城市夜景照明工程中电气设计节能方法探索

    孙立朝

    

    

    

    摘? 要：随着城市的建设发展，城市夜景照明工程建设逐渐受到人们的关注，借助各种灯光为民众塑造美观的城市夜景。但是分析现阶段城市夜景照明工程建设，因其电气设计不合理而导致能耗较大，产生巨大能源消耗成本。如何通过电气节能设计来降低城市夜景照明工程能耗成为城市发展建设的重点关注问题，基于此，该文以城市夜景工程节能设计原则的分析为切入点，阐明现阶段常见城市夜景照明类型，进一步对城市夜景照明工程中电气设计节能方案进行深入探析。

    关键词：照明工程;节能方法;城市夜景;电气设计

    中图分类号：TU201? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    0 引言

    近年来，城市夜景已经成为城市发展建设水平的代表性景观，可以为民众营造美观、舒适的夜间景色。但是受限于灯光设计专业人才的匮乏，虽然在夜景照明美观性以及配电供电安全性方面达到标准要求，但是夜景照明工程节能设计未达到标准节能要求。也正因此，探索夜景照明工程中所应用的节能设计方法至关重要。

    1 城市夜景工程中节能设计的基本原则

    1.1 注重整体规划

    城市夜景照明工程涵盖范围包括建筑、桥梁、广场、街道、公园等构筑物，而要想做到城市整体夜景的和谐，必须遵循整体规划原则，充分考虑到城市夜景整体的艺术性与功能性体现，结合相关设计标准与规范（如CJJ45—2006《城市道路照明设计标准》等），进行统一的夜景元素照明色调、设计风格、照明水平的规划，进而构建合理的城市夜景照明体系[1]。

    1.2 有特色且适用

    针对城市夜景照明的建设，主要目的在于通过合理的夜景装饰与美化，呈现出美观且宜人的照明环境。也正因此，夜景照明节能设计必须遵循特色、适用原则，确保城市夜景照明设计可以充分体现城市特色与特点，达到相得益彰的目的[2]。

    2 城市夜景照明的常见类型

    随着景观亮化市场的迅猛发展，近几年我国景观照明规模呈现出逐年提升的趋势，如图1所示。2009年景观照明规模仅占比10%左右。

    截至2013年，占比规模已提甚至30%，截至2016年景观照明规模提升至40%左右，截至2017年，景观照明规模占比已超过50%。现阶段城市夜景照明应用类型包括4种。1）泛光照明。是指借助泛光灯设施将场景的光照亮度提升至高于周围环境的亮度。2）轮廓照明。此照明类型包括剪影照明与灯光勾勒轮廓照明2种形式。3）动感照明。主要是借助霓虹灯、LED灯带照明，照明期间利用色彩与图案的不断变换达到动态照明的目的。4）声光照明。此照明类型特点体现为声光结合形式，借助不同表演形式来提升照明效果。

    3 城市夜景照明工程的電气设计节能方法

    3.1 节能照明设备的设计与选择

    实际电气设计中，设计人员依托于光照度、照度的计算来精准测算照明设备的利用率，以此为依据进行设备的选择及其节能效果分析。利用相关公式进行照度与光通度计算，如公式（1）、（2），最终明确该项目的具体照明利用系数，以此为基准来选择合适照明设备，提升电气设计的节能效果，并满足工程的实际照明需求。

    照度计算公式

    （1）

    照度计算公式中，I代表平均连读，E表示平均照度，P表示灯源功率。

    光通度计算公式

    （2）

    光通度计算公式中，A表示照实际面积，E表示平均照度，n表示光源数量，Φ表示光通度。

    据统计，现阶段城市照明工程中各类型光源的应用，其中LED灯占比57.1%，自镇流荧光等占比15.5%，荧光灯占比8.8%，金属卤化物灯占比5.5%，而白炽灯与高压钠灯占比仅有5.4%。随着节能环保理念的渗透，节能照明灯源应用的占比会逐年提升。此外，节能灯具附件的合理应用可进一步提升照明设备节能效果，例如针对节能型电感镇流器与电子镇流器的应用[2]。

    3.2 照明配电箱的规划

    配电箱位置的科学规划有助于降低电能损耗，所以在具体规划时需秉持居中原则，进行供配电电源的居中设计，确保在负荷中心位置设置配电箱，以此降低积线路传输期间存在的电能损耗，并通过对线路长度的合理缩减来达到提升电压利用率的目的。线路损耗计算公式为：

    式中：R为线路电阻，I为线路电流，R 为实际电阻，ΔP为损耗。依据此公式进行线路损耗具体计算，假设一根电缆长度为100 m，50 mm2的铜芯线在70℃条件下电阻为每公里0.44Ω ，并其上传输60 kW。依据计算公式得出100 W的线路上会产生1.72 kW的功率损耗。

    因此在实际规划中，应以实际情况为依据，综合分析线路损耗与照明损耗，选择截面较大的铜质导线，相较于铝芯线，铜芯导线的电阻率更低。同时，综合考虑载流量、热稳定、电压损失等方面，设置大一级的导线截面积，进而实现对线路损耗与照明损耗的降低，达到节能的目的。

    3.3 三相电路负荷分配配置

    在夜景照明工程中，针对电气节能设计的开展，其既定标准为三相电路负荷分配。所以，必须在电气节能设计期间保持三相线路分配的均衡性，降低线路损耗，提升线路利用率，达到节能照明的目的。基于三相负荷平均值，最大相负荷电流、最小相负荷电流分别为115%与85%，其相电压偏差会受到均衡现象的直接影响，进而导致线路损耗的加大。因此，控制三相线路负荷分配达到预期平衡要求，对照明设备节能效果的提升至关重要。以昆明市某大道为例，针对景观照明的电气设计，规定设备供电半径最大为500 m，控制设备电压保持在0.23 kV/0.4 kV，照明灯具电压需控制在额度电压的±5%。规定照明工程设计需设计为独立配电回路，分支线各单相回路需控制其电流值最大保持在20 A，严控三相负荷不平衡控制在±10%。

    3.4 整合控制照明实施

    夜景照明节能设计需侧重开展整合控制照明，需确保夜间照明在满足预期艺术性效果的同时，科学选择照明控制形式，具体包括自动控制、手动控制、时钟控制以及智能化控制等[3]。其中手动控制包括交流接触器控制与开关控制2种基本模式;针对自动控制应用，最基本的控制方法是将時间继电器增设于控制系统中;时钟控制应用则包括YPK2、YD—166B类型时控开关，依据实际情况合理选择节假日照明、平日照明、重大节日照明模式，表1为某区重大节日照明时间表。

    现阶段城市夜景照明中智能化控制系统应用最为常见，借助软硬件的综合应用来智能化控制照明区域，确保其灯光转换机制能够满足场景的具体需求。例如北京昌平区夜景照明工程建设，采用HDL智能照明系统，该智能系统体现为“多网合一”，业主可借助中心管理总控室进行系统智能化管控，并且总控室具备智能电子标签面板，其功能体现为开关灯控制。以智控系统为载体，业主可利用移动智能终端通过SMS控制、DPRS控制等方式进行开关灯控制。

    4 城市夜景照明的具体应用

    要想进一步提升夜景照明设计的节能性、合理性，需依据对不同场景需求的分析，合理选择灯具类型（表2），最大化地发挥出夜景照明工程设计的作用与功能。

    4.1 公园照明

    现阶段常用于公园的照明形式包括饰景照明与显示照明。针对显示照明设计，其设计核心为公园道路，多采用高杆灯、庭院灯等，需考虑路面照度、灯光照明效率等因素;针对饰景照明，因饰景位置、形状等方面的不同，所以需针对不同饰景应用不用照明，例如假山照明需凸显其棱线;草坪、花坛照明需呈现为韵律变化的图案等。

    4.2 广场照明

    集会广场照明设计可以结合实际利用显色性较好的暖色光源，会展广场可以结合实际将高杆照明装置设置在周边，提升广场利用率，并保障其照明效果良好。

    4.3 水景照明

    水景具体照明形式包括水中、水面以及水上照明，在具体设计中，水面与水上照明形式设计需要在周围构筑物上进行灯具的安设，而针对水中照明的设计，需结合实际合理选择蓝色、黄色、绿色光源，提升水中照明效果。需注意，水下灯具的选择，防护等级应超过IP68，且类型选择为Ⅲ类灯具。

    5 结语

    综上所述，要想进一步提升夜景照明工程的建设效果以及普及范围，需要重视照明节能设计，通过对节能设计方法的合理应用，降低夜景照明能耗，充分践行城市绿色节能发展理念。

    参考文献

    [1]汪锋.城市夜景照明工程中电气设计节能方法探索[J].电子测试， 2015（18）：21-22.

    [2]李钧.城市夜景照明工程中电气设计节能方法探讨[J].山西建筑，2018，44（36）：183-185.

    [3]康品春.照明工程节能监测方法研究及应用[J].中国照明电器， 2016， No.373（4）：27-29.