深夜降低路面照度的目前最优措施
摘要：由于道路照明的特殊性，深夜降低路面照度是一项很好的节能措施。本文就目前常用的三类措施，进行分析比较后得出结论，变功率镇流器是目前最优的深夜降低路面照度的措施。既可有效节能，又满足道路照明的功能要求，需要增加的建设工程造价仅1%左右，幅度很小。希望结论能为同行起些许参考作用。
关健词：道路照明，深夜降低路面照度，节能措施
一、概述
城市道路的夜晚，通常上半夜延续白天的繁忙，车流量、人流量仍然很大，而下半夜（以下称为“深夜”），车流量、人流量都大幅度下降。由于这样的特殊性，城市道路的照明应努力与之相适应，即上半夜路面有较高的照度，在深夜降低路面照度。这样深夜可减小路灯耗电，实现节能。
为实现城市道路照明上半夜保持足够的路面照度，而在深夜降低路面照度，曾探索了多种方法。目前常用的方法有三种，在《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）第7.2.5条中已有体现：除居住区和少数有特殊要求的道路外，在深夜宜选择下列措施降低路面亮度（照度）：
1、采用双光源灯具，深夜时关闭一只光源（以下简称措施一）；
2、采用能在深夜自动降低光源功率的装置（以下简称措施二）；
3、关闭不超过半数的灯具，但不得关闭沿道路纵向相邻的两盏灯具（以下简称措施三）。
以下针对这三种措施，结合本人多年的工作经验对其各自的优缺点进行分析比较，希望能使同行对道路照明节能措施的设计与选择起些许参考作用。
二、各措施的优缺点
1、措施一，要求灯具为双光源灯具（见图1），光源及相应配套电器应有两套，即两个镇流器、两个电容器、两个触发器、两个灯泡，这势必增加电器数量，而且采购成本和维护成本增加。双光源灯具在深夜时关闭一只光源，目前主要有两种方式。方式a，每根路灯接入两回分别引自全夜灯回路和半夜灯回路的供电电缆，每套双光源灯具内的两个光源分别接至不同的供电回路；控制柜内设置光电控制器、时钟控制器或微电脑控制器，控制全夜灯回路接触器和半夜灯回路接触器的开关时间，便可实现深夜关闭双光源灯具中半夜灯的要求，实现节能；采用该方式除增加灯具内电器外，控制柜内需增设接触器，而且每根路灯需增加一根电缆，成本增加24%左右（本文计算成本时，按每根路灯综合造价1万元计算）。方式b，在灯具内安装定时控制器控制，深夜时关闭其中一盏灯的供电系统；采用该方式，成本增加5%左右。可见，采用措施一建设工程造价增加较多。
此外，双光源灯具种类相对较少，一般只有2×150W、2×250W及2×400W三种规格。对于设计人员来说，因规格较少，在功率搭配设计时，很难满足道路照明设计指标规定的要求；对于工程代建单位来说，因双光源灯具种类少，可供挑选的灯杆灯具类型、造型较单光源灯具少，采购时选择范围较窄，难以满足整体景观对路灯外形的要求；对于运行管理维护单位而言，因增加双光源灯具这一灯具类型，灯具种类增加，需增加备品备件种类，增加了维护工作量。
2、措施二，要求深夜降低光源功率，可采用有载调压变压器和双功率镇流器。
采用有载调压变压器必须征得供电部门同意，从整个供电系统的稳定性考虑，目前一般很少使用。
双功率镇流器也叫变功率镇流器，在保持电源电压不变的情况下，通过降低灯电流的方法来实现节能。此类镇流器都有两个档位，对应两种容量，从而可实现两种电流供电，见图2。
一般地，从开灯至夜晚12点，流过镇流器的电流为全电流，夜晚12点之后（即深夜），流过镇流器的电流为全电流的60%左右。因电源电压不变，在COSΦ基本不变的前提下，根据公式P=U×I×COSΦ，可知P与I成正比变化，光源功率也降至原功率的60%左右。采用此种节能方式时，变功率镇流器内配置一套控制器以实现功率变化，而且按目前市场上已有的变功率镇流器性能要求，触发器和补偿电容都应与之配套，以保证技术上的完整性。
按目前市场报价，变功率镇流器的价格较普通电感式镇流器的价格稍高一些，成本增加约为单根路灯造价的1%左右，其造价增加较措施一和措施三来说都是较低的。
3、措施三，要求深夜时间隔亮灯，要达到这一效果可以有多种方式，如：
方式a,每侧路灯采用双电缆布线，每根电缆间隔控制路灯。两回电缆分属不同回路，由不同的接触器分别控制路灯的开关时间，这种方式与措施一的方式a很接近，这种控制非常可靠，但其工程造价的增加量也非常大，通常建设各方难以接受；
方式b,在每个灯具内增加一个时钟控制器，灯具安装时间隔设置每盏灯具内的时钟控制器，保证深夜时间隔亮灯，这种方式与措施二一样需在灯具内增设一个部件，建设造价增加不多；
方式c,采用载波控制方式，但控制柜较复杂，故控制柜的造价将要大幅度增加。
无论采用a、b、c中的哪种方式，虽然都可以实现节能的愿望，但照明功能却会受到极大的影响。间隔亮灯后，杆距变为正常杆距的两倍，照明的纵向均匀度极差，斑马现象非常明显，照明质量严重下降，不能满足规范对均匀度的要求。
根据以上比较分析可知，采用措施二中的变功率镇流器是最优的。既可有效节能，又满足道路照明的功能要求，需要增加的建设工程造价仅1%左右，幅度很小。
三、变功率镇流器的应用
根据相关厂家提供的关于变功率镇流器的数据，目前变功率镇流器主要有四种规格：400W/250W、250W/150W、150W/100W、100W/70W。
在《高林居住区路灯照明工程》设计中，我们采用了华全公司生产的变功率镇流器，傍晚6点至夜晚12点，高压钠灯运行功率为100W；夜晚12点至凌晨6点，高压钠灯运行功率为70W。我们每天在傍晚开灯前、晚上10点半至11点之间及早上6点之后各记录一次路灯控制柜总电能表读数（表1）。
表1高林居住区路灯控制柜电能记录表
根据所测数据进行整理并计算测量期内变功率镇流器每天的节能效果（表2）。
表2高林居住区路灯控制柜节能效果表
采用“图3”可更直观地反映出这一结果。
根据以上数据，将每天的全功率运行功率和半功率运行功率平均，可得：每天傍晚6点至夜晚12点，平均每小时全功率运行负荷为0.52(kW)；夜晚12点至凌晨6点，平均每小时半功率运行负荷为0.34(kW)，详见图4。由此可见，调光控制器的节能效果平均达到34.6%。
从以上实测数据可看出，虽然本工程路灯容量较小，但已完全满足设计要求，深夜节能基本上都达到30%以上。该变功率镇流器较理想地实现了节能要求。
当然，本次测试还只能证明该产品的节能功效是满足要求的，但其产品的稳定性如何还未能证明，还有待于进一步地观察。
四、结论
1、从理论分析和实际应用来看，因现阶段道路照明工程中所使用的光源主要是高压钠灯，采用变功率镇流器作为深夜降低路面照度的主要方法是比较合理、经济的。该方法既可有效节能，又满足道路照明的功能要求，需要增加的建设工程造价仅1%左右，幅度很小，是目前最优的深夜降低照度的道路照明节能措施。
2、因目前相关管理部门对变功率镇流器的稳定性和使用寿命不够了解，所以在推广使用中存在障碍，希望生产厂家能进一步改进产品性能，加大宣传力度，使变功率镇流器在道路照明的节能领域做出贡献。
参考文献
[1]CJJ45-2006.城市道路照明设计标准[S].
[2]《照明设计手册》（第二版）[M].中国电力出版社,2006.
