城市道路照明工程的低碳节能设计

    随着我国经济建设的高速发展，社会城市化建设突飞猛进，因此，与之相匹配的城市道路照明的改造和新建工程也急剧骤增。但是伴随而来的是能耗的大幅度提高，特别是近年来能源价格大幅度提升，使电力耗费成为负担。因此，路灯的节能必然成为一种趋势。

一、城市道路照明工程设计与节能
　　
　　城市道路照明的目的是为驾驶员和行人创造一个良好的视看环境，使人们安全、迅速、舒适地到达目的地；以及为了减少对人身及财产的犯罪行为发生。城市的人行道上一般是行人较多，所以城市主要道路照明不但要照亮车行道路面，而且还要适当照亮人行道，而且使半柱面照度达到标准要求，这样有利于迅速发现人或动物横穿道路等潜在的不安全因素。
　　设计是节能的源头。城市照明工程设计应由专业设计人员进行，在设计时应严格遵循道路的性质、功能对照相应的照度和能耗密度标准，确定最节能的布灯间距、光源、供电路线、控制系统等等。这就要求道路照明工程师不但有良好的职业责任感，较全面的技术素质，能掌握科学的照明设计方法。设计人员在进行道路照明设计时，在保证照明的效果，达到城市道路照明的目的前提下，做到最大限度地节能和节省投资，并降低运行维护费用。
　　
二、采取合理的布灯间距
　　
　　路灯的布灯间距是否适当直接关系到照明的效果。安装间距对节能尤为重要，尽可能加大安装间距。
　　如采用双侧对称布置，间距30米时，每公里66个灯，如250w，按每亮灯10小时，每公里耗电量为66*250*0.001*365*10=60225kwh(不计镇流器损耗)；若间距为40米时，每公里50个灯，耗电量为50*250*0.001*365*10=45625kwh，每公里就节约14600度电，假设全国以每年新增城市道路 2.5万公里计算，就可节省电力3.65亿KWh，并可节省灯具杆投资 20亿元(每杆以5000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口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大的意义。
　　
三、路灯光源的选择
　　
　　目前，路灯照明所采用光源的主要类型有：金属卤化物灯、高压钠灯、白炽灯、紧凑性荧光灯、高频无极灯、低频无极灯等。在相同的电功率下，高压钠灯光能量比金卤灯高40%左右，且钠灯的透雾性能比较好；按照同样照度标准的道路照明要求，金卤灯光源的电耗多于高压钠灯。因此高压钠灯在城市道路照明工程中使用非常广泛。
　　随着无极灯的发展及广泛应用！无极灯特征:超长寿命、高效节能、绿色环保、高显色性、瞬间启动和再启动等特征.
    这主要表现在国家在道路照明标准上主干道照明维持值需要20LUX以上,但实际 上新设计的路段,钠灯初使流明数最少要设计到35-50LUX,目的是为了保证6个月后道路照明能确保20LUX,这就大大浪 费电能了,商友照明低频无极灯在一开始只要设计确保20-30LUX之间,就能足以维持光输出达标.仅用初使流明状态下 的照度比较还是不够科学的.在灯已经有光衰显示的情况下,同功率的无极灯比同功率钠灯照度要提高一倍.而且无极 灯的功率因数可以达到0.99,钠灯在带补偿的情况下也只在0.85左右,所以同功率钠灯要比无极灯多消耗15%左右的电 能,在初期投资中钠灯使用的电缆截面积要比无极灯高出一个等级,使用无极灯在电缆部分可以省下一大部分费用.

四、供电路线设计
　　
　　路灯工程的特点是线路较长，线路上的电流不一定很大。路灯配电回路供电半径长一般达800米，随灯具与供电端距离的增加，电压逐渐下降，若线路设计不当，有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压；解决线路压降问题的方法就是安装补偿电容。
　　目前国内城市道路照明工程设计中采用的电容补偿方式有两种：一是在路灯电源处集中补偿，二是在灯具处分散补偿。采用路灯电源处集中补偿方式，并不能减少低压配线的耗电；采用单灯分散补偿，无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗，将起到较好的节电效果。
　　路灯采用的光源，基本是气体放电灯，其功率因数相当低，一般在0.40～0.6，从而使回路电流大，在线路上产生的损耗相当可观。电容补偿后单灯功率因数不小于0.80。据测算，对一条道路上安装的100 盏 250W 高压钠灯进行电容器无功补偿，将功率因数由0.44提高至0.80，结果供电电流由补偿前的300A降低至141A，工作电流下降了大约一半，表明该照明系统通过无功补偿为供电电源系统腾出了一半的容量空间，使电源设备能够再发挥相当数量的供电潜能。
　　另一方面，由于照明系统供电线路上减少了一百多安培电流的徒劳往返，必将大幅减少线路上的电压损耗和功率损耗，同时也降低了线缆的温升，可谓一举多得。
　　
五、控制系统与节能
　　
　　多年以来，我国路灯的管理和控制手段主要采取以下手段：开关灯采取时控方式；故障巡检依靠人工巡查的方式。随着城市的扩大，路灯数量的迅速增长，这种控制方式在故障实时监控处理、按需控制、节能等方面已越来越不能适合城市发展。
　　无线监控路灯控制系统应用计算机网络、超短波通讯、数据传递、大屏幕投影等技术，组成具有无线遥控、遥测、遥讯和数据信息处理等功能。它实现了在总控制室和各道路分控制站之间，用数据的形式通过无线电的方式，对各路灯控制箱进行监视、测量和控制，实现路灯监控的智能化管理。可对大中城市城区路灯进行准确的遥控开关灯，避免因早开或晚关造成的能源浪费。
　　该控制系统操作回路一般2～3 回，分别用作上半夜路灯、下半夜路灯和其他路灯，每一操作回路可以有多个出线空气断路器。电缆出线采用道路单侧单独供电(即单回路供电) 的方式，但在接线方式上采用单侧单条电缆出线的异型接线方式。即其灯杆电缆的接线方式按照正常的ABC 排序，但在控制箱内将供给道路两侧的电缆(分别为上下半夜的电缆) 的同一相(如：C 相) 电缆芯对换接线，使之在上半夜灯全部亮，下半夜是一边亮2P3 (即1 # 、2 # 、4 # 、5 #……亮灯) ，而另一边亮1P3 (即3# 、6 # 、9 #……亮灯) ，这样在下半夜变压器仍能三相平衡供电，其照度也基本均匀，因下半夜车辆和行人稀少，能满足行走安全的要求。比如我市的路灯电费每年大约500万元，若采用全夜灯及半夜灯分时段节能控制方式，也就是在晚上12点以后，关闭一半的灯具，每年就可节约电费125万元左右。
　　
六、结束语
　　
　　城市道路照明是城市夜景照明的一个重要组成部分，并且作为城市最基本的构成要素之一，是展示城市形象的最直观的场所。城市道路照明工程的节能设计，对提高能源利用效率，减少不必要的能源浪费，有很重大的意义。