段修继
深圳市灯光环境管理中心 广东深圳 518000
摘要：城市夜景照明工程项目具有重要的应用价值和意义，为了进一步深度贯彻落实低碳环保应用机制，相关部门要积极建立健全更加系统且环保的电气设计节能管理体系，以实现经济效益和环保效益的协同发展。因此，本文针对城市夜景照明工程中电气设计节能方法进行了研究。
关键词：城市；夜景照明工程；电气设计；节能
引 言
城市夜景照明工程与城市建设和城市光环境密切相关，而夜景照明工程的发展必须要紧跟时代发展的步伐，走节能环保的可持续发展之路。因此，围绕城市夜景照明工程中电气设计的节能方法进行探讨具有非常重要的意义。
1?城市夜景工程中电气照明节能设计的整体规划
首先以《城市夜景照明实施规划》为依据、《城市夜景照明设计规范》为标准，进行城市夜景工程电气节能设计，然后综合实际的夜景照明区域、夜景照明载体以及夜景观照明效果要求等制定具体的节能设计原则，只有这样才能实现能源节约、设备减耗、成本降低的节能效果。在遵循这些标准的前提下，城市夜景工程电气照明节能设计还需要遵循以下几点要求：
1.1 节能性要求
进行城市夜景工程电气节能设计的重要标准就是相关着光面的LPD值符合《城市夜景照明设计规范》的要求，通过光源容量选择、灯具布置和智能控制等措施合理降低用电负荷，并结合配电箱位置和配电线路走径的优化设置、合理的无功补偿及谐波治理、尽可能避免三相负荷不平衡等技术措施减少电能消耗，实现电气设计的节能性要求。
1.2 实用性要求
进行城市夜景电气节能设计的最终目的就是给人们营造一个美化、优雅、便利的城市光环境，这样不仅提高了城市形象，还改善了人们的生活水平。因此在进行电气节能设计期间需要综合建筑物的区域功能、外立面材质以及建筑结构等进行合理规划，在保证建筑的夜景观效果和区域光环境要求的前提下满足电气设计的实用性要求。
2 城市夜景照明的常见类型
随着景观亮化市场的迅猛发展，近几年我国景观照明规模呈现出逐年提升的趋势，如图1所示。2009年景观照明规模仅占比10%左右。截至2013年，占比规模已提甚至30%，截至2016年景观照明规模提升至40%左右，截至2017年，景观照明规模占比已超过50%。现阶段城市夜景照明应用类型包括4种。
1）泛光照明。是指借助泛光灯设施将场景的光照亮度提升至高于周围环境的亮度。
2）轮廓照明。此照明类型包括剪影照明与灯光勾勒轮廓照明2种形式。
3）动感照明。主要是借助霓虹灯、LED灯带照明，照明期间利用色彩与图案的不断变换达到动态照明的目的。
4）声光照明。此照明类型特点体现为声光结合形式，借助不同表演形式来提升照明效果。
.png)
图1 我国近几年我国景观照明工程发展规模
2 城市夜景照明工程中电气节能设计
2.1 节能照明设备的设计
在城市夜景照明工程中，节能照明设备较多，无论是照明形式还是材料都存在差异，这就需要设计部门对其进行综合处理和管控，对灯具设备、控制设备以及电源设备进行统筹管理，在达到节能效果的基础上，满足实际设计要求。例如，深圳市福田区某市政项目针对某街道进行夜景照明规划，设计部门主要是结合照度以及光照度对其进行了照明设备利用效率的计算，并且将其作为照明设备节能的判定依据。
首先，利用对照度进行计算，其中，E为该地区的平均照度；I为平均连读；ρ为灯源功率。
其次，利用对光通量进行计算，其中，A为设备的实际照射面积；η为光通利用系数。施工设计部门借助相应的公式对照明利用系数进行了计算，并且将其作为照明设备的管理基准，合理性判定了电气节能设计中照明设备的应用需求，并且配置了适宜项目的照明设备。
2.2配电箱的合理设置和规划
城市夜景工程中电气节能设计中配电箱位置对于其节能性具体重要影响，如若配电箱的位置不能合理设置则可能致使能源消费过多，以前也发生许多类似因配电箱规划不合理而导致的电能浪费的情况。在低压配电设计中通常应该坚持供配电电源居中原则，该种配电箱设置是将供配电电源设置在负荷中心，这不仅能够节能干线线路的长度，降低传输过程的电能损耗，还可以有效的提高电压的利用效率。在统筹规划配电箱位置的过程中应该充分考虑以下两方面内容：即照明消耗和线路损耗，前者具体是指照明负载过程中对于电能的损耗，后者则是指因线路自身电阻所引起的电流传输过程中所产生的有功功率损耗。其中有功功率损耗的可根据如下公式计算得出：公式中I表示线路电流（A）R表示线路电阻（Ω）。
在进行配电箱位置规划过程中，线损耗能量应该予以充分重视，许多实例也予以证实了这一点，天津南京路夜景工程改造就是因电气设计中配电箱位置不合理最终导致干线线路的重复配置，不仅增加施工成本，而且直接增加了线路的整体损耗，由此，配电箱位置的合理设置应该以线路电能损耗的最小化为主要衡量标准，而这又依赖于线路阻抗R值，其计算公式如下：
公式中ρ表示导线电阻率，S表示导线截面，L表示导线长度。导体的电阻R跟它的长度L、电阻率ρ成正比，跟它的横截面积S成反比。由该公式可知在规划配电箱位置时应该尽量选择距离相对近的，铜质的，且既截面较大的导线，这样才能达到节能的效果。
2.3 三相电路负荷分配配置
在城市夜景照明工程项目中，三相电路负荷分配是整个项目的关键，也是既定的标准数值，一般而言，最小相负荷电流和最大负荷电流都是三相负荷平均值的关键参数，若是两者出现均衡的现象，一般会造成相电压偏差数值增大，甚至会加剧线路的损耗情况。要想对实际配置结构和具体要求进行判定，就要深度分析相关参数体系，利用对电荷分配均衡度进行计算，其中，β为整个系统中三相电路负荷不均衡度；Imax为整个三相电荷中最大一相的实际电流，对应的，Icp为整个三相电荷中最小一相的实际电流。需要注意的是，任何一相电路出现电流的严重偏差都会对均衡度造成影响，甚至会降低光源的使用周期，制约整个线路的运行效率和操作水平，使得电气配电工作不能全面开展，使得节能目标受到影响和制约。基于此，相关设计部门要结合设计要求和实际景观照明工程设计理念完善具体工作，以保证电气设备的节能化水平。
2.4 整合控制照明实施
夜景照明节能设计需侧重开展整合控制照明，需确保夜间照明在满足预期艺术性效果的同时，科学选择照明控制形式，具体包括自动控制、手动控制、时钟控制以及智能化控制等。其中手动控制包括交流接触器控制与开关控制2种基本模式；针对自动控制应用，最基本的控制方法是将时间继电器增设于控制系统中；时钟控制应用则包括YPK2、YD—166B类型时控开关，依据实际情况合理选择节假日照明、平日照明、重大节日照明模式。
.png)
要想从根本上维护系统的控制效果，就要借助简单的控制设备对具体问题进行具体分析，维护新型光源和电器处理效果，以保证加装节能设备应用管理工作的合理性。另外，相关人员在控制方式选择和处理的过程中，有效减少开灯时间也能提升灯具的实际使用寿命，并且一定程度上减少了项目的维修成本，为全面建立节能管理工作流程奠定基础。在手动控制体系内，配电箱开关控制和配电箱内交流接触器控制都能有效减少能源的损耗。在自动控制系统中，最普遍的结构就是在控制系统上安装时间继电器，能有效对控制结构进行约束和管理，保证控制效果能满足预期要求，维护控制流程的完整性，也为智能集中控制照明系统的全面发展奠定基础。除此之外，目前应用最广泛的就是智能化控制系统，能对景观照明区域进行组织管理，并且将软件和硬件进行融合处理，结合计算机软件就能对回路进行合理性控制，确保能结合场景差异建立转换机制，维护交管合作监测设备故障处理效率的完整性，为后续管控流程的全面进步创设良好的应用空间，这就能在优化设备运行可靠性的基础上，提升城市形象，也能充分顺应节能环保的管理需求。
3 夜景照明工程中的电气优化节能措施
3.1 照明灯具选择
LED为发光二极管（LightEmittingDiode，LED）的英语首字母缩写。作为一种半导体材料，LED的核心是由P型与N型半导体组成的晶片，两者之间的过渡层为PN结，具有单向导电性。当给LED施加正向电压后，N区中的自由电子往P区移动，与P区内的空穴在PN结附近相结合，电子和空穴消失的同时产生光子，从而发光。自1962年美国通用电气公司首次将红色LED商品化开始，经过近60年的发展革新，LED技术日趋成熟，用户接受认可度日益提高，已经具备替代传统照明的能力。LED灯具的优势：作为一种固态发光体，LED体积小、抗振性强、耐腐蚀性强、寿命长、发光效率高、安全性高、色温丰富、亮度可控制、不含汞及其他有毒物质，是一种绿色环保的光源产品。传统船用照明灯具多以白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯（钠灯、水银灯、金属卤化灯）为主，在发光效率、寿命、色温、显色指数等方面各有不足。由于LED照明光源属于低压微电子产品，融合了计算机技术、嵌入控制技术、网络通信技术等，为船舶照明设备智能化控制的实现提供了丰富的可能性。利用半导体作为光源能够有效的实现节能环保，是电气技术和照明工程完美结合和全新突破，其中最为典型的是LED灯，LED灯本质上是利用发光二极管作为光源。LED灯具有节能环保，使用寿命更长，照明效果理想的优点，其经济效益和生态效益，社会效益都十分显著。近年来随着电力电子技术的发展，LED作为固态光源，光效不断提高，价格不断下降。LED的功能要远远超过三基色荧光灯具，它具有的高亮度、节能、色彩选择多、使用寿命长、价格低等优势，使得LED在照明工程的应用会越来越普及，具有全面取代其他光源是趋势。
3.2优化照明电气控制系统
合理改善城市夜景照明电气控制系统，促使整个夜景照明系统得到良好的优化和发展。在优化设计工作中，积极引进智能控制系统，可以合理地控制好照明设备，使得管理工作更具有科学性，达到无人自动化管理的目的，由此能够自由掌控好灯具的开启和关闭时间，在优化电气控制系统的同时，减少电能损耗和人力支出。目前国内采用智能控制系统主要为采用GPRS公网/RS485总线实现了控制设备和监控中心的互联实现了更为强大的“遥控”、“遥测”、“遥信”的灯联网“三遥”功能。用户可以通过监控平台实时监测每台设备的实时数据借助智能化控制可以发挥信息化的优势和作用，在较短时间内发现照明设备存在的故障问题，并发布报警信号，便于检修人员及时处理。
3.3 加强管理的节能性
当前城市化建设速度不断加快，夜间照明开关控制应当采用不断发展的智能灯光控制系统，这样才能够结合相关的资源条件，按照城市居民的不同需求来调节不同的亮灯时间以及亮灯方式，最大程度地减少能源消耗，保证灯具发光效率。
结束语
综上，夜景照明工程在改善城市环境、提升城市形象方面发挥着至关重要的作用，但是，如果电气设计缺乏合理性的话，则很容易造成资源的大量消耗和浪费。因此，在城市夜景照明工程电气设计时，要先进行合理的整体规划，然后采取科学的节能设计方法，确保城市夜景照明工程满足城市建设发展需要的基础上，达到节能环保的要求。
参考文献
[1]关于城市夜景照明的发展现状及建议[J]. 岳鹏,胡文江.??智能城市.?2016（11）
[2]新形势下城市夜景照明一体化管理发展思路[J]. 卢阳,王曦,李今.??中国建设信息化.?2020（11）
[3]我国城市夜景照明规划设计的发展方向[J]. 沈茹.??照明工程学报.?2019（01）
[4]城市夜景照明规划策略研究[J]. 李洋.??建材与装饰.?2019（02）
[5]探讨城市夜景照明媒体立面片源内容的重要性[J]. 谷艳明.??照明工程学报.?2019（05）
[6]城市夜景照明进展聚焦[J]. 张昕.??照明工程学报.?2019（05）
[7]杭州城市夜景照明三十年的回顾与思考[J]. 韩明清.??照明工程学报.?2019（05）
[8]城市夜景照明规划初探[J]. 陈超南.??低碳世界.?2018（12）