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海宁站LED照明改造方案的优化分析

放大字体  缩小字体 照明中国网   发布日期:2015-05-05  来源:《照明》  作者:张伯敏  
  1 站场照明的分布及概况
 
  嘉兴车务段海宁站建于1990年,近年来由于灯具维修、更新不方便,照明灯具已损坏三分之一,未及时更换。候车室等灯具都已老化,损坏严重,站段在候车厅周边墙壁加装了70W节能灯,但是安全没有保障,而且没有达到理想的照明效果。因此,海宁站计划更新改造这批灯具。 
 
  (1)站台、出口处和进站通道。站台、出口处和进站通道使用的都是1×4式的节能灯,每个小节能灯18W,一盏共72W,灯具是1990年投入使用,但节能灯需要不停更换。海宁站共有两个站台,每个100盏72W节能灯,共计200盏。另外出口处有6盏,进站通道4盏,三处总共210盏。
 
  (2)地道。地道目前使用的有三种灯,一种是40瓦圆形吸顶灯,另一种是方形的36W海洋王钠灯,还有一种是36W 1.2m长日光灯,每种灯都有4盏,共12盏。
 
  (3)候车厅和中厅。两个候车厅和中厅使用的都是1990年便投入使用的125W方形金卤灯,两个候车厅共20盏,连接两个候车厅的中厅有12盏。但是这些灯具安装高度太高,站段无法维修,由下图可看出,整个候车厅只剩下两盏是亮的。因此,海宁站在这些地方墙壁周围加装了70W的节能灯,暂时解决照明问题。
 
  (4)售票厅和售票室。售票厅使用的是125W工矿灯,总共6盏,1990年投入使用,期间维修过几次。
 
  (5)行包房。行包房目前是用的是80W高压钠灯,1990年投入使用,3×3排列,总共9盏。
 
  (6)候车厅走廊、门厅以及卫生间候车厅走廊。分为东西两处使用的都是40W吸顶灯,1990年投入使用,东走廊13盏,门厅18盏,西走廊28盏,卫生间4盏,总共63盏照明系统对于乘客安全起到了非常重要的保障作用,但从目前灯具的使用状况来看,现场灯具大多已经超过其使用年限,总体的亮度也下降的非常明显,同时可能是因为修理上的困难(安装位置高,无法做到及时维修),部分灯具已经失去其照明的功效,这将带来严重的安全问题。
 
  经现场检测,已坏灯具下照度几乎为零点几lx,正常照明下,站台平均照度仅为8lx,候车室平均照度32lx,地道、候车室走廊分别为18lx、6lx.而根据《铁路照明照度标准》,站台要求达到50~100lx,候车室100~200lx.由此可见,长兴南站现在的照明远远没有达到铁标要求,需要不断地完善运输的各项措施。为了响应国家节能减排的号召,加强用能管理,采取技术上可行、经济上合理的措施,降低消耗、减少损失和污染物排放、有效、合理地利用能源,现通过对现有的节能灯及其它灯具进行改造,可以有效地节约电力能源和人力成本。
 
  嘉兴车务段海宁站工程拟对站台210盏、地道12盏、候车厅20盏、行包房9盏、售票厅6盏、候车厅走廊、门厅及卫生间63盏,总计332盏灯具进行相应照明工程改造,改造为332盏LED光源的灯具。因为海宁站建造年头比较长了,车站大部分线缆需要更换,重新开凿并铺设管线。考虑到节能效果和灯具使用寿命,将灯具开关控制改造为两条线路控制。另外,由于原来灯具尺寸无法确定,改造后灯具可能无法跟原先灯具吻合,且站台、走廊部分墙体脱落,考虑到美观的效果,灯具改造后需要对灯具周边进行填充、修,并且采用的LED光源灯具安装在原灯具位置。 
 
  2 设计依据、原则及标准
 
  2.1 设计参照依据
  (1)《铁路照明照度标准》(TB-T494-1997);
  (2)《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006);
  (3)《道路照明用LED灯性能要求》(GB-T 24907-2010)。
 
  2.2 设计原则  
  (1)经济性:由于太阳能技术、LED技术的发展,LED灯的造价逐渐回落,从长远来看采用LED灯具照明比传统灯具照明更节约资金。
  (2)节能性:LED属于冷光源,其电能转化为光能的能效高,比白炽节能90%,比高压钠灯节能70%.
  (3)合理性:灯具的设计及使用一定要合理,保证光线的有效搭接,不会有明显的暗带,确保理想的照明效果。
  (4)环保性:LED灯具利用的是绿色能源,不污染环境。
  (5)寿命长:LED路灯其寿命按5万个小时路灯每天点12个小时计算,其寿命约为11年。
 
  2.3 设计标准
  (1)《铁路照明照度标准》与《城市道路照明设计标准》选择本方案的照明灯具;
  (2)致力推广高效节能的绿色照明工程,使用小功率灯具;
  (3)通过对现场环境的分析,选择高效节能的LED投光灯;
  (4)要充分考虑到工作环境需要对应《铁路照明照度标准》的标准效果。
 
  2.4 LED灯配置和参数选择
  选用抗震性能好,无频闪,照度较好,低眩光,防护等级高的LED灯具进行安装。根据以上原则及设计依据,已在上海站和乔司站编组站选择高效节能的LED户外投光灯照明灯具进行设计。在灯具安装上,此类灯具防止眩光性能好,并且便于安装。其照度系列分级如表1所示,维护系数值如表2所示,客运场所照度标准值如表3所示。
 
  2.5 LED灯具选择
  LED灯具、光源寿命>5万小时;
  LED灯具防眩光没有紫外线产生;
  LED光源的显色性较好,显色指数Ra>75;
  LED灯具电器元件匹配性、兼容性能好,无信号干扰;
  抗震性能优越,安装维护方便;
  灯具布置合理,照明方案要达到节能、省钱、可靠性好、实用。
 
  3 LED光源改造的技术方案
 
  3.1 LED照明改造的意义和必要性
  中国是电力消费大国,而且城市在社会能耗中占重要比例。2007年底,财政部和国家发改委印发了《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》,由中央财政设立专项资金,支持高效环保照明产品的推广使用。2008年,我国首批财政补贴高效照明产品推出超过6000万只节能灯,超过原定目标24%。2009年,财政补贴节能灯推广数量达到1.2亿只。2010年,国务院办公厅制定《各级地方政府节能减排目标责任制》。可以看到一个趋势:大开大合的旧照明时代已经过去,清洁、节能的低碳经济已经来临,绿色照明必将成为主流。今后,国家将会大力推广LED灯具,LED灯具结构如图1所示。
  上海铁路局积极响应国家节能减排政策,发展和推广新型节能光源,逐步对各站段进行LED照明节能改造。编组场采用大功率LED投光灯,具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快,显色指数高等独特优点,所以,在站场照明中推广使用LED高效节能照明产品,能有效的在短期内实现节能减排目有着重大意义。
 
  3.2 LED发光原理
  LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附着在一个支架上,是负极,另一端连接电源的正极,整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色,是由形成P-N结材料决定的(如图2所示)。 
 
  3.3 产品特点及优势
  LED灯富有革命性和创造性,是科技创新与光的完美结合,将LED光能发挥到了极致;侧底颠覆了传统的照明理念,作为LED新型光源具有以下优点:
  (1)寿命长。LED灯的寿命超过50000小时,寿命可达5-10年,是传统高压钠灯寿命的5-10倍。
  (2)功耗低。在同等条件下,LED灯相对于高压钠灯可约节电60%-80%,相对于白炽灯,可节电大约90%.
  (3)方向性好。LED投光灯能很方便的控制灯具的出光角度,投光距离等,能够更加有效的利用光源。
  (4)光源开发。暖色温白光能够成功的解决了LED光衰减问题,1000小时光衰可控制在2%以内,显色性高达85以上,是较为理想的照明光源。
  (5)散热方面。灯具采用特殊的二级散热技术,通过特殊的导热介质扩大了LED热沉与散热器的接触面积,使100W灯具散热器的空气接触面积可达2平方米以上,彻底的解决了因散热不畅而引起的光衰问题,确保光源在较低温度下工作,实现了LED灯具寿命长,免维护的特点。其结构如图3所示。
  (6)环保。LED是由无毒的材料做成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,冷光源,可以安全触摸,属于典型的智能照明光源。
  (7)坚固耐用。LED被完全封装在环氧树脂里面,比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,使得LED不易损坏。
  (8)多变幻。LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
  (9)配光方面。配光系统实现了无需二次透镜配光,能达到理想的照明效果,并且可以消除因透镜自身而造成的光损,同时也消除了眩光现象,使路面光分布的均匀度达到0.6以上,让LED照明效果发挥到极致。
  (10)电源控制系统。电源控制系统拥有宽电压范围输入功能,不会因电网电压波动而影响灯具的正常使用。工作环境温度在-40℃~70℃,可长期适用于各种恶劣的外界环境。功率因数大于0.95,捷波失真小于0.2,EMI参数符合全球的电能损耗标准,避免了电网的高频干扰污染,克服了整灯寿命因电源而引起的短板现象。
  (11)技术先进。与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以这也是数字信息化产品,是半导体光电器件 “高新尖”技术,具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
 
  3.4照明设备的选择
  各场所安装灯具数量及费用如表3所示
 
  4 改造前后的经济效果比较(如表4所示)
 
  4.1 改造后伪色表现图
  (1)站台,改造后平均照度74lx。
  (2)站台路灯,平均照度28lx。
  (3)候车厅,平均照度202lx。
  (4)售票厅,平均照度305lx。
 
  4.2 LED灯具概算(如表5所示)
 
  4.3 经济效果比较
  (1)海宁站照明功率基本情况
  (2)经济效益分析
  按表6中计算,并现在使用的灯具相比。
  a.332盏灯每天节约电费=6406÷1000×12小时×1元/度
  =76.872(元)(电价按1元每度计算)
  332盏灯每年节约电费=25522(元)
  b.另外,节能灯或者高压钠灯寿命普遍较短,在约6000小时,以每天开灯12小时计算,不到2年就需要更换一次。而LED灯具寿命长达50000小时。
  332盏灯2年更换费用=332×100元/盏=33200(元)
  则332盏灯具每年需维护费16600元。
  c.年节约总费用合计=年节约电费+年节约维护费
  =25522+16600=42122(元)
  (以上经济效益为所有灯具每天开12小时计算,实际改造为两路线控制,站段可根据天气及视觉效果选择开关。
 
  5 结束语
 
  由于原先灯具偏离铁标照度太大,因此改造后并没有带来巨大经济效益,但是改善照明效果后,不但消除了旅客因视觉效果差而导致的安全事故隐患,而且站段操作方便,省去了更换、维修、开关灯的人力成本。
 
  据上所述,现有的节能灯及高压钠灯更换为LED光源灯具,在安全、经济及社会方面均有较好的效益,且随着LED灯具的逐步推广使用,价格逐步下降,经济效益会更加明显。
 
 
关键词: LED 新光源 技术方案
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