央,每杆一灯,安高12m,挑臂长1.3m,仰角500),计算杆距45m。按选用二款灯具,一款为施莱德公司生产的Sapphire3,一款为AEC公司的Serika250w高压钠灯光源,33000lm,爱尔牌电子镇流器,维护系数取0.8

   (3)用Uiysse v2.0Liktesar5.0软件计算结果。(如下表所示)。

照度Lux

亮度Cd/

TI

平均值Eav

均匀度UE

平均值Lav

均均度UL

标准

计算

标准

计算

标准

计算

标准

计算

标准

计算

Sappnire3

主车道

16/24

34.40

>0.4

0.445

1.2/4.6

2.3

>0.4

0.65.8

<10

9.6

慢车道

8/12

11.6

>0.35

37.5

0.6/0.8

0.84

>0.4

0.32.9

6.1

人行道

7.5

4.4

54.0

0.22

0.51.7

4.7

Serika

主车道

16/24

40

>0.4

0.45

1.2/1.6

2.3

>0.4

0.49

<10

5.91

慢车道

8/12

6.4

>0.35

0.81

0.6/0.8

1.1

>0.4

0.81

人行道

注:1、表中标准系数按沥青路面标准换算得出的混凝土路面的标准,是按《城市道路照明设计标准》(CJJ45-912004年修订征求意见稿换算的;

    2、慢车道标准没有,套用次干路要求。

    从上表可看出,主干道完全符合要求,慢车道和人行道嫌不足,但由于人行道外侧尚留有20 m的绿化带,已留有绿化照明回路,今后可用绿化照明补充。由于有三个交叉路口,受均分灯杆的影响,实际杆距为41.0-43.5 m,未达到计算杆距,各项指标尚有待增加。在计算过程中,通过改变安装高度、挑臂长、仰角和灯泡在灯具中的前后位置,反复比较才得出以上结果。用250w的光源在45 m的杆距下能基本满足标准的各项指标。灯具的品质固然重要,但不得不承认先进的计算手段也是重要的,否则,只用手工计算是很难的。此计算经与厂家反复核对,厂家保证能达到计算效果的要求;

   (4)全路段共安装灯具118套,总功率化为三相等效负荷为31.27kw,负荷指标为12.5kw/km,应该是很节能的了。若采用常用的一杆双灯,即:250+250w,双向对称,杆距36 m,电感镇流器的作法,则负荷指标为32.4kw/km,可节约19.9kw/km,每年可节电7.26万度(每天按开灯10小时计算)。还可节省建设投资和维护费用。所以,路灯节能应从设计抓起,抓住了设计,管住了施工,才能作好路灯节能。

   3  思考和建议

    由上例可看出路灯节能设计的重要性。然而,设计出来并不等于能顺利实施。上例设计后来部分“流产”了。在施工时,原设计方案中的灯具被更换了,但其它参数未变。该路灯最近就会亮灯,效果如何要亮灯后才知道。经过反思与总结,现就路灯建设中的管理提出一下建议。

  3.1 严把设计、审查关

    设计是节能的源头。设计应由专业技术人员负责。“机动车道功能性照明要由道路照明工程师决策,其他人只能提供参考意见”。在设计中应尊循《关于强加城市照明管理促进节约用电工作的意见》中所规定的原则。设计人员要提高自己的专业素质,要对每项路灯工程作出计算书并提交给建设主管部门组织的专家审查,无计算书的设计不应审批建设。国家应尽快修订《路灯建设强制性标准》、《城市道路照明设计标准》,并公布实施。

  3.2标注路灯型号不应视为违规设计

建设部曾规定,设计中,非特殊工艺设备设计人员不得标注指定厂家、型号。由于路灯灯具配光曲线不同将直接影响效果,所以它属特殊设备,标注与计算书中相符的灯具型号和厂家不应当作违规设计。

  3.3 严把施工、监理和验收关

路灯施工图和建筑施工图同样是具有法律效力的设计文件。由于建筑施工图有层层把关,没人敢随意改,可路灯施工图又是会被多方多次更改,其中的原因很复杂。但如此一来,建成的路灯照明系统是否科学、高效、节能,答案不得而知。所以严格按图施工、监理和验收的规定应贯彻落实到路灯建设中去。

   3.4 领导干预现象应予停止

     要尊重科学,要按建设部提出的“四节” 要求来管理规范路灯建设。

   3.5 科学地、实是求事的核定工程造价是建设好路灯工程的关键

要避免乱压价、乱投标导致施工单位得不到合法利润而改动施工图的现象。

参考文献

    ①《关于强加城市照明管理促进节约用电工作的意见》  建设部建城〔2005204

    ②《2004年中国统计年鉴》  国家统计局

③《建设节约型社会必须抓好建筑“四节”――关于建设节能省地型住宅和公共建筑的几点思考》   建设部

④李景色.《城市机动交通道路的功能性照明和装饰性照明》

按:

本文经中国照明学会专家审定,入选“2005年中国室内外照明学术研讨会专刊”和“2005年中国城市道路照明设计与产品应用论坛专刊”。

本文重点讨论了从设计的源头来考虑、控制道路照明节能的重要性和方法,并指出当前路灯建设中的几个问题,可供参考。

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