城市路灯照明节能技术

王海波

（中交四航局第二工程有限公司，广州 510220）

1 引言

城市照明系统为人们日常生产生活提供便利的同时，也造成了大量电力资源的浪费，有较大的节能空间。在当前我国节能减排政策的大力推动下，通过科学化管理模式与先进科学技术的应用，可以促进照明系统节能降耗，是当前城市照明系统发展的必然趋势。

2 城市路灯照明节能技术的应用原则

2.1 满足城市照明需求的原则

电能是重要的能源形式，在各类型能源消耗中占据较大的比重。在城市路灯照明领域，由于路灯数量较多，有较大的电能消耗，如何实现道路照明节能成为人们高度关注的话题。

城市照明有其存在的现实意义，能够在夜间照亮道路，给行人出行以及车辆通行提供安全保障，同时也有利于维持社会治安。为了在不影响照明功能的前提下减少路灯电能消耗，需要根据道路等级合理控制路灯的照度，尽可能避免路灯眩光的问题，有需求时亮灯，无需求时不亮灯，以减少电能消耗。应当均衡好照明和电能控制的关系，不可由于盲目照明而导致电能浪费，也不可由于过度节约而影响正常照明。

2.2 坚持在规划设计指导下节能的原则

根据各类型道路、各区域的实际情况，合理组织城市照明规划设计工作，突出照明的重点，严格控制照明的数量、分布位置、亮度等关键参数，在合理的规划之下提高照明水平，力争最大限度地减小电能消耗。

3 合理选择优质高效的照明灯具

3.1 电光源的选择

综合考虑光效、显色指数、调光性能、耐久性等多个方面，进行系统性分析，选择兼具多重特性的光源。在城市路灯照明工程中，还需遵循因地制宜的原则，根据各道路的具体情况选择可行的节能光源。例如，在快速路中可选用高压钠灯或低压钠灯，主干路可选用金卤灯或高压钠灯，各类光源的适用场所见表1。

表1 道路照明光源的适用场所

3.2 灯具的选择

灯具发光效率（LOR）是灯具选型中必须考虑的节能指标。假设有灯具1和灯具2，各自的LOR值分别为65%和79%，LOR为灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比，在光源一致的前提下，灯具2的照度比灯具1高。除此之外，光通维持率也是重点考虑指标，该值将直接对初始照度造成影响。假设有灯具1和灯具2，各自的光通维持率分别为0.6和0.7，光通维持率为灯在寿命期间内特定时间的光通量与该灯的初始光通量之比，在使用场景一致的前提下，灯具2的初始照度比灯具1低。由此看来，在挑选照明节能灯具时，应着重考虑优质高效、高光通维持率的基本要求。

具体至城市路灯照明领域，所采用的灯具应具有较高的光通利用系数，其具体受到安装高度、倾斜角度、配光方式等多项因素的影响，在设计时应进行综合考虑。

按照工程要求选择好灯具及配光方式后，要进一步考虑具体的安装参数，包含高度H、间距S、倾斜角度，其均会对路灯照明质量带来影响。为兼顾照明、节能、美观、耐久等多重要求，通常S/H的值应稳定在3～4，倾斜角度为5°～10°。若选用的是金卤灯、高压钠灯等气体放电灯，在设计其安装高度时主要依据光通量而定，不同光源规格的最小安装高度不尽相同，照明灯具的最小安装高度见表2。

表2 照明灯具的最小安装高度

3.3 应用电子镇流器

传统的电感式镇流器在安装中存在难度大（较为笨重）、耗材多的局限性，后续使用中则有较为明显的噪声污染，同时其功率因数较低，难以满足现阶段的节能与环保要求。相比之下，电子镇流器可摆脱传统产品的局限性，同时具备节能、高效、无噪声、高功率因数等多重应用优势[1]。对于不同的光源种类，镇流器的功率损耗占光源功率的比例有所不同，具体内容见表3。

表3 镇流器功率损耗占光源功率的百分比

若采用的是电子镇流器，通常其功率损耗约为5%。此处以功率为250 W的高压钠灯为例展开分析，电感镇流器的功率损耗约为40 W，而在采用电子镇流器后，该损耗值可明显减小至13 W左右，以光源相同为基本前提，节电约10.8%。不仅于此，通过电子镇流器的应用，还有利于大幅提高线路的功率因数，使其达到0.92以上，此时线路的功率损耗明显减小。

结合前述分析发现，应用电子镇流器后，可有效提高节能水平以及气体放电灯的功效。从供电系统的角度来看，对于相同的线路，在不用额外扩充供电容量以及新增设备的前提下，带灯的数量可增加30%～40%。总体来看，电子镇流器的综合应用效果较好。

4 配套城市路灯照明控制系统

4.1 应用微电脑智能控制器

传统的定时钟控制方式能够自动完成对灯具的开启与关闭操作，但全年内不同季节的昼夜时间有所不同，换季时对应的控制器设定时间也应得到调整，需在此方面投入一定的人力。并且定时钟控制的精度较低，误差通常在±15 min。相比之下，微电脑智能控制器则是一种更可行性的方式，其自动考虑不同经纬度的日出、日落时间，自适应调节灯具的开关时间。配置工作中，仅需在初期设定当地的经纬度信息、日期信息、开关灯时间信息即可，后续运行时控制器可获悉当日的日出日落时间，从而自动完成对灯具开关时间的调节操作。可见，微电脑控制器的应用具有更加便捷的优势，后续无须在时间调整方面投入人力资源，且该装置还具备失电保护的功能，有效提高了装置的耐久性[2]。

4.2 道路照明的分组控制

城市主干道包含快车道和慢车道，各自的照明要求有所不同，需做针对性的考虑。在后半夜，行驶在慢车道的非机动车数量相对较少，该阶段对照明的要求较低，因此，在不影响安全的前提下可关闭下半夜慢车道的照明。

此外，为有效提高城市路灯照明质量，部分城市采用双光源灯具或是实施一杆多灯具的配置方案，此时照明的灵活性得以提升，在下半夜车辆较少时，可适时降低照明灯具的照度。例如，关闭其中的某盏灯，一方面保证了正常的照明功能，另一方面则减少了电能消耗量，一举多得。由此也得到启发，在城市路灯照明节能设计中，可结合实际情况采取分组控制的方案，通过此途径减少能源消耗量。

5 提高城市路灯照明的科技水平

随着城市路灯照明节能技术的持续发展，现阶段部分城市已经采用了城市照明监控系统，其具备智能化管控道路照明的功能。依托于遥控、遥测、遥信多项技术，自动巡回检测各分控点的具体电参数，包含电压、电流、功率因数等，根据监测数据对分控点的实际状态做出判断，若有故障则发出语音报警，与此同时自动对分控点的电参数进行调节，整个过程无须人员的参与，效率大幅度提高[3]。

对于城市照明监控系统，其节能措施主要体现在分组适时控制各分控点、降电压等方面，但道路照明的供电线路普遍较长，同时还存在负荷较大的特点，导致线路的压降处于相对较大的水平，而光源对电压提出了较高的要求，因此，降电压的空间有限。从这一角度来看，该系统在节能方面的优势并未得到有效的发挥，而这也是后续技术发展中的重要突破口。

为同时满足节能、照明效果、便捷化管理的多重要求，需紧密结合城市道路的实际条件，以分时、分段的方法对道路照明的功率做灵活的调节，使照明设施有效适应当前的工作环境。根据城市照明监控系统的现有运行情况，为之增添“遥调”的功能，具体可采用调光控制设备（其类型较多，如前端控制器、降功率节能转换器，视实际情况合理选择），将其配套至各照明个体上，由此提高照明系统的智能化水平，通过控制器、分控点、照明控制中心的共同组合，构成完善的城市照明网监控系统。

若能合理应用城市照明监控系统，可有利于提高对城市道路中每盏路灯的动态监控水平，及时掌握各路段中各路灯的具体使用情况，进而给管控工作的开展提供了关键的参考依据。在该配置方式下，系统可接收源自控制中心的指令，也能按照预设时间完成相应的控制工作，例如，对每盏灯进行开、关机降功率控制，在自动化控制机制下，将道路照明的额定功率和降功率稳定在合理范围内。

6 结语

综上所述，在城市化进程日益推进的背景下，城市路灯照明的建设水平也应有所提升。在设计以及施工中，需贯彻节能理念，根据道路等级、道路车流量等配套合适的照明灯具，同时引入微电脑控制器等相关装置，提高灯具的自适应水平，实现自动化、智能化的目标。依托于多项先进的技术以及装置，共同构建城市照明监控系统，在保证城市道路照明效果的同时，减少能源投入。