| 中国建筑科学研究院李铁楠教授：科学规划 实现更加节能的道路照明 | |
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随着LED的快速发展，国内一些地方也纷纷上马LED路灯项目，新光源的引进为道路照明提供了更大的节能空间，在应用过程中发现的问题，也使得我们有必要重溯源头，从道路照明的真实需求出发，站在城市发展及道路照明的规划与设计的角度通盘考虑如何实现更加科学、更加人性化、更加节能的道路照明。中国建筑科学研究院物理所建筑光学研究室主任李铁楠教授正是站在这样的角度和高度上对我们思考这一问题给出了一些新的启发。 访谈中，李铁楠教授指出：科学合理的照明规划是提升道路照明质量和实现节能的根本，应通过系统的道路照明规划使道路照明建设由粗放式向更加精细化的方向发展。 科学规划是提升道路照明质量、实现节能的重要基础 《半导体照明》：目前中国城市规划中道路照明的总体情况如何，存在哪些主要问题？ 李铁楠：道路照明是城市的基础性市政设施，影响着城市运行、交通运输效率和安全，进而影响着人们的生活质量和城市的整体形象。道路照明的设计和效果受很多因素的影响，包括道路类型、设施、道路环境情况、交通构成及流量等，需要用一整套技术指标来评价其质量和效果。道路照明涉及到许多专业，需要多个行业配合完成，其工程建设也涉及到多个环节，包括了设计、设备选择、施工、维护、管理等。目前道路照明面临着因技术进步、新产品引进以及功能提升所带来的照明系统自我更新等问题，尤其是LED新光源技术的应用更是对道路照明系统设计提出了诸多挑战。国家节能政策的落实，不论对于原有道路照明系统的节能改造还是新建照明系统的节能要求，都是复杂而又艰巨的工作。 至2011年，北京城区内的路灯21万盏，总功率4.2万kW，年耗电量1.48亿kWh。全国路灯近1500万盏，总功率近370万kW，年耗电量100.44亿kWh。路灯的年耗电量相当于2010年三峡-葛洲坝梯级电站发电量1006.1亿kWh的1/10，这个数字很惊人，而且会随着城市化进程的加快而增长。要实现更加节能的道路照明效果需要进行科学系统的道路照明规划。 除了进行科学的规划，保证道路照明的质量还需要有一套科学的实施途径，包括完善的标准法规体系、有效的执行监督机制、从业人员的专业素质和科学流程，同时也要满足道路使用者的需求及城市生活的要求。国内目前在道路照明建设上采用的是简单的流程性操作，往往是根据道路等级，再对照标准中的数值，按习惯性经验完成设计、施工、管理等工作。在针对性、照明质量、合理用能等方面都存有问题。 《半导体照明》：针对这些问题，从城市规划和照明设计的角度有哪些解决之策？ 李铁楠：从目前情况来看，重点应解决好两个方面的问题：建立规范的道路照明建设管理流程，对道路照明中出现的典型问题进行确认和整改。 流程的规范性主要体现在符合行政法规、城市规划、道路照明规划、标准及道路具体情况。建立规范的流程需要根据城市的现状、未来的发展、现实需要等，按照规范和标准进行立项、设计、施工、验收、运行维护并进行管理。比如要设计一条主干道，不能仅仅参照国家道路照明标准中给出的参数表格，而需要到现场去考察，根据2010年CIE115号文件的最新规定，需要考虑速度、流量、交通组成、分隔带、会交密度、停车、环境亮度、视觉引导/交通控制等因素从而确定一条道路的照明等级。国内标准也在逐渐考虑这些因素，目前主要考虑了两个因素，即交通流量和设施完善程度，这些因素的综合考虑决定了照明等级的选取。如混行严重的道路或区段采用高档值，交通流量大的道路，同级别照明中采用高档值，车速高的道路需要考虑照明级别的提升，车速低的可以适当降低照明亮度。另外，还有一些影响因素，如大型商业设施周边的道路要提高照明照度，店面亮度、设置路边停车带的道路、广告照明、道路出入口的密度等都对道路照明的效果产生影响，这些因素都应该纳入到考虑范围。 道路照明的方式通常应采用常规方式，个别地方可以采用高杆方式。需要注意的是机动车道与人行道对于照明效果的评价和要求是不同的。进行照明设计时应该形成3~5套照明设计方案，根据经济、性能、技术等方面的综合评价确定最优方案。 城市照明除了标准路段的设计，还要进行特殊路段的设计，包括道路交叉口、出入口、公交车站附近路段、人行横道等区域的照明设计需要考虑针对性照明。 道路照明设计走向精细化 《半导体照明》：具体来讲，目前道路照明存在哪些典型问题，应该如何解决？ 李铁楠：道路照明中存在的典型问题很多，这里举两个例子： 一个是灯具配光与道路路型以及照明等级的配合问题，相同级别但路宽不同的两条道路，选择同样配光和光源功率的路灯会带来亮度不同的问题，因为高压钠灯的分类只有几档，国家标准《道路和街路照明灯具性能要求》（GB/T24827-2009）规定了不同宽度的道路所对应的不同配光，在设计上应该认真执行。也就是说，只有当灯具的配光与道路宽度和照明等级密切配合时，才能保证照明质量同时有效节能。值得注意的一点是LED光源的引进是解决这一问题的利好消息。 另一个是住宅区道路的照明水平有待提高，住宅区的道路照明包括住宅小区内道路及小区和城市道路的连接道路等。住宅小区内的道路应该按照人行道路照明的标准进行评价，评价指标是平均照度、最小照度和垂直照度。尽管小区内也有车辆，但是应该首先考虑人的需求，因此可以选用街路灯。光源可以选择钠灯、金卤灯、节能灯、无极灯、LED等。杆高一般为3~6米，干扰光限值采用居室窗口的照度限值，照亮部位需要特别注意道路、楼门入口、院内开放区域、停车区域、大院入口等。 小区与城市的连接路应该按照城市机动车最低档（支路照明）要求来考虑，但需要兼顾行人的照明需求，需要满足照亮人的面部，对于路边停车带的照明也应该纳入考虑范围，灯具可以选用常规的钠灯、金卤灯、LED等。人行道路最好不要采用常规路灯，否则，在人行道路照明标准的实现和节能方面都会有折扣。此处的照明应尽量采用街路灯具，街路照明灯具能提供比较合适的“垂直照度/水平照度”，能够保证行人所需要的有效照明，同时又能控制光强绝对值。另外还应兼顾路边小区院门和两侧店铺出入口，保证行人出入时能被看见。 节能的实现很重要的一点在于设计 《半导体照明》：从道路照明整体规划与设计的角度，具体可以从哪些方面和环节实现节能？ 李铁楠：科学合理的规划是提升道路照明质量和实现节能的根本。从规划的角度，节能是一项系统工程，涉及道路照明设计和运行的各个环节，如照明等级的确认、节能设计、控制系统引入、维护管理等。 第一，全面满足道路照明的评价指标，可有效节能，评价指标不单单是平均照度或平均亮度，而是包括五个指标，全面考虑均匀度、眩光控制、诱导性等方面可以在不提高能量消耗的前提下，大幅度提高道路照明的质量。 第二，在设计道路照明方案时，要进行多种方案的比较，选择更加节能的方案，通过调配光源功率、灯具配光、照明布置方式几个因素，在满足照明效果的前提下，择优（即节能）选择合适的方案。 第三，进行控制实现节能，典型的方法主要包括，半夜灯、匹配流量的照明设置、设定型的时间区段控制、设定型或智能型的空间区段控制以及依据环境亮度模式调整道路照明亮度等级等，应根据道路具体情况和照明需要进行针对性的选择。 第四，光源方面的节能，应选择高光效、稳定、成熟的光源产品，同时还要有针对性，应根据机动车道和人行道不同的照明要求来选择相应的光源。 第五，灯具方面的节能，在配光合适的前提下，选择高效率的灯具。道路照明灯具的配光很重要，不同的光入射决定了不同的路面亮度，路面亮度是最终所需要的照明指标，应该根据道路等级和道路宽度来选择灯具的配光，而不应拿一种灯具的配光到处去用。 开展针对性的研究，充分发挥LED优势 《半导体照明》：LED新光源产品已经开始应用于道路照明领域，如何将LED新光源引入到现有的道路照明规划体系中？ 李铁楠：LED新光源路灯引进到城市道路照明中应该有一个科学的流程，首先需要全面了解新产品的性能和特点，当在某些道路或场所使用时，应该将其与现有在用的产品做性能价格等方面的比较，对产品实际应用情况、效果进行评估；先在本地的非运行道路或次要道路进行试验，再在行车道上进行试验性使用，同时进行适合性评估，然后有限度的进行推广使用，再进行稳定性跟踪，最后才可以规模性的引进使用。 LED作为第四代光源，相比传统光源有其独特优势，如更加灵活、模块化产品可实现更多档次的配光需求，更容易解决道路照明灯具配光与道路类型的配合问题。从国家相关标准的规定来看，道路照明规划中所采用的光源需要是高效、稳定、成熟的产品，而不仅仅要求其产品的高光效与节能。这就需要LED光源产品在配光、散热、驱动等方面不断提升，保证其产品的稳定性、提升产品的成熟度，为道路照明应用打好产品基础。需要强调的是，任何一种光源应用于道路照明都需要从照明需求的角度出发，遵循道路照明的客观规律进行产品的设计。 目前LED路灯多采用传统路灯的灯具形式，LED光源与传统光源的发光形式不同，传统光源是是全空间发光，而LED是在一定的角度内发光，但从道路照明的终端照明需求来看，照明效果的评价指标和照明要求是相同的，所以中间环节的灯具设计或照明设计应该有所不同。从国外所做过的实验来看，进行简单的光源替代而不做其他方面的对应调整，并不能发挥LED本身的优势。所以，对于LED这样有着鲜明特点和巨大潜力的第四代光源来说，应该进行照明灯具和照明设计方面的针对性的深入研究，以便充分发挥其优势，让LED真正为提升道路照明质量和节能发挥作用。（全文请查看《半导体照明》杂志2011年6月刊 编辑：maysoong） | |
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