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我國LED照明燈采用的都是二極管的機構,使光源發出的光線都能匯聚到一起,具有非常強大的聚光性。在隧道照明系統開啟的時候,光源可以集中照射到指定部位,提高了高速公路隧道的安全性。
(二)耗電量低
LED照明燈的使用,電能基本都轉化為了隧道照明的光源,使得在一定時間內的照明時間比一般的節能燈要長,耗電量低,大大的提高了電能的利用率。
(三)顯示性強
LED照明燈具有燈光顯示性強的特點,使得高速公路隧道照明的光線與人們日常生活的相近,不會導致因為進入隧道燈光過強眼睛受到刺激引起的安全事故的發生,提高了隧道照明的高效性。
(四)故障問題少
由于LED照明燈的結構是二極管的半導體元件,沒有引發故障問題的敏感部件,所以在高速公路隧道照明系統的使用過程中,應用性非常強,故障問題少,從而大大降低了高速公里隧道照明管理工作人員的工作量。
(五)沒有頻閃
LED照明燈結構簡單,操作方便和快捷,因此,在開啟的時候電壓非常低,屬于直流電源,在隧道照明過程中,不會發生頻閃的現象,提高了車輛在隧道行駛的安全性。
(六)單色性單一
LED照明燈在高速公路隧道照明節能技術的普遍運用還要一個重要的原因是,LED照明燈的單色性好,非常單一,不會對照射物造成污染,使隧道照明更安全和高效。
二、高速公路中隧道LED照明節能技術的應用
我國隧道LED照明節能技術的普遍應用,與系統控制完美的結合,大大提高了隧道照明系統的工作效率,有效的保障了高速公路隧道行駛的安全。
(一)LED照明燈的選擇
我國隧道LED照明節能技術中,對于LED照明燈的選擇非常重要,它關系著整個隧道照明系統的正常運行和高速公路的正常運轉。1、模塊選擇在進行LED照明燈的模塊選擇時,要根據隧道的具體情況和照明燈的安裝要求來執行,選擇高質量的模塊,保證LED照明燈的正常使用和隧道照明的穩定性。2、結構選擇我國LED技術的不斷發展,使高速公路隧道照明變得更有效,一般情況下選擇的都是白色燈源,與自然光相近的光度,以保障車輛在隧道行駛過程中的安全。
(二)操作模式
我國高速公路LED照明技能技術實行的是運用現代的高科技網絡技術,采用計算機和控制器之間數據的傳輸,對隧道洞內和洞外的照明進行共同控制的系統控制操作模式。高速公路分為基本段和出入口段,在建設的過程中,對不同時間段和不同天氣情況下洞內和洞外情況進行檢測,根據施工前和施工后隧道洞內和洞外的亮度,隧道的長度來設計LED照明安裝,選擇質量高和最合適的LED照明燈,保證隧道LED照明安裝工程的質量。LED照明節能技術與控制系統相結合,提高了高速公路隧道照明節能技術,保障了隧道照明的安全性、穩定性和高效性,以保證高速公路隧道車輛行駛的安全和運轉不會受到車流量和速度的影響。高速公路隧道LED照明節能技術中,合理的設計和系統控制的有效結合,具有重要的經濟價值,充分利用率LED照明的特點和優勢,降低了電量耗損率;減少高速公路隧道照明管理工作人員和維修工作人員的工作量,從而保障高速公路的正常運轉,提高高速公路運營的經濟效益。
LED發光二極管,也叫作光發射二極管(Light EmittingDiode,簡寫為LED)。是一種可將電能轉變為光能的半導體發光器件,屬于固態光源。它是利用固體半導體芯片作為發光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中載流子發生復合,放出過剩能量而引起光子發射產生可見光。近年來隨著LED芯片技術的提高、價格的降低以及相關驅動電路的成熟,使LED光源在照明領域的應用成為可能。尤其在目前全球范圍能源緊張,中央政府大力提倡“節能降耗”的宏觀環境下,大力推廣LED照明必將產生重大的經濟效益和社會效益。
1.LED光源的優點
LED的發光原理是利用半導體中的電子和電洞結合而發出光子,不同于白熾燈絲需要在3000度以上的高溫下工作,也不必像熒光燈需使用高電壓激發電子束,LED和一般的電子組件相同,只需要2~4伏特(V)的電壓,在常溫下就可以正常動作,因此其壽命也比傳統光源來得更長,可達10萬小時以上,被稱為長壽燈。因LED光源工作電壓低,所以安全可靠,人體接觸無危險。
LED光效可達200lm/w,白熾燈的發光效率是8~15 lm/ W左右,普通T-8鹵素熒光燈光效為40 lm/ W,相同照明效果比傳統光源節能很多。免費論文參考網。并且LED還有毫秒級的通斷時間,這也是一般傳統光源無法達到的。
LED所發出的顏色,主要取決于電子與電洞結合所釋放出來的能量高低,也就是由所用的半導體材料的能隙所決定。同一種材料的波長都很接近,因此每一顆LED的光色都很純正,其光譜中無紫外線,故無熱量,無輻射損失,不會形成光污染,是真正環保的綠色光源。
LED芯片大小可以根據用途而隨意切割,常用的大小為0.3~1mm左右,跟傳統的白熾燈或熒光燈相比,體積相對小得多。為了使用方便,LED通常都使用樹脂包裝,做成5mm左右的各種形狀,十分堅固耐震。
LED光源方便管理,具有集中控制和分散控制或對點進行可調節性控制等多種方式。通過控制電流調光,不同光色組合以調色,加上控制電路以達到多種動態變化效果。
2.LED照明的應用現狀
2003年6月,我國由科技部在“863”計劃的支持下,在照明領域及時啟動了“國家半導體照明工程”。免費論文參考網。2004年4月,科技部確定工作重點――發展新型照明行業,并確定福建廈門、上海、大連和江西南昌為首批四個國家半導體照明產業基地。通過“863”計劃等科技計劃的支持,我國已經初步形成從外延片生產、芯片制備、器件封裝集成應用的比較完整的產業鏈。
在剛剛閉幕的2008年北京奧運會上,科技含量最高的場館――“水立方”外表的絢麗色彩就是來源于LED照明,僅這一項,就比普通照明節電60%以上 。國家863計劃重大科研課題“國家游泳中心半導體照明規模化系統集成技術研究”和北京市的“LED在國家游泳中心建筑物景觀照明上的應用研究”兩項科研課題,取得的一系列技術突破,為“水立方”的景觀照明提供了堅實的科技支撐。“水立方”采用空腔內透光的照明方式,是目前世界上最大的膜結構建筑的LED景觀照明方案。該方案采用單顆1W大功率LED光源,光源具有長壽命、易集成、快響應、利環保、高節能、光分布易于控制、色彩豐富等特點。
據相關報道,目前山東省濰坊市實施了大功率LED照明示范工程,利用自主開發的新型高效節能環保LED路燈,大規模推廣應用城市綠色照明系統。已安裝大功率LED路燈接近11000盞,在維持道路照度相同(或更優)并滿足建設部道路照明標準的前提下顯示了非常顯著的節能效果,實測與高壓鈉燈相比節電69%,與金鹵燈相比節電70%以上。LED路燈每天節電超過2.4萬度,一年節電超過890萬度,再加上減排的二氧化硫、二氧化碳和粉塵,社會和經濟效益顯著。
更多LED照明的相關資料表明,經過2004-2006年的導入期,中國現在已有多個城市正在大力實施LED城市景觀與道路照明工程,以節能降耗面對日益嚴峻的全球能源緊缺形勢。
3. LED照明的應用前景
目前,照明消耗約占整個電力消耗的20%,大大降低照明用電是節省能源的重要途徑。LED正以其固有的優越性吸引著世界的目光。免費論文參考網。 美國,日本等國家及臺灣地區對LED照明效益進行了預測,美國55%的白熾燈、日光燈被LED取代,每年可節省350億美元電費,每年可減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%的白熾燈換成LED,可減少1-2座核電站發電量,每年可節省10億公升以上原油消耗。臺灣地區25%的白熾燈及100%日光燈被LED取代,每年可節省110億度電。
舉世矚目的2008年北京奧運會和2010年上海世博會都不約而同地以圍繞綠色節能為主題,這給中國LED照明產業的發展帶來了巨大的歷史機遇。據國內知名研究公司馳昂咨詢(Sinotes)近日的預測,在奧運、世博的強力帶動下,中國LED照明市場規模將從2007年的48.5億元快速增長至2010年的98.1億元。
在全球能源短缺、環保要求不斷提高的情況下,憑借LED照明技術的亮度高、使用壽命長、節能、綠色環保等顯著優勢,伴隨LED技術的飛速發展,使LED成為普通照明光源的時日越來越近,必將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后新的照明革命。
參考文獻
[1]國家半導體照明工程研發及產業聯盟推薦性技術規范 LB/T001―2008
[2]《中國半導體照明產業發展年鑒2006》
城市照明好壞對人民生活中有很大的影響。符合視覺功能的照明質量是保障交通安全、社會治安、人們從事生產及文化娛樂活動等不可缺少的條件。這是人類經過長期實踐得出的科學結論,以道路照明為例,我國新修訂的道路照明標準,指導道路照明工作者作出合理的照明設計,為駕駛員提供交通安全性與向導性,同時為步行者創造安全而舒適的環境,方便人民生活,降低犯罪率和美化城市環境,提高夜間道路利用率。道路照明的設計應按照安全可靠、技術先進、經濟合理、節能環保、維修方便的原則進行。下面就安全可靠和節能環保等方面進行展開探討。
1、安全可靠
當照明在城市普及開來的時候,同時也出現了光污染,但大部分人都沒有注意到或對光污染采取有效的防范措施。光污染包括眩光污染、光濫用、色彩失衡等。道路設計時,應充分考慮光污染對駕駛員的視覺影響,避免由此引發的交通事故。光污染大部分為產生眩光造成的污染。從眩光的形成過程來看,可以把眩光分為直接眩光和反射眩光。道路照明中的直接眩光來自駕駛員視界中的高亮度或毫無遮蔽的光源,而反射眩光是由視界中的強反射表面所產生的二次反射所造成的。
1.1路燈引起的眩光問題
由于路燈設計不合理,及周邊環境的照明不適當或對向車的照射造成的眩光,使駕駛員的瞳孔縮小、在眼內形成光斑,破壞視覺系統對周圍物理空間的適應狀態,從而引起不適感或視力下降。路燈強光直接照射在駕駛員眼睛上,造成不舒適眩光,雖然對環境的照亮(照亮建筑)可以減輕不舒適眩光,但由于建筑立面照明在下半夜一般都會被關閉,所以我們要在路燈設計中就要考慮解決這些問題,不能因為周邊環境已經有照亮而減輕對不舒適眩光的要求。
1.2強反射面引起的眩光問題
現代建筑有大部分采用了大面積的玻璃幕墻,而且大部分玻璃幕墻的質量都達不到環保的要求,基本上沒有考慮光污染和怎么處理光污染的問題。當建筑的泛光燈及車燈或其他的強光源照到玻璃幕墻上,就會形成一個很強的二次光源,強烈的反射光不僅對周邊環境和人員造成不利的影響,而且還給臨近的道路造成了不舒適的眩光,影響行人和駕駛員的視線,引起交通事故。
1.3另外裝飾性照明也是影響駕駛員視線的又一重要因素
在道路周邊環境的亮化照明和廣告燈光中,照明亮度應與路面及環境亮度協調,不應采用多種光色或多種燈光圖式頻繁變換的動態照明,應防止裝飾性照明的光色、圖案、陰影、閃爍干擾機動車駕駛員的視覺。設置在燈桿上及道路兩側的廣告燈光不得干擾駕駛員的視覺和妨礙對交通信號及標識的辨認。在路燈照明中顯色性能差也是影響駕駛員辨認物體的主要因素,在主干道路燈照明中,可以采用金鹵燈或其他白色光源的燈具來補償高壓鈉燈顯色偏黃的不足;現在很多廠家的路燈產品都己經有一桿路燈上同時有高壓鈉燈和金鹵燈兩種光源,這樣就可以實現顯色和照度都可以達到要求。并且這種照明方式對于實現半夜燈節能措施也比較好操作,而且不用犧牲太多照度。
2、環保節能
《城市道路照明設計標準》CJJ 45——2006規定:
(1)快速路、主干路、次干路和支路應采用高壓鈉燈;
(2)居住區機動車和行人混合交通道路宜采用高壓鈉燈或小功率金屬鹵化物燈;
(3)市中心、商業中心等對顏色識別要求較高的機動車交通道路可采用金屬鹵化物燈;
(4)商業區步行街、居住區人行道路、機動車交通道路兩側人行道可采用小功率金屬鹵化物燈、細管徑熒光燈或緊湊型熒光燈。
在現有的技術和滿足道路照度的前提下,路燈節能應注意以下幾個方面:
2. 1合理選擇燈具,定期維護保養
燈具的主要作用是把光源的光通量分配到需要的方向,以提高光的利用率和避免眩光。一般效率較高的燈具都采用高反射率的材料和先進的工藝制作,如電化拋光的高純鋁板;透光性能好的防護罩,如透光玻璃或有機玻璃;再就是密封性能要好,能防水防塵,盡可能地減少光的損失。燈具的效率是指其對光源光通量的利用率。任何材料制成的燈具對于光源幅射的光通量在經過反射和透射時,其效率總是小于1.假設同一功率的光源,一只配用效率較高的燈具,其光通量的70 %-80%得到利用,另一只配用效率較低的燈具,光通量只有40 %-50%得到利用。兩者比較,效率低的燈具其光源所消耗的功率將近30%白白浪費了,未能發揮其作用,這一點往往被忽視。因此,選擇燈具時應盡量選擇配光曲線好、效率較高的燈具。另外,燈具在使用過程中不可避免地受到污染,如反光器的鋁氧化,防護罩里外積塵生垢等等,勢必造成光的損失,如不定期維護保養,則和上述道理相同,光源所消耗的功率大部分就浪費掉了。所以,選擇燈具時要選擇密封性能達到IP55以上的燈具,以減少維護工作量。
2. 2合理科學的控制開關路燈時間
城市照明啟閉時間準確與否,也是路燈照明節電的一個主要方面。目前,公共照明時間的控制方法大致有:人工控制、時鐘控制、光電控制、微機控制等。除上述照明的控制方法外,還可采取半夜燈,當夜深人靜時,道路上車輛行人稀少,則可自動熄滅一部分燈,如一桿雙火的路燈,在下半夜時可熄滅其中一個光源或者隔盞熄燈,適當降低照明度,減少耗電量;或采用雙功率鎮流器燈具,在下半夜時燈具自動轉換為低一級功率運行。這就要求設計人員設計時,就將半夜燈的控制、線路的敷設等各種因素考慮進去,但降低照度不能低與于照度標準的一個級別。
2. 3減少燈具元器件及線路的能量損耗
我們現在采用的路燈大部分是氣體放電燈,都需要采用鎮流器。降低鎮流器的功率損耗也是節能工作不容忽視的一個方面。如250W鈉燈鎮流器質量好的功率損耗只有20-25瓦,而質量差的功率損耗可達40瓦左右。優質電感鎮流器具備阻抗穩定性和伏安性好,功率因數高,功率損耗低等特點,這樣才能穩定燈泡工作電流,延長燈泡使用壽命。如果在選用配套鎮流器時都能注意選用優質產品,那么節能效果還是很顯著的。所以在設計路燈時一定要選擇節電型鎮流器。目前,供電質量不斷提高,電網電壓日趨穩定正常,而到下半夜當用電明顯減少時,供電電壓升高,則照明用電量的功耗也隨之上升。這樣不但縮短了燈泡的壽命,也增加了不必要的能量消耗。
2. 4合理的確定照明標準
【 abstract 】 the development of economy led the development of the city, as a city street lamp a window of the representative, it is no longer just the past the dark bring light simple facilities, except for the functions of the lighting, and beautify the city the night scene function. As a member of the street lamp managers, with green, energy conservation and environmental protection of the trend, increase urban lighting energy saving technology promotion, to carry out the sustainable development of the national strategy. In this paper, only for energy saving lamp of the importance and the existing problems, and puts forward corresponding measures for anyone using for reference.
【 keywords 】 city street lamp; Existing problems; Lighting management; Energy saving measures
中圖分類號:C36文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
伴隨著社會現代化進程,我國城市市政建設飛速發展 ,大量基礎設施投入建設,新道路以及照明工程量與日俱增 ,同時城市道路照明工程也逐漸向大型化發展。在這樣的背景下 ,大量節能高效的新燈具、新光源有了極大的發展空間 ,特別是近幾年,環保政策的出臺,呼吁環保的聲勢,更突出了環保的必然性。新的綠色環保,高效節能的技術廣泛應用于城市道路照明設計、施工、管理控制系統、運行監控系統等諸多方面。另外,在生活中,我們也發現各式各樣路燈的燈光五顏六色,可見現在路燈已經成為現代城市發展的標志之一,盡管城市道路照明設施種類繁多 ,要求具有的功能也各不相同 ,但是,不管照明系統如何改變,最終它的建設都要符合國家相關的標準要求,要做到車輛行車安全通暢、行人具有安全感。同時,又能使城市路燈照明系統體現出一個城市的文明風貌,現代化程度以及環境美化程度。任何一項優良的城市道路照明工程,都是依靠設計者和施工者的共同努力做出來的,工程在設計過程中要全面考慮各種可能出現的因素并且準確確定相關的主要技術參數,在施工過程中,要有科學的管理方法、良好的技術設施和經驗豐富的施工團隊等備受同行高層領導者的重視。本文就根據目前我國城市道路照明系統的發展現狀和出現問題,談談城市路燈節能措施及必要性包括近幾年新提出的“綠色照明”理念。
二、我國路燈照明節能的必要性
電能是應用最廣的一種能源方式,也是能源消耗中最主要的組成部分。電能作為“十一五”規劃十大重點節能項目之一,綠色照明顯得越來越重要,因而要節能,節電很關鍵。城市路燈照明系統的耗電量相當大,因此,道路照明節電開始越來越受到人們的廣泛關注。
三、現階段我國路燈照明存在的問題
伴隨著經濟的發展和人們生活水平的提高,人們越來越追求高品質的生活。因此宜家生活的改善促使了城市路燈的發展,現價段很多大中城市都在進行城市燈光亮化工程、燈光景觀工程,紛紛提出要讓城市的夜晚亮起來。再滿足夜間道路照明需要的同時賦予城市路燈更多的照明功能, 但是這從很大程度上加大了城市能源消耗,在美化城市夜景的同時也帶來了一些新的問題。盡管 LED 白光技術有了突飛猛進的發展,但是如果要將 LED 燈用在城市照明系統中還有不少問題需要解決,所以目前,高壓鈉等仍然是城市照明系統的主要照明工具。針對高壓鈉燈,有兩種節能方式 :1)采用半夜燈 ;2)采用調壓的方式。半夜燈節能方式是最早的也是最直接的節能方式。半夜燈是指在后半夜人流量和車流量較少的時候 ,關閉一部分燈以節約電能的方法。這種方法優點是投資小,操作簡單,但最大的缺點是道路照明不均勻,并且無法解決路燈壽命降低的問題。采用調壓的方法不但可以做到節能 ,還可有效延長燈具的壽命 ,是一種比較理想的節能方式。傳統的調壓法節能包括 :1)晶閘管斬波型照明節能方法。這種方法對照明系統的電壓調節速度快,精度高,還可以實現可分時段,實時調整,同時具有體積小,成本低的好處。但這種方法會產生大量諧波,對電網有諧波污染,危害極大,因此不適宜用在照明電路中。2)自禍降壓式調控方法。這種方法可以避免出現諧波污染 ,可靠性也比較高 ,但不能升壓和穩壓,只能固定的降壓,因此也不能推廣使用。現在的道路照明設備大都是以氣體放電為主的,在這種情況下,采用交流斬波調壓節能方法很具有可行性。這種方法不會造成諧波污染等后果,同時也可以穩壓,降壓,大大延長了燈泡的使用壽命 ,因而也降低了照明系統維護的成本。從這個角度來說 ,此種方法符合電力電子技術的高頻化和低污染發展方向,將會得到越來越廣泛的應用。目前,還出現了一種新型的節能方法,智能路燈節能方法。它有效克服了傳統節能方法的缺陷,具有以下幾個突出的優點 :1)優化電力質量 ,大大節約了照明用電 ;2)有效保護電光源,增加其使用壽命 ;3)適用性較強 、可靠性較高 ;4)綠色環保,污染小。
四、路燈照明管理
要知道合理的科學的照明能源管理也是占有很大的作用的。即使有了節能燈具的使用,也要配合科學的照明能源管理才能達到節電的效果。我們可以把新技術合理運用到路燈照明的管理工作中,不僅可以創新管理模式,同時也可以減少故障發生的次數,降低維護強度。比如,可以把單片機技術、傳感器技術、無線通訊等技術應用到道路照明管理中。實現路燈照明的智能化。例一:單片機(AT2051)+ 光敏傳感器 + 時鐘控制(DS1302)利用光敏傳感器了解外界自然光的光照情況,參考時鐘控制芯片送來的時鐘參數,用單片機來做判斷,按預設時段并結合自然光照情況實現單個路燈的智能化控制達到節能效果,如下圖所示。
五、我國城市道路照明節能的措施
為促進社會經濟的發展,節約能源,城市道路照明系統節能的途徑都由不同的研究人員提出,方法很多。總結下來,節電效果較好的有合理地選擇光源、科學先進的照明系統設計、照明控制系統合理和定期維護等幾項。在選擇光源方面,選用節能效果好的光源和燈具是第一步,選擇標準包括經濟性好、維護費用低、發光效率高、使用壽命長和顯色性好等等。目前,高壓鈉燈由于其技術性能穩定和維護系數高等優點,已經成為了許多城市道路照明光源的選擇。合理的道路照明設計對于照明節能很重要,在設計前要充分做好調研工作,然后在遵循國家相關規范和標準的前提下,仔細考慮道路照明情況,道路交通情況和照明設施選擇等等問題,最后再著手設計,否則圖紙設計不當,會造成大量人力物力和財力的浪費。路燈的控制設置要合理,爭取做到控制方便、準確并且安全,實時性高,這也是路燈照明節能的一個重要方面。在道路照明系統節能過程中要做到降低照明線路無功損耗和縮小供電半徑。因為當無功電流通過線路系統時,由于導線上有電阻會造成電能損失,并且損失會隨著功率因數的降低和電力的增大而增加,最終導致路燈亮度降低,照明質量不能保證的問題。適當縮小供電的半徑,可以減小電壓降,因此供電半徑一般選在 500~800m 為宜。為了更好的節能 ,定期對路燈系統和燈具維護時必須的。在檢修過程中,拆除有潛在隱患的燈桿,更換低效率的燈具,可以最大限度的發揮燈具的照明特性,節約能源。
六、城市路燈的“綠色照明”
隨著全球性環保意識的增強,世界各國,尤其是發達國家和地區,對綠色照明的應用將更加普遍。現代化綠色照明系統。對于保護環境、維護生態平衡、保護人類健康都具有重大意義。而“綠色照明”正是從節約能源、保護環境的這一角度提出來的 ,它的實施宗旨就是要大力發展和推廣高效照明工具 ,節約能源 ,并且營造一種經濟、舒適、安全環保、有益于改善人們生活質量 ,提高人們工作效率的照明環境 ,來滿足人們對照明質量、照明環境的更高要求。
七、結論
能源是人類生存和發展的重要基礎,經濟的發展取決于能源的發展,在中國和世界上大多數國家面臨的能源危機,因而節約能源是加速我國經濟發展的重要途徑,從而城市道路照明設計部門的各級領導和設計人員都應該根據科學發展觀中建設節約型社會的要求,積極探索城市道路照明系統節能的方法 ,對路燈節能給予高度的重視。作為一名工程師,在路燈管理方面,必須要綜合考慮技術科學先進、經濟性好,節省能源,安全環保等因素,再根據實際情況,合理選擇適當的電氣設備。除此之外,城市道路照明系統應該大力推廣和使用節能高效照明產品,運用先進的控制方式,使相關人員在不追加或少追加投資的前提下盡量取得顯著的節電效果 ,并且設計出技術領先、節能高效環保的城市道路照明系統。
【參考文獻】
[1]袁增義.路燈機構面臨的機遇與挑戰——試論路燈在電力 緊張與建、管、養分離條件下的出路.海峽兩岸第十一屆照明科技 與營銷研討會專題報告文集,2004.
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
一.前言
對不同省份的隧道管理部門的隨機調查中我們發現,隧道供配電及照明系統所花費的電費已經是公路隧道建設運營管理中最主要的開支。隧道的照明安全是不能忽視的,但是如何在保證隧道供配電及照明系統正常、安全運行的情況下減少電費的花費、降低隧道管理部門的成本投入,同時降低我國的電能消耗,已經成為各個省市隧道管理部門共同面臨的難題,也是迫不及待要解決的問題。縱觀我國目前的隧道供配電及照明系統技術,多數采用的是高功率因數的供配電和照明工具、合理安排配電房的位置、縮短供電電纜的長度、在隧道的兩側鋪設反射率較高的裝修材料等等。從這些所有使用的方法來看,雖然有些方法能起到較好的節能效果,但是從整體來看,仍然存在較高的電能浪費的情況。
目前國內隧道供配電及照明技術的發展
我國隧道照明節能技術與國外先進水平相比,存在一定差距,主要表現在以下方面:
1、控制方式智能化水平低,未從不同的工況考慮不同的照明方案;
2、未考慮隧道照明顯色性與照度、亮度之間的關系 及光源的等效亮度、中間視覺、司辰視覺等新興視覺理論應用于照明參數的研究;
3、未考慮照明系統的分期實施;
4、規范存在一定缺陷.現行規范忽略了對中、短隧道照明的論述;
5、隨著新型照明技術的迅速發展, 有必要研究其在隧道內的應用性,如LED燈、電磁感應燈;
6、未系統性地考慮照明節能
三.我國隧道供配電及照明系統中節能技術的應用現狀
1、隧道供電針對長大隧道供配電技術的專項研究較少,比如公路隧道供配電節能與管線優化配置、中壓供電技術在長大和連續公路隧道中的應用、通風與照明供配電綜合布線系統、連續隧道變電站的合理布局、適應交通量增長的供配電系統分步實施方法、節能型供電線纜和設備對比。
2、變壓器大馬拉小車現象突出,大多數投入運營的隧道變壓器負載率都在10%—30%左右,造成極大的資源浪費,也造成隧道運營期間費用偏高。
3、低壓配電電纜初期投資和運營費用高
隧道內低壓配電電纜為長距離供電,設計者一般都按電壓降進行電纜截面的選擇,由此確定的電纜截面遠遠超過按經濟電流選擇的電纜截面。目前,供配電設計人員受隧道內環境污染嚴重思想的影響, 通常將隧道變電所設置在隧道洞口外,因此造成隧道內低壓配電電纜更加長距離供電。隨著電纜主要源材料鋼材價格不斷上漲,電纜價格高居不下,沒有從設計上考慮低壓電纜工程造價 同時,設計者往往忽略了長距離供電的低壓配電電纜有功和無功損耗都是比較大的,造成長期運營的浪費。
4、系統方案差異大
由于設計者對隧道用電負荷的重要程度理解不同, 國內沒有相關設計手冊, 因此不同設計者的隧道供電系統方案差異很大,不便于隧道運營管理和維護。
四.我國隧道供配電及照明系統中存在的問題
1、現有隧道照明控制營運中節能與安全的矛盾突出
一些地方的營運者為了節省隧道供配電及照明系統所產生的電費,往往在設計的時候都主動的避免采用自動控制,而是較多的采用手動控制的方式進行工作,制定了專門的開關隧道燈的時間,再由人工在規定的時間里進行控制。但是
由于隧道一天里弄內外的亮度變化很大,人工根本無法進行精確的掌控。司機也
很有可能在規定熄燈的時間里通過隧道,所以很有可能造成事故。有過隧道駕駛經驗的人都知道,在車子通過隧道的全程中,由于洞內洞外亮度的不一致,在剛進入隧道和要出隧道口的時候,人的視覺會出現短暫的“黑洞效應”,短時間內無法看清楚前方的路況,這時候如果前后方有車輛或者駕駛不當的時候,就非常可能出現事故。這對隧道的照明就提出了非常高的要求。但是如何在提供較好的照明前提下又適當的節省電能,這已經成為一個非常尖銳的矛盾。
2、現有隧道照明控制模式設計,在實際運行中存在很大的電能浪費
目前,隧道照明設計者依據規范通常把隧道分為入口段、過渡段、中間段和出口段等四個段來設計照明,其中過渡段有兩個,分別設計在中間段前后。各段的長度和照度是從全年行車安全要求出發,對洞內最大照度的設計是以全年洞外最大亮度和最高行車時速來確定隧道內各段的燈具功率和燈具分布密度。能夠實現照明自動控制的非常有限,通常因線路布線回路的限制,只能做到2、3級人工或自動控制,對于如天氣、車速、車流量等參數只是在設計階段給予以最大值考慮,最終各段照明的長度和照度也始終是處于最大值狀態。對于天氣、車速、車流量等時變參數無法從宏觀上對整個隧道的照明進行自適應方式調制。因此,目前這種傳統設計與使用的隧道照明系統存在著大量電能浪費問題。
3、隧道供配電系統設計中存在著諸多不合理因素
目前國內隧道普遍采用的供電系統模式為:在隧道洞口設置10/0.4KV變電所,采用0.4KV低壓線路向隧道內的用電設施供電。采用這種方式供電的隧道,供電距離有時會達到1000米甚至更遠。設計中變壓器容量的選擇一般參考的是隧道內和隧道洞口所有負荷的容量總和,并考慮一定的預留。隧道尤其是長隧道中具有相當數量的射流風機,但大多數時間這些大功率設備未處于運轉狀態,隧道的照明燈具出于節電考慮在實際運營中也通常沒有全部打開,隧道的用電負荷還包括洞口消防水池的水泵等不常使用的大功率設備。上述變壓器的選型原則和實際運營情況的矛盾就造成變壓器長期處于低負荷的不經濟運行狀態之下,造成了大量的變壓器鐵磁損耗。更有甚者在個別項目中由于變壓器容量選取的過大,其損耗的百分比已經接近實際用電的負荷。
4、大量高能耗燈具的使用
目前,我國國內的隧道供配電及照明系統中主要以高壓鈉燈作為光源,它的特點是配置了電感型鎮流器,它對電壓的要求比較高,使用壽命短,功耗高,并且色性較差,燈具本身無法對光強進行控制。所以,為了保證隧道的照明,一般要配置多條照明回路,導致了電纜數量的增加,提高了故障率,增加了施工過程的難度和施工時間。
解決高能耗問題的幾種方法
1、優化變壓器的配置方案。
變壓器運行損耗的大小很大程度上取決于容量及同樣負荷容量下變壓器個數的選擇。在供配電的設計中應當將各種負荷按照其運行的時間規律來進行分類,并為不同的負荷單獨配備壓器
2、采用新型的節能型燈具。
研發能替代高壓鈉燈的綠色節能型燈具是目前隧道節能的一個突破口。
電磁感應燈:
白光LED燈:L印光源具有節約能源、污染少、光指向性好、壽命長(約為8萬小時)、低電壓、反應快的特點,在隧道誘導系統方面的應用有很大研討空間。
電磁感應燈:它是一種全新的照明光源,具有高光效、高顯色、環保、長壽命、節能、安全、性能穩定的特點和優勢,一般用在景觀照明燈、室內照明,尤其當被照物有較高的顯色要求時,能充分發揮它的優勢。同時,它的光不刺眼、無污染、無眩光,這對隧道供配電及照明系統有著重要的意義。
3、優化燈具布設的設計
在隧道供配電及照明系統的設計中,我們一般設計的時候,會在隧道的兩頭安裝較多的燈具,中間段的燈具安裝的較為少一些,但是由于不同隧道的長度和情況對照明的要求是不一樣的,我們在設計的時候就不能片面的按照我們的常規設計來,要具體的情況具體對待,充分考慮到車速、車流量、隧道長度、隧道亮度、洞外亮度等情況,優化燈具布設的設計。
4、改進供配電系統的設計,更合理的進行設備選型。
中壓供電模式在長隧道和隧道群中應用的推廣。改變以往在長隧道兩端洞口設置10/0.4KV變電所的設計模式,而采用10KV中壓進洞的供電方式。中壓供電是國外已廣泛應用于道路機場、隧道等長距離照明供電的一項技術成熟、設備先進、系統配套的專用型供電設施。
結束語
對于隧道運營節能, 國內業界還任重而道遠,無論是相關政府機構、高速公路建設業主、管理部門,還是相關科研設計從業結構與從業人員,都需要從人力、物力、財力各方面加大投入,在保證交通安全的前提下,為建設節約型社會作出應有的貢獻。
參考文獻:
[1]高遠望 隧道供配電及照明系統中節能技術綜合應用的探索 [會議論文]2006 - 第八屆中國高速公路信息化管理及技術研討會
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
一、LED光源、燈具的優點及靈活性
(一)LED光源概述
LED,即半導體發光二級管,其單位體積小,在顯示屏、交通訊號顯示、汽車工業、建筑行業等方面獲得廣泛應用。LED光源在應用中,其功能性較強,發光效率高,光線質量強,且LED光源光色純,光束集中,響應快,其藝術性較強;LED光源多采取低電壓低電流驅動,功率因數接近1,耗能低,可以有效節約能源;LED光源內不含有有毒成分,廢棄物可以有效回收利用,屬于一種無污染光源,綠色環保,是21世紀必不可少的環保照明用品。一般低功率白光LED壽命在3萬小時以上,高功率白光LED壽命在2萬小時以上,彩色LED壽命則在5-10萬小時范圍內,其壽命長。綜上,LED光源相對傳統燈性能而言,其符合綠色環保要求,綜合性能較好,具有較強的競爭優勢。
(二)LED燈的“隱蔽”性
LED光源其單位體積較小,結構設計緊湊,應用方式靈活,能夠在狹小空間范圍內投光,便于隱藏,也可以組合應用多顆粒LED光源構成光源線或面或其他造型,美化景觀及建筑環境,提高其藝術效果。LED燈的“隱藏”主要分為點式隱藏、帶式隱藏與面式隱藏三種形式。其中點式隱藏為:于天棚設置燈槽并安裝單個燈具,根據實際需要,選擇多顆LED組合為大功率光源;帶式隱藏:于天棚四周設置燈槽并安裝LED條形射燈,通過多顆彩燈LED光源構成一列或多列,采取串聯方式進行設置,由上而下照明;面式隱藏:一般建筑中,天棚、外墻面及地板為主要照亮發光面,應用LED光源,于窗戶內沿或支架上設置線性發光條,營造出良好的裝飾效果。
(三)LED燈與建筑一體化
在現代建筑照明設計中應用LED,可以實現建筑與照明一體化,要求協調建筑空間、建筑構件與燈具等因素,合理協調組織,相互促進,應用科學措施解決存在問題。LED燈與建筑一體化中,其中大面積顯示屏應用效果尤為突出。當前,LED形狀大多表現為圓形,其呈現外觀多為圓形排列構成,與外包殼結合形成視覺造型。LED燈與建筑構件相結合,在照明設計中應綜合考慮燈具與建筑構件和諧性與藝術性。LED燈本身存在著裝飾性,可以在中空管線中形成線性發光條或發光帶,在建筑立面構件中設置于夜景裝飾部位,從而形成與建筑為一體的線性發光條。
二、LED照明在多設計領域中的應用
(一)LED室內照明設計
建筑室內環境照明應綜合考慮設計目標,合理應用技術措施及藝術手段,對室內設計環境及空間等因素進行充分分析,應用創造性思維,打造出符合工作、生活、生產功能需求,滿足人們心理及生理要求的室內照明環境。在建筑室內進行照明設計時,應遵循以下原則:從視角角度,要求室內照明設計可見度較好,保證其照度合適,亮度分布均勻,避免出現眩光;從心理角度,要求室內照明設計氛圍符合環境功能要求。
(二)LED室外照明設計
室外照明在提高城市活力,保障夜間車輛通行安全及效率,保障行人安全等方面發揮著重要的現實意義,室外照明延展了人們的夜間生活時光,豐富了城市居民休閑及娛樂活動。建筑室外照明設計,是通過燈光照明塑造景觀效果。人們對建筑室外照明需求可以分為基本需求、感官信息需求及精神審美需求三個方面,按照人們的需求不同,可以將室外照明劃分為安全照明、功能照明與景觀照明三種類型。其中安全照明與功能照明屬于基礎性照明,景觀照明側重滿足人們的精神需求,給人帶來精神上的享受。
1.道路照明設計中LED的應用
進行道路照明設計,其目的主要在于:保障車輛行駛安全;方便行人辨別方向、識別障礙物,提供安全感;改善夜間環境。道路照明設計為夜間車輛及人員提供安全舒適的光環境。考慮到道路照明持續性及其能源消耗較大,為此,在道路照明設計中應用LED,可以有效節約能源,保護環境,提高城市形象。城市道路照明規劃設計應建立于城市發展規劃的基礎上,并綜合考慮電力規范,保障道路設計的科學合理性,能夠有效的減少資源浪費。
LED城市道路照明設計主要內容為:按照道路級別、交通密度、交通控制措施、城市規模及是否為旅游城市等合理選擇照明標準值;在道路照明設計中考慮誘導性因素,如道路燈桿、燈具、中心線等屬于視覺誘導性因素,照明燈光、光源色及排列等為光學誘導性因素,確保道路照明設計其誘導性良好;為駕駛人員提供良好的視覺舒適感與可見度;安好道路級別與道路周邊環境合理選擇光源。
2.建筑外觀照明設計中LED應用
建筑外觀照明屬于城市規劃與城市建設的重要部分,其照亮建筑物的方式主要分為泛光照明與內透光照明兩種方式。其中LED泛光照明即立面照明,屬于一種應用較為廣泛的建筑外部裝飾照明方式,如國際著名景點埃菲爾鐵塔、巴黎圣母院、凱旋門等建筑均采取泛光照明方式。LED投光燈光色好,立體性較強,其藝術效果較明顯。LED透射式照明,以其功能特點為標準可以分為裝飾性透射與功能性透射兩種形式。上海金茂大廈就是采取內透照明方式,讓整個建筑通透,提高了建筑外觀效果,且便于維修,綜合效益良好。
3.景觀照明設計中LED應用
景觀照明結合了自然及美學,是對夜間景觀環境的二次藝術性創造,可以營造出抒情的生活環境,改善人們生活質量。LED光源其柔和光色在景觀照明設計應用中藝術效果十分突出,不僅可以為人們提供良好的視覺環境,還可以有效協調光色,增強景觀藝術美感,陶冶情操,滿足人們審美需求、心理需求。如在庭院燈光小品中應用LED,采取柔和的顏色,產生視覺享受,豐富情感。
三、結語
LED光源單位體積小,功能性、藝術性,且綠色節能,因其有突出的特性,在照明市場中占有重要地位,逐漸在各領域得到廣泛應用。在現代照明設計中應用LED,其綜合效益突出。本文在概述LED光源的基礎上,重點對LED在照明設計中的應用進行研究。LED在照明設計中分為點式隱藏、帶式隱藏與面式隱藏三種隱藏方式,將LED燈與建筑一體化,能夠有效提高照明效果,并從室內與室外兩個角度,對LED在現代建筑設計中的應用進行分析。實踐證明,LED光源在照明設計中應用效果突出,綜合效益良好,未來應用前景廣闊。
參考文獻:
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城市夜景亮化是商貿興旺,旅游發達,文化繁榮,城市的現代化建設和人們生活水平提升的需要,總而言之,這是社會物質文明和精神文明進步的體現。城市夜景亮化是為了描繪星空下都市的環境美,因此是我們一貫所努力追求的現代化城市環境美化的內容之一。通過一個城市的夜景照明,可透視該城市的經濟繁榮,人們的精神與文化生活水平。城市夜景亮化是運用各種發光器件,結合電氣、電子和微電腦技術,根據科學和藝術的用光設計和色彩構成原理,創意城市夜幕中具有觀賞價值的燈光藝術景觀,以美化城市夜環境的藝術氛圍。因此,藝術性應該是城市夜景亮化一個首要的評價原則。在常規的照明設計中,如車間、廠房、教室等室內照明設計和體育場、碼頭、道路等室外照明設計,主要追求滿意的照度指標、照度均勻性、合理的顯色性以及合格的眩光指數等。而在城市夜景亮化的設計中,主要是對城市的景觀進行燈光的藝術創意。
同時,事物都具有兩重性。城市夜景亮化的發展是為了美化城市夜環境。但是,如果不重視科學合理用光,就會造成對人有害的眩光或光污染,對人的視覺造成嚴重干擾和傷害,對人們的工作和生活造成不良影響。所以我們應合理地選用設置照明器材,合理研究被照射對象的反射特性,合理采用防眩光技術和設置各種廣告。城市夜景亮化需要選用各種照明器材對景觀進行燈光的藝術描繪。但是如果不科學合理的設置照明器材,不注意燈具外形及其色彩,不注重固定架體或桿件的品質,將會破壞景觀原有的藝術形象,從城市環境美化的要求來看,城市夜景亮化的設計,應該要求白天美化、晚上藝術亮化。不能只顧晚上亮化,而損害景觀在白天的藝術美。環境美在白天和晚上應該是統一的。
由于城市整體夜景照明發展迅速,受到技術、產品、經濟、管理和社會環境等多方面的限制。如何裝點城市的同時,注重保護自然景觀,節約能源,減少污染,使人們生活在一個自然、清新、美好的環境中,在城市亮化過程中還有許多值得研究探討的問題,本文就我國城市夜景照明發展中出現或要注意的問題提出膚淺看法,供大家探討。
應該說,對一個城市亮化工作首先應考慮總體規劃,即在充分了解城市的地位、歷史、人文、建筑等內涵的基礎上,根據城市的特色進行城市的總體規劃。由于城市亮化受到所在城市的能源和財力的制約,現在一般大中城市的夜景照明往往是各主要建筑物物業單位自行作主,各建筑物間的照明缺乏整體協調性,看上去整個城市夜景分散零亂,沒有主次和特點,所以要想搞好一個城市的夜景照明,在電力與資金條件許可的情況下,首先得設計出一個夜景照明的總體方案和規劃,形成該城市的夜景照明風格,然后再按照夜景照明的基本規范和標準,確定不同場合的照度和亮度水平,以及色調匹配和照明方式等。以下分不同照明場合介紹有關亮化工程的一般規范方法和提供一些建議。
1城市道路照明設計
據有關部門統計,我國路燈總數大約為250萬盞,其中鈉燈約占40,我們認為:I)在道路照明設計中應首選高壓鈉燈,提高高壓鈉燈的普及率;2)繼續提高城市主干道的照明水平,逐步向國際大城市照明水平靠攏;3)充分注意眩光問題,特別是居民區的道路照明;4)加強對照明時間的控制和管理,采用新型節能控制器。
2城市商業區照明設計
商業照明設計中主要考慮一般照明和重點照明。一般照明包括商業區的道路照明和景觀環境照明,現大多采用庭園燈、步道燈、草地燈、彩色噴泉等襯托整個商業區的氣氛。按CIE有關標準,商業區道路的照度標準為5 1m-25 lm,從目前情況看,我國大中城市的主要商業區道路的照明基本上與國際標準接近,不過也有個別地區道路照明低于該標準。商業區的重點照明包括櫥窗、店頭、商品、商店內的照明等。大多采用霓虹燈,熒光燈,鹵鎢燈,白熾燈,緊湊型燈,大型超市也有采用金鹵燈的,現在新型商廈的照明照度一般在300 lm以上,采用光源的直管型熒光燈和緊湊型熒光燈為多。我們建議在對商業區建筑進行照明設計時要考慮:1)商業建設內部照明形式的多樣化,大型商廈不同的銷售區域或各種專賣店有其不同的功能和特點,不同的場所,不同的商品和商品不同的展示方式所要求的照度水平和分布,以及對色調、顏色、明暗分布都有不同的要求。2)商業街景的照明是要進一步渲染和突出商業建筑的個性特色,體現建筑本身豐富的文化內涵,追求一種格調高雅的享受空間。3)實現照明設計的節能化,商業建筑照明是城市照明用電的大戶,目前節能型照明光源和器具的產品也日見成熟,所以商業建筑的照明應嚴格按照國家標準規定的照度要求,合理選用高效的照明器具。在購物空間內,提倡減弱背景照度,實現光源的低位布置。
3街道景觀建筑立面照明設計
建筑物夜間照明設計應考慮諸多因素:1)全面了解建筑物的使用功能,建筑輪廓,周圍環境,表面材料,業主的設想;2)對建筑物選定照明的主位,確定表現手法,選擇合理的照度,合適的光源、燈具,進行藝術創作。一般現代建筑物的景觀照明采取的方法有泛光照明,輪廓照明,內透光照明和特種照明。
夜景環境照明的配電設計大多數是在原有建筑和環境的基礎上進行二次設計的。而設計人員很大一部分不是專業設計人員,燈雖然亮了,但照明配電卻存在嚴重的事故隱患和配電控制的不合理現象。歸納起來有如下幾個方面:
1)斷路器的整定與線路負載不匹配。整定值過大導線截面過小,起不到保護線路和照明器具的作用,事故發生時不能有效跳閘。2)照明器具沒有保護接地的安全措施。3)線路敷設不執行有關規范、規定的要求。4)控制方式單調,有的甚至連接觸器也不設,采用手動合斷路器的方式操作不方便也不安全5)室外配電箱沒有采用防雨防腐及安全措施。6)高層大樓的照明器具和線路未采取防雷保護措施。
上述問題,我認為主要原因有3點:a.從事照明設計的人員很多不是電氣專業人員。b.工程沒有實行招標制度,或者雖進行了招標,標書中對配電控制沒有提出具體的要求。c.沒有認真實行施工的監理和質量檢查制度,尤其是一些“三邊”工程
伴隨著大規模照明工程的開展,照明控制技術也得到較快的發展,很多大中型照明工程應用了智能控制技術,增強了照明工程的藝術表現力,提高了管理水平,降低了管理人員的勞動強度,有效地節約了能源。但是,也有很大一部分照明工程,由于種種原因,照明控制相當落后,還停留在手動控制方式上,而且設備的選型和供電線路不合理,成為照明工程中的遺憾
照明控制是夜景照明工程中的重要組成部分。照明電子技術的發展,使照明控制技術發生了質的變化,已從過去的手動控制發展到今天的智能控制。
中圖分類號:TM923 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 12-0000-01
隨著綠色照明戰略的提出,很多公司越來越重視對高效節能電源的研發。從近幾年的發展來看我國的節能光源技術取得了很大的進步。LED作為一種高效節能光源的典型代表,通常被運用于戶外照明,然而隨著技術的不斷發展與革新,它在普通照明領域的運用受到越來越多的人的關注。在現代樓宇建筑行業,人們開始逐漸利用LED的各項技術及性能優勢來代替傳統光源。基于此論文結合自身的工作實際對LED光源替換傳統光源的必要性及可行性進行了較為系統的分析。
一、傳統光源與LED光源的特點及運用分析
(一)傳統光源的特點及運用分析
傳統光源的概念是相對新型光源的概念而言的,主要指白熾燈及氣體放電燈為代表的普通照明光源。白熾燈主要是通過燈絲的發熱產生發光效果的,而氣體放電燈是由氣體、金屬蒸氣或幾種氣體與金屬蒸氣的混合放電而發光的一類燈型[1]。
(二)LED光源的特點及運用領域分析
LED 光源作為一種新的光源的代表,主要被運用早路燈照明、辦公室照明及LCD 背光。LED光源作為路燈照明不僅發揮了作為光源的作用,同時,因為其具有色彩豐富,顏色純正的特點還起到了美化城市的效果。近些年來,由于具有使用壽命長、安全性能高、產生光衰現象的優勢,還被運用到辦公照明中[2]。至于在背光領域的運用主要是因為LED光源具有顏色豐富、響應快、亮度調整靈活、無干擾等優勢。
二、LED光源相比傳統光源的優勢分析
(一)LED光源節能環保
一般來說,在相同的工作強度下,LED光源與相同光效的白熾燈相比節能效果大概要高出百分之八十左右,與相同光效的節能燈相比,其節能效果也要高出百分之五十左右,由此可以看出,LED光源的節能效果非常明顯,具體的光參數如下所示(表2-1)。在能源壓力如此巨大的今天,LED光源必然會代替傳統光源成為新一代的光源寵兒。同時,與傳統的照明燈具相比,LED 燈具有較高的光率,而且不像傳統光源會帶來汞、鈉等有害環境的物質。
(二) LED光源響應速度快且壽命長
LED 光源最常見的用途是作為汽車的信號燈,而能作為汽車信號燈的光源必須具備響應速度快的特點,不然很容易造成交通事故。同時LED光源的使用壽命可以達到五萬小時到十萬小時之間,這么長的使用壽命一般的傳統光源是無法達到的,按平均壽命水平看LED光源的壽命大概是傳統照明燈壽命的10倍左右。
(三) LED光源顯色性好且應用靈活
通過對LED光源與傳統光源發出的光的屬性分析,可以看出LED光源發出的光更加的漂亮,光源的顯色性能非常好,而且顏色也更加純正、豐富。另外,LED光源能夠以紅色、藍色、綠色等為基礎,根據實際情況的需要,采用一定的技術設置出多種不同樣式的圖案來,而且光的效果及亮度可以隨需要進行調整。這也是LED光源被大量的作為舞臺光源的一個很重要的原因。
三、LED光源取代傳統光源在樓宇建設中的運用
通過上面兩章的分析可以看出,LED光源較傳統光源具有非常明顯的優勢。而且LED在樓宇建設中運用主要是通過新型LED 混光、混色技術等來美化建筑,滿足人們對建筑環境照明個性化的需求。例如:LED廣泛運用于樓宇中餐廳酒店的照明系統中,可以通過使用暖色調的白光LED 作照明光源,使整個餐廳看上去明快整潔,也可以使用色溫較高白光LED 組合營造高雅的就餐環境,如果想提高食物的色澤度,則可以選擇適當波長的紅綠藍三種顏色的LED等。但就目前而言LED光源取代傳統光源在樓宇建筑中的運用,僅僅局限在樓宇裝飾方面,其他方面的運用還是不夠廣泛。造成這一現象的原因只要是發光效率及價格方面。
LED光源要取代傳統光源廣泛運用,必須要在傳統照明中具有明顯的節能效果。LED光源之所以能在交通燈、建筑裝飾、汽車警燈等領域得到廣泛的應用,就是因為其效率高、節省電能。但是通常的照明光源多為白光,只有白光LED的發光效率遠高于熒光燈達到150-200lm/W才會有明顯的節能效果[3],據報道,荷蘭飛利浦公司的研究人員日前向外界公布了一種新型LED燈管的原型,發光效率可達200流明/瓦,在同等亮度下,其耗電量僅為普通熒光燈的50%,該產品如果得以普遍應用,對整個照明行業來說這將是一次巨大的飛躍。因此,LED光源取代傳統光源的最大障礙發光效率,已經有了技術性的突破,預計2015年量產后,將進一步加速取代傳統光源。LED光源價格較傳統白熾燈價格仍顯昂貴,早前高達100多倍。而根據全球市場研究機構TrendForce旗下的綠能事業處LEDinside最新LED燈泡零售價調查顯示,13年6月,全球取代60W的LED燈泡全球均價達到23.4美元。這個價格是傳統白熾燈的兩三倍,已基本接近消費者的接受水平。隨著LED新產品的不斷推出,無論流明數、發光效率、成本與體積均更具競爭力,LED光源可望進一步擴大市場滲透率。
四、結束語
論文在對分析傳統光源與LED光源的特點及運用領域的基礎上,析了LED光源相比傳統光源的優勢,并剖析了LED光源取代傳統光源在樓宇建筑中的運用。總的來說,LED光源取代傳統光源的前景廣闊,要著力解決LED光源發光效率及價格方面的問題,并加強對相關核心技術的研發。最后,希望論文的研究能為相關企業及部門提供參考。
參考文獻:
中圖分類號:J914 文獻標識碼: A
正文:
近些年 “照明文化品味”、“綠色照明”、“照明可持續發展”等詞頻繁地出現在媒體和研討會上,我國的城市夜景建設水平得到了長遠的發展。但是,由于我國城市照明規劃在國內發展時間較短,照明科學體系也并不完善,我國的城市照明建設出現了很多問題。本文的研究內容對于完善城市照明規劃理論體系,控制城市照明建設是非常有意義的。
1.城市照明規劃層級梳理
我國的城市照明規劃分為總體規劃和詳細規劃兩個層次,城市照明詳細規劃需要遵循城市照明總體規劃編制的內容。[李農:《城市照明總體規劃與實例詳解》,人民郵電出版社,2012]城市照明總體規劃層次是針對整個城市或較為獨立的城區進行的,近似于城市規劃中市域規劃與總體規劃階段控制的內容。照明詳細規劃層次是針對較小的城市區域進行的,近似于城市規劃中控制性詳細規劃與修建性詳細規劃階段控制的內容。照明詳細規劃通常由政府管理機構與建設單位聯合組織,對該區域的照明提供具體設計的依據和指導。
2.城市照明規劃與城市規劃的關系
我國2010年頒布實施的《城市照明管理規定》對城市照明規劃的審批程序和內容要求首次做了明確規定;另外,《關于印發“十二五”城市綠色照明規劃綱要的通知》對城市照明規劃的編制也首次提出了發展的要求,隨著城市照明規劃需求的增加,完善我國城市照明規劃理論體系意義重大。城市照明規劃是一項專項規劃,其編制需要根據城市總體規劃進行編制指導建設。由于城市規劃理論體系相對完整,科學,可以為城市照明規劃的理論提供相對權威,合理的參考。城市規劃的控制以土地使用為重點,城市照明規劃控制以光的建設為重點,兩者雖然在控制深度,控制要素等方面各有差別,但是在產生背景,作用和規劃層級等方面十分相似,所以城市照明詳細規劃的控制內涵可以參考類比城市控制性詳細規劃的控制體系內涵建立。
3. 照明規劃控制內涵研究
通過對城市控制性詳細規劃的控制體系的內涵進行系統分析,發現從城市規劃管理的眼光看,任何城市建設活動,不管是綜合開發還是個體建設,其內在構成都包括六個方面:土地使用,環境容量,建筑建造,城市設計引導,配套設施和行為活動,城市規劃管理對建設項目的管理控制一般也是通過這6個方面來進行的。[夏南凱:《控制性詳細規劃》,同濟大學出版社,2005
]
類比城市規劃控制性詳細規劃指標體系的控制內涵,當前城市照明規劃的控制就是要通過“控制建設、光容量、節能環保”來協調“照明效果與開發利用的矛盾”;另一方面,城市內的任何建設活動,不管是晝景觀還是夜景觀,其內在構成也應包括以下四個方面:環境容量、設施配套、城市設計引導及行為活動,都需要從這四方面著手控制。只不過,城市規劃中涉及土地使用和建筑建造的控制內容,而城市照明規劃由于其復雜程度有限,控制的主體是光,城市規劃的控制內容有時又是其載體要素,故控制內容相對有限。
城市規劃的土地使用控制是對建設用地上的建設內容,位置,面積和邊界范圍等方面作出規定。其具體內容包括用地性質,用地使用相容性,用地邊界和用地面積等。城市照明規劃的主體是光,光的建設需要載體,而載體的建設和控制則是城市規劃的這部分內容。城市照明規劃是按照城市總體規劃確定的城市功能分區,對不同區域的照明效果提出要求,并不涉及這部分內容。
城市規劃的環境容量控制是為了保證良好的城市環境質量,對建設用地能夠容納的建設量和人口聚集量做出合理規定,其控制指標一般包括:容積率,建筑密度,人口密度,人口容量,綠地率和空地率等。這些指標分別從建筑,環境和人口三個方面綜合,全面的控制了環境容量。城市照明規劃的主體是光,而創造良好的光環境,照明不應該僅僅只是提供好的可見度, 營造輕松并且舒適地感覺也至關重要。因此考慮到照明規劃的特殊性,光環境必須滿足環境對照明質量和數量的要求。一般而言照明必須確保視覺舒適, 使人們感覺到舒適安寧;視覺功效, 使人們即使處于困難的條件中, 也能夠快速、準確的完成視覺目的;視覺安全, 使人們能夠看見周圍, 發現險情。為滿足這些要求, 必須考慮對光環境有影響的內容,如光的強度,光的方向性,光色,閃爍等方面。
城市規劃的建筑建造控制是對建設用地上的建筑物布置和和建筑物之間的群體關系做出必要的技術規定。其主要控制內容有:建筑高度,建筑間距,建筑后退,沿路建筑高度,相鄰地段的建筑規定等,同時還包括消防,抗震,衛生防疫,安全防護,防洪以及其他專業的規定。城市照明規劃依賴載體表達,晝景觀是夜景觀建設的基礎,城市照明規劃的控制并不涉及城市規劃的這部分內容。
城市規劃的城市設計引導多用于城市中的重要景觀地帶和歷史文化保護地帶,是為了創造美好的城市環境,依照空間藝術處理和美學的原則,從城市空間環境對建筑單體和建筑群體之間的空間關系提出指導性綜合設計要求和建議。其控制指標比如建筑風格形式,建筑色彩,建筑風格等內容。城市設計貫穿在大部分的規劃編制類型中,它對于空間品質的營造至關重要,但其偏向空間美學的內在特征,使得實施管理的難度非常大。在“控規”中,城市設計的美學部分被納入“引導性”的導則,城市照明規劃的景觀照明建設也具有美學的藝術性,對于照明方式,燈具造型等方面都需要進行控制。
城市規劃的配套設施控制是生產生活正常進行的保證,配套設施的控制是對居住,商業,工業,倉儲等地上的公共設施和市政設施建設提出定量配置要求。城市的照明建設不僅需要載體表現,也更需要燈具和一系列電力管線配套設施的建設才能實現效果,同時對于設施節能的問題也是需要重點控制的內容,城市照明規劃的控制需要包含這部分內容。
城市規劃的行為活動控制是從外部環境的要求,對建設項目就交通活動和環境保護兩方面提出控制要求。其中環境保護控制通過限定污染物排放的最高標準來防治在生產建設或者其他活動中產生的對環境污染和危害的一系列因素。城市照明規劃為了防止夜晚的光污染。也需要對城市環境進行控制。
4. 城市照明詳細規劃評價指標控制內涵分類
城市照明詳細規劃評價指標的來源主要來自我國的照明設計標準和規范和CIE相關技術文件。如《建筑照明設計標準(GB50034—2004)》,《城市道路照明設計標準(CJJ45-2006)》,《城市夜景照明設計規范(JGJ/T 183-2008)》,《城區照明指南CIE_136_2000》等[李農、張琳:《城市照明詳細規劃的探索性研究》,北京工業大學碩士學位論文,2008.5
]。從以上標準規范里總結提煉出了規定的評價指標有:平均照度,亮度值(出自建筑照明設計標準,城市道路照明設計標準,城市夜景照明設計規范),均勻度(出自建筑照明設計標準,城市道路照明設計標準,城市夜景照明設計規范),閾值增量(出自建筑照明設計標準,城市道路照明設計標準),照明功率密度值(出自建筑照明設計標準,城市道路照明設計標準),色溫(出自城市道路照明設計標準),誘導性(出自城市道路照明設計標準),光源及燈具選擇(出自城區照明指南,建筑照明設計標準,城市夜景照明設計規范),燈具造型(出自城區照明指南,城市夜景照明設計規范)。
按照城市照明控制內涵將其分類,得到:環境容量—平均照度,亮度值,均勻度,色溫;設施配套—光源及燈具選擇,照明功率密度值;城市設計引導—照明方式,誘導性;行為活動—閾值增量。
結論:
通過分析,城市照明建設的內在構成包括四個方面:環境容量、設施配套、城市設計引導及行為活動,城市照明控制需要從這四方面著手。因此,城市照明規劃的控制內涵也就是對這四個方面的控制。
參考文獻:
一、養老服務中心概述
(一)人口老齡化概念
人口老齡化指老年人口占總人口的比重不斷上升的動態過程,指人口年齡不斷增加的人口現象,其簡單的表現形式是老年人口比重上升。國際上通常將一個國家或地區65歲以上的人口占總人口的7%或者60歲以上人口占總人口的10%作為這個國家或地區進入老齡化社會的標準。我國自1999年進入老齡化社會,經過15年的發展,我國成為世界上不但人口最多而且老年人口最多的國家,且老齡化速度快。因此,妥善考慮老年人的養老安置問題成為社會面臨的重要課題。
(二)養老服務中心相關概念
1.養老模式
中國社會中,老年人的養老模式主要有居家養老、機構養老和社區養老,并隨著生產方式、經濟、文化和社會的發展變化。
(1)居家養老模式,即在老年人自己一直居住的家庭內養老的一種養老模式,其與普通住宅基本一致。居家養老是我國最主要的養老模式,這種養老模式以自理和親友照顧為主,社區老年設施提供必要的養老服務為輔的養老模式。
(2)機構養老模式,即集中為老年人提供養老場所,其中包括各種醫療服務設施、文化活動場所等,形成獨立又完善的養老機構。機構養老是由社會提供的養老機構接納單身老人和老年夫婦居住,并提供生活、起居、文化、娛樂、醫療保健等綜合服務的養老形式。其設施一般包括老年公寓、養老院、護理院和關懷醫院等。機構養老的優點是住區有配套的老年醫療、文娛、照料設施,對老人的照料更專業化。
(3)社區養老模式,社區養老是介于家庭養老和機構養老之間的一種養老方式,指老年人居住地點仍為自己家庭不變,由社區提供和承擔社會化的照料、醫療等養老服務。社區居家養老不同于家庭養老,它實施的前提是在居住區建立社區醫療中心、家政服務中心、健身娛樂場所等配套設施。社區養老服務形式主要有兩種:由經過專業培訓的服務人員上門為老年人提供照料服務;在社區創辦老年人日間服務中心,為老年人提供日托服務。目前社區養老模式還處于探索階段,存在許多不足。
2.養老服務中心
養老服務中心屬于機構養老模式范疇。其中包括老年公寓、養老院及護理醫院。
老年公寓:以家居形式為主,輔助養老服務體系的老年人養老設施。在老年公寓內,老年人獨立分套自居,或多個老人以家居形式半獨立自居。根據老人需要照料的程度,適當配置公用設施和服務管理人員,開展必要的照料和生活服務。
養老院:專為接待自理老人或綜合接待自理老人、介助老人、介護老人安度晚年而設置的社會養老服務機構,設有生活起居、文化娛樂、康復訓練、醫療保健等多項服務設施。
二、養老服務中心外環境設計概要
(一)養老服務中心戶外環境設計原則
1.安全性與健康性
老年人隨著年齡的增長,身體各部分機能相對衰老,他們對于生活環境的安全性要求特別高,室外活動場地的設計要加強空間和細節的處理,真正做到可視性的安全,減少老年人活動時的碰撞和跌倒幾率,促進老年人在室外進行運動和參與公共交流活動。比如:設置無障礙設施;在運動健身區域的地面設置橡膠軟鋪裝,從視覺和觸覺兩方面讓老年人感受到場地的安全性,提高老年人對健身器材的使用率,增強老年人的體魄。另外,空間的視覺通透性可以在老年人的心理上形成安全性暗示,因此,可以在步行系統和小范圍的交流廣場形成半封閉式的圍合空間,并且安裝配套的監視系統,提高環境的安全性和可控制性。
2.舒適性與便捷性
老年人生活環境的舒適性主要體現為:安靜的選址環境,干凈而齊全的戶外設備,可供選擇的不同組團的交流活動場所,坡度合理的道路地面環境,地面鋪裝的防滑性和良好的觸覺效果,室外休憩環境的通風性及日照效果;步行系統中座椅設置的合理間距等。
老年人養老環境的建設除了舒適性外,便捷性也是非常重要的,便捷性主要體現在老年人的出行方面,比如:養老服務中心的周邊環境,包括購物環境、附近的醫療點、公園、老年活動中心、博物館,以及出行的交通設施的合理設置等;在養老服務中心范圍內,老年居住區與休憩區域、老年大學及廣場等的距離適當。
3.易識別性與領域性
在養老空間的環境設計中,由于老年人的視力和聽力明顯下降,對事物的分辨能力減弱,易識別性顯得非常重要,戶外環境的標志性模糊給老年人的生活帶來很多困難。在設計中,我們可以通過養老服務中心建筑入口的交通位置造型及色彩的差異對老年人進行引導;運用視覺、聽覺、觸覺等設計手法對老年人不斷地進行有意識的提示,比如:小品、雕塑、地面鋪裝和指示牌等。
(二)老年服務中心環境設施設計要點
隨著老人年齡的增長,活動空間呈現范圍不斷縮小的傾向,活動積極性呈下降趨勢,使老年人的活動空間越來越局限在室內活動范圍內。所以,創造良好的戶外空間對老年人格外重要。
1.總體規劃設計要點
建設老年養老服務中心是提高老年人生活質量的重要方面,而養老空間的總體規劃是設計最重要的環節。老年空間總體規劃不僅要解決老年人的居住問題,還要擔當起提高養老戶外空間環境質量的重任。為此,在戶外空間規劃上要充分發揮各部分的功能,合理利用。具體需要注意以下幾點:
第一,圍繞老人基本需求,為其增加環境硬件。可采用無障礙技術保護良好的環境秩序,使社區有很好的安全性和舒適性,選擇的技術標準和技術措施均要關注老人的特殊需要,體現人性化關懷。
第二,區域空間及道路網劃分滿足社會生活的需要,并與社區管理、生活服務、醫療保健、文體休閑、商業等銜接配合。
第三,社區中設置生活服務、醫療保健及緊急救助等環節,尤其注重對行動困難者、殘障者等的關注,遇到突發事件按應急預案采取措施。
2.入口空間設計要點
在社區環境中,入口空間對內外空間起到銜接作用,同時賦予人們視覺和心理上的轉換和引導。同時入口空間可以表現為一種文化內涵,包含特定環境的時代文化、區域文化和人文特點。
主入口空間體現整個養老服務中心的品質,是整體養老空間的門戶,雖然以交通功能為主,但是配合著廣場的設計可以作為交往的場所,是老人休閑、放松、散步的地點之一。社區的入口空間設計要結合所處的位置和區域,盡量在體量、造型、色彩、材料等方面反映區域特點,與環境和人文統一和諧,同時造型要獨特、有新意,使入口空間能從周圍環境中得到強調,成為環境空間的視覺中心。
戶前入口空間是社區居民到室外必經的空間,是連接室內和戶外的過渡空間。它的使用率非常頻繁,因此對于此空間設計應有特殊的要求。具體表現為以下方面:
第一,老年居住建筑陽面開門。為適應老年人體質較弱的特點,老年人居住建筑出入口宜采取陽面開門,避開寒冷的季風影響。門前出入口內外應留有不小于1.5m×1.5m的輪椅回旋空間。
第二,老年居住建筑出入口臺階設計。居住建筑出入口門前平臺與地面高差不宜大于0.4m,應用緩坡臺階和坡道過渡。公共建筑主要出入口應設老年專用通道或設兼顧老年涉足的通用出入口。主要出入口應盡量縮小室內外地坪高差,應用緩坡臺階和坡道過渡,緩坡臺階踏步踢面宜取100~120mm,踏面寬宜取380~400mm,坡道坡度不宜大于1/12,臺階與坡道兩側應設扶手。出入口前可用升降平臺代替坡道,出入口平臺、臺階踏步和坡道應選用堅固、耐磨、防滑的平整材料,宜用天然石料,不宜采用磚砌抹面的做法。
第三,老年居住建筑入口標識設計。老年居住建筑出入口設計要考慮老年人記憶力衰退等特殊的生理特征,在造型設計上應具特色,標志鮮明,宜于辨別。突出標志性特色,可防止老年人迷路忘家,是老年建筑功能的特殊需要。
第四,老年居住建筑雨篷設計。出入口的頂部應設雨篷,一則可供躲風避雨,同時可以躲避上部墜落的物體。其覆蓋寬度應超過平臺和坡道的寬度,雨篷向前挑出長度應超過入口臺階首級踏步0.5m以上。
3.道路空間設計要點
道路空間是養老環境空間非常重要的一部分,關系老人的日常出行、鄰里交往、休息散步和游戲消遣等多種行為活動,是老年住宅戶外空間設計的重點。合理的道路規劃不僅可以使車行和人行合理地分開,盡量避免交叉,還可以為居民提供便捷的交通。人車分流的交通組織體系最早在20世紀20年代由美國首先提出。合理的人車分流系統可以保持居住區內部的安全和安寧,保證社區內各項生活與交往活動正常舒適地進行。人車分流的交通組織有平面系統分流和立體分流兩種方式。平面系統分流的特點是汽車和行人流線分開,車行道分級明確。車行設在居住區、居住小區或住宅組群周圍,并伸入小區或住宅組群內,在道路盡端設停車場或回車場。步行道則布置于居住區或居住小區內部,將綠地、戶外活動場地、公共建筑和住宅聯系起來。立面系統分流的特點是立體空間不同層次的道路實現人車分流,并通過抬高步行平臺、建設屋頂街道和天橋等進行分流,利用車行道嵌入地下或半地下的方式實現人車分離。
4.戶外照明設計要點
養老服務中心的戶外照明設計可分為兩大類,一類是功能性照明,功能性照明的主要目的是為老年人的晚間出行提供一個安全、方便的照明環境。另一類是景觀照明,景觀照明的主要目的是為老年人出行時能享受美的環境,頤養天年。
(1)功能性照明
功能性照明主要涉及區內道路和區內居民活動場地的照明。夜晚,老人主要在這些地方散步、休憩、和其他人流,充足的照明有利于老年人的室外活動。區域道路以人為主要使用對象,對機動車限速。它的照明是附帶了一定景觀需要的功能性照明。燈具一般呈單列,既能滿足照明要求,又能節約用電量。照明間距一般在15~30m之間,安裝高度通常在4~8m之間,一般不應超過道路兩側建筑物平均高度的一半,也不應小于道路寬度的一半。休閑區照明的設計目標是為老年人聚會提供友好的氛圍,使障礙物清晰可見,以保證老年人能夠安全行走、游玩;同時消除暗區,抑制綜合區內的犯罪活動。在滿足以上要求的同時,限制逸散光從窗戶射入室內影響老年人休息。臺階和坡道處的照明裝置可以安裝在欄桿上或臺階側墻上,在正常觀察者的眼睛的下方,可以提供所需照明水平又不產生眩光。
(2)景觀照明
老年居住區內的光環境建設不僅要滿足居民夜間出行的功能性需求,更要給居民美的享受。我們在進行住區景觀照明設計時要注意:首先,富有創意的燈光設計不能忽略或減弱其功能性照明;其次,設計目的是使照明對象在燈光的裝點下更美麗,同時光源不能產生眩光和造成光污染。
①樹木照明:樹木的照明以白色及白綠色混光為主要色調,方式主要取決于其形狀和結構。對于樹干和樹冠舒展的樹,照明的重點應突出樹的結構;對于樹冠濃密、姿態優美的樹,必須從樹冠外進行照明,重點強調樹形;對于樹干舒展、樹冠葉片較為濃密的成年大樹,采用組合式照明強調樹的結構等。
②綠地照明:老年居住區公共綠地照明屬于弱光區,可以沿邊采用低矮的草坪燈,不僅在草坪上形成優美光暈,且對人行道路有合適的照度。在設計時主要考慮草坪的面積問題:較小面積時可將草坪燈與庭院燈結合,為人在此活動創造舒適的亮度環境;較大面積時宜采用高桿燈以提供整體的照明環境,再輔以庭院燈等照明形式提供局部照明環境。
③水體照明:靜止或平緩的水面有鏡面反射的效果,常常在水體周圍設置照明設施,燈光映在水面上形成倒影,波光粼粼,顯示出夢幻效果,美化老年人居住區的環境。在布置光燈時,應注意不要讓水面反射出燈和光源的像而導致眩光。燈具布置亦可將泛光源放在噴射口處或水的回落處,或者兩處都放。在噴射口下設燈,由于水和空氣的反射率不同,進入水面的一部分光會保持在里面;在落點設燈,水的形狀像下雨時的雨點,而在落點下10cm的泛光燈會使水點看起來有閃爍的效果。
三、結語
在我國較發達的一線城市中,除了有政府興辦的福利院外,還陸續出現了托老所、老年公寓等商業化的養老機構。這些商業化的養老機構在老年人的居住、醫療衛生、文化娛樂等方面都進行了現代化設計,老年人養老領域逐漸得到了政府的重視,老年社區、老年公寓不斷涌現,但是,現存的養老院大多比較重視建筑及室內空間的設計,對于戶外環境景觀設計的研究還不夠成熟,希望在今后發展過程中能逐步改善各種不足,為老年人創造宜人的居住環境。
參考文獻:
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