張政富

摘要：文章對(duì)臨合高速LED燈及高壓鈉燈的混合方案和全LED燈照明方案進(jìn)行了介紹，然后從隧道燈具安裝總負(fù)荷說明LED的節(jié)能性，再?gòu)慕?jīng)濟(jì)角度（包括燈具投資估算對(duì)比、供配電照明系統(tǒng)的預(yù)算對(duì)比、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用對(duì)比及周期成本對(duì)比）分析兩種方案的費(fèi)用，最后得出LED從節(jié)能性及經(jīng)濟(jì)性兩方面均有明顯優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：高壓鈉燈；LED燈；隧道照明；節(jié)能環(huán)保；高速公路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U457 文章編號(hào)：1009-2374（2017）10-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.064

1 概述

蘭州至郎木寺高速公路（S2）臨夏至合作段（簡(jiǎn)稱“臨合高速”）是地方高速省會(huì)放射線蘭州至郎木寺（甘川界）高速公路的組成路段，全長(zhǎng)98.975公里。全線共設(shè)置19座隧道，隧道總長(zhǎng)度超過11公里。隧道照明設(shè)計(jì)內(nèi)容包括隧道主線照明、隧道引道照明、人行橫洞照明、車行橫洞照明、緊急停車帶照明等。本項(xiàng)目2013年10月份設(shè)計(jì)圖紙?jiān)u審?fù)瓿桑?014年12月底竣工通車。

2 隧道照明方案

2.1 高壓鈉燈與LED燈混合方案

按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ026.1-1999）的要求設(shè)計(jì)，隧道照明分入口段、過渡1段、過渡2段，中間段和出口段。

隧道入口段和過渡段加強(qiáng)照明采用400W、250W和150W高壓鈉燈，兩側(cè)對(duì)稱布設(shè)；出口段加強(qiáng)照明采用100W高壓鈉燈，兩側(cè)對(duì)稱布設(shè)；基本照明采用50WLED等，兩側(cè)交錯(cuò)布設(shè)，增加隧道的照明均勻度。

2.2 LED燈方案

按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ026.1-1999）的要求，考慮當(dāng)時(shí)《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》很快就要頒布，因此，本項(xiàng)目參考《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（總校稿）進(jìn)行隧道照明設(shè)計(jì)，隧道照明分入口1段、入口2段、過渡1段、過渡2段、中間段、出口1段和出口2段。有效降低入口段和加強(qiáng)照明段亮度，更加節(jié)能。

入口段和過渡段加強(qiáng)照明燈具采用150W、130W、110W及100W的LED燈，并采用黃色光源，出口段加強(qiáng)照明采用50W的LED燈，均兩側(cè)對(duì)稱布設(shè)，并采用黃色光源，黃色光源LED燈，可保證隧道洞口的指示性，同時(shí)較白色光源穿透性強(qiáng)，在霧天及雨雪天氣能同高壓鈉燈有同樣效果；基本照明采用50WLED燈，兩側(cè)交錯(cuò)布設(shè)，可有效增加隧道的照明均勻度。

從圖1可以看出，采用LED燈照明比高壓鈉燈+LED燈混合照明安裝功率減少42.3%。

3 隧道照明方案比較

3.1 技術(shù)比選

高壓鈉燈主要由燈絲、熱繼電器、放電管、玻璃外殼等組成。

高壓鈉燈優(yōu)點(diǎn)：（1）發(fā)光效率高（100～130lm/w）；（2）穿透性強(qiáng)、不誘蟲；（3）單燈功率大，可達(dá)到kW等級(jí)；（4）光源及燈具技術(shù)成熟，生產(chǎn)成本低。

高壓鈉燈不足之處：（1）色溫低，發(fā)光顏色為金黃色，顯像指數(shù)低（20～25）；（2）壽命較低，光源壽命為20000h，在電壓不穩(wěn)波動(dòng)較大時(shí)光源壽命將會(huì)極大縮短，燈具折舊費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用較高；（3）功耗大、電源效率低，采用傳統(tǒng)高壓鈉燈作為隧道照明時(shí)，照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用往往不堪重負(fù)，同時(shí)高功耗導(dǎo)致線路敷設(shè)成本高；（4）燈具利用系數(shù)低（0.35～0.5）；（5）不能頻繁啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)需要一定啟動(dòng)時(shí)間；（6）配光性差；（7）燈具含汞等有毒元素。

LED燈主要由燈具外殼、控制電路、電源適配器及光源組成。

LED燈屬于半導(dǎo)體器件，是一種固態(tài)光源，通過半導(dǎo)體材料中不同載流子之間的交換發(fā)光。

LED燈具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）顯像指數(shù)高（75～90）；（2）可頻繁啟動(dòng)，瞬時(shí)啟動(dòng)，無延時(shí)；（3）LED光源理論壽命50000h，壽命是高壓鈉燈2.5倍；（4）比高壓鈉燈節(jié)電40%以上，線路敷設(shè)成本低；（5）無頻閃、寬啟動(dòng)（在85～260V范圍內(nèi)均可啟動(dòng)）；（6）不含汞、鉛等有毒物質(zhì)，比較環(huán)保；（7）采用模塊化設(shè)計(jì)或者整體設(shè)計(jì)，維護(hù)比較方便；（8）防止燈具的橢圓疊加，無光斑產(chǎn)生；（9）燈具利用系數(shù)高（0.7～0.85）；（10）調(diào)光范圍寬（1%～100%無極調(diào)節(jié)）；（11）配光性高，光源指向性好；（12）作為一種新型的綠色照明光源，切合節(jié)能環(huán)保要求，受到國(guó)家大力推薦提倡，前景不可估量。

LED燈目前具有如下不足之處：（1）光電效率（90～120lm/w）較高壓鈉燈低；（2）燈具成本較高壓鈉燈高；（3）LED光源屬于半導(dǎo)體器件，溫度的升高對(duì)LED光源壽命產(chǎn)生很大影響，散熱問題制約著LED燈功率不能制作很大，故不建議采用大功率LED燈作為隧道照明；（4）穿透性較差，高速公路入口段和出口段需要考慮隧道照明的穿透性能，良好的照明穿透性能將能在一定程度上保證行車安全及防災(zāi)疏散效率（本項(xiàng)目加強(qiáng)段采用黃光源LED燈，可有效避免入口段穿透性差的問題）；（5）使用在高速公路隧道中仍然需要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等層面上的支持。

3.2 經(jīng)濟(jì)性比選

3.2.1 燈具投資估算對(duì)比。

由圖2可知，“全LED燈方案”比“高壓鈉燈+LED燈”混合方案在燈具方面投資增加投資1506萬元。

3.2.2 預(yù)算對(duì)比。預(yù)算對(duì)比內(nèi)容包括隧道供電系統(tǒng)、隧道照明系統(tǒng)和隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)等。

由圖3可知“全LED燈方案”比“高壓鈉燈+LED燈”混合方案增加投資1095萬元。

3.2.3 運(yùn)營(yíng)費(fèi)用對(duì)比。

由圖4可知，“全LED燈”方案比“高壓鈉燈+LED燈”方案年節(jié)省電費(fèi)為233.3萬元。

3.2.4 周期成本對(duì)比。

由上表可知，LED燈壽命為6年，而高壓鈉燈壽命為2年，在6年時(shí)間高壓鈉燈需更換2批，高壓鈉燈總造價(jià)為1112萬（不含人工及安裝費(fèi)用）。

3.3 結(jié)論

“全LED燈方案”比“高壓鈉燈+LED燈”混合方案在燈具方面增加投資1506萬元，總預(yù)算增加投資1095萬元，年減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)支出233.3萬元，6年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用減少共計(jì)1400萬元，周期成本可減少燈具總造價(jià)為1112萬，總計(jì)6年總共可節(jié)約費(fèi)用1417萬元。

從以上可看出，雖然從工程造價(jià)方面LED燈較高壓鈉燈一期投資較大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，LED燈較高壓鈉燈無論在運(yùn)營(yíng)費(fèi)用及周期維護(hù)成本，還是在長(zhǎng)遠(yuǎn)總的費(fèi)用方面都能節(jié)約投資。綜合考慮以上因素，臨合高速最終采用全LED燈的方案。

4 結(jié)語

高壓鈉燈在隧道照明中有著成熟的應(yīng)用，LED燈出現(xiàn)后，高速公路領(lǐng)域出現(xiàn)了“高壓鈉燈+LED燈”的過渡方案，這種方案結(jié)合了高壓鈉燈和LED的優(yōu)點(diǎn)。隨著LED燈技術(shù)的成熟和建設(shè)成本的降低，尤其是低色溫LED燈的成熟，LED燈作為一種新興的綠色節(jié)能光源全面取代傳統(tǒng)高壓鈉燈只是時(shí)間問題。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：王 波）