LED隧道照明燈在高速公路隧道機(jī)電項(xiàng)目中的應(yīng)用淺析

1、LED隧道照明燈在高速公路隧道機(jī)電項(xiàng)目中的應(yīng)用淺析 王保華 安徽省高等級公路工程監(jiān)理有限公司交通工程部 摘要：本文已六潛高速公路隧道機(jī)電項(xiàng)目為背景，采用大量的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，將LED隧道照明燈與高壓鈉燈在高速公路隧道機(jī)電項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行分析，就工程造價和節(jié)能前景進(jìn)行了優(yōu)劣勢對比，為今后的相關(guān)項(xiàng)目提供了分析依據(jù)。關(guān)鍵詞：LED隧道照明燈 高壓鈉燈 六潛高速公路 隧道機(jī)電 造價分析 節(jié)能一、概述隨著高速公路隧道照明技術(shù)的發(fā)展，隧道照明燈具的使用日益多元化，常見的隧道照明燈具有高壓鈉燈、LED燈二種，下面我們對上述燈具的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡單的分析：高壓鈉燈：作為傳統(tǒng)的照明用燈，高壓鈉燈是公認(rèn)的性價比較高

2、的道路照明燈具之一，其具備以下優(yōu)點(diǎn)： Ø       高光效：90130lm/W；Ø       長壽命：12000小時20000小時Ø       輻射波長長、穿透雨霧力強(qiáng)。由于高壓鈉燈本身發(fā)光原理的限制，在使用過程中，也同樣暴露出以下缺點(diǎn)：Ø       高壓鈉燈光譜集中在長波長段，光色昏黃，視物不清；Ø

3、       光譜光效雖高，但夜晚視覺靈敏度下降；Ø       顯色指數(shù)低（小于30），色彩分辨不清，圖象模糊；Ø       燈具效率低（約70%），由于高壓鈉燈是發(fā)散型光源，在反復(fù)反射中降低燈具效率；Ø       電-光轉(zhuǎn)換效率低，大量的電能被轉(zhuǎn)化為熱能而浪費(fèi)，發(fā)光效率約在30%。LED燈：近年來LED燈具開始大量進(jìn)入高

4、速公路隧道照明系統(tǒng)，做為公認(rèn)的發(fā)展?jié)摿薮蟮男屡d照明技術(shù)，LED燈具有以下優(yōu)點(diǎn)：Ø       亮度的可控性高：可以靈活的對燈具的實(shí)際消耗功率進(jìn)行調(diào)整；Ø       燈具效率高：LED燈是定向光源，燈具效率可達(dá)85%；Ø       顯色性好：可達(dá)7080，色彩分辨清晰；Ø       電光轉(zhuǎn)換效率高：LED燈具的發(fā)

5、光效率可達(dá)50%左右；Ø       長壽命：理論上LED燈具的使用壽命可長達(dá)5W小時以上，大功率LED燈的壽命最少在3W小時以上；Ø       環(huán)保無污染。同樣，LED燈也有著一些暫時尚未克服的缺點(diǎn)：Ø       較之高壓鈉燈，LED燈的光效偏低（以六潛隧道項(xiàng)目所采用的LED燈的光效為60 lm/w左右，而高壓鈉燈普遍在120左右）；Ø   

6、    LED燈的散熱較差，長時間使用后，P-N結(jié)溫升過大，會大幅度降低燈具光效；Ø       透雨霧性能差，不適合在隧道入口安裝；Ø       LED燈的配套電氣的壽命較低。Ø       由于LED燈是定向光源而高壓鈉燈是發(fā)散性光源，所以采用LED燈的照明均勻度較之使用高壓鈉燈要低，同時隨著使用時間的增長，這個現(xiàn)象會越來越明顯。綜合分析高壓鈉燈及LE

7、D燈的光效、顯色性、燈具效率及電-光轉(zhuǎn)換效率，同時考慮到在中間視覺中LED燈與高壓鈉燈的燈光下人的適應(yīng)性，在使用LED燈時，目前國內(nèi)使用中較常用的使用0.5倍功率的LED燈取代高壓鈉燈。但是在這樣的情況下，實(shí)際上是降低了隧道照明內(nèi)的照度指標(biāo)，六潛項(xiàng)目中使用LED燈照明后，基本/應(yīng)急照明的照度較之使用高壓鈉燈的原初步設(shè)計(jì)降低了約40%，關(guān)于這一點(diǎn)目前國內(nèi)尚未出臺相關(guān)規(guī)定支持，可行性及合理性尚需檢驗(yàn)。二、六潛高速公路隧道機(jī)電項(xiàng)目中照明燈具的使用情況以六潛隧道項(xiàng)目岳潛段為例，隧道入口段加強(qiáng)照明采用對煙霧有較強(qiáng)穿透能力的高壓鈉燈，過渡段1、過渡段2、中間段、出口段及基本、應(yīng)急照明均采用顯色性較好的LE

8、D燈，隧道內(nèi)各段照明布置如下：Ø       入口段1：采用400W高壓鈉燈，間距2.5米兩側(cè)對稱布置；Ø       入口段2：采用250W和400W高壓鈉燈，每三盞250W高壓鈉燈為一組，間距2.5米兩側(cè)對稱布置，每組250W高壓鈉燈間布置一盞400W高壓鈉燈，與250W高壓鈉燈間距2.5m對稱布置。Ø       過渡段1：采用100W的LED隧道燈，間距1.25米兩側(cè)對稱布置；

9、Ø       過渡段2：采用50W的LED隧道燈，間距2.5米兩側(cè)對稱布置；Ø       出口段1：采用50W的LED隧道燈，間距2.5米兩側(cè)對稱布置；Ø       出口段2：采用100W和50W的LED隧道燈，間距2.5米兩側(cè)對稱布置；Ø       中間段及基本/應(yīng)急照明：采用50W的LED隧道燈，間距5m采

10、用單光帶布燈方案，布置在距行車道中心線偏隧道行車方向左側(cè)0.6m處的隧道頂部，貫穿整個隧道(即包含入口段、過渡段1、過渡段2、中間段及出口段)，其中每隔兩盞為基本兼應(yīng)急照明。這一設(shè)計(jì)入口段采用對雨霧穿透性較好的高壓鈉燈，中間段、出口段及基本/應(yīng)急照明采用顯色性較好的LED燈，較好的結(jié)合和高壓鈉燈與LED燈各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并且同時考慮到了使用上的合理性與經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約，理論上實(shí)現(xiàn)了在保證使用的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能的目的，只是最終結(jié)果尚待運(yùn)行后檢驗(yàn)。下附岳潛段隧道照明理論計(jì)算表：區(qū)段計(jì)算照度(lx)計(jì)算亮度(cd/m2)總均勻度入口段1178596.490.78入口段2106257.410.77過渡段151

11、828.160.71過渡段21739.350.52中間段(即基本照明)382.050.41出口段11739.350.52出口段224213.080.50 三、使用LED燈與使用高壓鈉燈的造價分析由于六潛項(xiàng)目最終的照明設(shè)計(jì)方案相較初步設(shè)計(jì)而言，不僅僅考慮到了照明燈具的變化，同時還對整個照明系統(tǒng)的供電方式與回路配置做出了調(diào)整，所以我們在做使用LED與使用高壓鈉燈的造價差別的時候，就不能簡單的以最終照明方案的造價與初步設(shè)計(jì)做比較。在這里，我們以最終的照明方案為基礎(chǔ)，模擬出使用高壓鈉燈的情況（將LED隧道照明燈全部更換為相應(yīng)的高壓鈉燈，并且將照明供電電纜的規(guī)格做出相應(yīng)調(diào)整），分別列出兩種方案

12、的大致造價，以此做出比較：分析照明系統(tǒng)造價需要考慮到的主要設(shè)備有電纜、燈具、照明配電箱以及變電所內(nèi)配電設(shè)備，由于使用LED燈和使用高壓鈉燈對配電箱規(guī)格、配電箱內(nèi)空氣開關(guān)、配電房內(nèi)低壓配電設(shè)備容量以及變壓器容量的影響較小，在此我們將之忽略，僅考慮電纜與燈具的造價。岳潛段目前使用LED燈與高壓鈉燈混合照明的設(shè)計(jì)方案中，電纜與燈具的成本如下： 序號名稱規(guī)格型號單價（元）數(shù)量合價（元）備注1高壓鈉燈400W620984盞610080 2高壓鈉燈250W570488盞278160 3LED燈100W30882480盞7658240 4LED燈50W19888339

13、盞16577932 5電力電纜ZR-VV-6mm24.60231793m1066247.8 6電力電纜NH-VV-6mm24.80153708m737798.4 7電力電纜VV22-4*1031.0020638m639778 8電力電纜VV22-4*1645.603110m141816 9電力電纜VV22-4*2568.0018280m1243040 10電力電纜VV22-4*3589.4026797m2395651.8 11電力電纜VV22-4*50121.1015205m1841325.5 12電力電纜NH-V

14、V22-4*1027.006505m175635 13電力電纜NH-VV22-4*1645.506297m286513.5 14電力電纜NH-VV22-4*2561.3010440m639972 15電力電纜NH-VV22-4*3584.205945m500569 16電力電纜RVV-1×1610.4047980m498992 合計(jì)：￥35，291，751元 當(dāng)全部隧道照明燈具均為高壓鈉燈時，按照目前常用的設(shè)計(jì)方案，以250W高壓鈉燈替換100W LED燈，以100W高壓鈉燈代替50W LED燈（不考慮細(xì)微的燈具間距的調(diào)整）

15、，同時將各隧道部分電纜調(diào)整如下：Ø       胭脂畈隧道基本及應(yīng)急所用電纜截面積需提升1個規(guī)格等級；Ø       嚴(yán)家、獅行、爐坳、英山河、汪家沖隧道基本及應(yīng)急照明所用電纜截面積均需提升2個規(guī)格等級；Ø       老鴨嶺、秦老屋、巴掌灣、青山排隧道基本照明所用電纜均需提升2個規(guī)格等級，應(yīng)急照明所用電纜截面積均需提升1個規(guī)格等級。由以上可知當(dāng)隧道內(nèi)照明燈具均為高壓鈉燈時，電纜與燈具的

16、成本如下：序號名稱規(guī)格型號單價（元）數(shù)量合價（元）備注1高壓鈉燈400W620984盞610080 2高壓鈉燈250W5702968盞1691760 3高壓鈉燈100W5408339盞4503060 4電力電纜ZR-VV-6mm24.60231793m1066247.8 5電力電纜NH-VV-6mm24.80153708m737798.4 6電力電纜VV22-4*1031.0017146m531526 7電力電纜VV22-4*2568.0019715m1340620 8電力電纜VV22-4*3589.4015130m1352

17、622 9電力電纜VV22-4*50121.1011220m1358742 10電力電纜VV22-4*70154.2020722m3195332.4 11電力電纜NH-VV22-4*1645.501520m69160 12電力電纜NH-VV22-4*2561.306945m425728.5 13電力電纜NH-VV22-4*3584.2014777m1244223.4 14電力電纜NH-VV22-4*50110.805945m658706 15電力電纜RVV-1×1610.4047980m498992 &#

18、160;      合計(jì)：￥19，284，598.5元由以上兩表可得六潛隧道項(xiàng)目岳潛段采用目前的LED燈與高壓鈉燈混合照明的方案比全部采用高壓鈉燈照明的方案工程造價增加了約￥16，007，152.5元。 四、節(jié)能應(yīng)用分析根據(jù)各廠家所提供的燈具參數(shù)以及目前高速公路隧道照明工程的普遍經(jīng)驗(yàn)，高壓鈉燈實(shí)際使用中所消耗的功率約為額定功率的1.4倍（增加電容補(bǔ)償?shù)那闆r下），LED燈實(shí)際消耗功率每個廠家的情況不同（基本上在額定功率的1.21.4倍范圍內(nèi)），在這里我們按照高壓鈉燈取1.4倍、LED燈取1.2倍計(jì)算。根據(jù)六潛隧道項(xiàng)目岳潛段實(shí)際

19、情況，在采用LED燈與高壓鈉燈混合照明時，各照明回路的功率分別約為（實(shí)際消耗功率）：Ø       晴天照明：512KW；Ø       陰天照明：587.2KW；Ø       基本照明：233.16KW；Ø       應(yīng)急照明：135.18KW（含緊急停車帶及橫洞照明）。在采用全高壓鈉燈照明時，各照明回路的功率分

20、別約為：Ø       晴天照明：784KW；Ø       陰天照明：985.6KW；Ø       基本照明：544.04KW；Ø       應(yīng)急照明：351.4KW（含緊急停車帶及橫洞照明）。由于六潛隧道項(xiàng)目采用的照明控制方式是根據(jù)洞外亮度自動控制照明燈具開啟，在這種控制方式下，隧道用電的計(jì)算有大量的不確定因素

21、，因此我們假設(shè)出一種定時照明控制方式來計(jì)算隧道照明的節(jié)能效果，假設(shè)定制控制方式如下：Ø       00：0007：00 開啟基本照明+應(yīng)急照明；Ø       07：0010：00 開啟基本照明+應(yīng)急照明+陰天照明；Ø       10：0014：00 開啟基本照明+應(yīng)急照明+陰天照明+晴天照明；Ø       14：0018：00開啟基本照明+應(yīng)急照明+陰天照明；Ø    &#