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照明设计

市政道路绿色照明设计分析研究

本站     2021-1-10 9:22:16    

我国当前在市政照明方面仍然存在很大节能空间,绿色照明也逐渐成为照明设计的重要方向。本文对市政道路绿色照明设计进行分析和探讨,分析其设计原则,提出合理的设计措施。

关键词:市政道路 绿色照明 节能

1引言

在城市道路中设置照明系统,最主要的目的就是在夜间或者视野不是很好的情况下,为驾驶员创造一个良好的驾驶环境,保证行车的舒适与安全,减少交通事故的发生,;と嗣竦纳撇踩。

另外,根据相关调查研究发现,道路的照明系统还能够在一定程度上降低犯罪行为的发生,促进社会的和谐。

随着我国社会经济的持续发展,城市道路建设规模不断扩大,人们对市政道路照明设计提出了更高的要求,即在满足照明需求的基础上,更多地融入;せ肪、节能减排的理念。我国当前在市政照明方面仍然存在很大节能空间,绿色照明也逐渐成为照明设计的重要方向。

2道路绿色照明设计原则

(1)了解道路特点,周边地块使用情况,道路的行车辆、行人量,根据相关照明标准(如《城市道路照明设计标准》、CIE标准)选用恰当的照明质量指标。这些指标包括路面亮度(或照度)水平、亮度(或照度)均匀度、眩光控制等级、环境比、诱导性等。

(2)在路灯及灯杆布置安装形式、照明器材的选择、照明系统的控制方式等方面均应体现节能的原则。

(3)在满足照明功能要求的同时,适当考虑照明系统的装饰性和景观效果,使其达到与城市环境的和谐统一。

(4)在满足照度要求的前提下,选择经济合理的设计方案,节约投资。

3市政道路绿色照明设计措施

3.1 道路照明光源的合理选择

城市道路照明选用高光效的光源是节能的一个重要方式,同时不同的道路类型和不同的场所应该安装适合周围环境的照明设备。选用照明光源,首先要满足照明设施的适用要求(照度、显色性、色温、启动、再启动时间等),其次按环境条件选用,最后综合考虑初始投资与年运行费用。道路照明目前常用的光源以高压钠灯、LED灯、陶瓷金卤灯为主。具体特点分析如下。

(1)高压钠灯:透雾能力强、显色性差。普通高压钠灯大功率灯管(250W~400W)光效高,整灯光效约为70lm/W,而小功率灯管(100W~150W),整灯光效约为60lm/W。高压钠灯灯具消耗功率较大,且受电压波动,环境温度等因素影响较大,实际运行中,电器消耗功率可能达到光源功率的20%,甚至更大。高压钠灯在点火时需要大约5min的预热时间才能达到完全的光度输出。高压钠灯的光度输出会跟随电流波形变化而改变,因而会出现闪烁的情况。高压钠灯包括光源、电器附件(主要是镇流器、触发器)和灯具,钠灯用于路灯平均寿命24000h。

(2)LED灯:LED显色性好,多采用白光。LED路灯光效高,大约100lm/W~120lm/W。采用恒流源的方式供电,与电压的波动无关。LED芯片虽说寿命很长,理论能达到50000h。但由于封装后的温度,散热等诸多因素大大影响灯具的寿命,故要保证LED灯具的使用寿命,应选用正规厂家的产品。

(3)陶瓷金卤灯:输出光谱为接近太阳光的自然白光,光效在2800lm/W~4500lm/W,显色指数高Ra>80。光源尺寸小,便于进行灯具设计,可产生比较合理的配光。中间视觉效应使陶瓷金卤灯的实际光效更高,可达到95lm/W~110lm/W。寿命在15000h~30000h;粕馄追岣,透雾性好。高光能维持率:15000h光通维持率在70%。

3.2 路灯布置及灯杆安装形式的选择

在照明系统设计的过程中,首先分析道路的断面形式,根据道路宽度,道路所处的环境,以及预期的晚间车流量和人行数量,然后根据这些参数,按照设计标准,确定路灯的布置方式。如果附近有交叉路口、斑马线或者公交车站等,可以对路灯的设置做出合理的调整,避开以上所提的那些设施或者场所。

为进一步加强行车安全度,可在交叉路口的地方强化照明,增强驾驶员对外界事物的分辨度,可使用大功率的灯具或者增加路灯量达到这一效果。如果道路周边有商业区或者人流量较大的公园等地方,可以适应照明效果较弱的景观灯,不仅可达到照明效果,还可以对景观具有很好的装饰效果。

一般来说,常规路灯布置主要有单侧布置、双侧对称布置、双侧交错对称布置,中心对称布置等方式。常规灯具的布置方式、安装高度和间距可按CJJ 45-2015《城市道路照明设计标准》表5.1.2经计算后确定。如有一条机动车道宽15m的城市次干路,如果路灯采用对称布置,可按H≥1.2Weff设计路灯安装高度,即9m灯杆,间距S≤3.5H,即31.5m间距。但是这里存在一个误区,规范并不是要求路灯设置的高度和间距必须按照表格所给参数设置,其仅为方便设计人员尽快确定参数进行设计和计算。

由于光源的种类,灯具的配光曲线各不相同,并不能简单的套用表格。如上述举例,通过专业的照明仿真计算软件DIALUX,选用飞利浦的LED路灯配光曲线,经仿真计算,间距35m也完全能满足城市次干路的均匀度标准,这样设置的灯杆数量是相应减少的。所以设计人员在路灯布置时,需要从多个方面进行考虑,同时需要一定的计算,这样才能合理的设计路灯布置。

3.3 照明节能控制技术

道路照明控制系统的设计应综合考虑技术、管理、节能、投资等多方面因素,达到经济效益和社会效益的统一。照明控制除了根据日照时间定时开关灯,宜在主干路、次干路上采用深夜适当降低路面亮度(照度)的节能措施。几种较常用的半夜灯控制方式如下。

3.3.1 全半夜灯分回路控制

配电回路采用双回路(电缆)供电,灯具1盏间隔1盏分别接入2条回路,在深夜关闭一半的光源。此种方法适用于路灯采用双侧对称布置的情况,且应交错关闭。优点是控制方式简单直接,可靠性高;缺点是一次投资大(电缆数量翻倍);关灯后照明均匀度达不到要求。

3.3.2 灯具自带降功率控制

高压钠灯通过配置双功率镇流器,LED通过自调节驱动电流来实现,在深夜时段,使光源的光通量减至原来的50%~70%,在不影响安全的前提下,达到有效节能的目的。优点是不需要额外增加设备;缺点是双功率镇流器或调节?楣收下式细。

3.3.3 路灯节能调节变压器

路灯节能调节变压器路灯节能调节变压器可以控制路灯的降压调流节能功能。

路灯的亮度要求低时,同时也是用户用电量低的时候,这时路灯的电压会相对升高,路灯较平时亮,这样就会造成电能的浪费和路灯设备的能耗加大、使用寿命降低。通过使用路灯节能调节变压器可以在电压方面降低电能的消耗,;ぢ返粕璞傅陌踩彰。其优点是便于实施和老路改造;缺点是不适用LED等恒流源光源。

3.3.4 结合单灯监控配置的选择性半夜灯控制

单灯监控系统是利用计算机技术、通信技术,通过远程监控主机实现设备电气主回路/各支路电气参数实时检测、节能控制、远程管理,再通过单灯控制器实现对各个灯具的节能控制。要实现单灯控制完整的组成需要3部分:监控中心的单灯监控软件、各配电柜内分布的单灯监控主机、每盏灯杆内的单灯控制器终端。

目前,常用的单灯监控从通信技术上主要分为电力载波单灯监控和ZigBee单灯监控。电力载波是利用传输电流的电力线作为通信载体,中间无需任何的布线就能实现通讯,且对每一盏进行控制。ZigBee单灯监控通过ZigBee技术实现近距离,低复杂度,低功耗,低速率、低成本的双向无线通讯技术。

采用单灯监控选择性半夜灯控制的优点是针对每一套灯独立控制,降功率运行,间隔关闭均可灵活实现;缺点是需要结合各个城市路灯管理要求建设单灯监控系统。

3.4 照明供电设计

道路照明常用的供电方式采用10/0.4kV箱式变电站供电。对于箱式变电站变压器容量的选择,除了需要根据路灯的实际负荷,还要统筹考虑道路沿线信号灯、公交车站等容量。箱式变电站应该尽量布设在道路路幅外或高架桥底等,这样能够有效避免变电站给行人造成视觉障碍。变压器应选择干式变压器,并采用节能型变压器。箱式变电站应设置于城市电力规划所规定的10kV电源线路一侧。同时应调查周边路网的路灯电源点设置情况,统一考虑。

路灯专用线路供电三相负荷分配应平衡;道路照明380/220V配电线路供电半径不宜大于800m。低压照明线路的末端电压降应不大于额定电压的5%。

供电电缆应采用铜芯电缆或合金电缆,并选择合适的电缆截面。在电缆截面的选择上,传统道路照明考虑均会选择大于16mm2截面电缆,甚至主干路选择25mm2~35mm2截面电缆,但是由于现在大量节能型光源如LED的应用,实际现在线路上的负荷很小,在选择电缆时应通过计算选择合适截面,而不是一味的放大电缆截面。

3.5 城市灯杆的功能性扩展

由于路灯沿着城市的道路、街道大量分布,具备了“有网、有点、有杆”三位一体的特点,其单一的照明功能正趋向于多元化。照明设计中需要更多的将路灯杆的功能和定位丰富起来,打造一个智慧化、绿色化的现代城市。

3.5.1 “智慧”灯杆

智慧灯杆是以照明灯杆为基础,集成了音视频监控设备、无线基站、WIFI热点、多媒体屏幕及天气、环境等参数感知器等。依托综合管理平台、可以实现智能照明、绿色能源、智能安防、无线城市、互通互联、智能感知、智能交通、智慧市政等诸多应用。

3.5.2 多杆合一

当前不少城市存在着由路灯杆、电力杆(塔)、监控杆、交通指示牌、广告牌基础设施管理分散、功能单一引发的杆塔林立的问题,“多杆合一”成为解决这个问题最好的方式。

今后的路灯照明设计,需要多专业协调设计,路灯设置点位更多的需要综合考虑交通、安全等设置的功能需求。

目前,推进“智慧化、多杆合一”建设的过程并不容易。这其中涉及到多项城市公共设施的整合,每一套设备都有单独的线缆、网络需要铺设和设置,这需要联合多个部门进行资源共建。但是相应的照明设计理念需要先行一步建立。

4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。


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