城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的應用研究

唐毓鵬

摘 要：為適應公眾對整個公共空間的照明需求，將電氣工程及其自動化技術運用于城市公共景觀的亮化中，幫助人們對電力技術有了更精確的認識，同時有助于電力系統的改進。本文對城市公共場合景觀亮化電源的種類、電氣工程及其自動化的基本原理、常用的電力負載可靠性、弱電設計、電纜的選用、燈具的選用、配電箱、接地，節能減排等方面的問題進行了闡述。本文主要討論了城市商業區夜景照明以及園林景觀亮化的設計要點以及用電相關安全問題

關鍵詞：城市公共區域；景觀亮化；電氣工程及其自動化；景觀用電需求

伴隨著社會的持續發展和進步，科技的發展也在持續地提升，科技在各個工程領域中所占據的比例也在不斷地增加，很多工業中實施的智能化和自動化技術，都需要與電氣化相結合的設備。

1城市公共景觀亮化設計要點及作用

1.1城市公共景觀亮化設計要點

目前，很多現代化大都市的公共園林亮化已經不僅僅是為了招徠消費者，同時也是一種裝飾燈光，越來越多地被人們所關注。比如，北京王府井大街、哈爾濱中心大街、上海南京路等，都以它們獨特的韻味和絢麗的夜景，在這個城市里有著重要的地位。在城市商業區夜景照明設計中，有兩個設計重點，即一般照明和重點照明。

一般照明是指城市商業區的道路照明和景觀照明。主要采用庭院燈、路燈、草坪燈、廣場燈等照明措施，營造整個商業區的氛圍。根據CIE的相關標準，商業區道路照明的亮度應為5lx至25lx，而中國大部分城市商業區的一般照明符合國際標準。然而，中國也有個別城市低于這一標準，例如，太原市鐘樓街和柳巷的照明亮度低于該標準。

重點照明是指商店櫥窗、商品展示大廳、柜臺等區域的照明，因為這一區域的照明要達到一定的強度，所以多使用霓虹燈、白熾燈、日光燈等集中的照明設備，有些大的超級市場還會用到金鹵燈。當前，新建的購物中心都使用了直管日光燈和小型日光燈，保證購物中心的亮度達到300lx以上。在進行室內燈光設計時，要注意以下幾點。

（1）商業建筑內部照明形式的多樣化。在大型商業建筑中，不同的銷售區域或各類專賣店擁有不同的功能和特點、不同的展示方式、所需的照度水平和分布，還有對色調的不同的要求。

（2）商業街景燈的使用是對商業街景燈進行更深層次的渲染與凸顯，同時也是對商業街景燈的一種更好地詮釋，更能反映出商業街自身所蘊含的豐富的人文意蘊，更能讓人在其中感受到高雅的生活氛圍。

（3）為了實現照明節能設計，商業建筑照明是城市照明的主要用電設備。目前，節能照明光源和電器產品日趨成熟，因此，商業建筑的照明應嚴格按照國家標準規定的照明要求，合理選擇高效照明器具，在購物空間，提倡減少背景照明，實現低水平的光源布局。

1.2 城市公共景觀亮化的作用

照明在夜間具有強烈的視覺感召力和導向功能。

1.2.1裝潢、美化

照明能創造一種充滿情趣的氣氛，配合不同種類的照明產品，即便是在白天，也很有觀賞價值。在照明的作用下，強調了主體的風貌，并與周圍的景物形成了一種虛與實的關系，使得夜間景色的層次感更加豐富。在拐角和障礙物等地方，還可以采用燈光作為標志和提示。1.2.2氛圍營造

不同色彩的燈光，呈現出不同的氛圍；并且，在光線的影響下，還能呈現出一種連續不斷的光線、一條閃亮的光線。

1.2.3安全性

在夜晚，一個明亮而統一的照明系統能夠給戶外帶來安全的照明效果。園林綠化是一種戶外綠化工程，它集照明、裝飾和美化于一體。園林照明是為人而設計的，文章從介紹各種照明的類型入手，結合照明的功能，分

析了照明的主要設計領域。

2城市公共景觀照明工程設計中的常見問題

2.1對城市夜間燈光的總體規劃與管理

我國在夜間燈光的設計方面，目前還沒有形成統一的規劃，或者說還不夠完善。在全部（縣級以上）城市中，制定了城市照明計劃的比例不足5%，約占低水平城市的30%。在很多城市，如街道、廣場、建筑立面等的景觀照明工程，都是由一些企業自行出資的，常常是隨機的、雜亂的、風格不一的；這使得都市的夜間景觀呈現出一種雜亂無章的狀態，很難與都市的總體發展協調起來。目前，我國大部分的城市在夜間燈光的建設上，缺少整體規劃，往往是側重于重點建設，而沒有考慮到前面和后面的規劃。所以，在城市中，燈光的樣式也各不相同，甚至在同一區域內，燈光的樣式也各不相同，這就導致了燈光的整體效果不明顯。

2.2亮度不合適

有的工程只注重美觀，有的則強調高檔。一段時期以來，長安街的燈籠一直是各大城市爭相效仿的對象，它的外形很美，有很多的電燈，但是不夠明亮。為了滿足照明要求，不得不加大照明設備的使用強度，這就導致了工程費用的大幅上升。另外，一些照明設備的照明強度較大，對周圍的環境產生了很大的影響，對周圍的環境也有很大的影響，每年都會收到大量的抱怨和申訴。很多城市為了節省費用，造成了電力系統和景觀照明的上存在很大的問題。

有關調查顯示，中國的城市主干道的照明大多可以達到 CIE道路照明標準，在一些大型的立交橋路口，也采用了在國際上廣泛應用的高桿燈照明。然而，目前在我國，高壓汞燈的使用率依然較高，部分區域的戶外照明仍以白熾燈為主。與高壓泵和白熾燈相比，高壓鈉燈的發光效率更高、壽命更長、綠色環保、節能。中國目前有大約250萬個街燈，其中，鈉燈占到了很大的比重，達到了40%左右。為此，在進行城市道路燈光設計時，需要關注如下問題：

（1）高壓鈉燈是道路照明設計的首選，因此應提高高壓鈉燈的普及率。

（2）繼續提高城市主干道照明水平，力爭趕超國際大城市照明水平，因此，應該更多地關注眩光問題，尤其是居住區的道路照明，避免眩光問題。

（3）加強照明時間的控制和管理，選用新型節能控制器。

2.3 城市公共景觀亮化的電氣設計

園林亮化電學設計的目標是為整個園林亮化體系提供一個良好的環境，在此基礎上，利用電學圖形，讓燈光設計師能夠更加精確地對園林亮化進行規劃，并與建筑公司共同努力，實現園林亮化的目標。

電力供電系統可以粗略地劃分為三種類型： TN， IT， TT，而 TN系統又可以劃分為三種不同的表現方式：TN-C，TN-S，TN-C-S。在城市公共場合，一般采用 TN— S供電方式進行照明，一般采用10 KV、10 KV、10 KV、0.4 KV等變電所進行照明；對于電力消耗小的綠化地區，可以選擇380 V低壓進水口。在電網中，備用回路占總回路的25，變電站的供電和供電方式宜采用箱式變電站。在目前4 G智能控制系統被廣泛應用的背景下，對電源總開關進行了漏電保護，并可依據現場條件，增加光纖，以確保信號的穩定。為方便檢修和維護，可在配電箱內增加一個電流檢測模塊，而在綠地內應考慮舉行大型游園時的臨時增加用電的可能性，在供電系統中應預留備用回路，供電線路總開關應設置漏電保護。

3從理論上研究城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的意義

3.1淺談城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化系統的概念

在進行城市公共空間的景觀燈光設計時，不僅要掌握相關的專業知識，還要掌握現代燈光的基本原理和基本概念。當前，在我國，對于城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的規劃，尚缺少系統性的理論與實踐。在這方面，國外的研究已經比較成熟，而在我國，這方面的研究才剛剛起步，還處在起步階段。隨著人類夜間出行次數的增多，城市公園的照明效果也越來越顯著。然而，由于缺少系統、科學的理論指導，目前還不能將城市照明與公園照明進行有效的區別，導致公園照明形式單一、光污染嚴重。當前，我國對城市公共景觀亮化中電氣工程及其自動化的研究，僅從最基礎的功能角度進行了探討，造成了城市公共景觀亮化地域特征不鮮明、光環境污染等問題。因此，如何在城市公共空間中建立一套“有理可依”的景觀設計模式，是亟待解決的課題。

3.2應用性調查

亮化美化工程不是單純的照明，也不是其基本目的，它是為了拓展城市的夜間生活。黑夜生活不僅可以容納所有的白晝生活，而且還可以創造出比白晝更多的東西。在城市亮化和美化工程的施工過程中，要采用一

種科學、高效的方法，關注其內部的建筑節能問題，然后給出切實可行的解決方法和實施方法，最終達到一定的經濟效益和環境效益。

3.3燈光系統的能量消耗

通常情況下，建筑物的亮化要求都是相當高的，幾乎是建筑物的每個角落都要被照亮，因此，它的能耗在所有的建筑電能中也是最大的，它也是在電氣節能設計中的一個重要方面。當前，我國的燈光消耗已約為總發電的10%，而樓宇燈光消耗又約占建筑電力消耗的20%-30%。為了實現節能照明，首先要選用高效率的光源。由于光源效率與電耗有很大的聯系，在常用的光源中，高壓鈉燈光的效果是最好的，其次是熒光燈和金屬鹵化物燈，白熾燈的效果最差；其次，要充分發揮非直接照明的優勢。例如可以利用墻面、地面和頂棚等反射來提高間接光源，提高電能的利用率。

在節能量化的過程中，還需要以建筑物的照度為基礎，針對不同的建筑物，選擇最適合的設計方案，并對一些照度要求較高的地方，進行混合式的照明設計，從而滿足一定的照度需求；而對照度要求較低的，則可以減少照亮，從而降低不必要的能源消耗。此外，在選用燈具時，要選用高效的節能燈，如T5、T8的熒光燈，還有功率較小的金屬鹵化物燈等，照明設備也應具有易于清洗和替換的特點。另外，還要對周邊的光線進行充分的利用，并結合一些光學原理或其他的實際情況來進行節能設計。

3.4主動利用太陽能和光合作用

太陽能是無窮無盡的，因此必須將其利用起來，才能夠解決目前的能源問題。然而，目前太陽能的使用并不廣泛，總體上來說，它的使用范圍并不大，主要用于道路、環境照明等領域，因此，在對其進行設計的過程中，還應將以下幾個關鍵的因素結合起來：首先，根據用電的大小、負載的性質和每天所需的時間，來制訂出一個合理的設計方案，這樣能夠降低不必要的能耗；第二，要對系統的輸出進行合理的電壓水平設置；第三，要保證整個體系在多云多雨的情況下仍能運轉；第四，對建筑物的光照強度和光照時間進行科學的評價。

3.5在電力供應和分配系統中實現能源節約

在電力供應和配電系統中，對電力供應和配電系統的節能設計要求是合理的，同時又不影響到用戶的生活。第一，在進行電力負荷分析的基礎上，選取合適的負載比，從而減小基礎容量，達到節能、延長裝置壽命的目的；第二，采用分布式和集中式兩種方式進行無功補償，提高低電壓端的功率系數，提高系統的工作效率，減少變壓器的損失和線路的損失；第三，對配電網的布局進行科學的規劃。要保證高電壓可以到達用戶的中央，從而降低線路的電力損失，節約線損；第四，對電力系統中的非線性裝置進行控制，使其在工作中所引起的高次諧波是合理的；第五，在用電高峰和低谷時，采用適當的方法來控制用電，以降低能耗。

3.6在能源節約方面加強政策扶持

當前我國建筑電氣節能設計難以普及的重要原因之一，是缺乏相關政策的支撐。因此，政府必須給予他們相關的啟動資金，以支持他們的節能設計計劃的進一步普及；此外，還需對能耗較高的建筑實行處罰，對節能建筑實行獎懲制度。同時，建立相關的監督機構，對已規劃好的亮化和美化工程的建筑，定期進行能耗評估，對不達標的要立即進行整改。在美化亮化工程審批時，要注重節能內容的運用，從設計、施工到正式運行等階段，加強其工程能耗的監控，減少高能耗工程的出現。

4結論

本文認為，在進行城市公共景觀亮化的電氣設計和建設時，應該把亮化和景觀有機地結合起來，電氣建設應該為整個的景觀亮化體系服務，不僅要對各種燈具的參數、配電箱中的各種元件、控制柜中的各種裝置的性能了如指掌，還要對行業標準和現場施工技術了如指掌，只有對各種復雜的工作內容了如指掌，才能夠勝任各種不同的、復雜的工作，并且要有自己的電氣設計規劃和布置。

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