浅谈校园路灯系统节能设计

摘要：大学校园校区面积大，有教学工作区、学生生活居住区、食堂、超市和运动场所等不同的功能区域，在这些区域内安装有大量的室外照明灯具。室外照明设计不仅要体现艺术性还要注重其功能性，既要保证合适照度、保证各种教学和生活等方面工作的顺利进行，又要求节约电能，提倡绿色照明环境。

关键词：校园路灯系统；光源类型；节能措施

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0108-02

21世纪，可持续发展已经成为人类社会发展的绿色思潮，倡导绿色低碳生活，减少能源的浪费，建设资源节约型、环境友好型社会已成为人类社会的广泛共识。大学校园校区面积大，有教学工作区、学生生活居住区、食堂、超市和运动场所等不同的功能区域，在这些区域内安装有大量的室外照明灯具，这些室外照明灯具作为学校一个很重要的照明用电组成部分，室外照明设计不仅要体现艺术性还要注重其功能性，既要保证合适照度、保证各种教学和生活等方面工作的顺利进行，又要求节约电能，提倡绿色照明环境。

1 光源类型的选择

参考《城市道路照明设计标准》要求，结合大学校园室外道路照明的具体情况，路灯照明系统所采用光源的主要类型有：高压钠灯、金属卤化物灯、节能灯（紧凑型荧光灯）、半导体发光二级管（LED）灯、太阳能灯等。

（1）校园主干路、次干路的道路照明光源，考虑大量的车流、人流以及景观的照明需要，应采用具有发光效率高、寿命长、透雾能力强、色温适中、显色性也符合一般道路照明要求的高压钠灯。

（2）生活居住区和商业区的人行道路照明光源，考虑尊重人的感受，强调以人为本的理念；同时要营造环境幽静轻松的氛围，可考虑选择发光效率比较高、寿命长、显色性好的金属卤化物灯或紧凑型荧光灯。

（3）在满足道路照明标准要求的前提下，经过经济效益分析对比以及试点成熟的基础上，适当推广使用太阳能路灯、半导体发光二级管（LED）灯等新能源节能

灯具。

2 节能设计措施

（1）节能不是靠降低照明水平来实现，而是在确保各级道路符合相应的照明标准的前提下考虑节能。因此，首先就得根据被照明场所的要求和特点合理选定照明标准值。否则，标准选高了会造成能源浪费，标准选低了又不符合照明要求。

（2）照明设计是实现节能的核心环节。在进行照明设计时，要同时提出多套方案进行设计计算，在确定它们都符合照明标准的要求后，再进行综合经济分析比较，从中选取最佳的方案。

（3）合理选择照明器材是实现节能的有效手段之一。根据《城市道路照明设计标准》要求，应选择符合国家标准中关于节能评价规定的光源和镇流器。在选择灯具时，首先要满足灯具相关标准以及光强分布和眩光限制的要求，在此前提条件下再选择高效率者。

（4）气体放电灯的功率因数一般在0.4～0.6之间，可通过实施电容补偿或配用电子镇流器来提高功率因数，降低无功损耗。从经济合理的角度考虑，补偿后的功率因数在0.8～0.9之间为宜。

（5）在深夜普遍降低路面照度是节能效果最为明显的一项措施。由于深夜车流、人流量小，应该普遍推行这种措施。因此，在主干路、次干路应该采取这一措施。实施这一措施的办法包括：

第一，采用双光源灯具是一种合理的办法。深夜的交通流量小，关闭1只光源，如将1盏灯具内的2只光源在上半夜全部点亮，下半夜道路车流量小时关掉其中1只光源，既可以达到节能目的，又不影响路面照度均匀度。

第二，采用深夜能自动降低路灯光源功率的装置，如变功率镇流器或智能型照明调控装置等。变功率镇流器是通过时间控制器和电子开关来调节镇流器的电抗，减小光源回路电流，从而调节照明装置的功率，从全功率降至60%～70%的功率。如高压钠灯灯具内安装变功率镇流器时，深夜能自动降低光源的功率，从而达到节能的目的。智能型照明调控装置是一种智能型降压稳压调光装置，能够根据电网电压的波动，平滑地对路灯输入电压进行动态调整，自动调光。在深夜电网电压升高、道路车流量小时进行自动调压，降低光源的功率，从而降低路面照度，达到节能的效果。

第三，采用深夜关闭不超过半数灯具的办法，但不得关闭沿道路纵向相邻的两盏灯具，以免路灯照明均匀度降低过多，影响交通安全。当路灯为单侧布置时，应采用间隔熄灯的方式；当路灯为双侧交错布置时，应采用熄灭一侧路灯的方式；当路灯为双侧对称布置时，应采用交叉熄灯的方式。

第四，由于技术原因，考虑到线路压降以及终端负载的电压需求，电网供电电压普遍偏高，尤其是在午夜以后，由于市网电压远高于额定电压，路灯照明系统电压不能根据电网波动、照度需求以及照明时段等情况进行实时调整，往往导致灯具过度发热，造成大量的电能浪费、照明灯具的使用寿命大幅缩短。目前路灯照明的电能利用率还不到65%，电能浪费相当严重，存在着巨大的节能空间。采用智能路灯节能设备对路灯系统运行状态进行全自动的监控，实现人性化的亮度设置和控制。采用智能路灯节能设备后照度基本不变，灯具的功耗明显减少，使用寿命大大延长。学校用于路灯照明系统维护的成本也将明显减少，同时也将带来相当可观的经济效益。

（6）电缆截面的选择。校园室外路灯照明系统的特点是系统用电功率不是很大，线路上的工作电流也不是很大，但需要敷设线路较长。负荷计算时电缆载流量的要求容易得到满足，但由于路灯照明系统线路较长，线路压降要满足线路末端的电压要求是需要重点考虑的问题。解决线路压降问题的方法可以考虑适当加大线路截面；加大线缆截面积的同时也提高了线路的输送能力，对提高供电可靠性、电压合格率以及节约电能是大有好处的。

（7）选择合理的控制方式，采用具有可靠度高和一致性好的控制设备也是一项重要的节能措施。基于校园特殊的分区特点，室外路灯照明系统的控制方式应合理选择，做到需要开灯时能即刻开启，需要关灯时马上就能关闭，这样才能准确控制全年的灯具燃点时间，达到节能目的。对于重要校园路灯照明区域应根据所在地区的地理位置和季节变化合理确定开关灯时间，并应根据天空亮度变化进行必要修正。宜采用光控和时控相结合的控制方式，以时控为基础，并辅以光控功能，使路灯照明的开、关控制准确合理。路灯照明宜采用智能化控制，通过计算机网络技术，利用有线和无线传输方式，对路灯的启闭、运行状态、故障情况等进行遥控、遥测、遥信，从而实现对路灯的远距离监控和管理。通过时控、光控、程控等多种智能化控制模式，实现对路灯照明的动态智能化控制，从而达到长期安全、节能运行和科学管理的目的。对于非重要路灯照明区域，在满足照度及安全的情况下，应选择在深夜自动或手动关闭部分，以节约电能。

（8）由于太阳能路灯以太阳光为能源，白天在阳光的照射下，太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给负载供电使用，无需复杂昂贵的管线铺设，无需人工操作，工作稳定可靠，安全无污染，节省电费免维护等优点以及LED路灯的定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保的优点。所以随着太阳能以及LED路灯技术的发展成熟，校园路灯设计在综合经济效益分析合适的情况下，逐步采用太阳能以及LED路灯将成为绿色节能校园建设的一个有着巨大潜力的发展方向。

参考文献

[1]城市道路照明设计标准（CJJ45-2006）[S].

作者简介：栾笛，男，辽宁锦州人，辽宁工业大学供电中心高级工程师。

（责任编辑：吴 涛）