地下车库照明节能改造设计分析

陈 宇

(深圳市华阳国际工程设计股份有限公司，广东 深圳 518048)

引言

地下停车场由于缺乏有效的照明技能技术手段和物业管理，造成照明的能耗占地下停车场运营能耗比居高不下。如何有效地降低能耗，电气专业的同行和专家们进行了许多研究和分析。文献[1]中对地下车库使用荧光灯和LED灯进行了方案比较，并验证了LED的节能优势。文献[2]中介绍了红外感应和微波感应两种控制方式与LED灯相结合在地下车库中的应用。红外感应和微波感应控制方式与LED灯相结合，在停车库应用中节能效果显著，但两种控制方式都存在一定的局限性。如何发挥两种控制方式的优势，更加有效地应用在地下车库照明中，本文进行了一些分析和论证，并在某老旧小区的地下车库照明节能改造中进行了实际应用， 验证了本方案的合理性和可行性。

1 微波感应 LED灯

微波感应器是主动式的，既发射信号也接受信号而进行工作。利用电磁波的多普勒原理，发射微波雷达信号，微波感应日光灯有10.525G微波感应和5.8G微波感应两种，由于10.525G微波感应没有采用屏蔽和滤波处理，信号输出和接收不是很稳定，抗射频干扰能力差，因此主要采用5.8G微波感应灯具。微波感应距离可以达到 10～18 m，感应角为 360°。在实际应用中，车库微波感应 LED 灯的有效感应角度约为150°。

微波感应LED 灯的优点是感应距离远、灵敏度高；其缺点是当物体移动时才触发电路，如不移动，就不会触发。

2 红外线感应LED灯

红外线感应LED 灯是一种被动式感应器，是靠红外探头来探测汽车(或人)发射的10 μm 左右的红外线而进行工作的。红外感应 LED 灯的优点是反应灵敏、定位比较准确、高效节能、性能稳定；其缺点是易受各种热源干扰、穿透性差、感应距离相对比较近。

地下停车库的灯具安装高度一般为2.4～2.5 m，采用感应角 100°的红外线感应LED 灯，当安装高度为 2.4～2.5 m时，其投射到地面，对应的是一个直径为 5.7～6.0 m的圆锥，如图 1所示。

图1 红外感应LED灯投影范围Fig.1 Projection range of Infrared sensing LED light

根据以上分析，红外线感应LED灯的感应角和安装定位坐标很重要，否则就引起误触发，影响可靠性，也达不到真正的节能目的。

3 车的实际感应范围分析

由于在实际应用中，感应器探测的是“车”，而不是地面。正常情况下，当车在车道上行驶时，不应对两边的车位灯造成误触发，也就是说，车位灯的探测范围不应覆盖到车道。举例说明，当安装高度为2.4～2.5 m时，感应角100°的红外线感应 LED 灯具，其实际感应半径约为 2.9～3.0 m(车位),如图2所示。

图2 车位红外感应LED灯探测示意图Fig.2 Sketch map of Infrared sensing LED light about parking place

同时需要注意车道上行驶的车侧面会对车位感应头造成影响，这是需要避免的。经多次实验测试和计算，感应角度 90°～110°为最佳感应角，既满足车位停车的感应范围，又避免车道有车经过时，不会误触发点亮车位灯。

另外，车道上的车是在行驶的，为避免视觉盲点，车道灯的感应角必须要大，且感应直径必须大于灯具之间的安装距离。否则，光亮就不连续，就有视觉盲点，如图3和图4所示。

车道灯的安装水平距离一般为 5 m，高度为 2.5 m，选用微波感应角为 150°的 LED 灯，则感应直径为18.6 m，感应头的感应时间是毫秒级的，如车的行驶速度不大于 30 km/h(8.3 m/s)，满足测试要求，如图5所示。

综上所述，微波感应 LED 灯，感应距离远、角度大，适用于车道使用。红外线感应 LED 灯，感应距离短、角度小、定位准，适用于车位使用。

图3 车道微波感应LED灯探测示意图Fig.3 Sketch map of microwave sensing LED lights in driveway

图4 汽车在车道上行驶示意图1Fig.4 Sketch map 1 of car driving in Lane

图5 汽车在车道上行驶示意图2Fig.5 Sketch map 2 of car driving in Lane

4 场景模式分析

针对停车场车流、人流、应急情况，设置场景模式，根据停车场的照度变化，感应器进行灯具控制，当光线不足时，触发感应 LED 灯就会点亮。

场景1：车道灯(微波感应 LED 灯)。作为车道照明，当有人或车进入感应范围时，灯具自动全亮； 人或车离开后，灯具延迟10 s，自动进入 20%的亮度，为车道保持一定亮度，也是安全的需要。

场景 2：车位灯(红外线感应 LED 灯)。作为车位照明，当有人或车进入停车位范围时，灯具自动点亮；人或车离开后，灯具延迟 10 s，自动熄灯。

以上是停车库智能照明系统实现的两种生活场景。

5 经济性分析

在某项目地下车库改造中，团队的照明改造方案得到了实际应用，照度和节能效果都尚可。具体改造方法：(1)车道微波感应 LED 灯保持不变，仅调整微亮状态；(2)车位微波感应 LED 灯换成红外线感应 LED 灯。其物业公司实测用电量报表见表1，效益分析如下：

用电量对比时间15天(分别选取12月5日—10日、12月10日—15日及12月15日—20日三组数据分析用电情况和节能效果)；98支感应LED光管(其中车道36支，车位62支)原用电量为

162+156+170=488 kWh

(1)

现用电量为

108+77+95=280 kWh

(2)

节省用电量为

488-280=208 kWh

(3)

节能率为43%,则每年节省的电量为

(208÷15)×365=5 061 kWh

(4)

折合成每平方米一年节省的电量为

5 061÷2 800=1.8 kWh

(5)

由于该LED灯寿命≥5万 h，灯具至少5年内不需要维护，减少了维修费用。

表1 车库灯具电表数据

6 结论

本文提出了一种“微波感应和红外线感应”相结合的车库照明控制方式，通过模拟分析和工程实践检验，证明这种控制方式适合应用在地下车库照明系统。