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城市绿色照明系统的研究


城市绿色照明系统的研究
广西科技大学鹿山学院 王宾 20130626 摘要:我国是世界上最大的照明光源、灯具生产国,而我国的大量产品都用于出 口。 在我国道路照明系统中还存在着大量的问题急需解决,甚至已经到了阻碍城 市经济发展的地步。 先进的光源,高质量材质打造的灯具及高品质的附属设施并 没有在我国得到应用, 究其根源是我国的工程供给商并没有将售给国人的产品与 出口产品

的质量提到同一层次。 从白炽灯到荧光灯在到高压钠灯以及现在市场上 代表着新型光源的——光源, 这些都在照明发展历上留下了自己的印记,而随着 我国经济的飞速发展, 城市化进程的加快,人们物质生活逐渐得到满足转而追求 精神生活的今天, 城市能否满足居民的需求与城市绿色照明发展密不可分。作为 国内三线城市,如果快速的向绿色照明迈进,还需要进行深层次的思考。本文就 制约三线城市道路照明系统发展的几个方面从工程设计、施工、管理、维护的角 色提出了自己的见解。 关键词:城市照明,光源,智能化

目录
第 1 章绪论----------------------------------------------------------------1.1 问题的提出-----------------------------------------------------------------------1.2 学术研究背景-------------------------------------------------------------------1.3 课题研究条件-----------------------------------------------------------------1.4 本课程研究的目的------------------------------------------------------------------

第 2 章城市道路照明系统的国内发展现状-----------------2.1 国内现状---------------------------------------------------------------------------------------2.1.1 北京---------------------------------------------------------------------------------------2.1.2 上海---------------------------------------------------------------------------------------2.1.3 广东----------------------------------------------------------------------------------------

2.2 现状分析----------------------------------------------------------------------------------------

2.3 问题所在--------------------------------------------------------------------------------------2.3.1 管理问题---------------------------------------------------------------------------------------2.3.2 人才缺乏问---------------------------------------------------------------------------------------2.3.3 供电问题----------------------------------------------------------------------------------------2.3.4 照明质量问题-------------------------------------------------------------------------------------2.3.5 环保问题----------------------------------------------------------------------------------------

2.4 预期达到的目标-------------------------------------------------------------------------------2.4.1 提高照明质量------------------------------------------------------------------------------------2.4.2 强化意识---------------------------------------------------------------------------------------2.4.3 推进照明节电------------------------------------------------------------------------------------2.4.4 强化管理----------------------------------------------------------------------------------------

第 3 章城市绿色照明系统规划、管理发展战略----------------3.1 相关新技术的推广与实行-----------------------------------------------------------3.1.1 国家政策----------------------------------------------------------------------------------3.1.2 新技术光源在家庭市场推行遇冷----------------------------------------------------3.1.3 公共照明系统新光源难进----------------------------------------------------------------------

3.2 色照明系统的管理优化设计方案---------------------------------------------------3.2.1 管理水平的提高--------------------------------------------------------------------------3.2.2 有效的全面管理-------------------------------------------------------------------------------

3.3 绿色能源的应用-------------------------------------------------------------------------------3.3.1 传统光源-------------------------------------------------------------------------------3.3.2 光源---------------------------------------------------------------------------------------------

3.4 天然光的利用---------------------------------------------------------------------------------

第 4 章绿色照明系统设计--------------------------------------------------------4.1 评价指标----------------------------------------------------------------------------------4.1.1 亮度水平------------------------------------------------------------------------------------4.1.2 亮度均匀度---------------------------------------------------------------------4.1.3 眩光---------------------------------------------------------------------------------

4.2 光源与灯具的选择---------------------------------------------------------4.2.1 灯具------------------------------------------------------------------------------4.2.2 光源----------------------------------------------------------------------------------4.2.3 照明布灯方式-----------------------------------------------------------------------4.2.4 供电与控制---------------------------------------------------------------------------

4.2.5 节能措施-----------------------------------------------------------------------------4.2.6 照明系统与环境有机融合-----------------------------------------------------4.2.7 积极应用新能源----------------------------------------------------------------第 1 章绪论 问题的提出 笔者出生于一个小山村,小时候由于地处经济落后区,照明仅靠煤油灯,大 人们也严格遵守着“日出而作,日落而息”的传统劳作模式,这样的日子并没有 持续多久, 随着国家发展进步了几年后就用上了蜡烛,而在上初中的时候已经拉 上了电线可以使用白炽灯照明, 高中时候来到了城市,照明基木很少使用几个月 就坏的白织灯,大部分地方都釆用了焚光灯照明,学习环境因为国〔经济的发展 而得到了大大的改善,现在,因为白炽灯的发光效率低下,国家已经明禁止使用 这种造成大量能源浪费的照明器具,由此可见:短短的数十年我们国家的展快到 了让人目瞪口呆的地步, 然而近年来频繁出现的雾霾天气已经影响到了人们的身 体健康,这些恶劣天气不断的在提醒我们,保护环境已经迫不及待,城市建设须 综合环境因素, 让城市的发展方向契合国家的发展方针, 城市建设符合经济规律, 做到资源有效利用,不造成一分的浪费,才能减少城市废弃物的排放。 环境,是我们赖以生存的东西,无论那个时代都不应放弃环境的治理,不能 因为我们处于发展阶段就奉行先污染,在治理的歪路。城市,大量人员聚居的地 方, 也是国家发展状况最能体现的地方,城市环境与生活在城市里的我们息息相 关,一个好的 环境,可以让我们赏心悦目,可以提高我们的生活品质,最重要的是能够影响人 的工作状态, 而如何创立一个好的城市环境不仅需要城市建设者和管理者的努力, 更需要广大城市活动参与者爱护,发达国家的先例告诉我们,如果忽略了环境, 必将为之付出惨重的代价。 学术研究背景 作为一个国家的三线城市, 如何在发展经济的同时减少环境的污染有据可循,不 仅国外有大量的成功经验可以被我们吸取, 国内的一线城市发展也可以为我们指 出一个明确的方向。 如何建立一个有自己特色的城市人文环境,还需要长期的努 力,就让我们从现在做起。汽车尾气、工厂废气、生活垃圾、噪声以及充斥于城 市各角落的光污染都对城市的环境造成恶劣的影响, 城市各行各业的发展都会有 或多或少的资源浪费与废气排放,这些都是环境变差的根源。 课题研究条件 我国已经进入经济高速发展的时代,经济发展加速了城市化的进程,而城市道路 照明系统的发展也挤入了这趟经济发展的高速列车。 城市照明系统的发展是这个 城市先进程度的标示, 影响着城市各个方面的发展,有利于城市居住环境的改善 和整个城市素质的提高, 不仅拉动了内需也带动城市夜间经济的发展,为城市带 来巨大的社会效益和经济效益也为环境治理做出了巨大贡献。 如何建立一个先进 的合格的具有城市特色的道路照明系统?我国在《 “十一五”城市绿色照明工程 规划纲要》中提到:在城市道路照明系统也应大力推动绿色照明系统工程。绿色 照明最早是由美国于二十世纪末提出,其内容涵盖了节能、环保、舒适、安全等 几个方面。 寓意以较少的电能消耗达成足够的照明需求,降低发电厂对大气的污 染同时做到了节能和环保的双重目的。安全、舒适则是对城市的主体——人提出 的,道路照明要做到视线清晰、光线柔和及所使用照明灯具不产生有害光照,例

如过量紫外线、弦光等,不会由于照明系统照度过大造成严重的光污染。 本课程研究的目的 “绿色照明”和“绿色照明工程”两个概念由美国率先提出,如何实施与推进这 两个概念得到了联合国和许多国家的重视, 并积极发布应对政策和相应技术措施, 为实现绿色照明工程而努力。 我国作为世界强国自然也不落后,于一九九三年开 启了“中国绿色照明工程”并于三年后列进了国家发展计划中,而在计划中城市 道路交通照明系统的绿色照明实施程度尤为重要。而作为发展时间短,发展速度 快的国内三线城市, 城市建设已经有了一定的规模,而前期建立起来的道路照明 系统确有有很多欠缺,新的发展区又需要更多的投入,照明系统的“绿色化”还 有很长的路要走。随着社会的进步,时代的发展,越来越多的由新型能源构成的 照明器涌入照明市场, 作为道路照明系统的主体,我们对于光源的选择已经不再 单一, 虽然由于很多新型的光源的出现过快导致国内还未来得及做出统一的规范, 显得有些混乱, 到底是选择成熟性能稳定的光源还是选择技术更先进但却有很多 不确定因素的光源会在一定时期内困扰我们的照明系统设计工作者, 但是我们要 相信这个问题只是暂时的, 它终将被解决,也将给我们照明系统的节能降耗带来 长足的跨越。 本课题的研究目的是通过笔者以走访各大城市, 参与工程设计和照明系统服务人 群的调研的方式对制约三线城市道路照明系统发展的诸多因素作了分析和思考, 并就如何加快新技术的应用, 推动三线城市绿色化进程,从以下三个方面提出自 己的意见和建议:提高城市道路照明的管理、推动绿色光源的应用;找寻城市道 路照明绿色化的出路与相应技术领域的发展方向; 促进我国城市城市化进程与绿 色照明技术的健康、可持续发展。 第 2 章城市道路照明系统的国内发展现状 国内现状 随着中国经济的快速增长, 其对能源的需求也日愈加剧,相应的节能降耗已 迫在眉睫, 照明系统的特殊性决定了其具备巨大的节能潜力,而绿色照明更是被 列为国家重点节能项目。 据权威部门调查: 某年我国城市照明系统用电量占全国发电量的以上,而尤 以道路照明消耗为巨;据中国建设报相关文章阐述: “年中国光是用于照明耗电 量接近亿度, 而其中的被道路照明消耗” 。 如果将道路照明的光源全部更换为灯, 按平均节能计算,可节电亿度,折合减少亿吨标准煤,同时二氧化碳的排放量将 减少亿吨,因此使用高效节能灯具将为我国节能减排做出巨大的贡献。 我国几大经济发达城市也早已经关注到电力的消耗,为响应国家政策,减少资源 消耗已经在实现绿色照明的道路上走上了正轨。 北京 我国的首都,是我国的政治文化中心,城市形象也代表了国家形象。这里每年都 吸引着大量的本国人和外国人来旅游, 丰富的夜生活以及拥挤的交通给北京市带 来了巨大的压力, 作为缓解夜间交通状况的道路照明系统,是否本着以人为本的 设计原则,是否在走绿色照明的路,是否节能,是否与国家经济水平相适应,能 否为国内其他城市的发展树立模范带头作用尤为重要。 而很明显北京市在这一点 上已经做到了。 在北京有更多的人关注着道路照明系统, 因为其关乎自身的安全, 有很好的科技支持, 有足够的经济支撑建设,每次政府制定的照明系统管理方面 的政策都是现在此处得到落实, 因此这里的理念, 管理模式都有值得借鉴的地方。 ’

上海 上海是一个国际化大都市, 其经济发展在我国遥遥领先,上海给人的感觉就是拥 挤的道路交通,灯火通明的城市夜景,处在我国发展前沿上的城市,上海城市照 明系统有着很多可取的地方。该城市的发展理念是: “低碳” ,建立人性化照明系 统。 其规划设计与管理维护高度统一,更有效的实现了对城市道路照明系统的管 理。同时可以在上海找到很多的新技术试点路段。例如南浦大桥,使用了大量的 照明设备。不过上海作为新技术的集散地,照明的普及率还是太低。 广东 广东省地处中国大陆的最南部, 由于率先实行改革开放政策,其已成为中国经济 最发达和最能吸引投资的地区,在这个拥有百万以上外国人和过亿人口的地方, 其能源消耗问题最是突出。政府为了实现绿色照明,优先采用光源进行节能,光 路灯照明一项其实际效果就己达到了年节省亿,节能的程度。由于尝到了节能的 甜头,该省制定了“三年普及公共照明”方案,预计将照明系统推广广泛应 用于道路、 广场、 政务机关、 国家企事业单位等照明领域, 不但达到了节能标准, 还拉动了本省内产业的蓬勃发展,已达到预计的产值,不但带活了产业还创造了 经济收入。 广州市,作为广东省的省会,素有“千年商都”之称,在绿色照明方面更是走在 了国家的前列, 不仅在新型光源方面采用节能环保的作为路灯,更是在管理方面 采取合同能源管理方式, 其年节电量达到亿度,而部分景观照明系统节电率更是 提高到,照度和显色性相较更有显著性提高。目前虽然有很高的节能效率,但是 其昂贵的价格也让人吃不消,想要让照明系统被大众所接收必须要有政策的 支持与财政的补助或者等待技术提升,灯具成本下降,这些问题在广州市的政策 支持下得到了较好的解决。 现状分析 以上所列均为国际一线城市, 而这些城市的城市照明系统相对于其他的一些 小城市来说具有广泛的借鉴意义,虽不能照猫画虎,但是还是有很多地方都有可 取之处 第一,这类城市的照明系统基本能满足日常的交通,生活所需,另外还具有 很可观的观赏价值,所使用的灯具,光源都是成熟稳定型的,这些灯具与环境相 衬,共同塑造出优美的城市文化,也构建出了具有良好城市特色的绿色照明。 第二, 该类城市的照明系统管理有健全的体制和完善的管理方案,更有优良的智 能控制方案。 笔者这些年走访过这些城市后发现,此类城市基本没有不亮的路灯,在一些老城 区,也就是城市的一些保留建筑区,路灯因为设置时间相对较长,造成灯光相对 较暗,但是从其灯杆、灯头的洁净程度和照度测量结果都是令人满意的,能看得 出维护工作的细腻。 由于一线城市里面的人口相对较多,人们对路灯的需求也较 高,而多数三线城市里面人口基数相对较少,晚上出来活动的人也较少,特别是 点以后,基本在三线城市里面就很少看到人走动,因此为了节约电能,管理部门 将一些路段的路灯熄灭, 给道路交通和市民夜间活动安全性造成了很多隐患,人 们根本不会选择在晚上出现在这些路段上, 特别是一些城市中有些修建较早的路 段根本没有分段控制或者隔灯亮的控制方式,就选择全路段关闭。虽然节约了电 能, 但是却对正常的道路使用造成了困扰,不但早起的路灯建设没有起到相应的 作用, 而且因为晚上路灯不亮造成的损失也会大于消耗的能量。例如德阳市到罗 江县城这一国道路段, 沿线基本布满了路灯,而在笔者这来来回回的几年中基本

就很少见到这些路灯开过, 还有些路灯的灯罩玻璃被打碎也没有人管理维护,这 在世纪末期车辆较少的年代还看不到什么危害, 可是在现在这个拥有万余辆机动 车的城市,这里的情况实在堪忧,另外晚上敢在这条路上走的行人基本没有,只 有检查站会有寥寥的几路灯是亮的, 经近距离观察才发现这几盡路灯使用了一个 单独的配电系统。 类似的问题在相似的路线上都有出现,笔者认为这违背了照明 系统管理中的以人为本的原则。 问题所在 城市的建设不是一激而就, 而是循序发展的,基本每一个城市都是从小聚居带发 展起来的,其每一个发展阶段都会附带上相应的时代气息,受科技发展的限制, 城市中较早时期建立的区域使用的照明系统会较为落后, 系统改造起来也比较复 杂, 因此很多城市选择将其留存作为历史文化遗产,而小规模的系统改造也不能 破坏其基本的结构形式, 所以就造成了城市中有些地方亮度较昏暗而有些区域却 灯光詢丽。 自从改革幵放以后我国经济就一直处在高速发展阶段,而城市发展的 进程也是快到了不可思议的地步,而城市也就慢慢的不能满足功能需要,城市的 发展受到了空间的掣时, 这时需要的就是大肆扩建,在这种快速发展中很多问题 浮出了水面。 管理问题 为了尽快的满足城市发展的需要,在城市建设(扩建和改建)时投入了大量的人 力、物力和财力,大量的城市快速路、城市主千道迅速出现,与之配套的照明系 统也使用相当先进的环保型绿色照明系统, 等所有建设项目完成投入使用后才发 现, 相应的管理部门根本就没有那个能力管理,其消耗的能源和管理维护费用也 超出了城市财政承受力, 导致系统长期处于失控状态,而由于管理问题造成的资 源浪费远超过了使用新型系统所节约的能源。 人才缺乏问题 这里的人才指两个方面,第一:在照明系统设计人员构成中,没有谁是专门从事 照明系统设计的,而现在国内的照明系统设计基本是由建筑电气、电气自动化, 供配电专业等其他与之相关专业人员来进行设计, 而他们的知识基本是在实际工 作中学习和培养出来的, 由于缺乏专业深度,其设计的照明系统很难达到预期标 准,而有些小一点的工程更是由电工来负责设计安装;第二:道路照明系统管理 维护人员,此类人员构成就更复杂,基本学历不高,仅接受过简单的电工培训, 完成工作全靠管理制度和按图索骥, 照明系统维护庞大的工作量也让这些人员吃 不消, 一个人管理几个街区的照明系统附带还有其他很多方面的工作在各个城市 都屡见不鲜,如此管理岂会有效率,何时才能达到预期目标。 供电问题 我国电力网络庞大而驳杂, 早期铺设的电力网络有些承受不起城市的需要,特别 是每年的用电高峰季节与每天的用电高峰期, 每当这个时候总会出现较大电压波 动,在路灯系统中经常出现的问题是前半夜电压不足,后半夜电压超过,如果我 们在采取分时段控制的话, 后半夜道路上会出现强烈的亮暗反差,路灯光源长期 处在非正常工作状态(轻载和超载) ,这不但对光源本身有很大的伤害,而且会 造成前半夜照度不足的现象, 后半夜照度均匀度极差(造成弦光对人的眼睛有极 大的伤害)对道路交通造成不必要的阻碍。 照明质量问题 在照明质量方面,我国还存在着很多方面的问题。 首先是上面第三点说的由供电引起的照度不均问题,然后是城市中有很多

老旧设施,这些陈旧的设施在建立的时候也许比较先进,例如高压萊灯,低压钠 灯,此类灯具随着岁月已经老化严重,此类光源本来效率就较低,而使用的配套 设施也不到位,加上维护不到位等问题,这些地方就成了城市的灰暗面,亮度不 够,事故多发等等。笔者走过国内很多城市,发现大部分的城市都不同程度存在 照度不达标的角落,特别是某些非城市形象路段,灯具上布满了灰尘,虽然道路 上的照明灯具基本都已点亮, 可是那光照却完全不符合要求。例如某小城市的路 灯设置高米, 可是绿化带的树木长得郁郁葱葱,导致灯亮了却因为树叶遮挡了大 量光线使道路上显得朦朦胧脉, 从叶缝中流露出来的光也完全不能满足该处道路 对光照的需求。 其次是弦光。由于灯具类型不合理,安装位置不合适,透明玻璃罩由于落灰 尘导致透光性变差, 而随着城市的需要道路宽度的增加造成原来的灯具立杆高度 不足而产生弦光, 此类光线会致使司机眼睛过度疲劳,特别是在夜间和不良天气 中,例如在下雨的时候,光线与挡风玻璃上下流的雨水发生散射,导致司机视线 受到严重干扰的时候更易出现视觉误差,引发道路安全事故。 最后是照明级别问题。此种情况常见与某些新建项目,我国道路标准见表。 如果单纯为了追求高亮度, 将次干道按主干道的要求来建设,则不仅会导致能耗 超出预计, 而且高亮度也会导致相交道路的照度水平反差强烈。随着自然光照的 下降这种差异表现更为突出, 当车辆由较亮道路转入较暗道路时,人眼无法快速 适应,会造成短暂的视觉盲区,给交通安全带来不小的隐患。

环保问题 城市照明与城市居民的生活息息相关,而过度的光照及大肆使用的高杆投光灯, 不仅消耗能量,而且容易损害人们的视觉,干扰夜间休息,影响植被正常生长。另外, 一些维护后更换的灯具等废旧物资不能得到妥善的处理,缺乏回收的途径,造成萊污 染严重。有些城市的高流量道路交汇处由于路灯设置原因而经常出现拥堵,晚上视线 不清也容易出现交通事故, 因此城市在这些交叉路口设置高杆照明, 使用的大功率照明器具 和泛光灯罩,亮度是增加了,可是处于路口正对此灯的四五层居民楼内亮如白昼。基本除了 看书外完全不用幵灯, 而在这种环境下人很难进入深层次的睡眠, 长此以往, 健康状况堪忧。 预期达到的目标想要较好的解决上述所存在的问题需要从以下方面做起: 系统设计, 城市规 划, 旧城改造等各种情况下均首先考虑绿色照明, 管理与维护也应提到与初期投入相同的高 度予以重视,对从业人员进行系统的培训,能有一个相对较为完整的管理模式作为参考。 本文的目标是:通过本文的论述推动国家节能方针的实施,为自然环境的保护、 城市光照条件的提高、城市素质的提高出一份力,加速我国的三线城市照明系统能持 续有效的向绿色化方向前进,也能快速的适应社会的进步和我国现代化进程。预期目 标具体体现在以下方面: 提局照明质量

有专业的照明系统知识,在规划设计过程中选择正确的照明光源,通过严谨的计 算确定光源的距地高度和分布,在满足国家照明标准的前提下尽量考虑照明质量的提 高。照明系统的好坏不是片面的表现于亮度上,过高的亮度会让处于光源下的人兴奋, 紧张,容易疲劳;照明系统的好坏也不单单表现于色彩绚丽,绚丽的色彩往往会吸引 住司机的注意力,为道路交通种下安全隐患;那么是不是规模大,阵容强,照明系统 就先进,就合理了呢?也不是,规模大了,阵容强了,投资就上去了,管理维护也就 困难了,而实际效果也不会很好,反而掩盖了自然星空的美丽。而提高照明质量,只 需要在其各项指标上适度即可,合适才是最好的。 强化意识 这里的意识主要是指城市照明系统内工作者本身的节能意识,要让他们更多的了 解高效节能的意义所在。其次是城市居民的节能环保意识,很多时候由于季节因素, 天黑天亮会有时差,造成路灯晚开灯晚关灯或者早开灯早关灯,如果我们没有节能的 意识,那么就早开那么几十分钟即可造成大量的能源浪费,而如果早上关灯早了,天 空还未达到一定的亮度,就会给我们城市中早起的上班族和上学的人群造成很严重的 影响,而如果城市居民有这种意识,发现问题马上通知管理部门或者路灯管理者定期 对开关灯时间进行巡查,那么这些完全都能避免。 推进照明节电 照明节电是一个很长远的课题,照明系统是最容易实现能源节约的项目,可轻松节电以上。 我国是世界人口大国, 我国处于经济高速发展阶段, 在发展过程中不可避免的会造成资源的 浪费和环境的破坏,而先进城市由于经济能力较强,在发展过程中又不断的控制和治理,而 作为紧跟而上的三线城市,经济能力有限,只能抓住一个方面,那就是发展速度,那么我们 需要的就是在发展的同时不吝嗇于环境保护的投资, 减少城市中的电力消耗, 改善因城市改 扩建老旧设施不合理设置引起的光污染,设置专门的部门负责废旧物资回收处理。 强化管理 在城市绿色化的进程中除了使用先进的照明系统之外,管理也是其不可或缺的一 部分,管理不善容易造成多方面的问题。例如定期巡逻时敷衍了事,灯具不定时清理 灰尘,损坏的灯具也不及时更换,造成路面照度相当的低,那么汽车,行人在这里均 不会有安全的保障。不恰当的开关路灯也会造成巨大的资源浪费,虽然减少路灯点亮 的时间确实可以达到能源的节约,但是不良的道路照明完全不能给市民的夜间活动和 城市交通提供足够的安全保障,对杜绝城市犯罪也起不到相应的作用。


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