摘要：近些年我国城市夜景照明发展很快，对完善城市功能、改善城市环境和提高人民生活水平发挥了重要的作用。但调查发现，目前不少已完工的城市夜景照明工程，有的照度过高，甚至存在单纯追求高亮度、多色彩，建设和配置不科学的照明工程。这不仅达不到设置城市夜景照明的初衷，不能形成美感，而且浪费了能源，造成了光污染，影响了居住和生态环境的和谐与平衡，加剧了电能紧张。为此，城市夜景照明节能具有重要意义。本文结合工程设计，提出了城市夜景照明节能设计措施。
关键词：城市建筑；夜景照明；电气节能设计
城市夜景照明是利用夜间灯光照明对城市二次设计的一种手段，也是展现城市整体风貌和张扬城市特点的一种艺术。良好的城市夜景照明设计不仅可以为城市整体规划增色，还可以为市民及游客创造良好的活动氛围，丰富市民业余文化生活，同时可以进一步提升城市综合竞争力，带动及改善城市投资环境，成为促进城市商业旅游业双赢的关键点。而今五彩斑斓的城市夜景越来越多，在改善城市环境、提高市民生活质量的同时也带来一些负面的影响。夜晚越来越多的照明设施伴随的是光污染的加剧。城市夜景照明在最初设计的时候可能只考虑设计效果，可能忽视了节能，从而导致大量的能源浪费及不可预计的危害。我国面临资源短缺的局面，节能降耗更是当今社会的一个重大问题。
一、概述
城市夜景照明包括建筑物、构筑物、特殊景观元素、商业步行街、广场、公园、广告与标识等景物的夜景照明，它是一项系统工程，涵盖了工程技术、环境艺术、人文历史、经济、文化、管理等多种学科，需要结合本地区的实际情况，总体规划，分步实施。城市夜景照明系统的主要功能是：利用灯光重塑城市的夜间景观形象；保障人身安全；丰富人们夜间生活；提供舒适环境；营造夜间和重大活动的气氛。城市夜景照明设计应做到技术先进、经济合理、节约能源、保护环境、维护管理方便，并坚持与当地经济水平相适应的原则。夜景照明节能设计是在保证上述系统功能的前提下改进和提高系统的能效，而不是单纯的不顾及照明质量，降低照明标准去实施节约能源。因此夜景照明节能设计对促进电力和能源的可持续利用，保护城市生态环境，具有十分重要的意义。设计中要综合考虑夜景照明系统的性能和节能效果合理选择照明方式，光源、灯具及附属装置、照明供电、照明控制等各技术环节的节能效果和作用；控制大功率投光灯、大型和超大型组合光源灯饰的应用；合理选用节能技术和设备，其推广和使用应以安全、可靠、成熟为原则，产品应达到国家、行业及企业相关技术标准，优先推广获得国家节能认证的产品；有条件的场所，宜采用太阳能和风能等可再生能源。
二、城市夜景照明的节能方法
城市夜景照明节能是一项系统工程。一般来说城市夜景照明节能与选用的光源、灯具和控制系统、照明标准、照明方式以及后期照明设施维护与管理等多个因素密切相关。应大力推广高光效节能新技术新产品，特别是优先选择通过认证的高效节能产品，鼓励使用太阳能照明、风能照明等绿色能源照明，努力降低城市夜景照明电耗，综合考虑影响夜景照明节能的各个因素，从而达到最大限度地节约用电之目的。
1、严格按城市照明专项规划进行设计方案优选，确保城市夜景照明与周围环境协调统一。城市夜景照明一定要根据城市照明专项规划，明确各类建筑的夜景照明要求，并按照计划实施。要分析其所处地理环境简况及其建筑构造特征，要根据建筑的个性特征，强调建筑的层次感和立体感，将建筑的整体宏观构图与局部微观刻画相结合，进一步增强该建筑物在夜间的艺术魅力，借以充分表达该建筑性格，并根据其构造特点确定夜景照明设计，并对多种都能符合照明规划要求的设计方案进行分析比较，从中选取既技术先进、经济合理又节约能源的最优方案。
2、光源、灯具和控制系统的选用。光源、灯具和控制系统的合理选用是保证其技术指标先进，照明质量好，节能效果显著的首要条件。应大力推广节电新技术新产品，努力降低城市照明电耗。景观照明的光源、灯具和控制系统的使用，应优先选择通过认证的高效节能产品。鼓励使用太阳能照明、风能照明等绿色能源照明。积极推广高压钠灯、金属卤化物灯、半导体发光二极管（LED）、T5荧光灯和紧凑型荧光灯（CFL），大功率紧凑型荧光灯等高效照明光源产品。光源的节能主要取决于它的发光效率，但又不能单纯地从光效出发，应以光效为主，综合考虑光色、寿命及价格等相关因素，选用性能价格比最好的光源。选用的光源应符合相应光源能效标准规定的能效限定值，宜采用达到节能评价值的产品。灯具性能对节能至关重要，主要是指灯具效率和配光的作用。灯具的光照主要特性：一是配光性能；二是灯具效率；三是防止眩光特性。虽有高光效光源，但配光不合理，灯具效率低也不能充分利用光源所发出的光。因最终所利用的光通量是随灯具的效率和利用系数而变化，只有使用光效和利用系数高的灯具，才能充分利用光源发出的光通量，才能真正达到节能的目的。考虑到节能的要求，又能满足不同时段、不同区域营造不同气氛下景观效果的使用要求，根据使用情况设置平日、节日和重大节日等不同的开灯控制模式。故同一夜景照明系统内的照明设施应分区或分组集中控制，应避免全部灯具同时起动。宜采用光控、时控和程控等智能控制方式，并具备手动控制功能。有条件的城市应实施城市夜景照明集中监控和分时控制模式，努力降低电耗。
3、照明方式的确定。根据被照建筑物景观元素的要点、结构形式、照明载体的形体特征、材质特性和所要表达的内涵以及艺术特点等选择科学合理的照明方式。目前主要有泛光照明、轮廓照明、内透光照明、功能光照明、月光照明、剪影照明、层叠照明和特种照明等多种方式。应根据环境条件、照明对象特性与所期望达到的效果选择适宜的照明方式。应根据不同被照对象选择最节能的照明方式，慎用大面积泛光照明，合理使用内透光照明、轮廓照明等高效节电照明技术和方法。使用内透光照明应注意内透光和环境光的亮度和光色保持协调；防止内透光产生光污染。
4、光污染问题。目前有人误认为城市夜景照明越亮越好，从而导致浪费能源，破坏环境和光污染的后果。因此，防治光污染成为当前我国发展城市景观照明急需解决的重要问题。目前建议参照国际照明委员会（CIE）有关规定和标准来防治光污染。设计时，根据夜景照明的对象特征和照明要求，正确选择和使用照明灯具，通过灯位，照射角度、照射距离和遮光措施的科学设计，将照明的光线严格控制在被照区域内，消除灯具产生的干扰光，将防止光污染的规定、措施和技术指标落实到工程上，严格限制光污染的产生。
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三、城市夜景照明节能设计措施
1、合理确定照明标准。城市夜景照明节电决不是靠降低照明标准来实现的，应在确保各种场所符合相应的照明标准的前提下讲节能。因此，每当一项夜景照明工程没计时，我们应根据场所的功能、性质、环境区域亮度、表面装饰材料及所在城市的规模等，确定照度或亮度标准值。按照不同的照明场所进行合理设计，以便最大限度地利用光能。通常做出几种方案进行分析比较，从中选取既经济合理又节能的方案。
2、合理选用光源。光源节能主要取决于它的发光效率，但光源的选用不能单纯从光效出发，而应根据显色指数、使用寿命、启动特性、环境气候等综合考虑，合理运用。而光源的选择直接影响到照度及照明功率密度值（LPD）,要同时满足新标准对照度和照明功率密度值的要求，就必须对照明设计进行详细正确的计算。夜景照明中各种光源的适用场所：a.泛光照明宜采用金属卤化物灯或高压钠灯；b.内透光照明宜采用三基色直管荧光灯、发光二极管（LED）或紧凑型荧光灯；c.轮廓照明宜采用紧凑型荧光灯、冷阴极荧光灯或发光二极管（LED）；d.商业步行街、广告等对颜色识别较高的场所宜采用金属卤化物、三基色直管荧光灯或其他高显色性光源；e.园林、广场的草坪灯宜采用紧凑型荧光灯、发光二极管（LED）或小功率的金属卤化物灯；f.自发光的广告、标识宜采用发光二极管（LED）、场致发光膜（EL）等低耗能源。对新型光源(如光纤照明、可再生能源灯具等)可在试点成熟的基础上予以应用。
3、科学控制开关时间。城市照明启闭时间准确与否，也是路灯照明节电的一个主要方面，以某市装灯容量700 千瓦为例，如果启闭时间控制精确，以每天少点5 分钟计算，则每年节电约21280 千瓦时，因此，在城市照明启闭时间的控制上是大有文章可做的。目前，公共照明时间的控制方法大致有：人工控制、时钟控制、光电控制、微机控制等。人工控制一般需设专人值班，按值班人员的眼睛直观感觉为标准执行，由于牵涉到值班人员视觉判断能力，责任心等多种因素，故很难准时。时钟控制目前常用的有YPK2 型时钟、YD- 166B型时控开关。虽然减少了人工操作，但由于日出日落时刻每天在变。所以隔一段时间就要调整下照明灯启闭时刻表，较为麻烦。另外由于刻度限制，电池供电等因素，也易造成控制偏差。光电控制是目前使用较普通的一种，其按预先调整好的动作照度值，由光电头采集自然光、照度值与动作照度值一致时，光电控制器动作，接通照明电源。日前，市场上销售的光电控制器还不能调整到理想的启闭照度值，另外其只有一个动作照度值调节电位器，不能将晚上开灯和早上熄灯分开调为两个动作照度值，尚有一定缺陷。微电脑控制是依全年365 天每天的日出、日落时刻制成控制数据贮入微机，自动对每天的启闭进行控制，另外加光电头进行修正，即能在阴雨天提前开、熄灯，微机控制虽克服前几种控制力法所存在的一些缺点，但还不能做到智能化，在跟据天气变化启闭照明方面还有偏早偏晚的现象。
4、合理选用灯具附件。推广使用电子镇流器和节能型电感镇流器。电子镇流器具有效率高、功率因数高、无频闪、无噪声和节能等优点，用电子镇流器替代传统电感镇流器可节电20%～30%。如果把传统电感镇流器更新为节能型的，也会取得可观的节能效果。直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器；高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器，光源功率较小者可配用电子镇流器。对照明电路进行无功补偿，常可采用单灯补偿方式。既减少照明电路的无功功率，也能降低低压照明线路上的电能损耗和电压损耗。同时可减小导线截面。
5、合理选择灯具，定期维护保养。结合工程实际应尽量选择配光曲线好、效率高的灯具。为减少维护工作量，或为满足安全防护的需求，安装在室外的灯具外壳防护等级不应低于IP54；埋地灯具外壳防护等级不应低于IP67；水下灯具外壳防护等级不应低于IP68。另外，灯具在使用过程中不可避免地受到污染，如反光器的铝氧化，防护罩里外积尘生垢等等，势必造成光的损失，如不定期维护保养，光源所消耗的功率大部分就浪费掉了。
6、降低无功损耗，缩小供电半径。在供电方式上，可以采用单相方式，也可以采用三相方式。三相负荷的不平衡度会增加其线路损耗，因此尽量保持负荷的三相平衡也能起到节能效果。目前电网电压到下半夜当用电明显减少时，供电电压升高，则照明用电量的功耗也随之上升。这样不但缩短了灯泡的寿命，也增加了不必要的能量消耗。由于在设计时已考虑到正常的照度需要，所以不应以降低照度来节约能源消耗。但考虑到在后半夜时车辆人流都大为减少，此时供电电压由于用电负荷减少而升高，所以此时采用降低供电电压而适当降低光源的光通量也是可行的。将“节电器”安装在照明线路内是很好的选择，它能按照用户设置的电压值自动投入运行，当电网电压低于设置电压时，负载电压直接由电网供电，节电器不工作，当电网电压高于设置电压时、节电器自动投入工作，电网电压经节电器降压供给负载，使照明设备始终在额定电压下运行。而且，节电器本身功率损耗极小。所以，通过调节供电电压的方法不但可以节能，还可延长光源的寿命，是一种较好的节能方式。但是必须强调，节电多少是完全由路灯供电电压决定的，当供电电压高时，通过降压可节电，电压越高，降压越多，则节电率愈高，供电电压低时就有可能达不到应有的节电指标。配电线路存在着阻抗，它消耗浪费的电能是不可忽视的。为了节约电能，减少电路电能损耗，可以考虑适当加大线路截面，同时也提高了线路的输送电能力，对提高供电可靠性和减少电压偏差也是很有好处的。选择线路截面积时，还应考虑线路长度对电压损失的影响，选择合理的供电点，供电半径以不超过500- 800 米为宜。
夜景照明节能是一项推动夜景照明技术全面发展和进步的系统工程，其意义重大而深远。新世纪要以节约能源、保护环境和促进健康为宗旨，积极推广绿色照明，大力加强照明节约用电，切实提高照明能效，建立优质高效、经济舒适、安全可靠与生态环保的城市夜景照明环境，努力改善城市人居环境。这样城市夜景照明才能一步步接近“高效、节能、环保和健康”的目标，才能尽快实现节能型的城市夜景照明体系，以适应和服务于我国的社会进步和现代化进程。
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论文作者:饶月贤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/7
标签：夜景论文; 城市论文; 节能论文; 光源论文; 电压论文; 灯具论文; 照度论文; 《电力设备》2017年第11期论文;