淺談城市道路燈光節能設計

王錫繁

摘要：隨著我國經濟建設的高速發展，社會城市化建設突飛猛進，因此，與之相匹配的城市道路照明的改造和新建工程也急劇驟增。但是伴隨而來的是能耗的大幅度提高，特別是近年來能源價格大幅度提升，使電力耗費成為負擔。因此，路燈的節能必然成為一種趨勢。 本文主要根據作者多年的工作經驗，著重介紹城市道路燈光方面的節能設計，為同行做參考，對節能貢獻自己的一份力量。

關鍵字：城市道路燈光設計節能

前言

城市道路燈光一直以來是城市的一個重要組成部分。它不僅提供道路照明的基礎作用，還是城市夜景的一部分。它能帶來巨大的社會效益與經濟效益。21世紀以來，我國城市照明建設工程呈現出一片火熱的發展形勢，其建設規模之大與投資額度之巨皆超越以往，在世界范圍內也備受注目。然而，自2004年以來，我國已有多個城市宣告電力供應緊張。據國家發改委統計的相關數據顯示，僅2004年，我國高峰時段拉閘限電的省份就達到24個，一時之間，電荒也成了社會大眾廣泛關注的焦點。在此情況下，城市照明的建設遭到了大眾質疑，它一轉身即成為了一種浪費能源的標志，甚至有呼聲要求關閉城市景觀照明。在此情況下，城市照明設計的節能措施就顯得尤為重要，城市綠色照明節能工作的開展也迫在眉睫。

一、城市道路照明工程設計與節能 城市道路照明的目的是為駕駛員和行人創造一個良好的視看環境，使人們安全、迅速、舒適地到達目的地；以及為了減少對人身及財產的犯罪行為發生。城市的人行道上一般是行人較多，所以城市主要道路照明不但要照亮車行道路面，而且還要適當照亮人行道，而且使半柱面照度達到標準要求，這樣有利于迅速發現人或動物橫穿道路等潛在的不安全因素。 設計是節能的源頭。城市照明工程設計應由專業設計人員進行，在設計時應嚴格遵循道路的性質、功能對照相應的照度和能耗密度標準，確定最節能的布燈間距、光源、供電路線、控制系統等等。這就要求道路照明工程師不但有良好的職業責任感，較全面的技術素質，能掌握科學的照明設計方法。設計人員在進行道路照明設計時，在保證照明的效果，達到城市道路照明的目的前提下，做到最大限度地節能和節省投資，并降低運行維護費用。

二、采取合理的布燈間距路燈的布燈間距是否適當直接關系到照明的效果。安裝間距對節能尤為重要，盡可能加大安裝間距。

如采用雙側對稱布置，間距30米時，每公里66個燈，如250w，按每亮燈10小時，每公里耗電量為66*250*0.001*365*10=60225kwh(不計鎮流器損耗)；若間距為40米時，每公里50個燈，耗電量為50*250*0.001*365*10=45625kwh，每公里就節約14600度電，假設全國以每年新增城市道路 2.5萬公里計算，就可節省電力3.65億KWh，并可節省燈具桿投資 20億元(每桿以5000元計)，相當可觀。當然，這是經計算滿足標準的前提下并未考慮道路交叉口和隔離帶分段而影響間距布置。從上可看出，在滿足標準的前提下，布燈間距對節能非常大的意義。

三、路燈光源的選擇

目前，路燈照明所采用光源的主要類型有：金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、白熾燈、緊湊性熒光燈等。在相同的電功率下，高壓鈉燈光能量比金鹵燈高40%左右，且鈉燈的透霧性能比較好；按照同樣照度標準的道路照明要求，金鹵燈光源的電耗多于高壓鈉燈。因此高壓鈉燈在城市道路照明工程中使用非常廣泛。

隨著科學的發展，LED光源的技術成熟，LED光源在許多大中城市大力推廣應用。LED光源的特點是長壽命、高效、節能、安全、綠色環保。據專家介紹，和高壓鈉燈相比，新型大功率LED路燈可節約80%的電能，在照明效果上基本也可以取代路燈普遍所采用的高壓鈉燈。

LED光源耗電量是高壓鈉燈的18.7%，可節約80%以上的電能。 高壓鈉燈更換成本和維護費用是LED路燈5倍?？梢奓ED路燈不但能比高壓鈉燈節能，且更換成本和維護費用節省的多。所以，LED光源在城市道路照明方面的廣泛應用，必將是大勢所趨。

四、供電路線設計

路燈工程的特點是線路較長，線路上的電流不一定很大。路燈配電回路供電半徑長一般達800米，隨燈具與供電端距離的增加，電壓逐漸下降，若線路設計不當，有可能出現遠端電壓不能滿足光源所需正常維持電壓；解決線路壓降問題的方法就是安裝補償電容。

目前國內城市道路照明工程設計中采用的電容補償方式有兩種：一是在路燈電源處集中補償，二是在燈具處分散補償。采用路燈電源處集中補償方式，并不能減少低壓配線的耗電；采用單燈分散補償，無疑減少了路燈電源至路燈燈具這一段線路上產生的損耗，將起到較好的節電效果。

路燈采用的光源，基本是氣體放電燈，其功率因數相當低，一般在0.40～0.6，從而使回路電流大，在線路上產生的損耗相當可觀。電容補償后單燈功率因數不小于0.80。據測算，對一條道路上安裝的100 盞 250W 高壓鈉燈進行電容器無功補償，將功率因數由0.44提高至0.80，結果供電電流由補償前的300A降低至141A，工作電流下降了大約一半，表明該照明系統通過無功補償為供電電源系統騰出了一半的容量空間，使電源設備能夠再發揮相當數量的供電潛能。

另一方面，由于照明系統供電線路上減少了一百多安培電流的徒勞往返，必將大幅減少線路上的電壓損耗和功率損耗，同時也降低了線纜的溫升，可謂一舉多得。

五、控制系統與節能

以前，我國路燈的管理和控制手段主要采取以下手段：開關燈采取時控方式；故障巡檢依靠人工巡查的方式。隨著城市的擴大，路燈數量的迅速增長，這種控制方式在故障實時監控處理、按需控制、節能等方面已越來越不能適合城市發展。

無線監控路燈控制系統應用計算機網絡、超短波通訊、數據傳遞、大屏幕投影等技術，組成具有無線遙控、遙測、遙訊和數據信息處理等功能。它實現了在總控制室和各道路分控制站之間，用數據的形式通過無線電的方式，對各路燈控制箱進行監視、測量和控制，實現路燈監控的智能化管理?？蓪Υ笾谐鞘谐菂^路燈進行準確的遙控開關燈，避免因早開或晚關造成的能源浪費。

該控制系統操作回路一般2～3 回，分別用作上半夜路燈、下半夜路燈和其他路燈，每一操作回路可以有多個出線空氣斷路器。電纜出線采用道路單側單獨供電(即單回路供電) 的方式，但在接線方式上采用單側單條電纜出線的異型接線方式。即其燈桿電纜的接線方式按照正常的ABC 排序，但在控制箱內將供給道路兩側的電纜(分別為上下半夜的電纜) 的同一相(如：C 相) 電纜芯對換接線，使之在上半夜燈全部亮，下半夜是一邊亮2P3 (即1 # 、2 # 、4 # 、5 #……亮燈) ，而另一邊亮1P3 (即3# 、6 # 、9 #……亮燈) ，這樣在下半夜變壓器仍能三相平衡供電，其照度也基本均勻，因下半夜車輛和行人稀少，能滿足行走安全的要求。比如某市的路燈電費每年大約500萬元，若采用全夜燈及半夜燈分時段節能控制方式，也就是在晚上12點以后，關閉一半的燈具，每年就可節約電費125萬元左右。

六、結束語

節能減排是加速我經濟發展的一項重要政策，利國利民，造福子孫。城市道路照明是城市夜景照明的一個重要組成部分，并且作為城市最基本的構成要素之一，是展示城市形象的最直觀的場所。城市道路照明工程的節能設計，對提高能源利用效率，減少不必要的能源浪費，有很重大的意義。