市政路灯照明的节能设计分析

薛 飞

[悉地(苏州)勘察设计顾问有限公司,江苏 苏州 215000]

0 引 言

使用节能照明设备可以减少对化石燃料的依赖,从而减少燃烧化石燃料所产生的二氧化碳和其他温室气体的排放。这对于减缓气候变化,改善空气质量具有重要意义,有助于保护城市的生态环境。此外,节能照明设备具有更长的使用寿命和更稳定的光照效果,减少了维护和更换灯具的频率,降低了维护成本,同时也提升了城市夜间照明的舒适性和安全性。为此,本文阐述了市政路灯照明的作用及节能设计的基本原则,对市政路灯照明节能设计策略进行分析。

1 市政路灯照明的作用

市政路灯亮化的作用与意义绝不仅仅局限于提供简单的亮化服务。市政路灯照明系统作为城市基础设施的重要组成部分,对城市的各个方面都有着深刻的影响。一是美化市容环境。夜景灯饰景观是提升城市形象的一部分,是城市夜景吸引游客的一部分,也是市民夜间休闲活动的一部分,为城市景观增添了靓丽的一笔。其次,为城市居民提供安全的居住环境。高品质的路灯照明对于预防犯罪和保障行人交通安全至关重要,对于城市居民的生活安全起着无可替代的作用。三是积极促进全市经济发展。夜间照明可以延长商业服务时间,促进夜间经济的发展,提升城市的商业活力,带动地方经济的繁荣。总之,市政路灯照明不仅是简单的照明设施,而是一个复合性的城市基础设施项目。

2 市政路灯照明节能设计的原则

2.1 能耗低

在市政路灯照明系统的设计中,降低能耗是节能设计的首要原则。选择高效的照明设备,是实现低能耗的一条重要的道路。LED灯具作为目前最为节能的照明设备之一,具有较高的光效和较低的功耗,能够在提供充足照明的同时显著减少能源消耗。此外,采用智能照明控制系统也是降低能耗的有效手段,它能根据光线强弱、交通情况和人流密度等实时数据,自动调节照明亮度和开启时间,达到节约能源的目的[1]。

2.2 依据城市道路需要保证亮度设计合理性

市政道路照明设计在保证亮度设计合理性的同时,节能与实际需求都需要兼顾。在不同城市道路的照明设计中,既能满足道路使用要求,又能减少能源浪费,根据道路类型、交通流量、行人通行条件等因素,确定适宜的照明亮度和照明范围。合理的亮度设计不仅可以节约能源,还能提高照明效果,减少城市的光污染,有利于保护夜间环境和野生动物。

2.3 照明道路的眩光

减少眩光的产生,在市政路灯照明系统的设计上应给予特别的重视。眩光不仅影响周围居民的生活质量,还会对行车和行人造成视觉干扰和安全隐患。合理设计路灯,控制光源方向及设置路灯罩,避免光线直射行人及驾驶者的眼睛,以及舒适安全的道路照明可有效减少眩目的产生。运用模拟软件设计路灯如图1所示。

图1 运用模拟软件设计路灯

3 市政路灯照明的节能设计

3.1 合理选择市政路灯的光源

合理选择市政路灯的节能光源需要考虑多个因素,并采取多项措施来确保选择最适合的光源。重要的措施如下:① 选择LED光源。LED灯具具有较高的光效和长寿命,相比传统路灯的光源,LED灯具的光效更高,能耗更低,寿命更长。LED灯具还可以通过远程智能控制实现亮度调节和照明时间管理,从而进一步节能。② 光束和照度分布设计。LED灯具具有可塑性,可以通过合理的设计实现不同需求下的光束和照度分布,可以确保最佳的照明效果,避免能源浪费和光污染。③ 色温选择。选择适合LED灯具的色温,要根据实际使用环境及需求而定。在市区繁华地段,选择较高色温的白光LED以提高亮度和色彩还原度。根据项目经验,建议采用(4 000±10%) K;而在偏远乡村或景观路段,可以选择较低色温的LED以营造温馨舒适的照明氛围,根据项目经验,建议采用(2 700±10%) K。④ 智能控制系统应用。引入智能照明控制系统,通过单灯控制器、时控器等设备实现按需照明,从而最大程度地提高照明系统的能效性,避免白天或无人时段的能源浪费,通过智能照明控制系统实现按需照明、按时照明。⑤ 定期维护和管理。LED灯具虽然寿命较长,但仍需定期维护。必须确保光源的清洁和散热器的正常运行,以免灰尘或损坏导致能源浪费。定期维护还可进一步减少运维成本。

3.2 根据市政道路照明需求合理选择灯具

针对不同的市政道路类型和功能需求,可以采用不同类型和功率的节能灯具来满足照明需求。在主干道和高速公路上,需要选择功率较大、照度较高的LED路灯,以确保路面亮度充足,提升行车安全和舒适性。此外,LED路灯的光效更高,能耗更低,使用寿命更长,通过远程智能控制可以实现亮度调节和照明时间管理,从而进一步提高节能效率。而在人行道、自行车道、景观路线以及住宅区等场所,则可以选择功率较小、造型精美的景观灯、步行街灯或者太阳能路灯等,以突出城市景观特色,实现视觉效果与照明效率的有机结合。

考虑到环保和可持续发展的理念,在市政路灯照明系统设计时,也可以采用太阳能路灯。太阳能路灯是利用太阳能电池板,在不需要外接电源的情况下,将太阳能转化为电能,从而实现具有更高节能优势的绿色能源利用[2]。太阳能路灯不仅可以减少对传统能源的依赖,降低城市能源消耗,还能减少城市光污染,有效改善城市环境质量。因此,在城市道路照明规划和建设中,可以充分考虑太阳能路灯等新型节能照明技术的应用。新型太阳能路灯如图2所示。

图2 新型太阳能路灯

3.3 做好市政道路照明的供电和控制系统规划

针对不同路段的照明需求,合理设计供电及控制系统至关重要。对于大型道路而言,需要合理布置配电箱,并设计优化的供电线路,以减少线路损耗,提高供电效率,并确保路灯的正常运行。为了降低能源消耗并延长路灯的使用寿命,可考虑采用节能型的供电线路和设备。而在控制系统方面,则考虑将智能技术更高效地应用到照明管理中。例如,引入智能感应控制技术,根据车辆和行人的活动情况自动调节路灯亮度,以在保证安全照明的同时最大限度地减少能源消耗[3]。此外,采用三遥控制系统能够实现根据不同时间段和照明需求对路灯进行智能调控,从而实现节能管理和环境保护的目标。近些年,个别片区区城管局或街道等路灯养护单位开始推行单灯控制器,进一步提高了路灯使用效率,节能减排。以下为某片区路灯专用单灯控制器改造技术要求。

3.3.1 改造内容

改造范围:对招标范围内(具体路段及数量见附件)的现有传统钠灯光源路灯及老旧LED路灯进行LED改造及增加单灯控制器。

单灯管理平台(单灯控制系统)功能:网页端系统平台必须覆盖GIS管理,具有报警管理、设备管理、策略管理、工单管理、报表管理、权限管理等功能;手机端手机平台必须涵盖设备信息维护、工单处理、开关灯、光线调节、数据统计等功能。

单灯管理平台(单灯控制系统)特性:网页端须支持主流多种浏览器(Chrome/Safari/Edge/Firefox等);移动端须支持iOS/Android系统。

扩展性:平台须提供通用数据接口可对接其他平台;须根据采购单位要求提供平行功能扩展;须配合采购单位要求增加、修改相关功能。

平台维护与技术支持:对于所提供的平台相关软硬件须提供终身维护与技术支持,在合同期内所涉的费用由投标单位承担,合同期结束后所涉的费用由双方协商处理。

3.3.2 改造要求

改造后质量保证期内的路面要求如表1所示。LED灯具要求如表2所示。

表1 改造后质量保证期内的路面要求

表2 LED灯具要求

灯具防雷要求:浪涌保护器保护电压的水平值应小于控制装置的抗浪涌电压,不大于2 kV,共模抗浪涌电压不小于10 kV;电器元件应符合GB/T 14048《低压开关设备及控制设备》的规定。单灯模块要求如表3所示。整灯要求如表4所示。其他要求:投资项目的灯具功率大小不同,必须是同一品牌的灯具;灯具应采用非整合式(COB)模组;灯具应选用导热性能较高的合金材质;内缆线不能外露,要用耐高温的缆线;紧固及连接件应选用不锈钢材质,不能有任何的紧固或连接;由采购单位选定灯体外观处理工艺和灯体颜色;灯具要有防摔的防护构造;改装后的整体路灯应不比原路灯的重量大;灯具接口处应按原路灯配置与原灯杆口径、接法相适应;其他未尽事宜,应符合GB/T 31832—2015《城市道路照明设计标准》等相关要求及《LED城市道路照明应用技术要求》。现状已投入实际养护使用范例中的单灯控制器如图3所示。

表3 单灯模块要求

表4 整灯要求

图3 现状已投入实际养护使用范例中的单灯控制器

通过对电源和控制系统的合理设计,以及智能技术的充分利用,实现道路照明的高效管理,减少能源浪费,提高路灯使用寿命,最终实现节能环保的目的。

3.4 根据市政道路宽度和长度情况做好照明系统密度控制

主干道通常宽阔,可采用密集布置路灯的方式,以确保整体的照明效果和视觉舒适度。这种布置方式能够提高道路的可见性和安全性,同时为市民提供舒适的行车和行人环境[4]。然而,对于较窄的小巷道而言,适度减少路灯的布置密度是更为合适的选择,这种做法有助于降低能源消耗,同时实现节能管理。另外,减少路灯的布置密度也可以减少光污染,并且有助于提升小巷道的夜间环境质量。通过优化设计能够让小巷道更加宁静和舒适,同时为城市节约能源和资源。因此,在设计照明系统时,需要根据不同道路类型的特点,合理调整路灯的密度,从而实现照明效果的最优平衡。

3.5 结合市政道路照明需求优化路灯安装高度设计

在考虑路灯的安装高度时,需综合考虑市政道路的照明需求和光源特性。对于高速公路和主干道,可选择较高的安装高度(10～12 m),以覆盖更广的区域;而在低速道路和小巷道,则可选择较低的安装高度(7～9 m),以减少光污染和能源消耗。此外,也可根据夜间交通情况和市政服务需求合理调整安装高度,达到节能及智能化的双重目的。

4 结 语

节能照明不仅可以降低城市能源消耗和环境污染,还可以提升城市的智能化水平,促进城市照明产业的升级和发展。因此,市政路灯照明全面落实节能理念是城市可持续发展的重要趋势,也是推动城市绿色发展的重要举措。随着科技的不断进步与发展,相信在未来节能照明技术将会得到更广泛的应用,为城市提供更加节能环保、智能高效的照明解决方案。