上海市道路照明节能指南
上海市经济委员会
2005 年 6 月
编委会成员
总顾问:胡延照
顾 问:徐建国 王 坚 陈海刚 乐景彭 周永兴 阮前途
主 编:蔡祖泉
副主编:陈金海 郑 龙 陈汝媚 曹 婕 刘纪平 滕乐天
责任编辑:陈振千 谈宏淦 曹基华 王 康
主编单位:上海市经济委员会
上海市电力公司
执编单位:上海久隆电力科技有限公司
电子信箱: jnb@shec.gov.cn
主要编写人员:陈培新 陆正嘉 郑忠贤 陈伟明 杨公侠 章海骢 俞安琪 陈 洪
周太明 苏耀明 张 帆 程丹明 顾海雯 张 华
前 言
我国对节约能源十分重视,在照明领域也开展了大量的节能工作。国家经贸委 1993 年开始把照明节能提到了能源、环境与经济协调发展的战略高度,把其置于资源节约工作的优先位置,于 1996 年正式制订了《中国绿色照明工程实施方案》,正式组织试点和实施。国家也提出要在 2007 年前实现照明节能节约 30 %的目标。
上海将进一步加快建设成为资源节约型城市,促进电力和能源的可持续利用,保护城市生态环境。道路照明系统作为城市市政系统的重要组成部分,更好地开展上海市道路照明节能工作尤为重要。在强调持续发展、注重能效的今天,编制并发布《上海市道路照明节能指南 ) 已具有紧迫意义。
本指南包括总则、规范和依据、节能原则及评价、节能技术、实施案例等内容。指南系统归纳了适应上海城市发展需要的道路照明节能管理原则和主要技术,界定了上海市各级道路的分类,绐出了各级道路的路面亮度和照度水平,并提出了特殊场所的道路照明设计要求,为推荐道路照明设计节能方案提供了依据。指南还提出了具有指导意义的功率密度指标,总结归纳了道路照明节能措施,主要从光源的选用、灯具的配套技术和照明控制等方面进行了详细的阐述和分析。
本指南对今后上海市道路照明节能工作具有实际指导意义,为提高道路照明系统的能效、降低系统功耗、节约能源、减少污染提供了实施依据。指南指明了上海市道路照明节能的发展方向,为今后道路照明节能工作提供了指导依据。
市经委首次编制《上海市道路照明节能指南》,不少方面还需要充实和完善,今后会对指南进行滚动修订,希望社会各界对此予以帮助和支持,使《指南》在促进上海市道路照明节能工作中发挥应有的作用。
上海市人民政府副秘书长
上海市经济委员会主任
徐建国
目录
1 .总则…………………………………………………………… 1
2 .规范和依据…………………………………………………… 2
2 . 1 标准规范……………………………………………… 2
2 . 1 设计要求……………………………………………… 2
2 . 2 . 1 道路分类 ………………………………………… 2
2 . 2 . 2 道路照明指标体系及规定 ……………………… 6
2 . 2 . 3 常规照明灯具布置 …………—………………… 8
2 . 2 . 4 特殊场所道路照明要求 ………………………… 9
3 .道路照明节能原则及评价 ………………………………… 11
3 . 1 道路照明节能管理原则 …………………………… 12
3 . 2 道路照明节能技术原则 …………………………… 12
3 . 3 道路照明节能设计评价指标 ……………………… 13
4 .节能技术…………………………………………………… 14
4 . 1 光源 ………………………………………………… 14
4 . 2 灯具及其附属装置 ………………………………… 14
4 . 3 照明配电 …………………………………………… 16
4 . 4 照明控制 …………………………………………… 16
4 . 5 设备的质量控制 …………………………………… 17
4 . 6 照明成本评估 ……………………………………… 17
5 .实施案例 ………………………………………………… 18
5 . 1 节能控制箱节能案例 ……………………………… 18
5 . 2 高效光源及灯具节能案例 ………………………… 23
附录 A 术语 ………………………………………………… 25
附录 B 参考文献 ……………………………………………… 29
1 .总则
为将上海加快建设成为资源节约型城市,促进电力和能源的可持续利用,保护城市生态环境,推广道路照明节能具有十分重要的意义。
道路照明系统的主要功能是:
● 保证交通安全
• 提高交通运输效率
• 保障人身安全
• 提供舒适环境
● 提升都市形象
道路照明节能是在保证上述系统功能的前提下改进和提高系统的能效,其主要措施包括:
• 安装高效的照明系统
• 提高维护系数
• 采用适当的调光方法
● 根据本指南的要求进行合理的照明设计和管理
本指南主要目的:在满足道路照明各项功能需要的基础上,提高道路照明系统的能效,降低系统功耗,节约能源,减少污染,以达到节能和环保的目的。
本指南主要内容:对上海市道路照明系统节能的规范和依据、管理与技术原则进行了简要描述。并介绍了主要的道路照明节能技术及适用范围,同时还提供了实施案例以作参考。 2 .规范和依据
2 . 1 标准规范
本指南以国际照明委员会 (CIE) 和国家相关标准为参考依据,结合上海市道路照明和节能领域的相关标准规范进行编写,主要包括:
• 《城市道路照明设计标准》 CJJ45 — 91
• 《 Technical Report Recommendations For The Lighting Of Roads For Motor And Pedestrian Traffic 》 CIEll5 — 1995
• 《城市道路照明设计标准》 (2005 征求意见稿 )
• 《城市道路照明工程施工及验收规程》 CJJ89 — 200l
• 《电气装置安装工程 35KV 及以下架空电力线路施工及验收规范》 GB501 68 — 1992
2 . 2 设计要求
2 . 2 . 1 道路分类
为保持与现行规范的一致性.上海市城市道路功能分级按照快速路、主干道、次干道、支路四级划分.划分原则如下:
● 快速路
快速路设有中央分隔带。具有 4 条以上机动车道,全部或部分采用立体交叉与控制出入,供汽车以较高速度行驶。快速路具有较强的通过性交通特点,服务于市域范围长距离的快速交通及快速对外交通。快速路的服务对象是大容量、长距离、高速度的汽车交通。上海快速路具有以下 2 个特点:
(1) 机动车专用,如高架路、高速路。
(2) 快速路两侧设置较宽的防护隔离带
道路红线宽度 50 米以上,设计车速 60-80km / h ,车道宽度一般为 3.5m ,客车专用车道可降至 3.25m 。
如:南北高架、延安路高架、内环线、外环线、沪嘉高速公路、沪宁高速公路
注:高速路的车辆进出段、收费站等特殊路段应按照快速路的照明要求设计。
● 主干道
主干道与快速路共同构成城市主要交通走廊,贯通城区大部、连接中心城各部分或郊区重要公路。主干道为市域范围内较长距离出行提供服务,其“通行”功能优于“通达”功能。对于上海这样的特大城市;主干道主要提供行驶车速、通行条件介于快速路和其他道路之间的服务。
主干道一般为双向 6-8 车道。上海市内环以内车道宽度平均 3.25m ,客车专用车道局部路段可降至 3m ,但至少有一条车道宽度为 3.5m ,供公共汽车和大型客车使用。内外环间射线道路车道宽度 3.5m 。
如:杨高路、沪太路、远东大道、浦东大道、张杨路、肇嘉浜路
● 次干道
城市次干道是城市内部区域间联络干道,兼有集散交通和服务性功能,次干道服务对象的多样性决定了其功能的多样性。次干道既要汇集支路的交通,又要疏解来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“达”的功能。
根据上海的城市发展和道路网络情况.建立功能多样化的次干道系统,将次干道分为 2 类:交通性次干道、综合性次干道。其中综合性次干道包括生活性次干道和景观性次干道。次干道以机动车使用为主,重点考虑公共汽车兼顾非机动车。
次干道最小宽度为 32m ,能够布置双向 4 条机动车道、 2 条非机动车道和人行道。一般次干道红线宽度不小于 35m ,宜取 40m ;机动车道数超过双向 6 车道,道路红线宽度为 42m 或 45m 。景观性次干道对道路红线宽度不作限制,根据绿化或其他设施要求而定,
如:长宁路、武宁路、南京西路、浦东南路、东方路、周家嘴路、大连路
● 支路
城市支路是次干道与街坊内部道路的连接线,以服务功能为主。支路还包括非机动车道路和步行道路。
上海内外环之间支路宽度以 20m 和 24m 为主, 16m 和 30m 为辅,道路断面均为一块板 . 支路也包括内环以内车行道宽度 5.5m 以上能够通行机动车的道路。
如:华山路、福州路、浦电路、武定路、蓝村路、枣阳路
附表 2.2.1 列出了本市机动交通道路的四线七类功能分类情况。
表 2.2.1 上海市道路功能分类
级别 |
快速路 |
主干道 |
次干道 |
支路 |
类型 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅴ |
Ⅵ |
Ⅶ |
道路
使用 |
汽车或客
车专用 |
机动车
专用 |
汽车或客
车专用 |
机动车专用或机、非合用 |
机非合用 |
非机动车与行人优先、货车限制 |
|
客车专用 |
道路分隔形式 |
封闭 |
中央分隔 |
中央分隔带或划线分隔 |
快慢分隔 |
快慢分隔单向设计时快慢不可分 |
不分隔 |
不分隔 |
通过能力 |
≥ 1000pcu/h |
700~1000pcu/h |
500~700pcu/h |
< 500pcu/h |
道路红线宽度( m ) |
50~60 |
50~60 |
42~50 |
42 |
36~42 |
24 |
16 |
机动车道数(双向) |
≥ 6 允许偏置 |
6~8 可设可变车道 |
4~8 |
4~6 |
4 ,允许是一级单向道路 |
2~4 |
2~3 |
自行车道形式 |
无 |
与人行道共用 |
与人行道共用局部可独立 |
机动车或独立 |
独立或与人行道共用 |
机非合用划线分隔 |
机非合用 |
公交线路 |
公交快线 |
主干线路及少量区域线路 |
主干线路、区域线路公交线路 |
|
|
公交站形式 |
不设站 |
港湾站 |
港湾站 |
港湾站 |
路抛站 |
路抛站 |
路抛站 |
路边停车 |
- |
禁止 |
禁止 |
禁止 |
短时停车 |
允许 |
允许 |
出租车扬招 |
- |
禁止 |
禁止 |
允许 |
允许 |
限速( km/h ) |
60~80 |
60 |
50 |
50 |
30~40 |
30 |
20 |
行人过街 |
- |
少 |
少 |
较少 |
中等 |
多 |
道路两侧开发 |
|
低 |
低 |
中 |
中 ~ 高 |
高 |
2 . 2 . 2 道路照明指标体系及规定
根据道路使用功能可分为主要供机动车辆使用的机动交通道路照明和主要供非机动车和行人使用的人行交通道路照明两类。
机动交通道路照明应满足路面平均亮度 ( 或路面平均照度 ) 、路面亮度总均匀度和纵向均匀度 ( 或路面照度均匀度 ) 、眩光限制、环境比和诱导性等评价指标。各级道路照明标准见表 2 . 2 . 2 . 1
人行交通道路照明应满足路面平均照度、路面最小照度以及垂直照度等评价指标。
同一级道路选定照明标准时.交通控制系统完善、不同类型道路使用者的分隔良好的道路,宜选择低档值,反之宜选择高档值。
同一级道路选定照明标准时,应考虑所处区域的性质和规模,市区和其他繁华区域可选择高档值,而郊区和乡村可选择低档值。
表 2.2.2.1 机动交通道路照明标准值
类型 |
道路级别 |
路面亮度 |
照面照度 |
眩光限制 TI(%) 最大初始值 |
环境比 |
诱导性 |
平均亮度 Lav(Cd/m 2 ) |
总均匀度 / 纵向均匀度 |
平均照度 Eav(Lx) |
均匀度 Emin/Eva |
Ⅰ |
快速路 |
1.5~2.0 |
0.4/0.7 |
20~30 |
0.4 |
10 |
0.5 |
很好 |
ⅡⅢ |
主干道
迎宾路、行政和商业中心的道路、大型交通枢纽等 |
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 |
好 |
ⅥⅦ |
支路 |
0.5~0.75 |
0.4/- |
8~10 |
0.3 |
15 |
- |
好 |
注:①表中规定把亮度作为道路照明评价指标的同时也接受照度这一评价指标,这是针对目前实际情况而采用的一种过渡办法,在有条件进行亮度计算和测量的情况下,还应以亮度指标为准;
②表中所列的平均照度仅适用于沥青路面,若为水泥混凝土路面,其平均照度值可相应降低约 30% ;表中各项数值仅适用于干燥路面。
表 2.2.2.2 人行交通道路照明标准值
夜间行人交通量 |
区域 |
维持平均水平照度( lx ) |
最小水平照度
( lx ) |
最小垂直照度
( lx ) |
交通量大 |
商业区 |
20 |
7.5 |
4 |
居住区 |
10 |
3 |
2 |
交通量中 |
商业区 |
15 |
5 |
3 |
居住区 |
7.5 |
1.5 |
1.5 |
交通量小 |
商业区 |
10 |
3 |
2 |
居住区 |
5 |
1 |
1 |
注:最小垂直照度为道路中心线上距路面 1.5M 高度处,垂直于路轴的平面的面向主要人流两个方向上的最小照度,最低照度要求是可以辨清 4 米外行人面孔。
表 2.2.2.3 交会区域道路照明标准值
交会区类型 |
平均水平照度( lx ) |
照度均匀度 |
与快速路交会 |
30~50 |
0.4 |
与主干道交会 |
30~50 |
0.4 |
与次干道交会 |
20~30 |
0.4 |
与支路交会 |
15~20 |
0.4 |
注:两条道路交会时,交会区的照度值按其中级别高的道路选取。
以上表中规定的平均亮度(或照度)值均为维持值,新安装光源、灯具的道路,其路面的初始亮度(或照度)值应相应提高 30~50% 。
2.2.3 常规照明灯具布置
常规道路照明布置的五种基本方式见图 2.2.3:
图 2.2.3 常规道路照明布置图
( a )单侧布灯 ( b ) 交错布置 ( c ) 对称布置
( d ) 横向悬索式布置 (e) 中心对称布置
采用常规照明方式时,灯具的配光类型、布灯方式、安装高度和间距应满足表 2 . 2.3 的规定;
灯具的悬挑长度不超过安装高度的 1 / 4, 灯具的仰角不宜超过 15 °。
表 2.2.3 灯具的配光类型、布灯方式与安装高度、间距的关系
灯具配光类型 |
截光型 |
半截光型 |
非截光型 |
参数
布灯方式 |
安装高度 H ( m ) |
间距 s ( m ) |
安装高度 H(m) |
间距 s ( m ) |
安装高度 H(m) |
间距 s ( m ) |
单侧布置 |
H ≥ 1Weff |
s ≤ 3H |
H ≥ 1.2Weff |
s ≤ 3.5H |
H ≥ 1.4Weff |
s ≤ 4H |
交错布置 |
H ≥ 0.7Weff |
s ≤ 3H |
H ≥ 0.8Weff |
s ≤ 3.5H |
H ≥ 0.9Weff |
s ≤ 4H |
对称布置 |
H ≥ 0.5Weff |
s ≤ 3H |
H ≥ 0.6Weff |
s ≤ 3.5H |
H ≥ 0.7Weff |
s ≤ 4H |
Weft :路面有效宽度。
2 . 2 . 4 特殊场所道路照明要求
2 . 2 . 4. 1 天文台附近道路照明
在天文台 ( 如余山天文台 ) 附近 3 公里范围内的道路照明应避免对天空造成光污染,具体要求如下:
● 路面上的亮度 ( 或照度 ) 应降低一级标准;
● 路面应采用深色沥青材料铺装,不得采用水泥混凝土路面;
• 必须采用上射光通量比为零的道路照明灯具。
2 . 2 . 4 . 2 居住区道路的照明
居住区道路的照明应符合人性化设计,减少路灯射入附近居民室内的灯光,避免给居民造成光污染,具体要求如下:
●居住区人行交通道路的照明应使行人能发现路面上的障碍物,相遇时能彼此识别面部,能看清居民楼的楼号标牌,有助于行人确定方位和辨别方向,其照明水平应符合本标准的要求,不宜过高;
●居住区及其附近的照明,灯杆位置、光源和灯具及其照明方式的选择要恰当,光线照射角度应进行有效控制,灯具要选用截光型或半截光型灯具,最大限度地减少射入住宅居室的光线,并使其符合相关标准的要求。
2 . 2 . 4 . 3 道路植树绿化与道路照明
植树道路上的绿化和道路照明宜相互协调,应符合下列要求:
●新建道路种植的树木不应影响道路照明功能。植树时,路灯管理部门和园林绿化管理部门应充分协商,合理选择树种,确定适宜的种植位置,以避免或减少日后树木对道路照明的影响;
●扩建和改建的道路,应与园林绿化管理部门协商,对影响照明效果的树木进行移植;
●对市区内现有的道路树木严重影响道路照明功能的路段,路灯管理部门和园林绿化管理部门应充分协商,由园林绿化管理部门负责定期修剪枝叶,以消除或减少对灯光的遮挡。 2 . 2 . 4 . 4 人行横道的照明
人行横道的照明应符合以下要求:
• 使通过人行横道的行人能看清路面是否平整和有无障碍物,使机动车驾驶员能
清楚辨认正在通过或准备通过人行横道的行人;
● 平均水平照度不得低于人行横道所在道路的 1.5 倍;
• 人行横道应增加附设灯具,既可在人行横道附近设置和所在机动车交通道路相同
的常规道路照明灯具,也可在横道上方安装定向窄光束灯具,但要注意避免给行人和机动车驾驶员造成眩光,必要时可在灯具内配置专用的挡光板或控制灯具安装的倾斜角度;
● 位于重要路段或流量大的人行横道,可在其每一端设置标志或信号灯。标志的表面
亮度不应低于 300cd / m 2 ,信号灯应持续地亮暗闪烁且人行横道上的所有信号灯均应以每分钟 40 ~ 60 次的频率同步闪烁;
• 必要时可采用与所在道路照明不同类型的光源。
2 . 2 . 4 . 5 高杆灯照明
高杆灯照明设计要求如下:
● 采用高杆灯照明方式时应合理选择灯杆灯架的结构形式、灯具及其配置方式,确定
灯杆安装位置、高度和间距以及灯具最大光强的投射方向,并处理好功能性和装饰性两者的关系。
● 灯具的配置方式有平面对称,径向对称和非对称三种。宽阔道路宜采用平面对称配
置方式,广场和道路布置紧凑的立体交叉宜采用径向对称配置方式;多层大型立体交叉或道路分布很广很分散的立体交叉宜采用非对称配置方式。
• 灯杆不得设在危险地点或维护时会严重妨碍交通的地方,图 2 . 2 . 3 常规道照明
布置图中 (e) 中心对称布置的形式主要适用于非机动车道路。
• 采用普通截光型路灯按平面对称式配置灯具的高杆灯,其间距和高度之比以 3 ∶ 1
为宜,不应超过 4 ∶ 1 。采用泛光灯按径向对称式配置灯具的高杆灯,其间距和高度之比以 4 ∶ 1 为宜,不应超过 5 ∶ 1 ,采用泛光灯按非对称式配置灯具的高杆灯,间距和高度之比可适当放宽些。
● 灯具的最大光强方向和垂线夹角不宜超过 65 °。
• 市区设置的高杆灯应在满足照明功能要求的前提下力求做到与环境协调。
3 .道路照明节能原则及评价
3 . 1 道路照明节能管理原则
● 道路照明系统的建设目标是提供与周边环境相适应、满足功能要求、讲求实用、适
度考虑美观的和谐照明。
• 道路照明节能措施的采用可以结合当地景观照明、绿化带照明、广告灯照明、周
边环境的影响进行综合考虑;
● 道路照明系统的节能必须综合考虑技术、管理等多方面因素,要力求综合效益的最
优化;
● 道路照明节能要因地制宜,讲求实效,要具体情况具体对待;
● 要把道路照明节能作为规划设计的重要内容加以贯彻并付诸实施;
● 对采取节能技术措施的照明设施,应加强管理和巡视,保证系统的正常运行。
3 . 2 道路照明节能技术原则
● 道路照明系统的技术要求是安全可靠、科学合理、先进适用、维护方便,应用节能
技术保证系统的功能达到各项技术指标;
● 要全面考虑道路照明系统的性能和节能效果,综合考虑光源、灯具及附属装置、照
明供电、照明控制等各技术环节的节能效果和作用;
● 节能设备的推广和使用应以安全、可靠、成熟为原则,产品应达到国家、行业及企
业相关技术标准,优先推广获得国家节能认证的产品。
3 . 3 道路照明节能设计评价指标
本指南采用机动车交通道路的照明功率密度作为照明节能的一项重要评价指标。
各级机动车交通道路的照明功率密度值不应大于表 3.3 的规定。
表 3.3 各级机动车交通道路的照明功率密度值
道路级别 |
对应的照度标准( LX ) |
车道数(条) |
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:本表仅适用于高压钠灯,当采用金属卤化物灯时,应特表中对应的 lPD 值乘以 1.3
4 .节能技术
4 . 1 光源
光源节能主要取决于光源的光效和光衰指标,综合考虑显色性、使用寿命、启动特性等因素。道路照明系统应积极推广高压钠灯、金属卤化物灯;庭院灯应积极推广使用紧凑型荧光灯;在特定场合可用无极灯、半导体发光二极管 (LED) 灯等。
●在快速路、主干遭、次干道和支路宜采用高压钠灯;
●在市中心、商业中心等对颜色识别要求较高的机动交通道路、商业区步行街和人行道路宜采用金属卤化物灯;
●庭院灯宜采用紧凑型荧光灯;
• 对新型光源 ( 如无极灯、半导体发光二极臂 (LED) 、可再生能源灯具等 ) 可在试点成熟的基础上予以应用。
4 . 2 灯具及其附属装置
在道路照明系统灯具的选择中应综合考虑下列因素:
●应有较高的灯具效率
●合理选择灯具的配光
• 选择维护系数高的灯具
在具体实践中,应注意:
●在选择灯具时,首先要满足光强分布和眩光限制的要求,在此前提条件下再选择灯具效率高的产品 (>70 % ) ;
●加强灯具的清洁和维护,按不同的环境状况,每半年或一年进行一次彻底清洗,保持 0.65 以上的维护系数;
●在保证平均亮度和均匀度的前提下,道路灯的灯间距可以适当增大,通过合理的配光灯间距至少可以增加 30 %左右;
●灯具的节能性和经济性应整体考虑,防止灯具的散热性能不够好而造成光源和镇流器的寿命减少;
●镇流器是电气附件中节能的重要器件。高压钠灯和金属卤化物灯节能型电感镇流器在使用寿命、可靠性和性价比方面目前占有优势。 150W 及以下的小功率光源可考虑使用电子镇流器。电子镇流器要求抗干扰性能强,尽量避免应用在雷电干扰强烈的区域。
●高压钠灯镇流器能效因数 (BEF) 按公式 (1) 计算:
BEF= μ / ρ *100 .…………… (1)
式中: BEF 一高压钠灯镇流器能效因数;
u 一高压钠灯镇流器流明系数值;
ρ一线路功率。
高压钠灯镇流器节能评价值参照表 4 . 2 。
表 4 . 2 高压钠灯镇流器节能评价值
标称功率 (W) |
70 |
100 |
150 |
250 |
400 |
1000 |
BEF |
1.29 |
0.91 |
0.61 |
0.37 |
0.23 |
0.093 |
注:各类高压钠灯镇流器能效因数不应小于表 4.2 的规定:
• 使用电感镇流器的气体放电灯线路功率因数一般在 0.4 ~ 0.6 ,必须采取补偿措施使功率因数不低 0.85 。
4 . 3 照明配电
● 照明配电变压器负荷应考虑三相负荷平衡;
● 线缆 ( 架空线路、电缆 ) 也应采用节能型材料,选择合适的截面以降低线损;
● 节能设备的选用不应影响电能质量,尤其是要注意防止电网谐波超标。
4 . 4 照明控制
●选择合理的控制方式.采用具有良好可靠性和一致性的控制设备以达到节能目的;
●深夜适当降低路面亮度 ( 照度 ) 是一项十分有效的节能措施,可以在主干道、次干道上采用,具体措施包括:
◆推荐采用限流方式降低路灯光源功率的节电装置,如双功率镇流器等;
◆在电网电压过高或不稳定的地方 ( 照明灯具端电压波动超出额定电压的 90 %— 105 %范围 ) ,可采用稳压节电装置;
◆调光时间也应考虑周边环境照明的影响,如繁华商业区的道路照明可以在景观灯橱窗灯开启期间也进行调光;
◆采用智能控制系统实现调光,综合考虑控制系统性价比和道路照明实际情况,控制系统选型的原则是“区域控制和单点控制相结合的方式”,区域控制即以路灯远程监控终端对控制箱出线的控制,单点控制即单灯限电流型控制;
◆智能控制系统根据照明系统的工况调光以达到恒定光输出 CLOU(constant light output) 及单灯控制是今后控制节能的发展趋势。
4 . 5 .设备的质量控制
●路灯管理部门提供新产品、新技术的现场试验场所,鼓励相关企业免费提供技术和产品,对经过实验和评估节能效果显著的技术和产品要积极使用;
●制订节能设备的技术管理标准,并以节能指标作为重要考核要素,保证设计与施工的良好衔接,从源头控制设备质量,对设备质量要进行全过程技术监督;
●优先选用通过国家节能认证的产品。
4 . 6 .照明成本评估
道路照明节能要注重效益 ( 包括经济效益和社会效益 ) 。对照明系统的成本评估宜采用全寿命周期成本分析 (LCCA) 法,即将照明系统按规划设计、采购、安装、运行维护直到退役的整个寿命周期的各个阶段的成本进行测算,并计算到净现值 (NPV) ,从而
可以得到更加科学的评估结果。
照明系统成本构成
●准备阶段:设计及采购和安装费用 = 初始投资
●运行阶段:能源费用 + 维护费用
●寿命终结期:灯具拆除和再利用
●总成本 = 初始投资 + 电费 + 维护成本
• 实施案例
5.1 节能控制箱节能案例
(1) 案例情况简介
本案例采用的路灯节能控制箱是一种采用稳压和调压方式实现路灯节能的装置。其节能潜力基于二个方面。 1 .通常晚间电网电压会高于标准电压,致使路灯超功率运行,不仅亮度超标,而且缩短了灯具寿命; 2 .由于深夜以后的交通流量急剧减小,适当降低路面亮度水平 ( 但仍符合道路照明标准的亮度规定和要求 ) 对交通没有任何影响。通过对适当的稳压调压控制,可以节约更多的能源,同时延长灯具寿命。
2005 年 4 月上海市路灯管理所市区所 ( 以下简称路灯所 ) 在肇嘉浜路、陕西南路安装了 2 台照明节能控制箱。根据市区道路照明及夜间车流量之实际情况,节能控制箱作如下设置:晚上 11 点以前采用稳压模式运行,晚上 11 点以后至早上关灯时段采用节电模式运行。该控制箱所带的负载为 250W 的高压钠灯 72 盏,经对节能控制箱投运前后的测试数据分析表明,该装置节能效果明显。
(2) 运行数据
安装节能控制箱前的运行数据:
测试时间: 2005 年 4 月 27 日 18 ∶ 35 至 2005 年 4 月 28 日 4 ∶ 53
用电量为 14771-14533=238kwh
安装节能控制箱前的运行数据
进线电压( V ) |
进线电源( A ) |
电表读数 |
测量时间 |
A 相 |
B 相 |
C 相 |
A 相 |
B 相 |
C 相 |
测量时间 |
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 |
安装节能控制箱后的运行数据:
测试时间: 2005 年 5 月 9 日 18 : 35 至 2005 年 5 月 10 日 4 : 53 ,稳压模式为: 18 : 35~23 : 00 ,节电模式为: 23 : 00~ 次日 4 : 53
用电量: 16921-16732=189kwh
安装节能控制箱后的运行数据
电压( V ) |
电流( A ) |
电表读数 |
测量时间 |
进线
A 相 |
进线
B 相 |
进线
C 相 |
进线
A 相 |
进线
B 相 |
进线
C 相 |
测量时间 |
kwh |
2005/05/09
19:06 |
224.40 |
219.10 |
228.58 |
29.67 |
32.87 |
33.80 |
2005/05/09
18:35 |
16732 |
|
出线
A 相 |
出线
B 相 |
出线
C 相 |
出线
A 相 |
出线
B 相 |
出线
C 相 |
|
|
|
223.68 |
218.39 |
227.72 |
28.80 |
31.54 |
32.72 |
|
|
2005/05/09
23:06 |
出线
A 相 |
出线
B 相 |
出线
C 相 |
出线
A 相 |
出线
B 相 |
出线
C 相 |
|
|
|
212.24 |
207.89 |
216.18 |
27.46 |
30.13 |
31.37 |
|
|
2005/05/10
0:06 |
出线
A 相 |
出线
B 相 |
出线
C 相 |
出线
A 相 |
出线
B 相 |
出线
C 相 |
|
|
|
198.10 |
193.48 |
199.02 |
25.73 |
28.20 |
29.05 |
2005/05/10
4:53 |
16921 |
节电率计算:
节电率 = 节能设备投运前用电量 - 节能设备投运后用电量 / 节能设备投运前用电量× 100%
=238-189/238 × 100%=20.6%
(3) 项目初始投资、每年的电费及维修费用基本情况
初始投资 ( 购置成本 + 安装成本 ) :
节能型控制箱初始投资: 40000 元 / 台
非节能型控制箱初始投资: 18000 元 / 台
控制箱每年维修成本估算:
2002 年路灯管理所市区所路灯控制箱全年发生故障 198 起,每次维修成本: 278784 元 /l98 次 =1408 元,平摊至每台的维修成本: 278784 元 /1324 台 =210.56 元台。节能型控制箱内部构造相对复杂,其发生故障的概率以高出平均 5 %核算则:节能型的每台每年维修成本: 210.56 元 / 台× (1+5 % )=221.09 元 / 台/年非节能型的每台每年维修成本: 210.56 元 / 台× (1-5 % )200 . 03 元/台/年每年电费计算:以案例中的控制箱所带负荷为例, 72 盏 250W 的高压钠灯每天平均耗电为 238kwh ,一年亮灯 365 天,道路照明电价 0.814 元/度计算,每年电费:非节能型控制箱: 238kwh /天× 365 天× 0.814 元/ kwh=70712.18 元/年节能型控制箱: 70712.18 元×( 1-20.6% ) =56145.47 元 / 年
( 4 )评估方法介绍
利用 LCCA 结合净现值的方法对采用节能型控制箱与非节能型控制箱两套方案对比分析评估:
全寿命周期成本( LCCA )
将照明系统按采购、安装、运行维护直到退役的整个寿命周期的各个阶段的成本进行测算,并计算到净现值( NPY )。
LCC=I 0 -Res+E+OM&R
其中: LCC :全寿命周期成本
I0 :初始投资
Res :回收再利用的价值
E :能耗费用
OM&R: 维护维修费用
此处 Res 忽略不计,则公式简化为:
LCC= 初始投资 + 电费 + 维护成本
净现值( NPV )
净现值是指在项目寿命期内将每年的净现金流量按规定的贴现率折算到计算期初的基年(一般为投资期初)现值之和。
净现值 = ∑(第 t 年的净现金流量×第 t 年复利现值系数),计算公式如下:
NPV = ∑ ( n t=0 ) (CI-CO) t (1+i c ) -t
式中, NPV 一 净现值;
CI 一 现金流入量;
CO 一 现金流出量;
( CI-CO ) t 一 第 t 年的净现金流量;
n 一 计算期;
i c 一标准折现率。
( 5 )经济性评估计算
假设产品寿命周期为 10 年,利用 LCCA 结合净现值的方法计算步骤和结果如下:
• 初始投资为项目开始的资金一次性投入,所以与净现值相等。
• 每年维护费用( M an )有固定投入,根据每年的投入和年序列现值因数( Pw uas )折算成净现值(贴现率按 70% 计),其年序列现值因数计算如下:
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
• 电费( E an )同时要考虑电费价格增长因素(按年平均增长 j=5% 计),其考虑增长因子的现值系数 (PWef) 计算如下。
Pw ef = = =7.02
PW=E an × PW ef =9.03 × E an
④现值折算汇总如下:
单位:元
|
方案 A
( 用节能型控制箱 ) |
方案 B
( 用非节能型控制箱 ) |
初始投资 |
40000 |
18000 |
电 费 |
506994 |
638531 |
维护费用 |
1552 |
1404 |
合计 |
548546 |
657935 |
可以看出方案 A 比方案 B 更合理,全寿命周期内净现值节省 109389 元。
另外运用投资回收期方法分析:
节能型控制箱与普通控制箱相比每年可节约电费 1 . 4 万元, 3 年可节约 4 . 2 万元,而节能控制箱每台按 4 万元计算,该节能型控制箱 3 年内即可回收投资成本。可见,选用节能型控制箱方案更加合理经济。
5.2 高效光源及灯具节能案例
上海共和新路高架工程是南北高架的延伸线,是上海南北方向的主要快速通道。主干道为 12 米宽,中央隔离带 0.5 米宽,防撞墙 1 米高。共和新路高架照明以突出功能性为主,同时要求兼顾白天景观。路灯所在工程中采用光学性能好、易维护且外形美观的新型增强型 250W 高压钠灯,其具有光输出效率高、光投射距离远、光投射方向精确,维护方便等优点。
照明方案:
灯具:增强型高压钠灯 250W
间距: 30 米
灯杆: 10 米高,挑臂长 1 米,仰角 10 °
平均亮度: 3.3cd / m 2
全路亮度均匀度: 0 . 64
轴向亮度均匀度: 0 . 75 , 0 . 74 , 0 . 72
眩光指数 TI : 9 . 3 %
光源节能分析:新型 250W 增强型高压钠灯与传统的 250W 高压钠灯比较
|
250W 增强型高压钠灯 |
250W 高压钠灯 |
光通量 |
320001m |
280001m |
光效 |
1281m / W |
112lm/W |
寿命 |
32000 小时 |
24000 小时 |
结论如下:即在同等灯具布置条件下,相同功率的高压钠灯,应用新型高光效的增强型高压钠灯比普通型高压钠灯的平均亮度提高 14 . 2 %,寿命延长 33 . 3 %.性价比更合理。
附录 A 术语
城市道路:按照道路在路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物和城市居民的服务功能等,城市道路分为快速路、主干道、次干道、支路、居民区道路。
快速路:城市中距离长、交通量大、为快速交通服务的道路。快速路的对向车行道之间设中间分车带,进出口采用全控制或部分控制。
主干道:连接城市各主要分区的干路,采取机动车与非机动车分隔形式。
次干道:与主干道结合组成路网起集散交通作用的道路。
支路:次干道与街坊路之间的连接道路。
居住区道路:居民小区内的道路及主要供行人和非机动车通行的街道和小巷。
pcu / h(passenger car unit / hour) :就是每小时通过的小客车数量。
道路红线:规划的城市道路路幅的边界线。城市道路路幅的边界线反映了道路红线宽度,它的组成包括:通行机动车或非机动车和行人交通所需的道路宽度;敷设地下、地上工程管线和城市公用设施所需增加的宽度;种植行道树所需的宽度。任何建筑物、构筑物不得越过道路红线。
常规道路照明:一只或两只灯具安装在高度通常为 15m 以下的灯杆上,按一定间距有规律地连续设置在道路的一侧、两侧或中间分车带上进行照明的一种方式。采用这种照明方式时,灯具的纵轴垂直于路轴,因而灯具所发出的大部分光射向道路的纵轴方向。
高杆照明:一组灯具安装在高度等于或大于 20m 的灯杆上进行大面积照明的一种照明方式。
照度:单位面积接受的光通量,单位是勒克斯。
亮度:观察者从某一方向接受到的某个表面的明亮程度单位是坎德拉/平方米。
路面平均亮度:按照 CIE 有关规定在路面上设置的测量点 ( 或计算点 ) 上测得的 ( 或计算得到的 ) 各点亮度的平均值。
显色性:指光源对颜色的还原性,即各色物体被光照后的颜色效果与它在标准光源下被照时的对比度。
路面亮度的总均匀度:路面上最小亮度与平均亮度的比值。
路面亮度的纵向均匀度:同一条车道中心线上最小亮度与平均亮度的比值。
眩光:由于视野中的亮度分布或者亮度范围的不适宜,或是存在极端的亮度对比,以致引起不舒适感觉或降低观察目标或细部的能力的视觉现象。
环境比:车行道外 5 米宽的带状区域内的平均水平照度与相邻的 5 米宽车行道上平均水平照度之比。
诱导性:沿着道路恰当地安装灯杆、灯具,可以给驾驶员提供有关道路前方走向、线型、坡度等视觉信息。
截光型灯具:灯具光分布的最大光强方向在 0 ° -65 °、 90 °角和 80 °角方向上的光强最大允许值分别为 l0cd / 1000lm 和 30cd / 1000lm 。且不管光源光通量的大小,在 90 °角方向上的光强最大值不得超过 1000cd 。
半截光型灯具:灯具光分布的最大光强方向在 0 ° -75 °、 90 °角和 80 °角方向上的光强最大允许值分别为 50cd / 1000lm 和 100cd / l000lm 。且不管光源光通量的大小,在 90 °角方向上的光强最大值不得超过 1000cd 。
非截光型灯具:灯具光分布的最大光强方向不受限制, 90 °角方向上的光强最大允许值为 1000cd 的灯具。
灯具效率:在相同的使用条件下,灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比。
维护系数:照明装置使用一定周期之后,在规定表面上的平均照度或平均亮度与该装置在相同条件下新安装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。
泛光灯:光束扩散角 ( 光强为峰值光强的 1 / 10 的两个方向之间的夹角 ) 大于 l0 °、作泛光照明用的投光器,通常可转动并指向任意方向。
灯具安装高度:灯具的光中心至路面的垂直距离。符号为 H 。
路面有效宽度:与道路的实际宽度、灯具的悬挑长度和灯具的布置方式等有关的理论距离。当灯具采用单侧布置方式时,道路有效宽度为实际路宽减去一个悬挑长度。当灯具采用双侧布置时,道路有效宽度为实际路宽减去二个悬挑长度。当灯具在双幅路中间分车带上采用中心对称布置方式时,道路有效宽度就是道路实际宽度。
灯具的安装间距:沿道路的中心线测得相邻的两个灯具之间的距离。符号为 S 。
阀值增量:对道路照明灯具产生的失能眩光的一种度量。它是指道路照明灯具射入驾驶员眼睛中的直光束形成的光幕提高了前方路面上目标的可见度阀,为了补偿这种失能效应,在对比度上所需的百分比增量。符号为 TI 。
( 道路 ) 照明功率密度:单位路面面积上的照明安装功率 ( 包含镇流器功耗 ) 。符号为 LPD ,单位为瓦特每平方米 (W / m 2 ) 。
RTU( 远程监控终端 ) :由主站监控的子站,按规约完成远动数据的采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能的设备。
附录 B 参考文献
[1] 《城市道路照明设计标准》 (2005 征求意见稿 )
[2]( 高压钠灯镇流器节能产品认证技术要求 )( 征求意见稿 )
[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验收规程》 CJJ89-2001
[5] 《电气装置安装工程 35KV 及以下架空电力线路施工及验收规范》 GB50168 — 1992
[6] 《城市道路照明设计标准》 CJJ45 — 9l
[7] 《城市道路交通规划设计规范》 GB50220 — 95
[8] 《高效照明系统设计指南》周太明等,复旦大学出版社, 2004
[9] 《道路照明文件汇编》中国建筑科学研究院, 1992 年 2 月
[10] 《城市道路照明指南》城市道路照明指南编写组, 1987 年 7 月
[11] 《中国路灯管理与运行》城市道路照明技术情报总站编写, 1998 年
[12] 《道路照明》汪建平等,复旦大学出版社, 2005
[13] 《电气照明 ( 第二版 ) 》俞丽华,同济大学出版社, 2001 年
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