淺談LED燈具在云桂鐵路隧道施工照明的應(yīng)用

摘要：新建鐵路云桂線第1標(biāo)段，全長61.223km，其中隧道11座共57856m，占本標(biāo)段全長的94.5%，隧道施工照明能耗巨大，如何在隧道施工照明中最大限度的降低成本，是隧道施工單位生存發(fā)展，提高盈利水平的重大難題。新型的LED燈具有高效節(jié)能、使用維護方便、壽命長、工作電壓范圍寬、工作溫度低、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點，在實用性、可靠性、經(jīng)濟性上也得到進一步的提升，特別在節(jié)能減耗上優(yōu)勢明顯。試驗對比表明，LED燈較節(jié)能燈在能耗上降低80%，這為云桂鐵路第1標(biāo)段廣泛使用LED燈提供了有利的條件，也為LED燈在整個云桂線上推廣鋪墊了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：云桂鐵路 隧道施工照明 LED燈 節(jié)能燈

新建鐵路云桂線（云南段）站前工程施工第1標(biāo)段（土建）位于云南省文山州富寧縣境內(nèi)，起訖里程為：D2K291+

428～D4K352+651，全長61.223km。

線路自D2K291+428引出，跨谷拉河設(shè)擁村谷拉河大橋后，線路穿平途隧道、渭林隧道和平朗隧道后，設(shè)平安1#、2#四線大橋、平安三線剛構(gòu)中橋經(jīng)平安越行站，再穿平安隧道后，線路穿孟村隧道、孟村大橋跨G323國道，經(jīng)孟村雙線中橋，再穿那坡隧道、平貫1#隧道后、經(jīng)平洗雙線大橋再穿平貫2#隧道、馬內(nèi)雙線大橋后，再穿富寧隧道至本標(biāo)段終點D2K352+651。站前工程（不含鋪軌）主要有路基1274.169m；隧道11座57856m，橋梁14座2371.932m，越行站1個。重點工程：平朗隧道（8855m）、孟村隧道（10068m）、那坡隧道（6451m）、富寧隧道（13748m）；擁村谷拉河大橋（364m）、馬內(nèi)大橋（352m）。合同工期為1754日，合同總價：42.81億元，由中鐵隧道集團有限公司承建。

按照云桂公司和安全文明施工的要求，隧道照明在同等條件下3m的Eav（平均照度）必須達到60lux以上。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，初步設(shè)計使用每隔10m安裝1盞，如此設(shè)計的照明系統(tǒng)將形成巨大的能耗，如何在隧道照明方面最大限度的降低成本，是隧道施工單位生存發(fā)展，提高盈利水平的重大難題。

1 隧道照明初步方案

1.1 隧道照明的規(guī)模

新建鐵路云桂線（云南段）站前工程施工第1標(biāo)段（土建）位于云南省文山州富寧縣境內(nèi)，起訖里程為：D2K291+

428～D4K352+651，全長61.223km。其中隧道11座57856m，安裝初步設(shè)計10米每盞，需投入燈具5786盞。

初步方案采用105W的節(jié)能燈為隧道襯砌完成段的照明燈具。節(jié)能燈具有技術(shù)成熟、產(chǎn)品可靠、壽命較長、體積小巧，造型美觀，使用簡便等諸多優(yōu)點，為目前我國隧道施工主要采用的照明燈具。

1.2 存在的問題

采用105W的節(jié)能燈，整個標(biāo)段的燈具總功率高達607.5kW，日耗電費約1.17萬元，年耗電費約425.73萬元，成本較高。

2 照明節(jié)能的探討

目前，隧道照明的燈具主要有高壓鈉燈、節(jié)能燈、高頻無極燈和LED燈等。其中，高壓鈉燈和節(jié)能燈基于氣體放電，高頻無極燈基于氣體放電和高頻電磁感應(yīng)器的結(jié)合，LED燈（Light Emitting Diode，簡稱LED） 是半導(dǎo)體發(fā)光二極管基于注入電致發(fā)光。

節(jié)能燈是目前我國隧道施工照明采用的主要燈具，但新型的LED燈具有高效節(jié)能、使用維護方便、壽命長、工作電壓范圍寬、工作溫度低、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點。是我國隧道施工照明的強有力的競爭產(chǎn)品。

2.1 LED燈具產(chǎn)品的特點

①節(jié)能，白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4。②長壽，壽命可達5萬小時以上，對照明可謂“一勞永逸”。③可以工作在高速狀態(tài)，節(jié)能燈如果頻繁的啟動或關(guān)斷燈絲就會發(fā)黑很快的壞掉。④固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設(shè)備中，不怕振動。⑤環(huán)保，結(jié)構(gòu)內(nèi)部無有害物質(zhì)——汞。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝不用廠家回收都可以通過其它方式回收。⑥配光技術(shù)使LED點光源擴展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果，消除視覺疲勞。⑦透鏡與燈罩一體化設(shè)計。透鏡同時具備聚光與防護作用，避免了光的重復(fù)浪費，讓產(chǎn)品更加簡潔美觀。⑧節(jié)能顯著。采用超高亮大功率LED光源，配合高效率電源，比傳統(tǒng)白熾燈節(jié)電80%以上，相同功率下亮度是白熾燈的10倍。⑨無頻閃。純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺疲勞。⑩耐沖擊，抗雷力強，無紫外線（UV）和紅外線（IR）輻射。無燈絲及玻璃外殼，沒有傳統(tǒng)燈管碎裂問題，對人體無傷害、無輻射。■低熱電壓下工作，安全可靠。表面溫度≤60℃（環(huán)境溫度Ta=25℃時）?！鰧掚妷悍秶?，全球通用。85V-264VAC全電壓范圍恒流，保證壽命及亮度不受電壓波動影響?！霾捎肞WM恒流技術(shù)，效率高，熱量低，恒流精度高?！鼋档途€路損耗，對電網(wǎng)無污染。功率因數(shù)≥0.9，諧波失真≤20%，EM符合全球指標(biāo)，降低了供電線路的電能損耗和避免了對電網(wǎng)的高頻干擾污染?！霭l(fā)光效率可高達90Lm/w，多種色溫可選，顯色指數(shù)高，顯色性好。（見表1）

2.2 LED燈和節(jié)能燈的照度驗算

根據(jù)平均照度計算公式：Eav（平均照度）=光源總光通量×CU（利用系數(shù)）×MF（維護系數(shù)）/區(qū)域面積，105W的節(jié)能燈和18W的LED燈從理論計算和實測數(shù)據(jù)均大于60lux，能滿足現(xiàn)場使用要求。（見表2）

2.3 節(jié)能燈和LED燈的經(jīng)濟性比選

工程隧道總程57.856公里，按照業(yè)主和洞內(nèi)照明亮度需求，105W節(jié)能燈最多10米間隔安裝1盞，也就是需安裝燈具5786盞，目前市場上105W節(jié)能燈價格為45元/盞，燈具一次性投入26.04萬元，而采用18W的LED燈，每間隔10米安裝1盞，需安裝5786盞，市場上18 W的LED燈價格為180元/盞，燈具一次性投入104.14萬元，一次性投入增加78.11萬元。詳見表3。

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對LED燈具照明系統(tǒng)的經(jīng)濟性應(yīng)綜合分析，正確認識。主要考慮以下幾個方面：

①LED燈具價格較高，增加了照明系統(tǒng)的一次性投入，但LED燈具發(fā)光效率高，實際LED燈具每隔15米安裝1盞的效果也能滿足要求，就大大減少了燈具的安裝數(shù)量，減少了相關(guān)的工費和維護費用。

②LED燈具在功耗和性能上的優(yōu)勢，極大的降低了項目的能耗成本和維護費用，整個工期下來，能耗節(jié)約達1695.11萬元，除去一次性投入增加的78.11萬元，還可以節(jié)約1617.01萬元，占項目總造價42.81億的0.38%。

③LED燈具在壽命上的優(yōu)勢，能保證燈具的使用時間滿足整個工期的需要，而節(jié)能燈在壽命上的短板將會是項目后續(xù)重復(fù)投入燈具的費用。

3 前期的試驗階段

3.1 試驗內(nèi)容

在LED燈具廣泛使用于云桂鐵路1標(biāo)項目部隧道照明之前，將LED燈具使用于孟村隧道出口工區(qū)，試驗段為1km，其中500m安裝18W的LED燈，500m安裝105W的節(jié)能燈。試驗階段主要完成以下工作：①調(diào)查分析國內(nèi)外市場情況，結(jié)合項目實際情況，選擇優(yōu)質(zhì)品牌的LED燈具供應(yīng)商，并采購合格的試驗品。②分析計算30天各段燈具的功耗和對電網(wǎng)的功率因數(shù)的影響。③觀察對比30天各段燈具的使用效果和燈具在隧道環(huán)境下受到的影響。④測試分析燈具在10m、15m、20m的間隔下的亮度。

3.2 試驗結(jié)論

①500mLED燈滿負荷總功率0.9KW，月耗電費518元，500m節(jié)能燈滿負荷功率5.25KW，月耗電費3024元。LED燈比節(jié)能燈每月節(jié)約電費2506元。②在間隔10m安裝一盞的同樣條件下，LED燈顯色較好，照度明顯比節(jié)能明亮，當(dāng)節(jié)能燈15m間隔，節(jié)能燈10m間隔時，兩者的亮度基本相同。③LED燈和節(jié)能燈的燈座完全通用，安裝同樣方便簡單，使用過程中，LED燈未出現(xiàn)損壞或光衰較大的現(xiàn)象，而節(jié)能燈有個別燈具明顯出現(xiàn)光衰。④LED燈價格較節(jié)能燈高，但當(dāng)使用時間超過80天時，LED燈將逐步體現(xiàn)節(jié)能的優(yōu)勢。⑤LED燈應(yīng)該在項目部乃至整條云桂線上廣泛推廣應(yīng)用，是隧道施工照明節(jié)能減排和提升項目盈利水平的重要措施。

4 結(jié)束語

自上個世紀60年代，科技工作者研制出LED發(fā)光二極管以后，LED技術(shù)在不斷的發(fā)展，雖然經(jīng)過不斷的優(yōu)化和改進，LED燈也存在著它自己本身的缺點，如價格高，發(fā)光效率還可以提高，還存在一定的發(fā)熱量，光衰還有下降的空間等，這些都是要通過工藝的改進才能實現(xiàn)，所以LED燈的廣泛應(yīng)用必須結(jié)合自身項目特點和實際，才能真正做到效果好，使用方便，經(jīng)濟實惠。

參考文獻：

[1]賀曉利.LED節(jié)能燈在隧道照明中的應(yīng)用[J].山西交通科技，2010，203（2）：49-50.

[2]胡可.隧道LED照明節(jié)能技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用研究[J].工程與建設(shè)，2011，25（1）：76-79.

[3]國家發(fā)展和改革委員會環(huán)境和資源綜合利用司.中國綠色照明發(fā)展報告[M].北京：中國電力出版社，2005.

作者簡介：黎剛（1986-），男，廣西平南人，本科，助理工程師，中鐵隧道集團四處有限公司云桂二分部機械副總工。