城市照明 = 浪费能源?
进入 21 世纪以来,中国的城市照明受到前所未有的关注,城市照明被普遍认为能显著的改善城市形象,带来巨大的社会效益和经济效益。城市照明工程建设一直保持着迅猛发展的势头,建设规模之大,投资额度之高,在世界范围内 也属罕见。
但是,到了 2004 年,我国多个城市电力供应告急,据国家发改委统计,自第一季度以来,全国高峰时段拉闸限电的省份已达 24 个,电荒成了大众关注的焦点 。在这种情况下,城市照明建设受到了普遍的质疑,关闭城市景观照明,让电于民成了主流呼声,甚至有些城市认为“电力如此紧张,还搞什么城市照明建设,做什么城市照明规划呢”。
城市照明不应取消,而应通过科学化手段节能
笔者同意在电力资源紧张时期,可以适当的关闭部分城市非功能照明,以缓解居民生活用电压力,但不能认同因此将编制城市照明规划,进行城市照明建设一概否认的做法。恰恰相反,正是当前的用电紧缺,对我们编制科学的城市照明规划、进行高技术含量的城市照明建设提出了更紧迫的要求。
首先,让我们寻找电荒的主因。综合国家发改委、国务院发展研究中心、国家电网公司有关专家的意见,主要有以下几条:高耗能工业的用电需求高涨;电源建设开工不足,电源结构平衡,火电所占比例过大,煤荒加剧的电力紧张;持续高温,干旱。而成为众矢之的的城市照明用电量所占比重并不高,北京市路灯用电量占北京年总用电量的千分之三,上海景观灯光的最大用电负荷约占全市总用电负荷的百分之二(该数据由电力部门提供,上海市城市照明主管部门 — 市容环境卫生管理局则称仅占千分之二),约占全年用电缺口的十分之三。由此可见,城市照明并非电荒的主要原因。
其次,我国的城市照明建设目前远未达到过度饱和的阶段,很多时候甚至连基本的功能需求都不能满足。在我国城市化进程加快的大形势下,城市照明系统作为城市公共公用设施的重要组成部分,其建设并非单纯的“面子工程”,“政绩工程”,而是有着巨大而紧迫的实际需求。我们不能因噎废食,过于抑制城市照明的建设。事实上,在上个世纪 70 年代,由于第一次能源危机的影响,美国曾大幅度的降低城市公共照明的水平,但继之而来的是交通事故增加、犯罪率升高、商业与旅游业滑坡,最后政府不得不再次提高城市照明的水平。
因此,目前我国的城市照明事业仍处于应大力发展的阶段,但应由追求量的建设向追求质的建设转变。目前,能源问题以成为我们面临的重要挑战之一,节能应成为中国的城市照明建设需要考虑的重要问题之一。目前城市照明的建设较为粗放无序,通过采用科学的城市照明设计与管理手段,还有很大的节能空间。
节能手段
照明节能技术除大力开发应用高效的光源与灯具外,还应从照明设计、管理等方面综合考虑,挖掘其照明节能的潜力。
建立科学的城市照明规划与设计方法
通对城市照明对象的选择和分级,以及选择合理的照明方法,科学的城市照明规划与设计能节约大量的能源。
分层次确定照明对象
科学的城市照明规划应对城市夜间的光色、亮度分布作出有序的安排,并非简单的全部亮起来,相反有些区域,有些对象处理的较暗,不仅有利于节电,还能更好的突出重点。
选择对象:城市照明应选择具有建筑上、美学上、体量平衡上或建筑立面上表现价值的建筑作为照明对象,缩小照明对象范围可以有效的减少能源消耗。
确定重点:从整个城市的夜间效果出发,遵循基体与地标的清晰度对比关系原理,根据人的视觉心理要求,并充分考虑照明可能对相临地区产生的影响,找出并控制照明重点的数量和分布。
分清层次:为使城市的夜景观既富于秩序感,又具有丰富感和识别性,应调整和确定区内的照明对象的主次排序,考虑因素包括建造年代(历史价值)、功能、建筑的使用频度或使用者的密度、建设的可行性、建筑价值、对城市轮廓线的影响以及建设的合法性等等。设计者应综合考虑这些相关因素,给每个可能的照明对象打分,并根据每个照明对象的累计分数排出次序,给城市照明规划设计当中重点照明对象的选择,提供有力的依据。
照度适当:做到主次兼顾,亮度分布有层次,避免相互攀比,追求高照度导致浪费能源。
2 选择合适的照明方式
照明设计手法并无固定模式,要在获得好的照明效果的同时,达到节电的目标,就应在分析照明对象的功能、特征、风格、周围环境条件、主要视点视距的基础上,具体对待。事实证明,照明效果好坏与耗能多少之间并不是等比关系。
确定视点:确定主要视点和视线方向,以确定重点照明部位及相应的照明效果,而不是通体照亮。
建筑功能:居住建筑不应采用大面积泛光照明方式。
建筑材料:外立面材料以玻璃或镜面反射材料为主的建筑宜采用轮廓光或内透光方式照明。
建筑体型:高大建筑使用泛光照明有困难时,可用内透光方法照明,并强调建筑物天际轮廓线和入口处照明。也可采用分层重叠布光的泛光照明表现建筑外形。
3 合理分期建设与维护管理
城市照明的建设是一个长期的过程,其规划应充分考虑可持续发展的要求,照明建设应与城市的具体条件与经济实力相符,特别应与城市能源供给相符。
照明设计应考虑全寿命经济的概念,照明设施的维护费用比初期投入要大得多,在设计初期应作出日后维护费用的预算?(其中电费占有很大的比重),在资金投入上寻找平衡点。目前,日常运作中易于实现的多种节能措施如半夜灯、智能控制等等,很多城市都已采用了,在此就不一一赘述了。
总而言之,在适当的时候,将适量的光送到合适的地点,就是科学的城市照明规划所要达到的目标。只有这样,才能在发展与节能之间找到平衡。
建立明确可行的节能标准
国际上很多国家很早就开始关注照明节能的研究,如日本、法国等早在 70 年代就提出了相关的照明节能建议,美国的“绿色照明”行动更是获得了很好的效果。对城市规划管理而言,可控制的照明设施主要有以下四类:公共交通、城市绿地、重要建筑、广告标识,其照明应建立明确的节能标准。
城市公共交通照明
城市公共交通照明是城市照明用电大户,针对公共交通采取节电手段,具有易于统一执行,见效快,节电效果显著等特点。目前,我国现行的《城市道路照明标准》( CJJ45-91 )是 1992 年开始施行的,已不符合我国城市道路照明发展的要求,对该标准正在进行修订。据了解,新旧标准确定的亮度(或照度)水平均为照明水平的下限,对照明水平上限并无控制要求。因此,无法有效地控制道路照明中因照度水平过高,或照明设备光效过低所造成有能源浪费。同时由于部分城市将城市照明等同于“亮化”,使道路照明中能源浪费现象相当普遍。据我院在国内某些城市的实地调研,道路照明水平远高于实际需要的例子不少见;另外,道路路面反射光是光污染形成的主要原因之一,过度的道路照明同时也会大大增加城市光污染的程度。
美国在这方面的研究较为深入,其研究考虑了多种因素对道路照明功率密度限定值的影响,如采用的照明标准(照度标准、亮度标准)、照明设施的截光类型与几何尺寸、光源的种类、所处城区环境等等,研究方法也比较严谨和科学。但是,由于地域环境的差别、使用标准的不同以及照明技术的迅速发展,其相应研究中所依据的基本数据和结论并适合我国的情况,需要根据我国的标准和照明设备水平进行实验研究以制订出行使我国的道路照明功率密度标准。
城市绿地
城市绿地作为城市的主要公共活动与交往地所,其照明对保证城市夜间活力有重要的作用。由于城市绿地包含的内容广泛,功能需求各异,现价段尚难提出完整的标准。但对于具有典型性的城市广场、休闲绿地等,则完全可以在实际调研的基础上,参照相关的照明标准,提出单位功率密度的建议值。
重要建筑与广告标识
建筑是城市照明的主要载体,广告标识是城市夜间信息给予的平台,两者是构成夜间城市意象的重要组成部分。目前我国建筑室内的照明标准已出台,室外照明尚无明确的标准,国外对这方面的研究较多,如 CIE 、美国等都有形成的相关标准,但是它们之间的关别也很大,这与不同国家的竞技水平、文化习俗、心理特点有关,我国也应进行这方面的研究,尽快提出符合我国实际情况的照度、亮度标准,而后进一步提出节能标准。
合理选择安装光源、灯具
许多照明效果不佳、浪费能源的现象,追根溯源,往往是最后一关:光源、灯具的选择不适当。造成这种情况的原因主要有以下几种:
照明设计环节
我国现价段照明工程往往由灯具供应商、工程公司附送方案,由于利益驱动的原因,供应商往往在选择灯具品牌上有倾向性,难以保证最佳效果,同时,在用灯数量上也往往是多多益善,能耗自然增大,业主表面上是省下了一笔设计费,其实在灯具采购和后期运行维护中将付出数倍于此的代价。
目前我国尚无照明设计的入门槛,照明设计市场鱼龙混杂,某些设计人员不了解灯具特性,应用中也未进行实验,造成效果不理想。对此,我国应尽快规范照明设计市场,建立专业的照明设计师队伍。
灯具确定环节
国外,在给定预算的情况下,灯具选择就是设计师的责任与权利,而在国内,灯具往往是业主来作出最后确定,有些时候,业主往往关注的是灯具外形,对光效、节能问题缺乏概念或不重视,也会造成能源的浪费。因此,提高照明设计师的地位对最后的确程效果十分重要。
从灯具生产来说,目前我国许多灯具商往往注重于仿制国外名牌灯具的外形,但忽视灯具的实际效能。因此,应制定灯具配光分类标准和灯具效率与质量标准,强化灯具研制与生产的管理。从灯具市场准入来说,应规定灯具产品必须提供权威测试单位测定的完整的技术数据。包括配用光源、功率、光强分布、配光曲线、灯具效率、遮光角、适应的居高比等。并符合国家相应强制性认证,才可进入市场。这样才能使设计师获得可信的基础数据,并据此进行合理设计,控制能耗。
灯具安装环节
灯具安装应严格按照设计实施,并由照明设计师认可才能通过验收。
以上是个人从照明规划与设计的角度,对实现照明节能的一些建议。电力紧张,给中国的城市照明事业带来了一些冲击,但同时,也会促进照明设计技术水平的发展,推动高新技术的应用,从长远看,未必不是好事。 |