长安街及天安门广场华灯节能改造项目

摘　要：长安街及天安门广场华灯的造型是当年周总理指定的灯型，并命名为华灯，所以灯杆的高度是固定的，而长安街及天安门广场又很宽，为达到照度要求，华灯单基灯杆的功率很高，达到上万瓦。为了降低能耗而又不降低照明标准，路灯中心一直在积极探求可替代的节能型灯具。经过2004年一年的寒暑试验，2005年完成专项资金申请，2006年开始实施凭借无极灯的节能和瞬间启动的优点，保证必要的照明。

关键词 华灯 无极灯 节能 改造

引言：公共区域的照明是现代城市形象的重要组成部分，它影响着人们的日常生活，塑造着人们对城市形象的主观印象，所以说城市公共照明的塑造对城市形象和人们的生活有着重要的影响。同时，无论是使用数量还是维护工作量，公共场所照明占有很大的比例，影响着整体系统的可操作性和经济性。随着新的照明技术和产品在公共照明系统中越来越成熟，对老系统的改造已经势在必行，一种既节能，又舒适，且维护成本极低的公共照明系统是必然的趋势。

长安街及天安门广场作为中华第一街具有很强的代表性和举足轻重的影响，这里的华灯作为当年周总理钦定的灯型也很有象征意义。北京市路灯管理中心一直将华灯的维护管理、技术革新作为头等大事来抓。

华灯当初设计时保证了其照明功能的同时兼顾了外观效果，设计成为组合灯具，道路照明主要靠华灯中的投光灯实现，采用的是高压钠灯和镝灯，为了保证外观效果，烘托环境气氛，在球灯中安装了高压汞灯。但是由于这些气体放电灯(钠灯、镝灯和汞灯)需要冷却后(10-15分钟)才能二次点亮，而半球反射型白炽灯适合频繁启动，而且能瞬间启动，为了断电重合闸后的马上启动，不至于意外时出现有电无灯的盲点时间，减少非常情况下人们的恐慌，特别在每基杆上设计安装了8只500W半球反射型白炽灯。此种灯大多应用在照相闪光等短时需要照明的场所，寿命平均只有3000小时，在华灯中的实际使用寿命因为工作环境的制约平均只有500小时左右，下雨时雨点滴溅直接导致球体炸裂。但限于当时的科技水平，作为过渡产品被安装，运行效果一直不理想。

建设部根据国家的“十一五”规划刊发了建办城［2006］48号文—“十一五”绿色照明工程实施纲要，纲要中明确提出了要全面推进城市绿色照明工程，要以科学发展观统领全局，认真贯彻落实节约资源和保护环境的要求，认真贯彻落实我国“十一五”规划纲要明确的任务和要求。坚持以人为本，坚持节能优先，以高效、节电、环保、安全为核心，以健全法规标准、强化政策导向、优化产业结构、加快技术进步为重点，以依法管理为保障，解放思想，创新机制，健全法规，完善政策，强化管理，加强宣传，努力构建绿色、健康、人文的城市照明环境，切实提高城市照明发展质量和综合效益。并明确提出了以2005年底为基数，年城市照明节电目标5%，5年(2006-2010年)累计节电25%的硬性指标。华灯节能改造是为了切实落实建设部实施纲要的指导思想，实现2006年北京路灯节能5%目标的重要举措。

1.项目实施的必要性

1.1因为半球反射型白炽灯设计应用在强光短时照明，所以很不适宜在路灯中应用，多数运行不过5个月就坏掉。汞灯光效较低，而且废弃的汞灯因为有汞金属，目前我国又没有处理此种灯的相关费用，非专业处理必然污染环境，这与绿色奥运不吻合。

1.2再者，半球反射型白炽灯与高压钠灯在同一个密闭的灯具内，由于光效不高，汞灯约501m/W左右，半球反射型白炽灯光效率只有20-301m/W，效率更低。他们的发热量都很大，导致灯具内温升很高，影响光源的使用寿命；而球灯中的汞灯显色性只有45左右，远不如无极灯80多的显色指数，使得外观效果不够“通透”，而且汞灯不能瞬间启动。

1.3这些500W半球反射型白炽灯运行过程中隐患很大，因为长安街及天安门广场的路灯电源一直运行可靠，从未出现过大面积断电重合闸的现象，而且长安街及天安门广场为组合灯具(最多包含41只光源)，所以即使8个半球反射型白炽灯全部坏掉也不显眼。但是为了奥运会的万无一失，我们要作最坏的准备，试想：如果发生短时间停电，如3分钟内，然后重新供电，而我们的气体放电灯不能点亮，而应急的半球反射型白炽灯又坏掉了，那时将会出现有电无灯的可怕局面。假如通过应急发电车供电，华灯上没有低功率高光效的路灯，则供电半径必然受到制约。

1.4半球反射型白炽灯这种低能效的灯与电力紧张形势下的节能要求格格不入，高压汞灯不利于环境保护。尤其重要的是其可靠性也无法满足2008年奥运会万无一失的高标准。我们必须替换此类灯泡，才能杜绝长安街及天安门广场出现有电不亮灯的可怕灾难。特别是奥运会这种特大型活动前，这是必要的。

2.项目实施的可行性

2.1无极灯采用的是电磁感应原理，先由电产生磁场，再由磁场产生感应电流，再应用藕合振荡原理将产生的高频电压注入到真空的玻璃壳或玻璃管里，与三基色荧光粉及惰性气体作用发光，从而避免了电极损耗的问题。由于没有电极，一般来说，电磁感应灯的寿命可以达到60000小时以上，光效可以达到85-90Lm/w，而且高效节能。

以下是常用光源类型的参数对比：

从表中可以看出，替换品中100W无极灯光通量大于原500W白炽灯。而85W无极灯光通量小于原450W自镇流高压汞灯，但是从现场肉眼感官效果来看，因为无极灯显色性好，而感觉更亮(见下图)。华灯中的球灯主要是起烘托气氛、营造氛围的作用，而不是向日常路灯一样是为路面照明，所以完全具有可行性。

2.2从功能上无极灯能频繁瞬时启动，所以能满足其应急要求，其次从照度上经过现场实验观察完全可行(因为是组合灯具无法测量照度)。从安装空间上，完全可以放入现况灯具内，并且通过温升实验测得灯具外表温度在更换后，从85摄氏度降低至53摄氏度，球灯温度从67降低到51摄氏度。这样无疑能为组合灯具中的高压钠灯创造更好的工作环境，从而延长其寿命，也能降低球灯外罩的老化速度。

3.项目的可操作性

因项目实施的地点在影响重大的长安街及天安门广场，是经常举办重大活动的特殊敏感地区，所以对新产品的应用必须采取谨慎的态度，一旦发生大面积灭灯或亮灯不稳定的情况将造成不可挽回的影响，所以我们在强调节能的同时，必须保证可靠性，必须保证改造100%的成功。

为此我们先是产品论证，通过审核无极灯的工作条件，主要是环境温度，对比北京50年来的最高最低气温，确定北京地区满足无极灯的-20—82℃的工作温度。然后实地选择了一棵华灯进行了寒来暑往的一年期测试，中间无任何异常。最后针对高温危险的情况，在实施前通过在北京电光源研究所模拟北京夜晚亮灯时球体外表最高温度39℃的连续12小时实验，经过专业机构的数值测试，最后确信可以实施。

并且为了保证万无一失，我们对高温敏感器件——电子镇流器设计开发了专用铸铝盒(见上图)，加强其散热，同时也加强了防水性。

4.项目的经济、社会效益

4.1电费节约：我们通过实地寒暑近一年的测试，发现此灯运行健康良好。目前长安街球灯中的光源为自镇流450W高压汞灯，共计2103只，更换成85W无极灯；组合灯具中500W反射型白炽灯共520只，更换成100W无极灯。并且无极灯的平均寿命大于6万小时，按目前节日灯每年运行1349小时计(燃点121天)，可以使用44年多，考虑元器件老化问题按20年计算。改造资金634.85万元平均每年的投入才31.74万元，每年节约用电131.61万kwh，而每年节约的电费按目前的0.7125元计就有93.73万元。电量消耗仅为原来的19.13%，节约用电80.87%。

4.2维护费节约: 不妨以北京500盏汞灯为一个维护组，每组3人1辆高车，15天一个维护周期，年维护24次。按每辆高车出勤台班费用388.88元(北京市建设委员会台班费用定额)。每人每工作日100元工资，则年维护费可节约8.3万元，具体推算过程如下：

(388.88+100×3)×24=16533.12元，单灯平均维护费33.07元。全部换成500盏无极灯，则维护周期变为一年，则年维护费用为：

(388.88+100×3)×1=688.88元，单灯平均维护费1.38元。

根据各项费用，参考下表，得到2523盏灯明细费用：

4.3材料费节约：结合路灯中心多年材料更换统计，汞灯在长安街平均每年更换0.97次，折合126.10元，半球反射型白炽灯更换2.35次，折合58.75元。无极灯按6万小时计，每年运行1349小时，运行寿命20年，平均每年折旧费分别为140元和90元(100W:2800元/套，85W:1800元/套)。则对比年度材料费用支出节约：(126.10-90)*2103+(58.75-140)*520=3.37万元。

4.4综合经济收益：考虑到使用寿命和使用的电费成本及维护费用，综合计算可知比改造前年度节约总资金：93.73+8.00+3.37=105.1万元，年节约用电131.61万千瓦时。

资金静态回收周期只有六年多：634.85÷105.1=6.04年。

4.5社会效益：

4.5.1光电效率高，可以在节能80.87%的前提下提供更高质量的照明，包括更高的显色性、更柔和自然的光、更加通体透亮舒适的点缀效果；适应能力强，在180-250V电压下均可正常工作；光衰小，不像汞灯在使用6个月后有20%-50%的光衰，电磁无极灯衰减缓慢，60000小时内的光衰小于20%；工作可靠性高，因为是电子元器件，所以工作可靠性相对较高。可节省大笔的维护费用；寿命长，寿命大于6万小时。

4.5.2降低了组合灯具内的温度，使得其他光源的寿命得到了延长。

4.5.3减少维护次数，减少汽车占道和汽车排污，减少废弃汞灯的环境污染。

4.5.4在北京电力能源紧张的大背景下，节约用电的意义已远远超过节省电费的浅层意义。

4.5.5在奥运会即将召开，外国友人大量来华时，我们安装节能、环保的路灯设备，能反映出政府的态度和路灯行业的发展水平。

4.5.6在全国能源紧张的形势下，为节约能源作必要投入能反映出政府指导下路灯发展的全局意识。

4.5.7灯具寿命延长，维护周期延长到一年，这能有效缓解北京路灯管理中心日益增长的运行管理工作量和人员数量相对不足并日益老龄化的矛盾，对路灯中心具有很大的现实意义，有利于我们调动更多的人力来保奥运会和提高优质服务水平。

4.5.8这符合北京市路灯管理中心多年来一贯倡导的“安全优质、经济美观”的发展方针。

5.结论

通过光源的升级改造，在不更换灯具的前提下，以较小的投入换取较大的收益，达到节能、环保、提高可靠性、提高亮灯率、提高光的舒适度，减少电费、维护费用和维护期间的车辆占道。首都“龙脉”——长安街及天安门广场的照明水平、节能水平直接反映出北京在这两方面的实力，路灯行业的发展已有从提高照度向提高节能水平和增强人性化转换的趋势。通过长安街及天安门广场路灯节能的垂范作用，减缓北京电网的负荷压力，同时带动其它城市道路节能的推广，再通过首都的辐射作用带动其它省市路灯节能的进步，在全国电力紧张的大背景下，掀起全国路灯节能的高潮。

参考文献：

「1」飞利普产品说明

「2」欧斯朗产品说明

「3」宏源产品说明