LED智能化無(wú)級(jí)調(diào)光照明節(jié)能分析(改)

1、 公路隧道公路隧道ledled智能化無(wú)級(jí)智能化無(wú)級(jí)調(diào)光照明節(jié)能分析調(diào)光照明節(jié)能分析 1 1、公路隧道照明中浪費(fèi)了、公路隧道照明中浪費(fèi)了80%80%以上以上電能？電能？2 2、公路隧道照明中浪費(fèi)了、公路隧道照明中浪費(fèi)了60%60%以上以上電纜？電纜？3 3、浪費(fèi)在了何處？、浪費(fèi)在了何處？一、隧道照明現(xiàn)狀一、隧道照明現(xiàn)狀 1 1、養(yǎng)護(hù)系數(shù)形成的浪費(fèi)、養(yǎng)護(hù)系數(shù)形成的浪費(fèi)養(yǎng)護(hù)系數(shù)是指隧道燈在使用一定周期后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該燈在相同條件下新裝時(shí)所得到的平均照度或平均亮度之比。它與光源的使用年限息息相關(guān)。二、公路隧道傳統(tǒng)照明系統(tǒng)二、公路隧道傳統(tǒng)照明系統(tǒng)電能浪費(fèi)所在電能浪費(fèi)所在 從圖中可

2、以看出，養(yǎng)護(hù)系數(shù)越低，初期的過(guò)度照明就越高。當(dāng)取0.7時(shí)，其初期的過(guò)度照明高達(dá)43%。圖2.1 養(yǎng)護(hù)系數(shù)取值與初期過(guò)度照明百分比關(guān)系曲線(xiàn)養(yǎng)護(hù)系數(shù)越高 越節(jié)能？a a、養(yǎng)護(hù)系數(shù)與過(guò)度照明、養(yǎng)護(hù)系數(shù)與過(guò)度照明 下下圖是養(yǎng)護(hù)系數(shù)取值與led隧道燈使用年限的關(guān)系圖。從圖中可以看出，取值越低，使用年限就越長(zhǎng)；取值越高，使用年限就越短。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定養(yǎng)護(hù)系數(shù)取0.7，這就意味著照明系統(tǒng)的led燈使用年限可達(dá)30000h。圖2.2 led燈具壽命（kh）b b、養(yǎng)護(hù)系數(shù)與燈具壽命的關(guān)系、養(yǎng)護(hù)系數(shù)與燈具壽命的關(guān)系 從投資角度講，養(yǎng)護(hù)系數(shù)取值越高，建設(shè)投資費(fèi)用就越低，使用年限低，在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求亮度的前提下更換燈具的

3、次數(shù)就越多。從圖中可以看出養(yǎng)護(hù)系數(shù)取0.7時(shí)綜合投資最低。如果取0.9，則意味著每年需更換一次燈具，三年內(nèi)的投資費(fèi)用會(huì)增加2倍。c c、養(yǎng)護(hù)系數(shù)與照明設(shè)備投資的關(guān)系、養(yǎng)護(hù)系數(shù)與照明設(shè)備投資的關(guān)系圖2.3 養(yǎng)護(hù)系數(shù)與led燈具投資 養(yǎng)護(hù)系數(shù)取值現(xiàn)狀養(yǎng)護(hù)系數(shù)取值現(xiàn)狀現(xiàn)在一些隧道照明在設(shè)計(jì)時(shí)將led燈養(yǎng)護(hù)系數(shù)取0.9，致使燈具實(shí)際使用不足10000h就已面臨報(bào)廢；如繼續(xù)使用，又會(huì)面臨長(zhǎng)期的事故隱患；這一做法雖然降低了初期的建設(shè)投資，但更換燈具的周期縮短，增加了后續(xù)燈具投資，給用戶(hù)造成的損失反而會(huì)增大了。 注意注意當(dāng)隧道內(nèi)亮度不夠時(shí)，對(duì)鈉燈而言，可以換燈泡；而對(duì)led燈而言，則需更換整盞燈具，因此后續(xù)

4、的投資反而成倍增加。 無(wú)形之中增加了供電系統(tǒng)的電纜和開(kāi)關(guān)設(shè)備投資1倍以上。由于回路數(shù)量有限，故依舊存在較大地過(guò)度照明。通過(guò)調(diào)光控制裝置對(duì)照明燈具進(jìn)行精細(xì)的亮度調(diào)節(jié)，隧道內(nèi)亮度可按需設(shè)定，從而消除過(guò)度照明所形成的電能浪費(fèi)。增加電源回路調(diào)光控制系統(tǒng)d d、怎樣消除養(yǎng)護(hù)系數(shù)形成的電能浪費(fèi)、怎樣消除養(yǎng)護(hù)系數(shù)形成的電能浪費(fèi) 2 2、車(chē)流量不足形成的電能浪費(fèi)、車(chē)流量不足形成的電能浪費(fèi)公路隧道加強(qiáng)照明的亮度折減系數(shù)k是隨著車(chē)流量變化而變化的，但在設(shè)計(jì)時(shí)，均是以遠(yuǎn)期最大交通量來(lái)取值。這就使得交通量不足時(shí)，過(guò)度照明嚴(yán)重，電能浪費(fèi)巨大。但這也是必須的，否則車(chē)流量增加后亮度就不夠了。 車(chē)流量的不同，其加強(qiáng)照明能耗相

5、差在30%左右。如果能對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)的亮度控制，這部分電能是可以省下來(lái)的。圖2.4 車(chē)流量與入口段亮度折減系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn) 設(shè)計(jì)時(shí)速為80km，車(chē)流量在700至2400輛時(shí)，其亮度變化在24.5cd/之間，變化幅度高達(dá)55%。在運(yùn)營(yíng)近期由此產(chǎn)生的過(guò)度照明也是相當(dāng)大的。圖2.5 車(chē)流量與基本照明亮度關(guān)系曲線(xiàn) 3 3、洞內(nèi)亮度相對(duì)固化形成的浪費(fèi)、洞內(nèi)亮度相對(duì)固化形成的浪費(fèi)圖2.6 晴天隧道洞外亮度的變化從圖中可以看出，同外亮度即使在晴天，它每時(shí)每刻也都在變化。根據(jù)規(guī)范，隧道入口段亮度可按下式計(jì)算： lth=kl20(s)式中，lth為入口段亮度，k為入口段亮度折減系數(shù)，l20(s)為洞外亮度。

6、 由于設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)，洞外亮度是以夏天晴天中午的最大值來(lái)取值的，因此每年實(shí)際達(dá)到這一亮度值的時(shí)間不足5%。僅這種浪費(fèi)，通常就高達(dá)30%70%。洞外亮度變化洞內(nèi)亮度響應(yīng)變化洞外亮度變化洞內(nèi)亮度響應(yīng)變化規(guī)規(guī)范范 這是一幅智能化調(diào)光照明系統(tǒng)記錄下的某天的洞外亮度變化曲線(xiàn)。在這一天中，洞外亮度跨越了重陰天、陰天、云天和晴天四個(gè)亮度等級(jí)，并且在這些亮度等級(jí)之間隨機(jī)地反復(fù)變化。 現(xiàn)有分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)也可以通過(guò)plc來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光，但我們來(lái)看一下下面這種天氣情況該如何調(diào)光？ 圖2.7 洞外亮度變化曲線(xiàn) 在這種情況下，如果分級(jí)調(diào)光系統(tǒng)要不斷地通過(guò)回路開(kāi)閉來(lái)調(diào)節(jié)其亮度變化，熟悉機(jī)電的人士都知道，交流接觸器的壽命會(huì)大

7、幅折減，如不能及時(shí)更換，甚至?xí)l(fā)電氣火災(zāi)。因此，實(shí)際開(kāi)燈時(shí)均不作頻繁調(diào)節(jié)，這使洞內(nèi)亮度要么不夠，要么超過(guò)許多。當(dāng)亮度不夠時(shí)，行車(chē)的危險(xiǎn)因素就增大了。那么如何消除這種事故隱患呢？有兩種方式：一種是按晴天模式開(kāi)燈，另一種就是采用led智能化無(wú)級(jí)調(diào)光照明，讓洞內(nèi)亮度跟隨洞外亮度變化。前者電能浪費(fèi)巨大，但現(xiàn)在大多數(shù)單位都無(wú)可奈何地這么使用；后者電能浪費(fèi)很少，國(guó)內(nèi)已有一些隧道采用了這一照明方式，并取得了良好地節(jié)能效果。夏蓉高速貴州格龍隧道就是采用這一照明方式的經(jīng)典工程。 下圖是某市的一個(gè)隧道，從圖片中可以看出，由于調(diào)光方式不合理，造成陰雨天時(shí)洞內(nèi)比洞外還要亮許多。 三、智能化照明系統(tǒng)簡(jiǎn)介為了消除過(guò)度照

8、明，我們需要讓調(diào)光越精細(xì)越好。2010年，貴州省交通運(yùn)輸廳批復(fù)了貴州高速公路總公司與合肥源輝共同申報(bào)的科研項(xiàng)目基于管理需求的led燈調(diào)光控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用。項(xiàng)目將1km的格龍隧道采用兩種led照明控制方式作節(jié)能對(duì)比；經(jīng)國(guó)家交通安全設(shè)施質(zhì)量監(jiān)國(guó)家交通安全設(shè)施質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心督檢驗(yàn)中心現(xiàn)場(chǎng)48h測(cè)試， led無(wú)級(jí)調(diào)光比led分級(jí)調(diào)光綜合節(jié)能節(jié)能34.734.7。 圖3.1 夏蓉高速格龍隧道無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)原理圖。 監(jiān)控管理人員可以通過(guò)該界面設(shè)定參數(shù)，下達(dá)指令，讀取和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)需要多亮就調(diào)至多亮的目的。圖3.2 隧道led照明系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控管理軟件主界面 四、led隧道燈的選擇led隧道燈的發(fā)展

9、 解決led燈具的散熱問(wèn)題，最好的方法就是減少開(kāi)燈時(shí)間或者降低其使用的功率。顯然前者不在我們討論的范圍，而后者卻是一種行之有效地方法。圖4.1 第三代200w的led隧道燈 20 五、綜合投資分析建設(shè)投資是建設(shè)者最關(guān)心的問(wèn)題之一。要精確統(tǒng)計(jì)一個(gè)隧道照明系統(tǒng)的投資通常較為困難，因?yàn)樵诠匪淼勒彰飨到y(tǒng)中許多設(shè)備都是共用的，因此這里僅就燈具和電纜的投資作一對(duì)比，且按2012年的市場(chǎng)價(jià)計(jì)算。 1 1、三種照明調(diào)光方式的電纜用量分析、三種照明調(diào)光方式的電纜用量分析 圖中既有主供電回路電纜，又有多重的回路分支電纜；大量的電纜在隧道中迂回，造成很大地浪費(fèi)。圖5.1 隧道入口段分級(jí)調(diào)光照明局部燈具接線(xiàn)圖 圖中

10、隧道兩側(cè)各僅有一路加強(qiáng)照明回路和基本照明回路。其中一側(cè)的基本照明又兼應(yīng)急照明。它們的主電纜和分支電纜是共用的，因此沒(méi)有迂回輸送現(xiàn)象?？刂凭€(xiàn)僅用21.5mm2bv線(xiàn)即可。圖5.2 無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)燈具局部接線(xiàn)圖 經(jīng)計(jì)算，led無(wú)級(jí)調(diào)光較led分級(jí)調(diào)光節(jié)省60的電纜費(fèi)用,較高壓鈉燈節(jié)省70的電纜費(fèi)用。以往人們認(rèn)為led省電不省錢(qián)，現(xiàn)在我要告訴各位，采用采用ledled智能化無(wú)級(jí)調(diào)光照明后，將終結(jié)智能化無(wú)級(jí)調(diào)光照明后，將終結(jié)ledled省電不省錢(qián)的歷史，讓您既省電，又省錢(qián)。省電不省錢(qián)的歷史，讓您既省電，又省錢(qián)。圖5.3 1km隧道單洞電纜用量直方圖 節(jié)省70% 我們對(duì)格龍隧道左、右線(xiàn)的照明能耗以及采

11、用鈉燈時(shí)的能耗進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比。其結(jié)果見(jiàn)下圖。圖5.4 格龍隧道照明能耗對(duì)比2 2、三種照明方式照明能耗對(duì)比、三種照明方式照明能耗對(duì)比 3 3、三種照明系統(tǒng)綜合投資對(duì)比、三種照明系統(tǒng)綜合投資對(duì)比 在分析綜合投資費(fèi)用時(shí)，我們根據(jù)三部委招標(biāo)要求3萬(wàn)小時(shí)的燈具壽命進(jìn)行計(jì)算。而無(wú)級(jí)調(diào)光燈具的壽命按前面的分析，至少可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。下圖示出了三種照明系統(tǒng)綜合投資對(duì)比直方圖。圖5.5 三種照明系統(tǒng)綜合投資對(duì)比led無(wú)級(jí)調(diào)光與鈉燈綜合投資的時(shí)間平衡點(diǎn)為兩年。而led分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)目前仍舊處在省電不省錢(qián)的歷史階段。從初期投資來(lái)看，led無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)僅高出鈉燈分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)34，而每年確省下了60以上的電費(fèi)

12、。 綜上所述，公路隧道照明采用led智能化無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)，通過(guò)兩年的運(yùn)營(yíng)即可收回全部增加的投資，與公路建設(shè)611年的投資回收期相比，實(shí)現(xiàn)了安全、節(jié)能與省錢(qián)的完美結(jié)合。 我公司這次將智能化照明成套系統(tǒng)和監(jiān)控管理軟件帶來(lái)參展了，展位號(hào)為a20。歡迎各位來(lái)我公司展位參觀交流。結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1 周正兵隧道led照明節(jié)能80%原因分析j交通建設(shè)與管理，2008（4）79-82（安徽交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司 周正兵，合肥源輝光電子有限公司 呂曉峰）2 楊曉光隧道led亮度智能無(wú)級(jí)控制系統(tǒng)節(jié)能分析j交通世界，2008（10）104-106（文/楊曉光 呂曉峰，每月兩刊，這是5月第二期）

13、3 呂曉峰led照明亮度智能無(wú)級(jí)控制系統(tǒng)在隧道中的應(yīng)用j中國(guó)照明，2008（10）102-1054 周正兵按需照明 隧道照明的理想形式j(luò)中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè)，2009（1）85-87（安徽交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司 周正兵，合肥源輝光電子有限公司 呂曉峰）5 王 霞led照明亮度智能無(wú)級(jí)控制系統(tǒng)在城市隧道中的應(yīng)用j交通科技，2009（1）92-946 交通部西部項(xiàng)目“滬蓉西公路隧道（群）安全與節(jié)能技術(shù)研究”7 韓直.公路隧道led照明調(diào)光控制技術(shù)研究j.中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè),2009(10) 99102. 8錢(qián)懷風(fēng).公路隧道led智能照明調(diào)光控制系統(tǒng)j. 中國(guó)交通信息化,2010(6) 99101.（江西方興科技有限公司 錢(qián)懷風(fēng)、高林）9魯立彬.高速公路隧道照明自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)j. 中國(guó)交通信息化,2010(9) 9397.(廣東新粵交通投資有限公司 魯立斌。文中圖片引自我司，但led無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)像是廣州中龍的系統(tǒng))10邊艷妮.隧道led照明智能控制系統(tǒng)研究j. 中國(guó)交通信息化,2010(12) 123124.(陜西高速電子工程有限公