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淺議城市照明節(jié)能工作中的誤區(qū)
摘 要:城市照明節(jié)能工作不能急功近利,必須在滿足城市照明各項(xiàng)功能需要的基礎(chǔ)上,來(lái)提高城市照明系統(tǒng)的能效,降低系統(tǒng)的功耗,節(jié)約能
源,減少污染,達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的。本文主要針對(duì)在發(fā)展過(guò)程中的誤導(dǎo)或錯(cuò)誤,不管是有意或無(wú)意,都必須及時(shí)加以糾正和引導(dǎo),
我們將不斷收集來(lái)自城市照明行業(yè)的同行們的建議,及時(shí)補(bǔ)充和更新信息,希望大家關(guān)注。
關(guān)鍵詞:變功率 節(jié)能 變功率 鎮(zhèn)流器
由于照明節(jié)能是新生事物,在照明節(jié)能方面,出于對(duì)照明燈具的不了解,對(duì)照明理念的創(chuàng)新需要時(shí)間,對(duì)控制以及電力電源產(chǎn)品技術(shù)需要完善,因此,在照明節(jié)能事業(yè)中,難免出現(xiàn)一些誤導(dǎo),甚至是錯(cuò)誤的觀點(diǎn)觀念,也是正常的。
一、照明節(jié)能的“慢斜坡軟啟動(dòng)”危害
我們知道,電機(jī)啟動(dòng)時(shí),電網(wǎng)電源頻率50HZ,而此時(shí)電機(jī)從靜態(tài)開始,電機(jī)轉(zhuǎn)速頻率為0,因此瞬間形成頻率短路,啟動(dòng)電流高達(dá)額定電流的3-8倍,持續(xù)時(shí)間直達(dá)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)(最長(zhǎng)達(dá)10秒以上),對(duì)配電線路、設(shè)備和電網(wǎng)都造成危害。因此需要電機(jī)軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)和星三角啟動(dòng),減少電網(wǎng)沖擊。
HID燈啟動(dòng),由于補(bǔ)償電容的原因,合閘瞬間(2毫秒,0.002秒),有很大啟動(dòng)尖峰電流,和電機(jī)啟動(dòng)不一樣的是,這種尖峰電流不會(huì)因?yàn)榻档碗妷簡(jiǎn)?dòng)而減小許多,因?yàn)檫@是電容電壓突變引起的電容充電電流。如果沒(méi)有補(bǔ)償電容,這種啟動(dòng)電流也就不存在,如果補(bǔ)償電容存在,降到100V啟動(dòng)也會(huì)有這種短路瞬間電流存在。
應(yīng)該說(shuō),HID燈存在啟動(dòng)電流,但不是象電機(jī)那樣額定值的許多倍,只是1.2-1.3倍,而且這種電流是與燈溫度相關(guān),必須10分鐘以上加熱到穩(wěn)定溫度,電流才會(huì)下降。
另外,我們知道,電感式日光燈,每開關(guān)燈一次,會(huì)降低許多壽命,因此如果短時(shí)間關(guān)燈離開,還不如不關(guān)燈,原因是開燈時(shí)多次高壓輝光點(diǎn)火,嚴(yán)重?fù)p傷燈的陰極,特別是電網(wǎng)電壓低,頻繁多次不斷啟動(dòng),大大縮短燈的壽命。
開燈前期的輝光過(guò)渡階段,影響燈的壽命,充分點(diǎn)燃后穩(wěn)定的弧光放電,不影響燈的壽命,因此HID燈要在足夠電壓下充分預(yù)熱20分鐘,然后將電壓緩慢降低,穩(wěn)定電弧,降低燈管溫度,延長(zhǎng)光源電器的壽命。
HID路燈,同樣采用電感高壓點(diǎn)火啟動(dòng),如果采用“慢斜坡降壓軟啟動(dòng)”,每天啟動(dòng)點(diǎn)火將增加到100多次或更多(如果電壓不足,每秒將重復(fù)點(diǎn)火50次),如果開燈電壓足夠,點(diǎn)火1-2次就能啟動(dòng)。因此“慢斜坡軟啟動(dòng)”將嚴(yán)重影響光源電器的正常運(yùn)行。
有些公司還將“啟動(dòng)大電流”導(dǎo)致能量浪費(fèi)作為宣傳,這時(shí)無(wú)任何科學(xué)道理的。希望有些節(jié)能公司本著科學(xué)角度,認(rèn)真考慮這個(gè)問(wèn)題,不要炒作這些概念,誤導(dǎo)照明節(jié)能技術(shù)。
二、HID燈預(yù)熱問(wèn)題
我們的經(jīng)銷商告訴我們,希望去除預(yù)熱時(shí)間,或?qū)㈩A(yù)熱時(shí)間調(diào)到1分鐘,理由是,哪怕半分鐘的節(jié)能,都將影響到節(jié)電率,而路燈部門是不會(huì)聽你講什么預(yù)熱的好處問(wèn)題的。
的確,有些路燈部門以前也沒(méi)有預(yù)熱的概念,另外,上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)了看節(jié)電率,他們也管不了,而領(lǐng)導(dǎo)也是不懂這些的呀。所以節(jié)電設(shè)備供應(yīng)的雙方或多方,都被“強(qiáng)制”不需要預(yù)熱時(shí)間,一心追求節(jié)電率。
我們知道,HID燈的啟動(dòng)分2個(gè)過(guò)程,點(diǎn)火時(shí)不穩(wěn)定的“輝光”放電和10分鐘后的“弧光”放電,“輝光”放電嚴(yán)重影響燈的壽命,因此希望時(shí)間越短越好。為減少“輝光”放電時(shí)間,點(diǎn)燈后必須維持足夠長(zhǎng)時(shí)間的額定預(yù)熱電壓。
從外部看,如果燈電流開始下降到穩(wěn)定運(yùn)行電流,則開始結(jié)束“輝光放電”,從溫度看,如果燈管溫度達(dá)到穩(wěn)定溫度,則開始結(jié)束“輝光放電”,為使“輝光”盡快結(jié)束,必須維持比較高的電壓,發(fā)出更多的熱快速加熱燈管。
有些公司把充分預(yù)熱說(shuō)成是如“煲湯”,需要“急火”燒開,然后“文火”長(zhǎng)時(shí)間燉,可節(jié)省能量,這種比喻也不妥帖。
這也說(shuō)明 “慢斜坡軟啟動(dòng)”對(duì)燈的危害,和預(yù)熱不足對(duì)燈的危害。另外,20分鐘的預(yù)熱,對(duì)節(jié)電率影響不大,對(duì)延長(zhǎng)光源電器的壽命確至關(guān)重要。
三、照明線路末端電壓
在以往不節(jié)能的時(shí)代,路燈設(shè)計(jì)需要考慮末端電壓,其電壓值要保證燈的額定電壓下限以上(220V-10%=198V)。城市道路照明專業(yè)委員會(huì)《“十一五”城市綠色照明工程規(guī)劃綱要實(shí)施細(xì)則》中,第四十條 “在電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的地方可采用穩(wěn)壓或降壓裝置,但照明線路末端電壓不應(yīng)小于198伏。這是保障燈能點(diǎn)燃的必須條件”。
但同樣,照明節(jié)能是新事物,需要客觀分析對(duì)待,而建設(shè)部在制定細(xì)則時(shí),也不知道有無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)壓的照明節(jié)能產(chǎn)品。這種規(guī)定是根據(jù)固定降壓節(jié)電器提出來(lái)的,即開燈就降壓,需要保障末端電壓在198V以上,否則新燈都有可能點(diǎn)不著。
在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中開燈時(shí)總是全電壓預(yù)熱20分鐘,在燈溫、電弧、電流穩(wěn)定后精密連續(xù)調(diào)壓,在需要時(shí)將電壓調(diào)到鈉燈130V,金鹵燈150V,不管是節(jié)電率還是延長(zhǎng)燈具壽命,都是非常滿意的。
另外,燈充分點(diǎn)燃后逐步降壓節(jié)能,隨著導(dǎo)線電流的減小,末端壓降由不節(jié)能時(shí)的20V,變得可能只有5V,因此在采用智能電感產(chǎn)品時(shí),前端電壓降低明顯,末端電壓降低反而不明顯。
但需要說(shuō)明的是:“開燈預(yù)熱電壓必須在198V以上”,進(jìn)入節(jié)能后電壓可以在198V以下。
四、一味追求節(jié)電率
如果一味追求節(jié)電率,那么,關(guān)燈是最好的節(jié)能。城市道路照明的基本功能是:1、滿足人們文化生活需要,滿足城市文明、社會(huì)繁榮以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和消費(fèi),2、保障社會(huì)治安,3、保障交通安全。
節(jié)能同時(shí)需要保障照明的基本功能,即:“不影響正常照明同時(shí),極大限度地節(jié)約能源,延長(zhǎng)光源電器使用壽命”。
遺憾的是,包括政府、路燈部門和經(jīng)銷商,都一味追求節(jié)電率,有的在招標(biāo)中,單純將節(jié)電率看成主要指標(biāo)(不考慮照度情景需求),這樣招標(biāo)的結(jié)果是,事后工程完工,市民投訴,公安局投訴,在這種情況下,設(shè)備逼迫旁路運(yùn)行。
如果沒(méi)有“按時(shí)段情景節(jié)能功能”,只是一味追求節(jié)電率,只需將高壓變壓器調(diào)低一擋,或?qū)艄β蕮Q小,或摘除一部分燈。
簡(jiǎn)單的只講節(jié)電率高,將使城市/商業(yè)綜合經(jīng)營(yíng)成本上升,因?yàn)檫@將使犯罪率上升,交通事故增加,消費(fèi)下降,稅收減少,商場(chǎng)營(yíng)業(yè)額下滑,工廠次品率上升以及生產(chǎn)效率下降。
五、突變/閃斷調(diào)壓對(duì)光源電器的影響
對(duì)商場(chǎng)的電子鎮(zhèn)流器節(jié)能燈,由于有濾波電容,電壓閃斷和突變,影響不明顯,對(duì)電路的沖擊依然存在。如果電腦以及IT設(shè)備,如收銀機(jī),POS機(jī),接入照明網(wǎng),將引起設(shè)備死機(jī),硬盤損壞等情況發(fā)生。
在路燈上,目前大部分是HID金鹵燈、鈉燈,電流的切斷不僅使設(shè)備拉弧損壞,光源熄滅,再次點(diǎn)火,嚴(yán)重縮短壽命。鈉燈在不切斷電流時(shí)電壓突變5V以上將引起電弧漂移而熄滅,金鹵燈在3V突變時(shí)電弧不穩(wěn)熄滅。
因此,早期的電磁換檔已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的不良后果。在經(jīng)濟(jì)條件比較好的江浙,大面積上的電磁節(jié)能產(chǎn)品逼迫拆除,江西某南部城市也出現(xiàn)類似現(xiàn)象,城市道路照明專業(yè)委員會(huì)對(duì)路燈照明節(jié)能,持非常慎重態(tài)度,并在2007年6月頒發(fā)的“十一五”規(guī)劃綱要實(shí)施細(xì)則中,第四十一條規(guī)定:在調(diào)壓時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)瞬間滅燈現(xiàn)象。
為了解決閃斷突變,目前國(guó)內(nèi)有幾個(gè)節(jié)能公司,推出“進(jìn)口”碳刷的自藕調(diào)壓器,面對(duì)大電流和感性負(fù)載,以及灰塵潮濕,產(chǎn)品安全受到質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。
六、電磁固定降壓節(jié)能的危害
傳統(tǒng)電磁調(diào)壓節(jié)電器一般分為:⑴三相統(tǒng)一調(diào)零換檔,⑵三相獨(dú)立調(diào)零換檔,⑶三相獨(dú)立補(bǔ)償換檔,⑷碳刷自偶變壓器調(diào)節(jié)補(bǔ)償調(diào)壓,這些產(chǎn)品都有調(diào)壓功能,但由于電磁換檔或碳刷閃斷沖擊,燈熄滅,設(shè)備沖擊,電網(wǎng)浪涌,因此實(shí)際使用時(shí)都在固定調(diào)壓位置。
①固定降壓節(jié)電器,節(jié)電不節(jié)錢,光源電器壽命縮短,換燈成本和工程費(fèi)高,固定降壓節(jié)能產(chǎn)品,如果固定降5V,節(jié)電率太低,固定降10V,節(jié)電率也不高,如果開燈就降20V,開燈時(shí)線路末端燈亮不起來(lái)。
②開燈就降壓,影響交通、社會(huì)治安、城市繁榮:傍晚需要高亮度照明時(shí),燈光昏暗,交通事故增加,犯罪率上升,同時(shí)影響城市形象和居民生活,群眾和公安投訴嚴(yán)重。
③無(wú)法按需照明,浪費(fèi)嚴(yán)重:上半夜電網(wǎng)負(fù)荷重,需要照明時(shí)燈光暗,下半夜電壓高,不需要照明時(shí),燈光反而更亮。
④不符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展:耗用大量高能耗且稀有銅材和矽鋼,被盜和破壞嚴(yán)重,同時(shí)大量使用,將導(dǎo)致更大的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。
七、碳刷調(diào)節(jié)補(bǔ)償調(diào)壓、以及SCR數(shù)控補(bǔ)償調(diào)壓面臨的挑戰(zhàn)
路燈節(jié)能固定降壓目前已經(jīng)表現(xiàn)出許多不能接受的弊端,因此有些節(jié)能企業(yè)將碳刷補(bǔ)償無(wú)級(jí)調(diào)壓用于照明節(jié)能,用伺服電機(jī)帶動(dòng)鏈?zhǔn)教妓ⅲ瑢?shí)現(xiàn)調(diào)壓穩(wěn)壓,專家對(duì)其可靠性存在質(zhì)疑,以至于廠家在注意事項(xiàng)中也作描述:“每月至少維護(hù)一次,用極細(xì)砂紙打磨銅柱表面如新,密切注意,如有異味或冒煙,立即切斷電源,并通知廠家”。我們想,每個(gè)路燈配電柜派一個(gè)人值班,是不現(xiàn)實(shí)的。
可控硅代替接觸器,實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償調(diào)壓,這種技術(shù)稱為“數(shù)控式調(diào)壓”,在通訊和電臺(tái)等IT行業(yè)有應(yīng)用(后端整流橋電路,無(wú)電流滯后),但在路燈方面,由于負(fù)載為感性,電流電壓相位復(fù)雜,容易換相失敗,需要大功率電阻吸收短路電流,電阻功耗大,設(shè)計(jì)困難,功率難做大,檔位調(diào)節(jié)還存在電壓突變現(xiàn)象。
八、“以人為本”節(jié)能和“情景照明”節(jié)能的重要性
對(duì)不同場(chǎng)合,制定出相應(yīng)“以人為本”,“按需調(diào)亮”,“情景控制”的節(jié)能模式,節(jié)能技術(shù)要保證實(shí)現(xiàn)的可行性,這樣,才能消除照明節(jié)能的負(fù)面影響或使影響極小化。
既然照明是以人的感受為目的,根據(jù)生物效應(yīng),傍晚人眼瞳孔還沒(méi)張開,所以需要高亮照明,城市道路照明是城市文明的象征,人多的晚上和節(jié)假日,道路上就需要保證照度,才能保證確保交通安全和社會(huì)治安。路燈隔盞亮和半夜燈,將導(dǎo)致40多米桿距之間產(chǎn)生陰影,難以保障交通安全和社會(huì)治安,是得不償失的節(jié)能方法。面對(duì)照明節(jié)能的新挑戰(zhàn),有許多自身的客觀規(guī)律,而這些規(guī)律可能我們一時(shí)還難以理解,但卻是科學(xué)的。
總之,照明節(jié)能大有可為,我們的節(jié)能人和用戶,可以想出許多好的節(jié)能控制模式,能保障照明,又能極大限度地節(jié)能。
九、關(guān)于照明節(jié)能中的“照度損失問(wèn)題”
采用降壓調(diào)光節(jié)能的技術(shù)中,節(jié)能是以降低照明輸出功率為代價(jià)的,因此照度必然會(huì)有損失。恰恰是由于照明節(jié)能犧牲(節(jié)約)有功功率,照明節(jié)能才是科學(xué)并且是可行的。
照明是與人感受相關(guān)的概念,一味機(jī)械地強(qiáng)調(diào)“不能降低照度為代價(jià)來(lái)節(jié)能”是沒(méi)有實(shí)際意義的,也是不科學(xué)的,需要將人眼的生物效應(yīng),心理效應(yīng),實(shí)際工況對(duì)照明分時(shí)段的需求等結(jié)合起來(lái)考慮。每當(dāng)深夜車少人稀時(shí),采用變功率鎮(zhèn)流器(如400W降至250W)實(shí)施節(jié)電措施我認(rèn)為是完全有必要的,城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的維持值,也是根據(jù)道路等級(jí)和車流量大小來(lái)決定的,下半夜車輛行人較少的情況下,降低一級(jí)照明標(biāo)準(zhǔn)既節(jié)約了電能,又不影響行車安全。
十、路燈節(jié)能招標(biāo)書中的各種丑陋評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)策
國(guó)家倡導(dǎo)照明節(jié)能,實(shí)際上,照明節(jié)能不可能是純技術(shù)問(wèn)題,一般是以工程形式出現(xiàn),在道路照明節(jié)能產(chǎn)品的招投標(biāo)中曾出現(xiàn)許多丑陋的現(xiàn)象,包括操縱“標(biāo)書”、圍標(biāo)、“暗箱操作”等問(wèn)題,隨著招投標(biāo)市場(chǎng)制度的規(guī)范,會(huì)逐步走向正規(guī)。但作為節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司,或甲方,總還是希望采用盡可能好的技術(shù)和產(chǎn)品。因此,作為節(jié)能產(chǎn)品經(jīng)銷商或產(chǎn)品制造方,市場(chǎng)還是公平的,找準(zhǔn)自己的定位,潛心做好自己的工作,總會(huì)有豐厚的回報(bào)的。
付榮偉1 張鎮(zhèn)強(qiáng)2 1.北京師范大學(xué)(100002)2.珠海麥尼電控技術(shù)有限公司(519008) 相關(guān)新聞
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