淺析城市室外照明常用節(jié)能方法

蘇安平

摘要：由于城市照明系統(tǒng)的高速發(fā)展，造成電力系統(tǒng)供應(yīng)不足，從而在二者之間出現(xiàn)嚴(yán)重的矛盾，而節(jié)約能源方式的出現(xiàn)能夠緩解這些矛盾。目前由于政府機(jī)構(gòu)的高度重視，使其成為國家考核地方政府政績的重要依據(jù)，并以問責(zé)為主要制度。文章針對城市室外照明一些常用的節(jié)能方法，并結(jié)合實(shí)際情況歸納概括，提出了積極的建議。

關(guān)鍵詞：城市室外照明；節(jié)能方法；節(jié)能量；LED燈；集中控制節(jié)能；調(diào)壓節(jié)能器

中圖分類號：TU113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-2374（2013）10-0097-02

1 概述

近年來，伴隨城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市照明逐漸成為城市景觀中不可或缺的一部分，它不僅為人們的居住環(huán)境添加了色彩，還改善了城市的整體形象，為城市的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。但隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)出現(xiàn)供應(yīng)嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而節(jié)約能源的出現(xiàn)能夠很好地改善這種情況，這種方法的主要目標(biāo)是：通過提高能源的利用率，在保護(hù)環(huán)境、防止污染的目標(biāo)下，對城市照明進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而推動(dòng)城市照明節(jié)能的進(jìn)一步發(fā)展。

2 合理選擇光源

要實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的目標(biāo)，我們首先要做的就是選擇合適的光源，目前我國很多電光源具有良好的節(jié)能效果，在發(fā)光效率、使用壽命及色性上都在不斷發(fā)展。目前效果較好的有LED燈、無極燈和利用太陽能及風(fēng)能的照明等。

2.1 LED

LED是發(fā)光二極管的別稱，屬于固體照明中的一種，發(fā)光材料為半導(dǎo)體芯片，當(dāng)兩端為正極時(shí)發(fā)出光亮，該光源在制定過程中對環(huán)境影響不大，而且能夠使廢棄物得到回收，從而提高資源的利用率。

2.1.1 優(yōu)勢。

（1）設(shè)備簡單：在工作過程中無需啟動(dòng)器、變壓器及鎮(zhèn)流器，光源反應(yīng)迅速，不會(huì)發(fā)生延遲現(xiàn)象，色彩變化比較靈活，適用于景觀變化頻率高的場所，通過相關(guān)程序的控制，可顯示文字、圖案等。

（2）擁有很多固體光源的特點(diǎn)，無需充氣及玻璃外殼，不會(huì)出現(xiàn)氣體密封的問題，而且沖擊性好，可滿足橋梁、隧道的需求，在抗震場所提供照明。

（3）光的純度高且無散光，不需要通過燈罩來過濾，光波誤差較小，適用于城市室外景觀的照明中。

（4）能夠持續(xù)保持耗電量不高的狀態(tài)，與傳統(tǒng)光源相比，能夠很大程度上節(jié)約光源。

2.1.2 劣勢。

（1）光源的亮度小，發(fā)光效率低。

（2）一顆LED無法滿足大亮度光源的要求，無法單獨(dú)做照明光源。

（3）目前的LED燈是針對多顆LED進(jìn)行組合設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)很多的問題，現(xiàn)在仍無法得到有效的處理。

（4）當(dāng)LED光源溫度過高時(shí)，會(huì)降低器件的性能使光源逐漸衰減，所以要求燈具有很好的散熱性。

例如濟(jì)南泉城廣場中央荷花音樂噴泉的設(shè)計(jì)，在該設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員采用了大量的變色燈及LED數(shù)碼燈，通過這些光源既可以實(shí)現(xiàn)色彩的變幻莫測，又能提高噴泉的亮度，而且還可以通過控制程序及技術(shù)將濟(jì)南的景觀投射在水幕上，使人們在優(yōu)美的音樂聲中，感受濟(jì)南的特色，體現(xiàn)城市魅力，將LED光源的特點(diǎn)體現(xiàn)得淋漓盡致。

LED作為一種有效的節(jié)能減排手段，可以改善人們的生活環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量。能否對技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，將成為LED能否在競爭激烈的市場中取得勝利的關(guān)鍵之處。近些年來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得制造成本越來越低，逐漸被人們廣泛使用。

2.2 太陽能

使用太陽能照明是指充分利用太陽能資源并將其轉(zhuǎn)化成我們所需的電能，以供照明設(shè)備所需。主要是由電池板、蓄電池、轉(zhuǎn)變器、控制器及燈具組成。其內(nèi)部組件光伏板是一種很好的發(fā)電裝置，受光能照射就會(huì)產(chǎn)生直流電，電池是由半導(dǎo)體物料組成的，所以活動(dòng)性不好，因此在對其進(jìn)行長時(shí)間的操作后，不會(huì)造成任何的損耗。

2.2.1 優(yōu)勢。

（1）成本低，無需連接線路，無需備件，且無需增加燃料，可以有效地解決系統(tǒng)耗電量大的問題。

（2）無需運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，系統(tǒng)可長時(shí)間工作，壽命長，效率高。

（3）利用太陽能照明的系統(tǒng)其內(nèi)部可以自行運(yùn)轉(zhuǎn)，可減少工作人員的工作量。

（4）利用太陽能照明的系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定。

（5）利用太陽能照明的系統(tǒng)不僅可以提高經(jīng)濟(jì)效益，還能避免因其他供電系統(tǒng)斷電問題，而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2.2 劣勢。

（1）在太陽能轉(zhuǎn)化成我們所需電能的過程中需耗費(fèi)很長的時(shí)間；對電池板的原材料進(jìn)行選擇時(shí)需考慮內(nèi)部電場如何產(chǎn)生；對吸光效果及光導(dǎo)效果要求較高。

（2）在對電池板原材料制造過程中，需耗費(fèi)大量能源，并對環(huán)境造成污染，與環(huán)保理念背道而馳，且光伏發(fā)電要求面積廣。

（3）利用太陽能照明對環(huán)境要求較高，在日光輻射正常的情況下才能進(jìn)行。當(dāng)陰天、雨天或多云等陽光不充足的天氣，其工作效率會(huì)大大降低，但供電系統(tǒng)仍需正常工作，所以利用太陽能對城市室外進(jìn)行照明這種方式不太理想。

（4）利用光伏發(fā)電其成本高。利用太陽能發(fā)電時(shí)，光伏發(fā)電的原材料及工藝需花費(fèi)太高的成本，并且國外對太陽能電池板的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了壟斷，導(dǎo)致目前我國若想充分利用太陽能必須依賴進(jìn)口，成本太高。

光伏及風(fēng)力發(fā)電近幾年在我國發(fā)展速度較快，可再生能源的利用能夠有效地解決全球氣候問題，并為實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。太陽能無疑是這些能源中的佼佼者，但因?yàn)槌杀靖?、轉(zhuǎn)換效率低等問題使其不能被廣泛地應(yīng)用。目前由于科技的高速發(fā)展，這些問題得到了有效的改善，使太陽能的成本逐漸變低，擁有良好的發(fā)展前景。目前城市中在一些公園、廣場、道路等地方廣泛使用太陽能照明系統(tǒng)，突出顯示太陽能的節(jié)能減排效果。隨著對LED技術(shù)的不斷研究，使得太陽能燈具的成本不斷降低，還有一些廠家將多種能源結(jié)合在一起研制出新的太陽能燈，并且這些新型的燈具目前在我國一些城市進(jìn)行試用后的效果不錯(cuò)，逐漸替代傳統(tǒng)照明燈具的使用。

3 節(jié)能措施

據(jù)我國相關(guān)制度要求，在對照明系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)和管理時(shí)，應(yīng)實(shí)施節(jié)能減排措施，為有利于管理，在對節(jié)能措施進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)重視該技術(shù)是否先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)是否合理等因素，除采用傳統(tǒng)的方法，即在不影響交通安全的情況下半夜將人行道旁的燈具隔盞熄滅的方法，目前對城市室外照明進(jìn)行控制最常見的方法為通過降低電壓、減少電流量及使用功率對單個(gè)燈具進(jìn)行控制從而到達(dá)節(jié)能的方法。

3.1 集中控制節(jié)能

一般情況下，在城市照明系統(tǒng)線路中，我們可以對路燈控制箱中的控制信號及功率控制器進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)從而使照明設(shè)備達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。根據(jù)對不同路段中時(shí)間及相應(yīng)車輛數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而核算出相應(yīng)的調(diào)整率，根據(jù)該數(shù)據(jù)在凌晨對某路段的路燈進(jìn)行降壓、穩(wěn)壓及光照的調(diào)整，進(jìn)而使路燈延長使用壽命并達(dá)到節(jié)能的效果。

3.2 調(diào)壓節(jié)能器的使用

該措施可采用多種技術(shù)進(jìn)行，且具有安裝方便、便于控制及維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。但由于其成本不低，對節(jié)電量也無決定權(quán)，在后半夜受城市電網(wǎng)的影響，會(huì)隨城市電網(wǎng)電壓的變化而變化，當(dāng)城市電網(wǎng)的供電負(fù)荷下降時(shí)，調(diào)壓節(jié)能器降壓越多，從而提高接點(diǎn)率。但對于一些老城區(qū)而言，受原本照明設(shè)備電壓的影響，在后半夜體現(xiàn)不出很好的節(jié)能效果。所以我們建議該措施在使用時(shí)應(yīng)盡量選擇新建工程中，或?qū)铣沁M(jìn)行改造后再使用。

3.3 單燈控制措施的使用

有些光源在工作中若減少經(jīng)過它的工作電流仍然可以正常運(yùn)行，我們可以充分利用這項(xiàng)原理，對每個(gè)電燈裝載控制器，在不同時(shí)間段內(nèi)調(diào)節(jié)光源線路中鎮(zhèn)流器的功率，從而達(dá)到節(jié)能的效果。一般情況下我們可以設(shè)立兩到四個(gè)時(shí)間段，令照明燈具在四個(gè)時(shí)間段內(nèi)具有不同的功率，在保障交通安全的情況下達(dá)到節(jié)能減排的目的。

目前常見有以下兩種類型：第一類是通過使用對時(shí)間進(jìn)行預(yù)置變換的電路從而降低鎮(zhèn)流器的損耗率的時(shí)間預(yù)置變換功率鎮(zhèn)流器。用這種設(shè)施對不同時(shí)間段的電流進(jìn)行變換控制，電源中的功率也會(huì)發(fā)生變化，從而提供能源利用率。該設(shè)施適用于新建立的工程項(xiàng)目中，節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性好，雖然在投資上相比傳統(tǒng)照明設(shè)備高，但能實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的同時(shí)，還能保護(hù)設(shè)備延長使用壽命。第二類是沿用以前設(shè)備中的鎮(zhèn)流器，把節(jié)能型的限流設(shè)備串聯(lián)到線路中，該限流設(shè)備什么時(shí)間接入由時(shí)間預(yù)置轉(zhuǎn)換器來決定。在上半夜該設(shè)備不與限流抗電器相連，下半夜再由時(shí)間轉(zhuǎn)換開關(guān)決定。這種方式適用于老城區(qū)的照明系統(tǒng)中，對道路進(jìn)行改造時(shí)，無需更換原來的燈具，既為施工提供方便，又能降低成本。

針對目前流行的單燈節(jié)能產(chǎn)品而言，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的制約，使得節(jié)能發(fā)生結(jié)束時(shí)間相對固定，不能根據(jù)季節(jié)及環(huán)境的改變而調(diào)整，并且對一些傳統(tǒng)的燈具而言，如果加載節(jié)能器，其內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換的同時(shí)沖擊力強(qiáng)易對設(shè)備造成損害，對設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制的技術(shù)尚未成熟。

4 結(jié)語

為了滿足人們對綠色照明的要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果，對城市室外照明進(jìn)行節(jié)能顯得尤為重要，它是一項(xiàng)系統(tǒng)化工程，通過使用節(jié)能性高的產(chǎn)品，運(yùn)用科學(xué)化的照明技術(shù)，在保障人們需要并提高生活質(zhì)量的前提下，使照明系統(tǒng)更加安全、節(jié)能及環(huán)保。隨著城市室外照明技術(shù)的不斷發(fā)展，綠色照明逐漸成為我們生活中不可或缺的一部分，我們應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對每個(gè)城市設(shè)計(jì)不同的室外照明節(jié)能系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)最佳效果。

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（責(zé)任編輯：劉 晶）