高鐵客站照明智能化與節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

歐豐榕

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高鐵客站照明智能化與節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

歐豐榕

福州樞紐改造工程建設(shè)指揮部

照明用電是鐵路客運站尤其是高鐵站的主要能耗。如何有效降低高鐵客運站的能耗、節(jié)約能源，本文對福州站照明能耗情況進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的一些問題，并提出了在光源選擇上采用LED技術(shù)、在光源分布設(shè)計上因地制宜強調(diào)特殊性和差異性、在管理手段上采用智能化控制等措施，以期通過LED燈具與智能照明控制系統(tǒng)的有機結(jié)合，實現(xiàn)站房照明使用過程的節(jié)能控制及動態(tài)管理，實現(xiàn)高效節(jié)能和綠色環(huán)保的目的。

高鐵客站 照明 智能化 節(jié)能

近幾年，隨著高速鐵路突飛猛進的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國新建高鐵客站600余座，建筑形式多為高空間、大跨度，是地方標志性建筑之一。照明用電是鐵路客站主要耗能設(shè)備（除了中央空調(diào)外），照明用電量占車站總用電量的42%左右，如何避免照度過高而增加整體耗能，又不因照度過低而影響車站的基本使用功能，實現(xiàn)客站照明節(jié)能降耗增效益，是值得鐵路建設(shè)者深入研究的問題。

1 高鐵客站照明耗能現(xiàn)狀統(tǒng)計

在這電能充足的時代，人們對照明耗電不以為然。全國高鐵站房、候車及站臺雨棚照明多采用金屬鹵化物燈直接照明方式。以福州站照明耗能統(tǒng)計為例，改擴建后的福州站規(guī)模為7個站臺14線，無站臺柱雨棚面積為61567.7m2，三聯(lián)拱型鋼結(jié)構(gòu)雨棚最大跨度達64.85 m，最高高度 20.9 m，最低高度11.2 m，站臺雨棚共安裝了150 W大功率金鹵燈1364盞，用電量為189.330 kW。新建高架候車室面積12213.8 m2，76 m大跨度，高度約22m，共安裝474盞金鹵燈，用電量為37988 W。新建北站房面積為24995 m2，76m大跨度，大空間高度約26m，安裝1761盞金鹵燈，用電量78066W。既有南站房及高架候車室面積15359 m2，照明用電量約150 kW。福州站照明總用電量達455.38 kW，每小時耗電量約455kW·h，每天按8小時使用照明計算，年耗電量約132.86萬kW·h，照明電費約116萬元。這對車站運營成本是個不小的負擔(dān)。詳見表1。

表1 站房各區(qū)域照明耗電統(tǒng)計表

注：以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)均為公共區(qū)域照明，不含辦公場所。

近年來，車站為了節(jié)約用電成本，車站夜間站臺雨棚照明燈開啟較少，有時甚至不開，整個站臺較為黑暗，影響旅客乘降安全及舒適性。

2 高鐵客站照明設(shè)計中存在節(jié)能意識不足的現(xiàn)象

高鐵客站站房及雨棚普遍是高大空間，照明設(shè)計基本是按《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》（TB 10089-2015）的標準照度執(zhí)行，對燈具布設(shè)基本是平均分布、均衡設(shè)計，為滿足設(shè)計標準的照度，所需燈具數(shù)量、光源功率及用電量將會較大，使得整體照明能耗增加，達不到節(jié)能降耗的要求。

鐵路客站普遍存在照明設(shè)計與廣告設(shè)計脫節(jié)的現(xiàn)象，完全不考慮廣告屏幕照明對周邊環(huán)境的影響，最突出的現(xiàn)象就是旅客地道內(nèi)的廣告屏幕大、密集且24小時開啟，盡管增強了部分旅客地道的照明，然而旅客地道照明仍按常規(guī)布設(shè)，造成光源不必要的浪費，達不到節(jié)能降耗的要求。

照明控制系統(tǒng)設(shè)計大部分仍采用傳統(tǒng)的開關(guān)控制，需要人工操作才能完成。局部采用聲控和時控控制，智能化程度較低，節(jié)能效果不顯著。

3 高鐵客站照明節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

3.1 高效節(jié)能光源的選擇

在滿足照明質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能選擇高光效的光源。隨著LED技術(shù)和性能上的突破，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于室內(nèi)外照明、裝飾照明、城市景觀照明、車燈、信號燈等多個照明領(lǐng)域，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小、響應(yīng)速度快、耐振動、易維護等優(yōu)點。通過各種燈型技術(shù)參數(shù)的比較（見表2）可見，LED燈光效最高，對高效節(jié)能而言，LED燈顯然是最佳選擇。

表2 常用燈具光源參數(shù)指標比較

近年新開建的站房雨棚照明燈已開始采用LED燈，這對節(jié)能降耗而言，是可喜的進步。采用LED燈在用電功率選擇上比金鹵燈降低了30%，原70W金鹵燈可選用50W LED燈替代，原150W金鹵燈可選用100W LED燈替代?？傮w可節(jié)約用電能耗30%，LED照明產(chǎn)生的效益顯而易見。電子節(jié)能燈雖然提高了節(jié)能效果，但由于使用了污染環(huán)境的重金屬汞，不宜推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在LED燈已作為第四代綠色照明正在推廣應(yīng)用中，在鐵路客站照明中更要大力推廣應(yīng)用。

3.2 光源分布設(shè)計應(yīng)因地制宜，達到節(jié)能降耗的目的

光源分布設(shè)計應(yīng)改變以往平均分布、均衡設(shè)計，按照周邊環(huán)境進行差異性設(shè)計。一是在滿足燈具最低允許安裝高度及美觀要求的前提下，可降低安裝的高度，以節(jié)約電能。二是對同一大空間中有局部小范圍高照度要求的，應(yīng)優(yōu)先采用局部照明來滿足節(jié)能要求。例如高鐵客站高架候車室的大空間照明，可因地制宜，選擇人流通道上方布設(shè)，照度可從原來200 lx降到150 lx或100 lx標準，候車座椅區(qū)域照明照度要求高，可結(jié)合廣告視屏布設(shè)結(jié)構(gòu)造型以降低照明安裝高度，既滿足標準照度（即旅客閱讀）要求，又降低了光源的用電功率，實現(xiàn)節(jié)能降耗。三是根據(jù)周邊環(huán)境因素，做特殊設(shè)計或差異性設(shè)計。例如旅客地道兩邊側(cè)墻均設(shè)廣告屏幕是按30W/m2設(shè)計，已采用LED燈，而且廣告屏幕大、密集，對周邊的照度增強了較多，地道頂部的光源設(shè)計可根據(jù)廣告的照度相應(yīng)減少，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

總之，應(yīng)將節(jié)能意識貫穿照明設(shè)計的始終，從設(shè)計源頭加以控制，在照度滿足標準要求的條件下，因地制宜布設(shè)光源，盡可能不浪費光源。

3.3 通過LED結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)高效節(jié)能

我國是一個資源緊缺的國家，但在日常的生活中，人們并沒有意識到這一點。站房公共區(qū)域照明均采用手動開關(guān)，經(jīng)常出現(xiàn)“長明燈”或不及時關(guān)燈的現(xiàn)象，從而造成能源的浪費，也會縮短燈具的使用壽命。對此，采用智能照明控制系統(tǒng)是照明使用過程中最有效的節(jié)能控制方法。

LED 智能照明系統(tǒng)充分利用時鐘控制、紅外移動控制及照度傳感器等電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將建筑物內(nèi)的各種 LED 照明器具有機連接在一起，實現(xiàn)智能、全自動、有效的管理和控制。

從福州站站房各區(qū)域照明耗電統(tǒng)計可知，站臺雨棚區(qū)域照明耗能最大。① 可以通過LED 智能照明控制系統(tǒng)，將每趟列車到、發(fā)時間，接、放客時間編入程序，利用時鐘控制，實現(xiàn)準時開啟關(guān)閉照明燈具；② 根據(jù)LED 模塊可以有選擇地開啟所需的照明，例如動車到達車站，可以有選擇的打開動車組短編組或長編組長度范圍的照明燈具，福州站動車組短編組最長是213.5m，長編組應(yīng)是427m。開啟局部照明既能滿足旅客乘降安全和舒適性，不必將整個500m站臺雨棚燈都開啟；③利用紅外移動控制及照度傳感器實現(xiàn)LED 燈調(diào)光功能，LED 調(diào)光范圍在1%～100%，色溫可調(diào)范圍2700～6500 K，CRI>90，光通量2050 lm，利用智能傳感器感應(yīng)室外亮度來自動調(diào)節(jié)燈光，更重要的是借助自然光照明，根據(jù)天氣的不同變化，調(diào)整照度到最合適的水平，達到高效節(jié)能的目的。④借助通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智能化、人性化、個性化控制，提高客運值班員工作效率，緩解車站定員緊張問題。通過智能照明系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對LED燈編碼，并能借助APP識別技術(shù)，使客運值班員工作效率大大提高。值班員可通過手機，能夠在站房各區(qū)域進行自動識別，避免了尋找位置的麻煩。借助智能化照明系統(tǒng)，也可實現(xiàn)遙控開啟、閉合照明燈具，大大方便了值班員的操作。⑤有效保護光源及燈具，降低照明系統(tǒng)的運行費用。智能照明控制系統(tǒng)能成功抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，使燈具不會因上述原因而過早損壞。還可通過系統(tǒng)人為地確定燈具的工作電壓、電流限制，提高燈具壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用了軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了燈具的熱沖擊，使燈具壽命進一步得到延長。這樣不僅節(jié)省了大量燈具，而且也減少了更換燈具的工作量，顯著降低了照明系統(tǒng)的運行費用。

總之，照明的節(jié)能應(yīng)是提高整個照明系統(tǒng)的效率，不應(yīng)在損失主要照明質(zhì)量的情況下，片面地強調(diào)節(jié)能。站房各區(qū)域通過LED燈具與智能照明控制系統(tǒng)的有機結(jié)合，能實現(xiàn)站房照明使用過程的節(jié)能控制及動態(tài)管理，具有顯著的節(jié)能效果，且能達到經(jīng)濟效益和社會效益雙豐收的目的，建議予以積極推廣。只有把節(jié)能降耗的理念貫穿于照明系統(tǒng)的設(shè)計、光源選擇、智能化控制等各個環(huán)節(jié)，才能真正實現(xiàn)高鐵客站照明節(jié)能降耗、節(jié)能增效及綠色環(huán)保的目的。

[1] 張伯敏.高鐵客站照明技術(shù)的運用及節(jié)能降耗的思考[J]. 上海鐵道科技, 2013(1): 99-100.

[2] LED照明智能控制系統(tǒng)培訓(xùn)資料

[3] 萬斌，景德炎，趙俊波. 高鐵大型站房候車區(qū)的照明現(xiàn)狀與優(yōu)化建議[J].照明工程學(xué)報，2014, 25(5).