隧道舒缓照明系统的研发及应用

2023-05-16 16:20田井速罗恒陈军张靖宇
科技资讯 2023年7期
关键词:节能

田井速 罗恒 陈军 张靖宇

摘要: 隧道舒緩照明系统由光致储能发光涂料、LED能量激发灯、LED水纹投影灯、LED图像投影灯组成。光致储能发光涂料与LED能量激发灯并用在隧道壁起到补光增亮作用;LED水纹投影灯与LED图像投影灯在隧道顶弧营造出各种舒适图案。该系统在都(匀)香(格里拉)高速六(盘水)威(宁)段高速黄家屋基隧道进行了示范应用。新技术的应用消除了隧道或地下空间“黑洞”或“盲光”及“眩光”的现象并具有安全、舒缓、节能、应急功效;与原照明模式相比节能率达33.3%。

关键词:隧道照明  舒缓照明  储能发光涂料 节能

中图分类号:U453.7;TP273 文献标识码:A

Development and Application of the Tunnel Smoothing Lighting System

TIAN Jingsu 1,2  LUO Heng1   CHEN Jun3  ZHANG Jingyu2

(1.Guizhou Material Technology Innovation Base, Guiyang, Guizhou Province, 550014 China;2.Guizhou Jucai Technology Co., Ltd., Guiyang, Guizhou Province, 550014 China;3.Guizhou Xineng Electro-Optic Technology Development Co., Ltd.,  Guiyang, Guizhou Province, 550014 China)

Abstract: The tunnel soothing lighting system is combined by photoluminescence energy storage coatings, LED energy excitation lamps, LED water wave projection lamps and LED image projection lamps. Both photoluminescence energy storage coatings and LED energy excitation lamps are used on the tunnel wall to enhance the brightness, and LED water wave projection lamps and LED image projection lamps create a variety of comfortable patterns ;on the ceiling of the tunnel. This system has been demonstrated and applied in the Huangjiawuji Tunnel of Liupanshui-Weining Section of Duyun-Shangrila Expressway. The application of this new technology has eliminated the phenomenon of “black hole”, “blind light” and “glare” in the tunnel or underground space, which has the effect of safety, relief, energy saving and emergency, and the energy-saving rate is 33.3% compared with the previous lighting mode.

Key Words: Tunnel lighting; Soothing lighting; Energy storage luminescent coating;  Energy conservation

目前,我国公路隧道工程建设标准化、规范化工作经过近十几年的发展已日趋完善,内容和技术愈加丰富,运行管理体系也愈加完善和人性化,基本形成了能满足我国公路交通发展建设需要的公路隧道工程标准规范体系。但随着隧道照明光源技术的发展,在国家和地方层面,公路隧道人工照明光环境评价指标、标准、方法和技术等方面尚缺乏客观、安全、节能系统化和标准化的研究,加之隧道照明产生巨大运行能耗,使得高额的隧道运行管理费用入不敷出。事实已证明,公路隧道是公路运行中安全风险最大的路段,其影响区域内光环境照明方式、照明标准、照明调控及营造等方面的安全、节能等人性化、精细化程度仍存在一定的问题,重待改善。公路隧道舒缓照明设置的首要目标是给隧道用户创造良好的视觉环境,确保驾驶员能够以一定的运行速度安全舒适地接近及穿越隧道。传统的隧道照明设计对驾驶员驾驶视认的感受仅停留在定性层面,道照明质量设计指标较为单一,公路隧道人造光环境的设置理论尚处于驾驶员对灯光的亮度需求及静态的障碍物视觉认知需求理论研究阶段,关于驾驶员动态驾驶视认光环境照明求、照明光源与照明节能的安全隐患问题亟须解决[1]。该文就隧道舒缓照明系统进行了研制并在都(匀)香(格里拉)高速六(盘水)威(宁)段高速黄家屋基隧道进行了示范应用。

隧道舒缓照明系统由光致储能发光涂料LED能量激发灯、LED水纹投影灯、LED图像投影灯组成。光致储能发光涂料由成膜抗渗性好的苯丙乳液为基体、配合以其他助剂,添加新型光致长余辉储能发光材料,具有增光发亮、延时发光、防火阻燃、防水等功能。光致长余辉储能发光材料为铝酸锶系列发光粉,具有发光亮度高、余辉时间长等特点。苯丙乳液通过添加阻燃剂及其他功能性助剂具有阻燃功能,能防止火灾蔓延。储能发光涂料在隧道内发生火灾时起到指示安全逃生、疏散的作用。在储能发光涂料光亮衰减时通过LED半光谱能量激发态灯具对其进行补光,以确保储能发光粉始终处于激发态[2]。LED水纹投影灯、LED图像投影灯在隧道顶部呈现不同影像,给司乘人员提供一个舒适行车环境,消除司乘人员的疲劳状态及恐惧心理。

以SrAl2 O4 :Eu2 +, Dy3 +为代表的长余辉储能发光材料是20世纪90年代发展起来的新一代发光材料[3-4] ,该发光材料在太阳光或灯光等可见光照射下吸收并储存光能,光照停止后, 将吸收的能量再以可见光的形式缓慢释放出来[5-6]。这种功能性光致发光材料用途十分广泛,可用于建筑装饰装潢、公共场所安全通道的警示标志,还可用作应急照明[7]。作为发光涂料,选用的成膜物必须具备的基本条件如下:(1)成膜物与发光粉的匹配性能要好;(2)成膜物的透明性要好,杂质含量要低,不带其他色调,只有透明的胶料才能充分显示发光效果;(3)树脂的附着性、耐磨性、抗老化性能等各項指标要符合实际应用的需要[8]。该项目采用透光性、耐油性、耐氧化性和耐候性极佳的苯丙乳液作为储能发光涂料的载体,分别喷涂白色底涂、发光涂层、抗污面层三层即可达到储能发光的效果。

2.1隧道舒缓照明用储能发光涂料物理化学性能

为保证工程质量,对隧道舒缓照明系统进行检测其技术指标见表1。

由表1检测结果可知光致储能发光涂料具有良好的耐水性、耐酸碱性、耐变温性和耐洗刷性、高亮等,各项指标远高于标准要求[9-10]。

2.2 发光涂层的余晖衰减曲线

将发光涂层涂覆在1×1m的基板上,涂层厚度1 mm分别用10 W普通LED与10 W的特制LED能量激发灯照射5 min后测量其照度,测量结果如图1,从图1可以看出LED 能力激发灯激发后的亮度较普通LED的亮度高,0~10 min内储能发光涂料衰减较快后趋于平缓,因此在实际应用时可将激发灯间断性开关,以起到节能的目的。

3、隧道舒缓照明系统应用研究

3.1工程简介

隧道舒缓照明系统在“都(匀)香(格里拉)高速六(盘水)威(宁)段高速黄家屋基隧道”隧道中段700 m进行实施。隧道两侧离地3.5 m高度内喷涂光致储能发光涂料,离地3.5 m高度安装条形激发灯,隧道弧形顶部离地3.5 m内安装LED水纹灯与成像灯,灯具安装平面布置图见图2,灯具安装数量及功率见表2。

3.2隧道舒缓照明系统应用效果

图3分别为所有灯打开效果,水纹灯关、成像灯开,所有灯灭效果,隧道舒缓照明系统极大地提高了暗环境下的可视距离及驾乘的安全性。完全消除了隧道或地下空间“黑洞”或“盲光”及“眩光”的现存难题。在隧道里,新材料的低耗增光效果能让整个隧道的驾驶段视野清晰,同时发光墙面的自然延伸,形成了一个清晰的安全宽带标识,让驾乘人员在合适的照度及舒适的心情下安全行驶。

3.4隧道舒缓照明系统节能对比

选取都(匀)香(格里拉)高速六(盘水)威(宁)段高速黄家屋基隧道左右隧道进行照明综合能耗对比见表3,从上表可以看出平均照度满足国家隧道行车相关要求的情况下,采用储能发光涂料与LED激发灯并用,并配以LED水纹投影灯与LED图像投影灯的综合系统较原节能型LED普通隧道照明能耗节约33.3%。

4 结语

稀土光致储能发光材料作为舒缓照明系统的核心原料,并依托半光谱能量激发态灯具辅以LED水纹投影灯与LED图像投影灯。让隧道实现了极低功率下的增光与延光功能,起到了如下特点。

(1)安全。在隧道中储能发光涂料的增光让整个驾驶段视野清晰,并在两侧的墙面形成一个清晰的安全示宽带标识,让驾驶员在合适的亮度下安全行驶。

(2)舒缓。LED水纹投影灯与LED图像投影灯在顶弧呈现不同景象,驾乘人员充分感受到与自然的亲切贴近。并带来视觉和心理上的轻松愉悦,降低了在隧道行车中由于低照度和眩光下产生的驾驶危险因素,消除司乘人员的疲劳状态 和恐惧心理。

(3)节能。光致储能发光涂料具有高受光性、高转换性辅以半光谱激发灯。在满足国家交通安全照明度的规范的前提下,大幅降低照明灯具的功率达到节能减排的目的。

(4)应急。光致储能发光材料具有的长效延光功能。在发生紧急断电或火灾事故下,能有效起到疏散应急逃生功能,减少因意外而带来的巨大损失。

参考文献

[1] 胡江碧,任仁,管桂平.公路隧道光环境技术[M].北京:人民交通出版社,2015:1-2.

[2]常文伟,刘立湘,冒卫星,等.多功能储能式发光材料替代隧道中照明灯具的节能分析[J].科技创新与应用,2021(1):77-79.

[3] 马占峰,刘硕,裴浪,等.Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+长余辉材料的余辉机理及应用进展[J].激光与光电子学进展,2021,58(15):54-66.

[4]樊婧,周雪松,常石岩,等.荧光标记用Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+纳米发光材料的研究[J].人工晶体学报,2017,46(11):2183-2189.

[5] CAI S,SHI H,LI J,et al.Visible-Light-Excited Ultralong Organic Phosphorescence by Manipulating Intermolecular Interactions[J].Advanced materials,2017,29(35):1701244.

[6] 王兆武,姬海鵬,徐坚,等.白光LED用Mn4+激活红光荧光粉中锰离子价态表征研究进展[J].发光学报,2020,41(10):1195-1213.

[7] 王岳,武鑫江,蔡永丰,等.稀土掺杂Sr2MgSi2O7长余辉发光材料的研究进展[J].粉末冶金技术,2020,38(2):143-149.

[8] 袁杰.有机长余辉材料的设计、制备及性能研究[D].南京:南京邮电大学,2019.

[9]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑用蓄光型发光涂料:JG/T446-2014[S].北京:中国标准出版社,2015.

[10] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.建筑材料及制品燃烧性能分级:GB 8624-2012[S].北京:中国标准出版社,2013.

猜你喜欢
节能
拓展节能档案数字化利用的探索
公路交通运输节能降耗经济分析研究
浅析暖通设计的问题
船舶动力节能减排技术分析
变电站照明节能改造的趋势
暖通空调的恒温恒湿设计