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路灯的国际标准CIE和IESNA差异性分析比较和借签

一,路灯的定性比较

    根据CIE和IESNA两类道路路灯照明设计标准的内容可以得出两类标准机动车道照明灯具设计标准上的差异主要体现在以下三点:

1.是评价指标的选择。CIE主要采用亮度指标来进行评价,也包括阈值增量TI和环境比SR指标;而IESNA则采用了三种指标即照度指标、亮度指标和小目标可见度指标STV进行评价,其中照度指标和亮度指标中均包括光幕亮度比指标来评价眩光。

2.是评价指标的计算方法。主要差别体现在亮度指标的计算上,CIE规定每个车道上只有一个观测者,且固定于计算区域起始位置后方60米处,观测一个灯具周期内的所有矩阵点的亮度;而IESNA则规定计算区域的每一行矩阵点均设一个观测者,且每个观测者始终观测该矩阵行方向前方83米处矩阵点的亮度,意味着IESNA标准中的观测者不仅在垂直于车道方向上做横向运动,且在平行车道方向上做纵向运动。

3.评价指标的定义和指标规定值。对于平均亮度、亮度总均匀度和亮度纵向均匀度,CIE和IESNA在其定义上正好是倒数关系,并且从数值上看,相同指标所规定的CIE标准明显比IESNA标准要高,IESNA的平均亮度是CIE的60%,亮度均匀度是CIE要求的82%。


 
   二,路灯的定量比较

    为了定量分析这两类标准在皇冠娱乐网,信誉保障的娱乐平台亮度计算方法上的差异,选择了PHILIPS公司的五种典型的道路照明灯具,对不同宽度的四种车道、三种灯具安装方式的20种灯具和道路的组合进行计算,得到每种组合下CIE标准方法和IESNA标准方法在亮度指标值上的差异。图5中横坐标表示不同灯具和车道宽的20种组合方式,纵坐标表示分别用CIE和IESNA所定义的亮度计算方法得到的平均亮度、亮度总均匀度和亮度纵向均匀度在数值上差异的相对值。采用两类标准的计算方法,平均亮度值和亮度纵向均匀度值总体差异不大,其中用IESNA计算方法得到的亮度纵向均匀度大体上比用CIE方法得到的数值略大,而亮度总均匀度值明显大于用CIE计算方法得到的数值。这就意味着相比CIE标准的方法,用IESNA标准的方法来设计灯具布置更容易在较低能耗的条件下达到标准要求。
 

    三,不同标准下路灯能源消耗的定量比较分析

    由于道路照明标准在计算方法和规定值不同所导致的不同路灯灯具安装参数会影响到能耗大小的不同,采用最优化方法对上述20种组合方式进行不同标准指导下的灯具安装条件优化。为统一起见,两类标准均采用亮度指标进行道路照明的优化设计指标,兼顾眩光评价指标,由不同标准进行优化设计时得到不同的灯具安装间距S,结合不同灯具的功率W,可得相同道路在两类标准指导设计下能源消耗的差异△E。在优化设计中,假定每种组合下所需安装路灯的道路长度均为1000米,根据最优化计算结果,得到两类标准下每种组合所需的单侧灯具数目如图6所示。所耗能源之差用CIE和IESNA两类标准优化下所耗能源的差值与用CIE标准优化所耗能源之间的比值表示,其结果用百分比表示所示。

    采用IESNA的标准规定及计算方法,相同组合下所用单侧灯具数N均比用CIE标准少得多。采用IESNA标准中亮度的计算方法及规定,其相比于CIE标准的设计而言、能耗节约率最少的都在10%以上,最大的接近30%。以一个城市的市区道路和高速公路为5×104公里为计,均在满足各自指标要求前提下,由两者得出的能源消耗的差别是相当大的。

    为与目前处于主流节能方式之一的灯具替换节能效果相比较,本文以一段1000米三车道双向对称布灯的机动车道为例,在相同道路照明设计标准下(以CIE标准为例),用一款PHILIPS公司的LIM Fortimo型LED灯具替换HPL-N80W型高压钠光灯具,通过道路照明配光优化设计可得满足指标要求时的所用的每种灯具数目及能源消耗的大小如图9所示。针对这段路段,由于路灯灯具的光通量较小,直接用LED灯具替换钠光灯具,要达到相同照明要求,所需的灯具数会增加25%,而由于LED灯具的功率远远小于高压钠灯的功率,因此消耗的能源可减小58.3%。


    四,两种路灯灯具在相同标准安装条件下的灯具数和能耗

    如果进一步结合道路照明标准的不同对节能的影响,将这款LIM Fortimo型LED灯具用IESNA的标准进行道路配光优化用于该三车道路段,所得的灯具数和能耗与之前高压钠灯的结果相比如图10所示。较之在相同标准下单独的灯具替换,在将LED灯具用IESNA的标准进行优化布灯时,所用灯具数与高压钠灯在CIE标准要求下的灯具数减小6.2%,消耗的能源可进一步减少68.8%。与之前用相同标准进行直接替换相比,由于所用LED灯具数减少,因此灯具的替换成本节约了24.8%,LED照明能源能耗在IESNA标准指导下又可比CIE标准指导下减少25%。


   五,两种灯具在不同标准安装条件下的灯具数和能耗

    由此可见,用IESNA道路照明设计标准进行道路照明配光优化,所消耗的能源普遍低于用CIE标准所带来的能源消耗,再结合用高效LED路灯替换传统照明灯具的节能方式,可以将能源节减的方式从单纯的工程节能推进至标准节能,从而实现节能的最大化。

    
    六,可借签性
    标准研究的目的就是根据实际情况、在保证行车安全与节能环保这两者之间找到最佳平衡点。我国现有的《道路照明设计标准CJJ-2006》在评价指标上同时采用照度、亮度、评价眩光的阈值增量及环境比等照明评价指标,在计算方法和指标值的规定上,主要是参考了CIE标准的计算方法及指标值,更多的考虑了行车安全的问题。

    通过对CIE和IESNA的定量计算与分析可知,它们在评价指标、计算方法及指标值上存在一定差别,且CIE中各项指标要求略高于IESNA,从而在用这两类标准进行道路照明设计时,相同情况下基于CIE获得的路灯照明效果略好于IESNA标准,这对于保证行车安全较为有利;而相同情况下基于IESNA标准进行灯具布置优化所需灯具数要明显少于采用CIE标准,即用IESNA标准指导道路照明灯具安装在能源消耗上至少可比CIE标准的能耗降低10%,这对于节能减排与防止光污染较为有利。

    上述这个路灯的定量对比仅是一个理论计算结果,还需要进一步的深入研究,因此建议在今后道路照明设计标准的完善修订中予以适当考虑。由于我国地域面积广、城市差异大,不适合一刀切,因此对标准的研究是否可以区别对待:对于地广人稀的部分地区如西部边疆等地,可以考虑尝试一下适当借鉴IESNA标准的方法来定义和确定指标值;但对于人口相对密集、道路路灯相对复杂的地区如中东部一带,还必须贯彻执行CIE标准、保证较高的照明水平。



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