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深夜降低路面照度的目前最優措施

所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2010-08-27 15:32 熱度:

  摘要:由于道路照明的特殊性,深夜降低路面照度是一項很好的節能措施。本文就目前常用的三類措施,進行分析比較后得出結論,變功率鎮流器是目前最優的深夜降低路面照度的措施。既可有效節能,又滿足道路照明的功能要求,需要增加的建設工程造價僅1%左右,幅度很小。希望結論能為同行起些許參考作用。
  關健詞:道路照明,深夜降低路面照度,節能措施
  
  
  一、概述
  城市道路的夜晚,通常上半夜延續白天的繁忙,車流量、人流量仍然很大,而下半夜(以下稱為“深夜”),車流量、人流量都大幅度下降。由于這樣的特殊性,城市道路的照明應努力與之相適應,即上半夜路面有較高的照度,在深夜降低路面照度。這樣深夜可減小路燈耗電,實現節能。
  為實現城市道路照明上半夜保持足夠的路面照度,而在深夜降低路面照度,曾探索了多種方法。目前常用的方法有三種,在《城市道路照明設計標準》(CJJ45-2006)第7.2.5條中已有體現:除居住區和少數有特殊要求的道路外,在深夜宜選擇下列措施降低路面亮度(照度):
  1、采用雙光源燈具,深夜時關閉一只光源(以下簡稱措施一);
  2、采用能在深夜自動降低光源功率的裝置(以下簡稱措施二);
  3、關閉不超過半數的燈具,但不得關閉沿道路縱向相鄰的兩盞燈具(以下簡稱措施三)。
  以下針對這三種措施,結合本人多年的工作經驗對其各自的優缺點進行分析比較,希望能使同行對道路照明節能措施的設計與選擇起些許參考作用。
  二、各措施的優缺點
  1、措施一,要求燈具為雙光源燈具(見圖1),光源及相應配套電器應有兩套,即兩個鎮流器、兩個電容器、兩個觸發器、兩個燈泡,這勢必增加電器數量,而且采購成本和維護成本增加。雙光源燈具在深夜時關閉一只光源,目前主要有兩種方式。方式a,每根路燈接入兩回分別引自全夜燈回路和半夜燈回路的供電電纜,每套雙光源燈具內的兩個光源分別接至不同的供電回路;控制柜內設置光電控制器、時鐘控制器或微電腦控制器,控制全夜燈回路接觸器和半夜燈回路接觸器的開關時間,便可實現深夜關閉雙光源燈具中半夜燈的要求,實現節能;采用該方式除增加燈具內電器外,控制柜內需增設接觸器,而且每根路燈需增加一根電纜,成本增加24%左右(本文計算成本時,按每根路燈綜合造價1萬元計算)。方式b,在燈具內安裝定時控制器控制,深夜時關閉其中一盞燈的供電系統;采用該方式,成本增加5%左右。可見,采用措施一建設工程造價增加較多。
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                                                                 圖1:雙光源燈具
  此外,雙光源燈具種類相對較少,一般只有2×150W、2×250W及2×400W三種規格。對于設計人員來說,因規格較少,在功率搭配設計時,很難滿足道路照明設計指標規定的要求;對于工程代建單位來說,因雙光源燈具種類少,可供挑選的燈桿燈具類型、造型較單光源燈具少,采購時選擇范圍較窄,難以滿足整體景觀對路燈外形的要求;對于運行管理維護單位而言,因增加雙光源燈具這一燈具類型,燈具種類增加,需增加備品備件種類,增加了維護工作量。
  2、措施二,要求深夜降低光源功率,可采用有載調壓變壓器和雙功率鎮流器。
  采用有載調壓變壓器必須征得供電部門同意,從整個供電系統的穩定性考慮,目前一般很少使用。
  雙功率鎮流器也叫變功率鎮流器,在保持電源電壓不變的情況下,通過降低燈電流的方法來實現節能。此類鎮流器都有兩個檔位,對應兩種容量,從而可實現兩種電流供電,見圖2。
                    t2.jpg
  
                                           圖2:高壓鈉燈調光控制器電原理圖
  一般地,從開燈至夜晚12點,流過鎮流器的電流為全電流,夜晚12點之后(即深夜),流過鎮流器的電流為全電流的60%左右。因電源電壓不變,在COSΦ基本不變的前提下,根據公式P=U×I×COSΦ,可知P與I成正比變化,光源功率也降至原功率的60%左右。采用此種節能方式時,變功率鎮流器內配置一套控制器以實現功率變化,而且按目前市場上已有的變功率鎮流器性能要求,觸發器和補償電容都應與之配套,以保證技術上的完整性。
  按目前市場報價,變功率鎮流器的價格較普通電感式鎮流器的價格稍高一些,成本增加約為單根路燈造價的1%左右,其造價增加較措施一和措施三來說都是較低的。
  3、措施三,要求深夜時間隔亮燈,要達到這一效果可以有多種方式,如:
  方式a,每側路燈采用雙電纜布線,每根電纜間隔控制路燈。兩回電纜分屬不同回路,由不同的接觸器分別控制路燈的開關時間,這種方式與措施一的方式a很接近,這種控制非常可靠,但其工程造價的增加量也非常大,通常建設各方難以接受;
  方式b,在每個燈具內增加一個時鐘控制器,燈具安裝時間隔設置每盞燈具內的時鐘控制器,保證深夜時間隔亮燈,這種方式與措施二一樣需在燈具內增設一個部件,建設造價增加不多;
  方式c,采用載波控制方式,但控制柜較復雜,故控制柜的造價將要大幅度增加。
  無論采用a、b、c中的哪種方式,雖然都可以實現節能的愿望,但照明功能卻會受到極大的影響。間隔亮燈后,桿距變為正常桿距的兩倍,照明的縱向均勻度極差,斑馬現象非常明顯,照明質量嚴重下降,不能滿足規范對均勻度的要求。
  根據以上比較分析可知,采用措施二中的變功率鎮流器是最優的。既可有效節能,又滿足道路照明的功能要求,需要增加的建設工程造價僅1%左右,幅度很小。
  三、變功率鎮流器的應用
  根據相關廠家提供的關于變功率鎮流器的數據,目前變功率鎮流器主要有四種規格:400W/250W、250W/150W、150W/100W、100W/70W。
  在《高林居住區路燈照明工程》設計中,我們采用了華全公司生產的變功率鎮流器,傍晚6點至夜晚12點,高壓鈉燈運行功率為100W;夜晚12點至凌晨6點,高壓鈉燈運行功率為70W。我們每天在傍晚開燈前、晚上10點半至11點之間及早上6點之后各記錄一次路燈控制柜總電能表讀數(表1)。
  
  表1高林居住區路燈控制柜電能記錄表
                 b1.jpg  
  根據所測數據進行整理并計算測量期內變功率鎮流器每天的節能效果(表2)。
  表2高林居住區路燈控制柜節能效果表
  b2.jpg  
  采用“圖3”可更直觀地反映出這一結果。
                                                   t3.jpg
                                                                                           圖3
  根據以上數據,將每天的全功率運行功率和半功率運行功率平均,可得:每天傍晚6點至夜晚12點,平均每小時全功率運行負荷為0.52(kW);夜晚12點至凌晨6點,平均每小時半功率運行負荷為0.34(kW),詳見圖4。由此可見,調光控制器的節能效果平均達到34.6%。
                                           t4.jpg
                                                                                             圖4
  從以上實測數據可看出,雖然本工程路燈容量較小,但已完全滿足設計要求,深夜節能基本上都達到30%以上。該變功率鎮流器較理想地實現了節能要求。
  當然,本次測試還只能證明該產品的節能功效是滿足要求的,但其產品的穩定性如何還未能證明,還有待于進一步地觀察。
  四、結論
  1、從理論分析和實際應用來看,因現階段道路照明工程中所使用的光源主要是高壓鈉燈,采用變功率鎮流器作為深夜降低路面照度的主要方法是比較合理、經濟的。該方法既可有效節能,又滿足道路照明的功能要求,需要增加的建設工程造價僅1%左右,幅度很小,是目前最優的深夜降低照度的道路照明節能措施。
  2、因目前相關管理部門對變功率鎮流器的穩定性和使用壽命不夠了解,所以在推廣使用中存在障礙,希望生產廠家能進一步改進產品性能,加大宣傳力度,使變功率鎮流器在道路照明的節能領域做出貢獻。
  
  參考文獻
  [1]CJJ45-2006.城市道路照明設計標準[S].
  [2]《照明設計手冊》(第二版)[M].中國電力出版社,2006.
  

文章標題:深夜降低路面照度的目前最優措施

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