城市夜景照明工程中電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方法探索

孫立朝

摘? 要：隨著城市的建設(shè)發(fā)展，城市夜景照明工程建設(shè)逐漸受到人們的關(guān)注，借助各種燈光為民眾塑造美觀的城市夜景。但是分析現(xiàn)階段城市夜景照明工程建設(shè)，因其電氣設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致能耗較大，產(chǎn)生巨大能源消耗成本。如何通過電氣節(jié)能設(shè)計(jì)來降低城市夜景照明工程能耗成為城市發(fā)展建設(shè)的重點(diǎn)關(guān)注問題，基于此，該文以城市夜景工程節(jié)能設(shè)計(jì)原則的分析為切入點(diǎn)，闡明現(xiàn)階段常見城市夜景照明類型，進(jìn)一步對(duì)城市夜景照明工程中電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方案進(jìn)行深入探析。

關(guān)鍵詞：照明工程;節(jié)能方法;城市夜景;電氣設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU201? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來，城市夜景已經(jīng)成為城市發(fā)展建設(shè)水平的代表性景觀，可以為民眾營造美觀、舒適的夜間景色。但是受限于燈光設(shè)計(jì)專業(yè)人才的匱乏，雖然在夜景照明美觀性以及配電供電安全性方面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但是夜景照明工程節(jié)能設(shè)計(jì)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能要求。也正因此，探索夜景照明工程中所應(yīng)用的節(jié)能設(shè)計(jì)方法至關(guān)重要。

1 城市夜景工程中節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 注重整體規(guī)劃

城市夜景照明工程涵蓋范圍包括建筑、橋梁、廣場(chǎng)、街道、公園等構(gòu)筑物，而要想做到城市整體夜景的和諧，必須遵循整體規(guī)劃原則，充分考慮到城市夜景整體的藝術(shù)性與功能性體現(xiàn)，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范（如CJJ45—2006《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等），進(jìn)行統(tǒng)一的夜景元素照明色調(diào)、設(shè)計(jì)風(fēng)格、照明水平的規(guī)劃，進(jìn)而構(gòu)建合理的城市夜景照明體系[1]。

1.2 有特色且適用

針對(duì)城市夜景照明的建設(shè)，主要目的在于通過合理的夜景裝飾與美化，呈現(xiàn)出美觀且宜人的照明環(huán)境。也正因此，夜景照明節(jié)能設(shè)計(jì)必須遵循特色、適用原則，確保城市夜景照明設(shè)計(jì)可以充分體現(xiàn)城市特色與特點(diǎn)，達(dá)到相得益彰的目的[2]。

2 城市夜景照明的常見類型

隨著景觀亮化市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，近幾年我國景觀照明規(guī)模呈現(xiàn)出逐年提升的趨勢(shì)，如圖1所示。2009年景觀照明規(guī)模僅占比10%左右。

截至2013年，占比規(guī)模已提甚至30%，截至2016年景觀照明規(guī)模提升至40%左右，截至2017年，景觀照明規(guī)模占比已超過50%。現(xiàn)階段城市夜景照明應(yīng)用類型包括4種。1）泛光照明。是指借助泛光燈設(shè)施將場(chǎng)景的光照亮度提升至高于周圍環(huán)境的亮度。2）輪廓照明。此照明類型包括剪影照明與燈光勾勒輪廓照明2種形式。3）動(dòng)感照明。主要是借助霓虹燈、LED燈帶照明，照明期間利用色彩與圖案的不斷變換達(dá)到動(dòng)態(tài)照明的目的。4）聲光照明。此照明類型特點(diǎn)體現(xiàn)為聲光結(jié)合形式，借助不同表演形式來提升照明效果。

3 城市夜景照明工程的電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方法

3.1 節(jié)能照明設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇

實(shí)際電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員依托于光照度、照度的計(jì)算來精準(zhǔn)測(cè)算照明設(shè)備的利用率，以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)備的選擇及其節(jié)能效果分析。利用相關(guān)公式進(jìn)行照度與光通度計(jì)算，如公式（1）、（2），最終明確該項(xiàng)目的具體照明利用系數(shù)，以此為基準(zhǔn)來選擇合適照明設(shè)備，提升電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能效果，并滿足工程的實(shí)際照明需求。

照度計(jì)算公式

（1）

照度計(jì)算公式中，I代表平均連讀，E表示平均照度，P表示燈源功率。

光通度計(jì)算公式

（2）

光通度計(jì)算公式中，A表示照實(shí)際面積，E表示平均照度，n表示光源數(shù)量，Φ表示光通度。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段城市照明工程中各類型光源的應(yīng)用，其中LED燈占比57.1%，自鎮(zhèn)流熒光等占比15.5%，熒光燈占比8.8%，金屬鹵化物燈占比5.5%，而白熾燈與高壓鈉燈占比僅有5.4%。隨著節(jié)能環(huán)保理念的滲透，節(jié)能照明燈源應(yīng)用的占比會(huì)逐年提升。此外，節(jié)能燈具附件的合理應(yīng)用可進(jìn)一步提升照明設(shè)備節(jié)能效果，例如針對(duì)節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用[2]。

3.2 照明配電箱的規(guī)劃

配電箱位置的科學(xué)規(guī)劃有助于降低電能損耗，所以在具體規(guī)劃時(shí)需秉持居中原則，進(jìn)行供配電電源的居中設(shè)計(jì)，確保在負(fù)荷中心位置設(shè)置配電箱，以此降低積線路傳輸期間存在的電能損耗，并通過對(duì)線路長度的合理縮減來達(dá)到提升電壓利用率的目的。線路損耗計(jì)算公式為：

式中：R為線路電阻，I為線路電流，R 為實(shí)際電阻，ΔP為損耗。依據(jù)此公式進(jìn)行線路損耗具體計(jì)算，假設(shè)一根電纜長度為100 m，50 mm2的銅芯線在70℃條件下電阻為每公里0.44Ω ，并其上傳輸60 kW。依據(jù)計(jì)算公式得出100 W的線路上會(huì)產(chǎn)生1.72 kW的功率損耗。

因此在實(shí)際規(guī)劃中，應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)，綜合分析線路損耗與照明損耗，選擇截面較大的銅質(zhì)導(dǎo)線，相較于鋁芯線，銅芯導(dǎo)線的電阻率更低。同時(shí)，綜合考慮載流量、熱穩(wěn)定、電壓損失等方面，設(shè)置大一級(jí)的導(dǎo)線截面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)線路損耗與照明損耗的降低，達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3 三相電路負(fù)荷分配配置

在夜景照明工程中，針對(duì)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的開展，其既定標(biāo)準(zhǔn)為三相電路負(fù)荷分配。所以，必須在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)期間保持三相線路分配的均衡性，降低線路損耗，提升線路利用率，達(dá)到節(jié)能照明的目的。基于三相負(fù)荷平均值，最大相負(fù)荷電流、最小相負(fù)荷電流分別為115%與85%，其相電壓偏差會(huì)受到均衡現(xiàn)象的直接影響，進(jìn)而導(dǎo)致線路損耗的加大。因此，控制三相線路負(fù)荷分配達(dá)到預(yù)期平衡要求，對(duì)照明設(shè)備節(jié)能效果的提升至關(guān)重要。以昆明市某大道為例，針對(duì)景觀照明的電氣設(shè)計(jì)，規(guī)定設(shè)備供電半徑最大為500 m，控制設(shè)備電壓保持在0.23 kV/0.4 kV，照明燈具電壓需控制在額度電壓的±5%。規(guī)定照明工程設(shè)計(jì)需設(shè)計(jì)為獨(dú)立配電回路，分支線各單相回路需控制其電流值最大保持在20 A，嚴(yán)控三相負(fù)荷不平衡控制在±10%。

3.4 整合控制照明實(shí)施

夜景照明節(jié)能設(shè)計(jì)需側(cè)重開展整合控制照明，需確保夜間照明在滿足預(yù)期藝術(shù)性效果的同時(shí)，科學(xué)選擇照明控制形式，具體包括自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、時(shí)鐘控制以及智能化控制等[3]。其中手動(dòng)控制包括交流接觸器控制與開關(guān)控制2種基本模式;針對(duì)自動(dòng)控制應(yīng)用，最基本的控制方法是將時(shí)間繼電器增設(shè)于控制系統(tǒng)中;時(shí)鐘控制應(yīng)用則包括YPK2、YD—166B類型時(shí)控開關(guān)，依據(jù)實(shí)際情況合理選擇節(jié)假日照明、平日照明、重大節(jié)日照明模式，表1為某區(qū)重大節(jié)日照明時(shí)間表。

現(xiàn)階段城市夜景照明中智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用最為常見，借助軟硬件的綜合應(yīng)用來智能化控制照明區(qū)域，確保其燈光轉(zhuǎn)換機(jī)制能夠滿足場(chǎng)景的具體需求。例如北京昌平區(qū)夜景照明工程建設(shè)，采用HDL智能照明系統(tǒng)，該智能系統(tǒng)體現(xiàn)為“多網(wǎng)合一”，業(yè)主可借助中心管理總控室進(jìn)行系統(tǒng)智能化管控，并且總控室具備智能電子標(biāo)簽面板，其功能體現(xiàn)為開關(guān)燈控制。以智控系統(tǒng)為載體，業(yè)主可利用移動(dòng)智能終端通過SMS控制、DPRS控制等方式進(jìn)行開關(guān)燈控制。

4 城市夜景照明的具體應(yīng)用

要想進(jìn)一步提升夜景照明設(shè)計(jì)的節(jié)能性、合理性，需依據(jù)對(duì)不同場(chǎng)景需求的分析，合理選擇燈具類型（表2），最大化地發(fā)揮出夜景照明工程設(shè)計(jì)的作用與功能。

4.1 公園照明

現(xiàn)階段常用于公園的照明形式包括飾景照明與顯示照明。針對(duì)顯示照明設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)核心為公園道路，多采用高桿燈、庭院燈等，需考慮路面照度、燈光照明效率等因素;針對(duì)飾景照明，因飾景位置、形狀等方面的不同，所以需針對(duì)不同飾景應(yīng)用不用照明，例如假山照明需凸顯其棱線;草坪、花壇照明需呈現(xiàn)為韻律變化的圖案等。

4.2 廣場(chǎng)照明

集會(huì)廣場(chǎng)照明設(shè)計(jì)可以結(jié)合實(shí)際利用顯色性較好的暖色光源，會(huì)展廣場(chǎng)可以結(jié)合實(shí)際將高桿照明裝置設(shè)置在周邊，提升廣場(chǎng)利用率，并保障其照明效果良好。

4.3 水景照明

水景具體照明形式包括水中、水面以及水上照明，在具體設(shè)計(jì)中，水面與水上照明形式設(shè)計(jì)需要在周圍構(gòu)筑物上進(jìn)行燈具的安設(shè)，而針對(duì)水中照明的設(shè)計(jì)，需結(jié)合實(shí)際合理選擇藍(lán)色、黃色、綠色光源，提升水中照明效果。需注意，水下燈具的選擇，防護(hù)等級(jí)應(yīng)超過IP68，且類型選擇為Ⅲ類燈具。

5 結(jié)語

綜上所述，要想進(jìn)一步提升夜景照明工程的建設(shè)效果以及普及范圍，需要重視照明節(jié)能設(shè)計(jì)，通過對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)方法的合理應(yīng)用，降低夜景照明能耗，充分踐行城市綠色節(jié)能發(fā)展理念。

參考文獻(xiàn)

[1]汪鋒.城市夜景照明工程中電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方法探索[J].電子測(cè)試， 2015（18）：21-22.

[2]李鈞.城市夜景照明工程中電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方法探討[J].山西建筑，2018，44（36）：183-185.

[3]康品春.照明工程節(jié)能監(jiān)測(cè)方法研究及應(yīng)用[J].中國照明電器， 2016， No.373（4）：27-29.