关于城市道路照明设计与节能研究

关于城市道路照明设计与节能研究

摘要：城市路灯照明质量以及节能，早已引起政府的高度重视，国家建设部和发改委已专门就我国城市路灯节电问题采取了办法，并发出了通知，明确强调城市道路照明建设应在高效健康的绿色照明向进展，努力抓好城市道路照明质量和节能两项重要工作，并希望能引起全社会的广泛关注，共同节约国家资金。

要害词：城市照明；道路路灯；节能方法

前言

城市道路照明尽管种类繁多，要求各不相同，最终都要符合国家标准，要满足行车功能，视觉所需条件、路面亮度、照度和眩光的操纵等都要达到要求，达到行车安全畅通、行人心怀安全感，又能使城市路灯照明建设表现出一个城市环境美化程度，成为一道道光色亮丽和谐悦目风景线，反映出城市的文明风貌。

1道路照明设置

1．1道路照明主要参数计算

1．1．1路面任一点的照度计算

路面上设置的灯具i对路面任一点P的照度可按式1计算

EPi =Iγβcos3γ/H2 （1）

1式中，EPi为灯具i对路面上P点的照度值；Iγβ为对P点的垂直角γ 和水平角β在灯具样本的配光曲线或光强中对应得值；γ为灯具i的光轴与P点光线的夹角；β为P点与光源在水平面内对应的夹角；H为灯具i的安装高度；照度计算如图1

一般在道路中，对应于一个点，同时有若干个点光源在该点投有光通量，而在道路设计照明计算时，一般只要求计算该点四周3～4盏灯具的光照叠加值，将叠加后的照度值作为该点的亮度值，如式2

EP=ΣEPi（2）

1．1．2 平均照度和均匀度

按灯杆宽度和路面宽度选择若干个有代表性的点．求出其中的照度值。其中必定会出现极大、极小值。利用式(3) 式(5)可计算平均照度Eav 均匀度E0和纵向均匀度E1：Eav=(ΣEP)/n （3）

E0=Emin/Eav（4）

E1=Emin/Emax （5）

式中：n为所取采样点的个数；Emin为所取得采样点中照度最小的值；Emax为所取得采样点中照度最大的值。采样点取得越多．计算值精度就越高。

1．1．3 亮度指标的计算

由亮度系数Q0和照度换算系数P0的公式：

Q0=L／E；P0=E／L=1／Q0(6)

式中，Q。为路面的亮度系数；P0为路面照度换算系数：L为路面某单元的亮度值；E 为路面某单元的照度值。

由式(6)可得路面亮度的计算式(7)：

L= Q0E=E／P0(7)

亮度系数决定于路面的材料性质、光源、光环境和观察者相对于观察单元的位置。我国公路行业对水泥混凝土和沥青路面的P0值取为15和2l；在隧道内则改取为l3和22。

1．2 道路照明设置

1.2.1 照度标准

衡量照度的指标：照度的好坏除能否看清物体外，还有看清物体的难易程度，心里感觉舒适性等，衡量照度水平要综合考虑视角功能、舒适感、经络性、节能等因素。不同的社会条件，不同的地区照度水平可能存在较大的差别。如某些地区常规做法是将设计照度标准比现行城市道路照明标准高一至两个等级要求。照度标准是有分级的，照度级差大体为1．5倍的系数，我国的照度标准的分级如下：0．5、1、2、3、5、10、15、20、30、503000Lx。在城市道路照明设计时，可以选用其中的部分标准。新标准的特点：过去以工作面上最低照度为标准，现在改为工作面上平均照度为标准；过去标准是单值，新标准改为照度范围，更适合实际情况，有利于灵活运用。例如某～级照度标准为75―100―150Lx，其中值100Lx是推举值，采纳75Lx和150Lx均可。照度标准是设计时重要技术参数之一，必需贯彻执行。

1.2.2 主车道照明设置

主车道照明有杆柱式、高杆式、悬索式和高栏式等几种，通过它们的优缺点对比，采纳其中的杆柱式作主车道照明比较合理。并且在实际主车道照明工程中，已被广泛采纳。因为其优点颇多，在杆柱的项端安装照明器，杆柱沿道路配置，其特点式照明器可以沿线形任意安排，并能有效地照到路面，也就是说用小光通量的光源就能满足要求，经络性、诱导性均比较好。

随着灯具安装高度的增加，眩光越来越少，整个照明的舒适性相应增加，同时亮度分布面积扩大，得到同样均匀度所需灯具数量减少。按照以往的经验，气体放电灯的杆高，在10～15m是经济的。照明器的眩光和人眼的位置有关，并与照明器的垂直照度成比例，除限制照明水平方向发光强度外，灯具的安装高度也有很大影响，当安装较高时，杆的间距变大，视野内的灯数减少，产生眩光亮度的视角减少，从而使眩光减弱，为了限制眩光，表1给出了按光源光通安装灯具的最小认可高度值。可作参考。

用于主车道照明的杆柱式结构，包罗杆柱、悬臂长度和悬臂仰角(即灯具安装仰角)，杆柱的悬臂有单边和双边两种，一般单边悬臂杆柱安装在车道边，悬臂伸向车道，双边悬臂杆柱一般安装在车道中心绿化带，两悬臂分别伸一直往车道，有些也安装在车道边，一悬臂伸向人行道，一悬臂伸向车道。为了获得主车道合理照度和按捺眩光，保证照明质量，除优选杆柱尺寸外，对悬臂优化尺寸选定同样重要，一般悬臂外伸的长度是按灯具发光部门长度(即沿道路横断方向发光部分的长度)来决定的，CIE建议悬臂长度不能超过杆柱高度1／4，比较具体要求科参加表2。

悬臂倾斜角度(即灯具安装倾角)选择，应当重视车道和人行道照明器的光通分配，必需使车道和人行道有相同的宽度，因而照明器尽量采纳水安稳装。因为倾角较大时，会增加眩光，慢车道和人行道的亮度降低。实践证实，悬臂倾角可以作成50或15。，一般选在5°以下合理。倾角过大，虽然车道侧的照明利用率增加，但人行道的照明利用率则下降。

2城市道路照明的节能办法

城市路灯照明节能的渠道方法很多，综合起来节电效果较好的有光源合理选择、先进的设计、操纵系统合理、提高功率因数和按期维护等几项，分述如下：

2．1光源的选择

选用节约电能的光源和灯具，是节电的重要内容，所以要选择经济性好，消耗电能和投资、维护费用低、发光效率高、寿命长、光色和显色性好、光通量高、气体放电等配套的镇流器，启动设备等性能要好的光源。如表3可以参考。

光源和灯具的合理选择，对节约电能影响很大，如选择不当，电能损失可高达30～40％。反之，就可以大大节约资金。

光源的进展大约分为三代：白炽灯为第一代，荧光灯和高压汞灯为第二代，高压钠灯为第三代。从表3可见，高压钠灯的发光效率和寿命最高，效率是高压汞灯的2到2.3倍，寿命是4～4．8倍，效率是白炽灯5．6～11倍，寿命是16～24倍。用高压的钠灯取代白炽