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上海市城市道路照明節能技術及應用指南
來源:互聯網 時間:2007/9/25 14:32:45 用手機瀏覽

 

上海市道路照明節能指南

上海市經濟委員會

2005 6

編委會成員

 

總顧問:胡延照         

顧 問:徐建國 王 堅 陳海剛 樂景彭 周永興 阮前途

主 編:蔡祖泉           

副主編:陳金海 鄭 龍 陳汝媚 曹 婕 劉紀平 滕樂天

責任編輯:陳振千 談宏淦 曹基華 王 康

主編單位:上海市經濟委員會

上海市電力公司

執編單位:上海久隆電力科技有限公司

電子信箱: jnb@shec.gov.cn

主要編寫人員:陳培新 陸正嘉 鄭忠賢 陳偉明 楊公俠 章海驄 俞安琪 陳 洪

周太明 蘇耀明 張 帆 程丹明 顧海雯 張 華

我國對節約能源十分重視,在照明領域也開展了大量的節能工作。國家經貿委 1993 年開始把照明節能提到了能源、環境與經濟協調發展的戰略高度,把其置于資源節約工作的優先位置,于 1996 年正式制訂了《中國綠色照明工程實施方案》,正式組織試點和實施。國家也提出要在 2007 年前實現照明節能節約 30 %的目標。

上海將進一步加快建設成為資源節約型城市,促進電力和能源的可持續利用,保護城市生態環境。道路照明系統作為城市市政系統的重要組成部分,更好地開展上海市道路照明節能工作尤為重要。在強調持續發展、注重能效的今天,編制并發布《上海市道路照明節能指南 ) 已具有緊迫意義。

本指南包括總則、規范和依據、節能原則及評價、節能技術、實施案例等內容。指南系統歸納了適應上海城市發展需要的道路照明節能管理原則和主要技術,界定了上海市各級道路的分類,紿出了各級道路的路面亮度和照度水平,并提出了特殊場所的道路照明設計要求,為推薦道路照明設計節能方案提供了依據。指南還提出了具有指導意義的功率密度指標,總結歸納了道路照明節能措施,主要從光源的選用、燈具的配套技術和照明控制等方面進行了詳細的闡述和分析。

本指南對今后上海市道路照明節能工作具有實際指導意義,為提高道路照明系統的能效、降低系統功耗、節約能源、減少污染提供了實施依據。指南指明了上海市道路照明節能的發展方向,為今后道路照明節能工作提供了指導依據。

市經委首次編制《上海市道路照明節能指南》,不少方面還需要充實和完善,今后會對指南進行滾動修訂,希望社會各界對此予以幫助和支持,使《指南》在促進上海市道路照明節能工作中發揮應有的作用。

上海市人民政府副秘書長

上海市經濟委員會主任

徐建國

目錄

1 .總則…………………………………………………………… 1

2 .規范和依據…………………………………………………… 2

2 . 1 標準規范……………………………………………… 2

2 . 1 設計要求……………………………………………… 2

2 . 2 . 1 道路分類 ………………………………………… 2

2 . 2 . 2 道路照明指標體系及規定 ……………………… 6

2 . 2 . 3 常規照明燈具布置 …………—………………… 8

2 . 2 . 4 特殊場所道路照明要求 ………………………… 9

3 .道路照明節能原則及評價 ………………………………… 11

3 . 1 道路照明節能管理原則 …………………………… 12

3 . 2 道路照明節能技術原則 …………………………… 12

3 . 3 道路照明節能設計評價指標 ……………………… 13

4 .節能技術…………………………………………………… 14

4 . 1 光源 ………………………………………………… 14

4 . 2 燈具及其附屬裝置 ………………………………… 14

4 . 3 照明配電 …………………………………………… 16

4 . 4 照明控制 …………………………………………… 16

4 . 5 設備的質量控制 …………………………………… 17

4 . 6 照明成本評估 ……………………………………… 17

5 .實施案例 ………………………………………………… 18

5 . 1 節能控制箱節能案例 ……………………………… 18

5 . 2 高效光源及燈具節能案例 ………………………… 23

附錄 A 術語 ………………………………………………… 25

附錄 B 參考文獻 ……………………………………………… 29

1 .總則

為將上海加快建設成為資源節約型城市,促進電力和能源的可持續利用,保護城市生態環境,推廣道路照明節能具有十分重要的意義。

道路照明系統的主要功能是:

● 保證交通安全

•  提高交通運輸效率

•  保障人身安全

•  提供舒適環境

● 提升都市形象

道路照明節能是在保證上述系統功能的前提下改進和提高系統的能效,其主要措施包括:

•  安裝高效的照明系統

•  提高維護系數

•  采用適當的調光方法

● 根據本指南的要求進行合理的照明設計和管理

本指南主要目的:在滿足道路照明各項功能需要的基礎上,提高道路照明系統的能效,降低系統功耗,節約能源,減少污染,以達到節能和環保的目的。

本指南主要內容:對上海市道路照明系統節能的規范和依據、管理與技術原則進行了簡要描述。并介紹了主要的道路照明節能技術及適用范圍,同時還提供了實施案例以作參考。 2 .規范和依據

2 . 1 標準規范

本指南以國際照明委員會 (CIE) 和國家相關標準為參考依據,結合上海市道路照明和節能領域的相關標準規范進行編寫,主要包括:

•  《城市道路照明設計標準》 CJJ45 — 91

•  《 Technical Report Recommendations For The Lighting Of Roads For Motor And Pedestrian Traffic 》 CIEll5 — 1995

•  《城市道路照明設計標準》 (2005 征求意見稿 )

•  《城市道路照明工程施工及驗收規程》 CJJ89 — 200l

•  《電氣裝置安裝工程 35KV 及以下架空電力線路施工及驗收規范》 GB501 68 — 1992

2 . 2 設計要求

2 . 2 . 1 道路分類

為保持與現行規范的一致性.上海市城市道路功能分級按照快速路、主干道、次干道、支路四級劃分.劃分原則如下:

● 快速路

快速路設有中央分隔帶。具有 4 條以上機動車道,全部或部分采用立體交叉與控制出入,供汽車以較高速度行駛?焖俾肪哂休^強的通過性交通特點,服務于市域范圍長距離的快速交通及快速對外交通。快速路的服務對象是大容量、長距離、高速度的汽車交通。上?焖俾肪哂幸韵 2 個特點:

(1) 機動車專用,如高架路、高速路。

(2) 快速路兩側設置較寬的防護隔離帶

道路紅線寬度 50 米以上,設計車速 60-80km / h ,車道寬度一般為 3.5m ,客車專用車道可降至 3.25m 。

如:南北高架、延安路高架、內環線、外環線、滬嘉高速公路、滬寧高速公路

注:高速路的車輛進出段、收費站等特殊路段應按照快速路的照明要求設計。

● 主干道

主干道與快速路共同構成城市主要交通走廊,貫通城區大部、連接中心城各部分或郊區重要公路。主干道為市域范圍內較長距離出行提供服務,其“通行”功能優于“通達”功能。對于上海這樣的特大城市;主干道主要提供行駛車速、通行條件介于快速路和其他道路之間的服務。

主干道一般為雙向 6-8 車道。上海市內環以內車道寬度平均 3.25m ,客車專用車道局部路段可降至 3m ,但至少有一條車道寬度為 3.5m ,供公共汽車和大型客車使用。內外環間射線道路車道寬度 3.5m 。

如:楊高路、滬太路、遠東大道、浦東大道、張楊路、肇嘉浜路

● 次干道

城市次干道是城市內部區域間聯絡干道,兼有集散交通和服務性功能,次干道服務對象的多樣性決定了其功能的多樣性。次干道既要匯集支路的交通,又要疏解來自主干道和部分快速路的出入交通。城市次干道要兼有“通”和“達”的功能。

根據上海的城市發展和道路網絡情況.建立功能多樣化的次干道系統,將次干道分為 2 類:交通性次干道、綜合性次干道。其中綜合性次干道包括生活性次干道和景觀性次干道。次干道以機動車使用為主,重點考慮公共汽車兼顧非機動車。

次干道最小寬度為 32m ,能夠布置雙向 4 條機動車道、 2 條非機動車道和人行道。一般次干道紅線寬度不小于 35m ,宜取 40m ;機動車道數超過雙向 6 車道,道路紅線寬度為 42m 或 45m 。景觀性次干道對道路紅線寬度不作限制,根據綠化或其他設施要求而定,

如:長寧路、武寧路、南京西路、浦東南路、東方路、周家嘴路、大連路

● 支路

城市支路是次干道與街坊內部道路的連接線,以服務功能為主。支路還包括非機動車道路和步行道路。

上海內外環之間支路寬度以 20m 和 24m 為主, 16m 和 30m 為輔,道路斷面均為一塊板 . 支路也包括內環以內車行道寬度 5.5m 以上能夠通行機動車的道路。

如:華山路、福州路、浦電路、武定路、藍村路、棗陽路

附表 2.2.1 列出了本市機動交通道路的四線七類功能分類情況。

表 2.2.1 上海市道路功能分類

級別

快速路

主干道

次干道

支路

類型

道路

使用

汽車或客

車專用

機動車

專用

汽車或客

車專用

機動車專用或機、非合用

機非合用

非機動車與行人優先、貨車限制

客車專用

道路分隔形式

封閉

中央分隔

中央分隔帶或劃線分隔

快慢分隔

快慢分隔單向設計時快慢不可分

不分隔

不分隔

通過能力

≥ 1000pcu/h

700~1000pcu/h

500~700pcu/h

< 500pcu/h

道路紅線寬度( m )

50~60

50~60

42~50

42

36~42

24

16

機動車道數(雙向)

≥ 6 允許偏置

6~8 可設可變車道

4~8

4~6

4 ,允許是一級單向道路

2~4

2~3

自行車道形式

與人行道共用

與人行道共用局部可獨立

機動車或獨立

獨立或與人行道共用

機非合用劃線分隔

機非合用

公交線路

公交快線

主干線路及少量區域線路

主干線路、區域線路公交線路

公交站形式

不設站

港灣站

港灣站

港灣站

路拋站

路拋站

路拋站

路邊停車

-

禁止

禁止

禁止

短時停車

允許

允許

出租車揚招

-

禁止

禁止

允許

允許

限速( km/h )

60~80

60

50

50

30~40

30

20

行人過街

-

較少

中等

道路兩側開發

中 ~ 高

2 . 2 . 2 道路照明指標體系及規定

根據道路使用功能可分為主要供機動車輛使用的機動交通道路照明和主要供非機動車和行人使用的人行交通道路照明兩類。

機動交通道路照明應滿足路面平均亮度 ( 或路面平均照度 ) 、路面亮度總均勻度和縱向均勻度 ( 或路面照度均勻度 ) 、眩光限制、環境比和誘導性等評價指標。各級道路照明標準見表 2 . 2 . 2 . 1

人行交通道路照明應滿足路面平均照度、路面最小照度以及垂直照度等評價指標。

同一級道路選定照明標準時.交通控制系統完善、不同類型道路使用者的分隔良好的道路,宜選擇低檔值,反之宜選擇高檔值。

同一級道路選定照明標準時,應考慮所處區域的性質和規模,市區和其他繁華區域可選擇高檔值,而郊區和鄉村可選擇低檔值。

表 2.2.2.1 機動交通道路照明標準值

類型

道路級別

路面亮度

照面照度

眩光限制 TI(%) 最大初始值

環境比

誘導性

平均亮度 Lav(Cd/m 2 )

總均勻度 / 縱向均勻度

平均照度 Eav(Lx)

均勻度 Emin/Eva

快速路

1.5~2.0

0.4/0.7

20~30

0.4

10

0.5

很好

ⅡⅢ

主干道

迎賓路、行政和商業中心的道路、大型交通樞紐等

1.5~2.0

0.4/0.7

20~30

0.4

10

0.5

很好

ⅣⅤ

次干道

0.75~1.0

0.4/0.5

10~15

0.35

10

0.5

ⅥⅦ

支路

0.5~0.75

0.4/-

8~10

0.3

15

-

注:①表中規定把亮度作為道路照明評價指標的同時也接受照度這一評價指標,這是針對目前實際情況而采用的一種過渡辦法,在有條件進行亮度計算和測量的情況下,還應以亮度指標為準;

②表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面,若為水泥混凝土路面,其平均照度值可相應降低約 30% ;表中各項數值僅適用于干燥路面。

表 2.2.2.2 人行交通道路照明標準值

夜間行人交通量

區域

維持平均水平照度( lx )

最小水平照度

( lx )

最小垂直照度

( lx )

交通量大

商業區

20

7.5

4

居住區

10

3

2

交通量中

商業區

15

5

3

居住區

7.5

1.5

1.5

交通量小

商業區

10

3

2

居住區

5

1

1

注:最小垂直照度為道路中心線上距路面 1.5M 高度處,垂直于路軸的平面的面向主要人流兩個方向上的最小照度,最低照度要求是可以辨清 4 米外行人面孔。

表 2.2.2.3 交會區域道路照明標準值

交會區類型

平均水平照度( lx )

照度均勻度

與快速路交會

30~50

0.4

與主干道交會

30~50

0.4

與次干道交會

20~30

0.4

與支路交會

15~20

0.4

注:兩條道路交會時,交會區的照度值按其中級別高的道路選取。

以上表中規定的平均亮度(或照度)值均為維持值,新安裝光源、燈具的道路,其路面的初始亮度(或照度)值應相應提高 30~50% 。

2.2.3 常規照明燈具布置

常規道路照明布置的五種基本方式見圖 2.2.3:

圖 2.2.3 常規道路照明布置圖

( a )單側布燈 ( b ) 交錯布置 ( c ) 對稱布置

( d ) 橫向懸索式布置 (e) 中心對稱布置

采用常規照明方式時,燈具的配光類型、布燈方式、安裝高度和間距應滿足表 2 . 2.3 的規定;

燈具的懸挑長度不超過安裝高度的 1 / 4, 燈具的仰角不宜超過 15 °。

表 2.2.3 燈具的配光類型、布燈方式與安裝高度、間距的關系

燈具配光類型

截光型

半截光型

非截光型

參數

布燈方式

安裝高度 H ( m )

間距 s ( m )

安裝高度 H(m)

間距 s ( m )

安裝高度 H(m)

間距 s ( m )

單側布置

H ≥ 1Weff

s ≤ 3H

H ≥ 1.2Weff

s ≤ 3.5H

H ≥ 1.4Weff

s ≤ 4H

交錯布置

H ≥ 0.7Weff

s ≤ 3H

H ≥ 0.8Weff

s ≤ 3.5H

H ≥ 0.9Weff

s ≤ 4H

對稱布置

H ≥ 0.5Weff

s ≤ 3H

H ≥ 0.6Weff

s ≤ 3.5H

H ≥ 0.7Weff

s ≤ 4H

Weft :路面有效寬度。

2 . 2 . 4 特殊場所道路照明要求

2 . 2 . 4. 1 天文臺附近道路照明

在天文臺 ( 如余山天文臺 ) 附近 3 公里范圍內的道路照明應避免對天空造成光污染,具體要求如下:

● 路面上的亮度 ( 或照度 ) 應降低一級標準;

● 路面應采用深色瀝青材料鋪裝,不得采用水泥混凝土路面;

•  必須采用上射光通量比為零的道路照明燈具。

2 . 2 . 4 . 2 居住區道路的照明

居住區道路的照明應符合人性化設計,減少路燈射入附近居民室內的燈光,避免給居民造成光污染,具體要求如下:

●居住區人行交通道路的照明應使行人能發現路面上的障礙物,相遇時能彼此識別面部,能看清居民樓的樓號標牌,有助于行人確定方位和辨別方向,其照明水平應符合本標準的要求,不宜過高;

●居住區及其附近的照明,燈桿位置、光源和燈具及其照明方式的選擇要恰當,光線照射角度應進行有效控制,燈具要選用截光型或半截光型燈具,最大限度地減少射入住宅居室的光線,并使其符合相關標準的要求。

2 . 2 . 4 . 3 道路植樹綠化與道路照明

植樹道路上的綠化和道路照明宜相互協調,應符合下列要求:

●新建道路種植的樹木不應影響道路照明功能。植樹時,路燈管理部門和園林綠化管理部門應充分協商,合理選擇樹種,確定適宜的種植位置,以避免或減少日后樹木對道路照明的影響;

●擴建和改建的道路,應與園林綠化管理部門協商,對影響照明效果的樹木進行移植;

●對市區內現有的道路樹木嚴重影響道路照明功能的路段,路燈管理部門和園林綠化管理部門應充分協商,由園林綠化管理部門負責定期修剪枝葉,以消除或減少對燈光的遮擋。 2 . 2 . 4 . 4 人行橫道的照明

人行橫道的照明應符合以下要求:

•  使通過人行橫道的行人能看清路面是否平整和有無障礙物,使機動車駕駛員能

清楚辨認正在通過或準備通過人行橫道的行人;

● 平均水平照度不得低于人行橫道所在道路的 1.5 倍;

•  人行橫道應增加附設燈具,既可在人行橫道附近設置和所在機動車交通道路相同

的常規道路照明燈具,也可在橫道上方安裝定向窄光束燈具,但要注意避免給行人和機動車駕駛員造成眩光,必要時可在燈具內配置專用的擋光板或控制燈具安裝的傾斜角度;

● 位于重要路段或流量大的人行橫道,可在其每一端設置標志或信號燈。標志的表面

亮度不應低于 300cd / m 2 ,信號燈應持續地亮暗閃爍且人行橫道上的所有信號燈均應以每分鐘 40 ~ 60 次的頻率同步閃爍;

•  必要時可采用與所在道路照明不同類型的光源。

2 . 2 . 4 . 5 高桿燈照明

高桿燈照明設計要求如下:

● 采用高桿燈照明方式時應合理選擇燈桿燈架的結構形式、燈具及其配置方式,確定

燈桿安裝位置、高度和間距以及燈具最大光強的投射方向,并處理好功能性和裝飾性兩者的關系。

● 燈具的配置方式有平面對稱,徑向對稱和非對稱三種。寬闊道路宜采用平面對稱配

置方式,廣場和道路布置緊湊的立體交叉宜采用徑向對稱配置方式;多層大型立體交叉或道路分布很廣很分散的立體交叉宜采用非對稱配置方式。

•  燈桿不得設在危險地點或維護時會嚴重妨礙交通的地方,圖 2 . 2 . 3 常規道照明

布置圖中 (e) 中心對稱布置的形式主要適用于非機動車道路。

•  采用普通截光型路燈按平面對稱式配置燈具的高桿燈,其間距和高度之比以 3 ∶ 1

為宜,不應超過 4 ∶ 1 。采用泛光燈按徑向對稱式配置燈具的高桿燈,其間距和高度之比以 4 ∶ 1 為宜,不應超過 5 ∶ 1 ,采用泛光燈按非對稱式配置燈具的高桿燈,間距和高度之比可適當放寬些。

● 燈具的最大光強方向和垂線夾角不宜超過 65 °。

•  市區設置的高桿燈應在滿足照明功能要求的前提下力求做到與環境協調。

3 .道路照明節能原則及評價

3 . 1 道路照明節能管理原則

● 道路照明系統的建設目標是提供與周邊環境相適應、滿足功能要求、講求實用、適

度考慮美觀的和諧照明。

•  道路照明節能措施的采用可以結合當地景觀照明、綠化帶照明、廣告燈照明、周

邊環境的影響進行綜合考慮;

● 道路照明系統的節能必須綜合考慮技術、管理等多方面因素,要力求綜合效益的最

優化;

● 道路照明節能要因地制宜,講求實效,要具體情況具體對待;

● 要把道路照明節能作為規劃設計的重要內容加以貫徹并付諸實施;

● 對采取節能技術措施的照明設施,應加強管理和巡視,保證系統的正常運行。

3 . 2 道路照明節能技術原則

● 道路照明系統的技術要求是安全可靠、科學合理、先進適用、維護方便,應用節能

技術保證系統的功能達到各項技術指標;

● 要全面考慮道路照明系統的性能和節能效果,綜合考慮光源、燈具及附屬裝置、照

明供電、照明控制等各技術環節的節能效果和作用;

● 節能設備的推廣和使用應以安全、可靠、成熟為原則,產品應達到國家、行業及企

業相關技術標準,優先推廣獲得國家節能認證的產品。

3 . 3 道路照明節能設計評價指標

本指南采用機動車交通道路的照明功率密度作為照明節能的一項重要評價指標。

各級機動車交通道路的照明功率密度值不應大于表 3.3 的規定。

表 3.3 各級機動車交通道路的照明功率密度值

道路級別

對應的照度標準( LX )

車道數(條)

照明功率密度( LPD )值( W/m 2 )

快速路主干道

30

≥ 6

1.05

< 6

1.25

20

≥ 6

0.70

< 6

0.85

次干道

15

≥ 4

0.70

< 4

0.85

10

≥ 4

0.45

< 4

0.55

支路

10

≥ 2

0.55

< 2

0.60

8

≥ 2

0.45

< 2

0.50

注:本表僅適用于高壓鈉燈,當采用金屬鹵化物燈時,應特表中對應的 lPD 值乘以 1.3

4 .節能技術

4 . 1 光源

光源節能主要取決于光源的光效和光衰指標,綜合考慮顯色性、使用壽命、啟動特性等因素。道路照明系統應積極推廣高壓鈉燈、金屬鹵化物燈;庭院燈應積極推廣使用緊湊型熒光燈;在特定場合可用無極燈、半導體發光二極管 (LED) 燈等。

●在快速路、主干遭、次干道和支路宜采用高壓鈉燈;

●在市中心、商業中心等對顏色識別要求較高的機動交通道路、商業區步行街和人行道路宜采用金屬鹵化物燈;

●庭院燈宜采用緊湊型熒光燈;

•  對新型光源 ( 如無極燈、半導體發光二極臂 (LED) 、可再生能源燈具等 ) 可在試點成熟的基礎上予以應用。

4 . 2 燈具及其附屬裝置

在道路照明系統燈具的選擇中應綜合考慮下列因素:

●應有較高的燈具效率

●合理選擇燈具的配光

•  選擇維護系數高的燈具

在具體實踐中,應注意:

●在選擇燈具時,首先要滿足光強分布和眩光限制的要求,在此前提條件下再選擇燈具效率高的產品 (>70 % ) ;

●加強燈具的清潔和維護,按不同的環境狀況,每半年或一年進行一次徹底清洗,保持 0.65 以上的維護系數;

●在保證平均亮度和均勻度的前提下,道路燈的燈間距可以適當增大,通過合理的配光燈間距至少可以增加 30 %左右;

●燈具的節能性和經濟性應整體考慮,防止燈具的散熱性能不夠好而造成光源和鎮流器的壽命減少;

●鎮流器是電氣附件中節能的重要器件。高壓鈉燈和金屬鹵化物燈節能型電感鎮流器在使用壽命、可靠性和性價比方面目前占有優勢。 150W 及以下的小功率光源可考慮使用電子鎮流器。電子鎮流器要求抗干擾性能強,盡量避免應用在雷電干擾強烈的區域。

●高壓鈉燈鎮流器能效因數 (BEF) 按公式 (1) 計算:

BEF= μ / ρ *100 .…………… (1)

式中: BEF 一高壓鈉燈鎮流器能效因數;

u 一高壓鈉燈鎮流器流明系數值;

ρ一線路功率。

高壓鈉燈鎮流器節能評價值參照表 4 . 2 。

表 4 . 2 高壓鈉燈鎮流器節能評價值

標稱功率 (W)

70

100

150

250

400

1000

BEF

1.29

0.91

0.61

0.37

0.23

0.093

注:各類高壓鈉燈鎮流器能效因數不應小于表 4.2 的規定:

•  使用電感鎮流器的氣體放電燈線路功率因數一般在 0.4 ~ 0.6 ,必須采取補償措施使功率因數不低 0.85 。

4 . 3 照明配電

● 照明配電變壓器負荷應考慮三相負荷平衡;

● 線纜 ( 架空線路、電纜 ) 也應采用節能型材料,選擇合適的截面以降低線損;

● 節能設備的選用不應影響電能質量,尤其是要注意防止電網諧波超標。

4 . 4 照明控制

●選擇合理的控制方式.采用具有良好可靠性和一致性的控制設備以達到節能目的;

●深夜適當降低路面亮度 ( 照度 ) 是一項十分有效的節能措施,可以在主干道、次干道上采用,具體措施包括:

◆推薦采用限流方式降低路燈光源功率的節電裝置,如雙功率鎮流器等;

◆在電網電壓過高或不穩定的地方 ( 照明燈具端電壓波動超出額定電壓的 90 %— 105 %范圍 ) ,可采用穩壓節電裝置;

◆調光時間也應考慮周邊環境照明的影響,如繁華商業區的道路照明可以在景觀燈櫥窗燈開啟期間也進行調光;

◆采用智能控制系統實現調光,綜合考慮控制系統性價比和道路照明實際情況,控制系統選型的原則是“區域控制和單點控制相結合的方式”,區域控制即以路燈遠程監控終端對控制箱出線的控制,單點控制即單燈限電流型控制;

◆智能控制系統根據照明系統的工況調光以達到恒定光輸出 CLOU(constant light output) 及單燈控制是今后控制節能的發展趨勢。

4 . 5 .設備的質量控制

●路燈管理部門提供新產品、新技術的現場試驗場所,鼓勵相關企業免費提供技術和產品,對經過實驗和評估節能效果顯著的技術和產品要積極使用;

●制訂節能設備的技術管理標準,并以節能指標作為重要考核要素,保證設計與施工的良好銜接,從源頭控制設備質量,對設備質量要進行全過程技術監督;

●優先選用通過國家節能認證的產品。

4 . 6 .照明成本評估

道路照明節能要注重效益 ( 包括經濟效益和社會效益 ) 。對照明系統的成本評估宜采用全壽命周期成本分析 (LCCA) 法,即將照明系統按規劃設計、采購、安裝、運行維護直到退役的整個壽命周期的各個階段的成本進行測算,并計算到凈現值 (NPV) ,從而

可以得到更加科學的評估結果。

照明系統成本構成

●準備階段:設計及采購和安裝費用 = 初始投資

●運行階段:能源費用 + 維護費用

●壽命終結期:燈具拆除和再利用

●總成本 = 初始投資 + 電費 + 維護成本

•  實施案例

5.1 節能控制箱節能案例

(1) 案例情況簡介

本案例采用的路燈節能控制箱是一種采用穩壓和調壓方式實現路燈節能的裝置。其節能潛力基于二個方面。 1 .通常晚間電網電壓會高于標準電壓,致使路燈超功率運行,不僅亮度超標,而且縮短了燈具壽命; 2 .由于深夜以后的交通流量急劇減小,適當降低路面亮度水平 ( 但仍符合道路照明標準的亮度規定和要求 ) 對交通沒有任何影響。通過對適當的穩壓調壓控制,可以節約更多的能源,同時延長燈具壽命。

2005 年 4 月上海市路燈管理所市區所 ( 以下簡稱路燈所 ) 在肇嘉浜路、陜西南路安裝了 2 臺照明節能控制箱。根據市區道路照明及夜間車流量之實際情況,節能控制箱作如下設置:晚上 11 點以前采用穩壓模式運行,晚上 11 點以后至早上關燈時段采用節電模式運行。該控制箱所帶的負載為 250W 的高壓鈉燈 72 盞,經對節能控制箱投運前后的測試數據分析表明,該裝置節能效果明顯。

(2) 運行數據

安裝節能控制箱前的運行數據:

測試時間: 2005 年 4 月 27 日 18 ∶ 35 至 2005 年 4 月 28 日 4 ∶ 53

用電量為 14771-14533=238kwh

安裝節能控制箱前的運行數據

進線電壓( V )

進線電源( A )

電表讀數

測量時間

A 相

B 相

C 相

A 相

B 相

C 相

測量時間

kwh

2005/04/27

19:08

221.58

215.24

225.75

29.17

32.20

33.31

2005/04/07

18:35

14533

2005/04/28

4:53

224.36

224.11

224.42

0

0

0

2005/04/28

4:53

14771

安裝節能控制箱后的運行數據:

測試時間: 2005 年 5 月 9 日 18 : 35 至 2005 年 5 月 10 日 4 : 53 ,穩壓模式為: 18 : 35~23 : 00 ,節電模式為: 23 : 00~ 次日 4 : 53

用電量: 16921-16732=189kwh

安裝節能控制箱后的運行數據

電壓( V )

電流( A )

電表讀數

測量時間

進線

A 相

進線

B 相

進線

C 相

進線

A 相

進線

B 相

進線

C 相

測量時間

kwh

2005/05/09

19:06

224.40

219.10

228.58

29.67

32.87

33.80

2005/05/09

18:35

16732

出線

A 相

出線

B 相

出線

C 相

出線

A 相

出線

B 相

出線

C 相

223.68

218.39

227.72

28.80

31.54

32.72

2005/05/09

23:06

出線

A 相

出線

B 相

出線

C 相

出線

A 相

出線

B 相

出線

C 相

212.24

207.89

216.18

27.46

30.13

31.37

2005/05/10

0:06

出線

A 相

出線

B 相

出線

C 相

出線

A 相

出線

B 相

出線

C 相

198.10

193.48

199.02

25.73

28.20

29.05

2005/05/10

4:53

16921

節電率計算:

節電率 = 節能設備投運前用電量 - 節能設備投運后用電量 / 節能設備投運前用電量× 100%

=238-189/238 × 100%=20.6%

(3) 項目初始投資、每年的電費及維修費用基本情況

初始投資 ( 購置成本 + 安裝成本 ) :

節能型控制箱初始投資: 40000 元 / 臺

非節能型控制箱初始投資: 18000 元 / 臺

控制箱每年維修成本估算:

2002 年路燈管理所市區所路燈控制箱全年發生故障 198 起,每次維修成本: 278784 元 /l98 次 =1408 元,平攤至每臺的維修成本: 278784 元 /1324 臺 =210.56 元臺。節能型控制箱內部構造相對復雜,其發生故障的概率以高出平均 5 %核算則:節能型的每臺每年維修成本: 210.56 元 / 臺× (1+5 % )=221.09 元 / 臺/年非節能型的每臺每年維修成本: 210.56 元 / 臺× (1-5 % )200 . 03 元/臺/年每年電費計算:以案例中的控制箱所帶負荷為例, 72 盞 250W 的高壓鈉燈每天平均耗電為 238kwh ,一年亮燈 365 天,道路照明電價 0.814 元/度計算,每年電費:非節能型控制箱: 238kwh /天× 365 天× 0.814 元/ kwh=70712.18 元/年節能型控制箱: 70712.18 元×( 1-20.6% ) =56145.47 元 / 年

( 4 )評估方法介紹

利用 LCCA 結合凈現值的方法對采用節能型控制箱與非節能型控制箱兩套方案對比分析評估:

全壽命周期成本( LCCA )

將照明系統按采購、安裝、運行維護直到退役的整個壽命周期的各個階段的成本進行測算,并計算到凈現值( NPY )。

LCC=I 0 -Res+E+OM&R

其中: LCC :全壽命周期成本

I0 :初始投資

Res :回收再利用的價值

E :能耗費用

OM&R: 維護維修費用

此處 Res 忽略不計,則公式簡化為:

LCC= 初始投資 + 電費 + 維護成本

凈現值( NPV )

凈現值是指在項目壽命期內將每年的凈現金流量按規定的貼現率折算到計算期初的基年(一般為投資期初)現值之和。

凈現值 = ∑(第 t 年的凈現金流量×第 t 年復利現值系數),計算公式如下:

NPV = ∑ n t=0 ) (CI-CO) t (1+i c ) -t

式中, NPV 凈現值;

CI 現金流入量;

CO 現金流出量;

( CI-CO ) t t 年的凈現金流量;

n 計算期;

i c 一標準折現率。

( 5 )經濟性評估計算

假設產品壽命周期為 10 年,利用 LCCA 結合凈現值的方法計算步驟和結果如下:

•  初始投資為項目開始的資金一次性投入,所以與凈現值相等。

•  每年維護費用( M an )有固定投入,根據每年的投入和年序列現值因數( Pw uas )折算成凈現值(貼現率按 70% 計),其年序列現值因數計算如下:

Pw uas =(1+i) n –1/I(1+i) n =(1+7%) 10 -1/7%(1+7%) 10 =7.02

PW=M an × PW uas =7.02 × M an

•  電費( E an )同時要考慮電費價格增長因素(按年平均增長 j=5% 計),其考慮增長因子的現值系數 (PWef) 計算如下。

Pw ef = = =7.02

PW=E an × PW ef =9.03 × E an

④現值折算匯總如下:

單位:元

方案 A

( 用節能型控制箱 )

方案 B

( 用非節能型控制箱 )

初始投資

40000

18000

電 費

506994

638531

維護費用

1552

1404

合計

548546

657935

可以看出方案 A 比方案 B 更合理,全壽命周期內凈現值節省 109389 元。

另外運用投資回收期方法分析:

節能型控制箱與普通控制箱相比每年可節約電費 1 . 4 萬元, 3 年可節約 4 . 2 萬元,而節能控制箱每臺按 4 萬元計算,該節能型控制箱 3 年內即可回收投資成本?梢姡x用節能型控制箱方案更加合理經濟。

5.2 高效光源及燈具節能案例

上海共和新路高架工程是南北高架的延伸線,是上海南北方向的主要快速通道。主干道為 12 米寬,中央隔離帶 0.5 米寬,防撞墻 1 米高。共和新路高架照明以突出功能性為主,同時要求兼顧白天景觀。路燈所在工程中采用光學性能好、易維護且外形美觀的新型增強型 250W 高壓鈉燈,其具有光輸出效率高、光投射距離遠、光投射方向精確,維護方便等優點。

照明方案:

燈具:增強型高壓鈉燈 250W

間距: 30 米

燈桿: 10 米高,挑臂長 1 米,仰角 10 °

平均亮度: 3.3cd / m 2

全路亮度均勻度: 0 . 64

軸向亮度均勻度: 0 . 75 , 0 . 74 , 0 . 72

眩光指數 TI : 9 . 3 %

光源節能分析:新型 250W 增強型高壓鈉燈與傳統的 250W 高壓鈉燈比較

250W 增強型高壓鈉燈

250W 高壓鈉燈

光通量

320001m

280001m

光效

1281m / W

112lm/W

壽命

32000 小時

24000 小時

結論如下:即在同等燈具布置條件下,相同功率的高壓鈉燈,應用新型高光效的增強型高壓鈉燈比普通型高壓鈉燈的平均亮度提高 14 . 2 %,壽命延長 33 . 3 %.性價比更合理。

附錄 A 術語

城市道路:按照道路在路網中的地位、交通功能以及對沿線建筑物和城市居民的服務功能等,城市道路分為快速路、主干道、次干道、支路、居民區道路。

快速路:城市中距離長、交通量大、為快速交通服務的道路。快速路的對向車行道之間設中間分車帶,進出口采用全控制或部分控制。

主干道:連接城市各主要分區的干路,采取機動車與非機動車分隔形式。

次干道:與主干道結合組成路網起集散交通作用的道路。

支路:次干道與街坊路之間的連接道路。

居住區道路:居民小區內的道路及主要供行人和非機動車通行的街道和小巷。

pcu / h(passenger car unit / hour) :就是每小時通過的小客車數量。

道路紅線:規劃的城市道路路幅的邊界線。城市道路路幅的邊界線反映了道路紅線寬度,它的組成包括:通行機動車或非機動車和行人交通所需的道路寬度;敷設地下、地上工程管線和城市公用設施所需增加的寬度;種植行道樹所需的寬度。任何建筑物、構筑物不得越過道路紅線。

常規道路照明:一只或兩只燈具安裝在高度通常為 15m 以下的燈桿上,按一定間距有規律地連續設置在道路的一側、兩側或中間分車帶上進行照明的一種方式。采用這種照明方式時,燈具的縱軸垂直于路軸,因而燈具所發出的大部分光射向道路的縱軸方向。

高桿照明:一組燈具安裝在高度等于或大于 20m 的燈桿上進行大面積照明的一種照明方式。

照度:單位面積接受的光通量,單位是勒克斯。

亮度:觀察者從某一方向接受到的某個表面的明亮程度單位是坎德拉/平方米。

路面平均亮度:按照 CIE 有關規定在路面上設置的測量點 ( 或計算點 ) 上測得的 ( 或計算得到的 ) 各點亮度的平均值。

顯色性:指光源對顏色的還原性,即各色物體被光照后的顏色效果與它在標準光源下被照時的對比度。

路面亮度的總均勻度:路面上最小亮度與平均亮度的比值。

路面亮度的縱向均勻度:同一條車道中心線上最小亮度與平均亮度的比值。

眩光:由于視野中的亮度分布或者亮度范圍的不適宜,或是存在極端的亮度對比,以致引起不舒適感覺或降低觀察目標或細部的能力的視覺現象。

環境比:車行道外 5 米寬的帶狀區域內的平均水平照度與相鄰的 5 米寬車行道上平均水平照度之比。

誘導性:沿著道路恰當地安裝燈桿、燈具,可以給駕駛員提供有關道路前方走向、線型、坡度等視覺信息。

截光型燈具:燈具光分布的最大光強方向在 0 ° -65 °、 90 °角和 80 °角方向上的光強最大允許值分別為 l0cd / 1000lm 和 30cd / 1000lm 。且不管光源光通量的大小,在 90 °角方向上的光強最大值不得超過 1000cd 。

半截光型燈具:燈具光分布的最大光強方向在 0 ° -75 °、 90 °角和 80 °角方向上的光強最大允許值分別為 50cd / 1000lm 和 100cd / l000lm 。且不管光源光通量的大小,在 90 °角方向上的光強最大值不得超過 1000cd 。

非截光型燈具:燈具光分布的最大光強方向不受限制, 90 °角方向上的光強最大允許值為 1000cd 的燈具。

燈具效率:在相同的使用條件下,燈具發出的總光通量與燈具內所有光源發出的總光通量之比。

維護系數:照明裝置使用一定周期之后,在規定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新安裝時在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。

泛光燈:光束擴散角 ( 光強為峰值光強的 1 / 10 的兩個方向之間的夾角 ) 大于 l0 °、作泛光照明用的投光器,通常可轉動并指向任意方向。

燈具安裝高度:燈具的光中心至路面的垂直距離。符號為 H 。

路面有效寬度:與道路的實際寬度、燈具的懸挑長度和燈具的布置方式等有關的理論距離。當燈具采用單側布置方式時,道路有效寬度為實際路寬減去一個懸挑長度。當燈具采用雙側布置時,道路有效寬度為實際路寬減去二個懸挑長度。當燈具在雙幅路中間分車帶上采用中心對稱布置方式時,道路有效寬度就是道路實際寬度。

燈具的安裝間距:沿道路的中心線測得相鄰的兩個燈具之間的距離。符號為 S 。

閥值增量:對道路照明燈具產生的失能眩光的一種度量。它是指道路照明燈具射入駕駛員眼睛中的直光束形成的光幕提高了前方路面上目標的可見度閥,為了補償這種失能效應,在對比度上所需的百分比增量。符號為 TI 。

( 道路 ) 照明功率密度:單位路面面積上的照明安裝功率 ( 包含鎮流器功耗 ) 。符號為 LPD ,單位為瓦特每平方米 (W / m 2 ) 。

RTU( 遠程監控終端 ) :由主站監控的子站,按規約完成遠動數據的采集、處理、發送、接收以及輸出執行等功能的設備。

附錄 B 參考文獻

[1] 《城市道路照明設計標準》 (2005 征求意見稿 )

[2]( 高壓鈉燈鎮流器節能產品認證技術要求 )( 征求意見稿 )

[3] 《 Technical Report Recommendations For The Lighting Of Roads For Motor And Pedestrian Traffic 》 CIEll5-1995

[4] 《城市道路照明工程施工及驗收規程》 CJJ89-2001

[5] 《電氣裝置安裝工程 35KV 及以下架空電力線路施工及驗收規范》 GB50168 — 1992

[6] 《城市道路照明設計標準》 CJJ45 — 9l

[7] 《城市道路交通規劃設計規范》 GB50220 — 95

[8] 《高效照明系統設計指南》周太明等,復旦大學出版社, 2004

[9] 《道路照明文件匯編》中國建筑科學研究院, 1992 年 2 月

[10] 《城市道路照明指南》城市道路照明指南編寫組, 1987 年 7 月

[11] 《中國路燈管理與運行》城市道路照明技術情報總站編寫, 1998 年

[12] 《道路照明》汪建平等,復旦大學出版社, 2005

[13] 《電氣照明 ( 第二版 ) 》俞麗華,同濟大學出版社, 2001 年


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