城市公共景观亮化中电气工程及其自动化的应用研究

唐毓鹏

摘 要：为适应公众对整个公共空间的照明需求，将电气工程及其自动化技术运用于城市公共景观的亮化中，帮助人们对电力技术有了更精确的认识，同时有助于电力系统的改进。本文对城市公共场合景观亮化电源的种类、电气工程及其自动化的基本原理、常用的电力负载可靠性、弱电设计、电缆的选用、灯具的选用、配电箱、接地，节能减排等方面的问题进行了阐述。本文主要讨论了城市商业区夜景照明以及园林景观亮化的设计要点以及用电相关安全问题

关键词：城市公共区域；景观亮化；电气工程及其自动化；景观用电需求

伴随着社会的持续发展和进步，科技的发展也在持续地提升，科技在各个工程领域中所占据的比例也在不断地增加，很多工业中实施的智能化和自动化技术，都需要与电气化相结合的设备。

1城市公共景观亮化设计要点及作用

1.1城市公共景观亮化设计要点

目前，很多现代化大都市的公共园林亮化已经不仅仅是为了招徕消费者，同时也是一种装饰灯光，越来越多地被人们所关注。比如，北京王府井大街、哈尔滨中心大街、上海南京路等，都以它们独特的韵味和绚丽的夜景，在这个城市里有着重要的地位。在城市商业区夜景照明设计中，有两个设计重点，即一般照明和重点照明。

一般照明是指城市商业区的道路照明和景观照明。主要采用庭院灯、路灯、草坪灯、广场灯等照明措施，营造整个商业区的氛围。根据CIE的相关标准，商业区道路照明的亮度应为5lx至25lx，而中国大部分城市商业区的一般照明符合国际标准。然而，中国也有个别城市低于这一标准，例如，太原市钟楼街和柳巷的照明亮度低于该标准。

重点照明是指商店橱窗、商品展示大厅、柜台等区域的照明，因为这一区域的照明要达到一定的强度，所以多使用霓虹灯、白炽灯、日光灯等集中的照明设备，有些大的超级市场还会用到金卤灯。当前，新建的购物中心都使用了直管日光灯和小型日光灯，保证购物中心的亮度达到300lx以上。在进行室内灯光设计时，要注意以下几点。

（1）商业建筑内部照明形式的多样化。在大型商业建筑中，不同的销售区域或各类专卖店拥有不同的功能和特点、不同的展示方式、所需的照度水平和分布，还有对色调的不同的要求。

（2）商业街景灯的使用是对商业街景灯进行更深层次的渲染与凸显，同时也是对商业街景灯的一种更好地诠释，更能反映出商业街自身所蕴含的丰富的人文意蕴，更能让人在其中感受到高雅的生活氛围。

（3）为了实现照明节能设计，商业建筑照明是城市照明的主要用电设备。目前，节能照明光源和电器产品日趋成熟，因此，商业建筑的照明应严格按照国家标准规定的照明要求，合理选择高效照明器具，在购物空间，提倡减少背景照明，实现低水平的光源布局。

1.2 城市公共景观亮化的作用

照明在夜间具有强烈的视觉感召力和导向功能。

1.2.1装潢、美化

照明能创造一种充满情趣的气氛，配合不同种类的照明产品，即便是在白天，也很有观赏价值。在照明的作用下，强调了主体的风貌，并与周围的景物形成了一种虚与实的关系，使得夜间景色的层次感更加丰富。在拐角和障碍物等地方，还可以采用灯光作为标志和提示。1.2.2氛围营造

不同色彩的灯光，呈现出不同的氛围；并且，在光线的影响下，还能呈现出一种连续不断的光线、一条闪亮的光线。

1.2.3安全性

在夜晚，一个明亮而统一的照明系统能够给户外带来安全的照明效果。园林绿化是一种户外绿化工程，它集照明、装饰和美化于一体。园林照明是为人而设计的，文章从介绍各种照明的类型入手，结合照明的功能，分

析了照明的主要设计领域。

2城市公共景观照明工程设计中的常见问题

2.1对城市夜间灯光的总体规划与管理

我国在夜间灯光的设计方面，目前还没有形成统一的规划，或者说还不够完善。在全部（县级以上）城市中，制定了城市照明计划的比例不足5%，约占低水平城市的30%。在很多城市，如街道、广场、建筑立面等的景观照明工程，都是由一些企业自行出资的，常常是随机的、杂乱的、风格不一的；这使得都市的夜间景观呈现出一种杂乱无章的状态，很难与都市的总体发展协调起来。目前，我国大部分的城市在夜间灯光的建设上，缺少整体规划，往往是侧重于重点建设，而没有考虑到前面和后面的规划。所以，在城市中，灯光的样式也各不相同，甚至在同一区域内，灯光的样式也各不相同，这就导致了灯光的整体效果不明显。

2.2亮度不合适

有的工程只注重美观，有的则强调高档。一段时期以来，长安街的灯笼一直是各大城市争相效仿的对象，它的外形很美，有很多的电灯，但是不够明亮。为了满足照明要求，不得不加大照明设备的使用强度，这就导致了工程费用的大幅上升。另外，一些照明设备的照明强度较大，对周围的环境产生了很大的影响，对周围的环境也有很大的影响，每年都会收到大量的抱怨和申诉。很多城市为了节省费用，造成了电力系统和景观照明的上存在很大的问题。

有关调查显示，中国的城市主干道的照明大多可以达到 CIE道路照明标准，在一些大型的立交桥路口，也采用了在国际上广泛应用的高杆灯照明。然而，目前在我国，高压汞灯的使用率依然较高，部分区域的户外照明仍以白炽灯为主。与高压泵和白炽灯相比，高压钠灯的发光效率更高、寿命更长、绿色环保、节能。中国目前有大约250万个街灯，其中，钠灯占到了很大的比重，达到了40%左右。为此，在进行城市道路灯光设计时，需要关注如下问题：

（1）高压钠灯是道路照明设计的首选，因此应提高高压钠灯的普及率。

（2）继续提高城市主干道照明水平，力爭赶超国际大城市照明水平，因此，应该更多地关注眩光问题，尤其是居住区的道路照明，避免眩光问题。

（3）加强照明时间的控制和管理，选用新型节能控制器。

2.3 城市公共景观亮化的电气设计

园林亮化电学设计的目标是为整个园林亮化体系提供一个良好的环境，在此基础上，利用电学图形，让灯光设计师能够更加精确地对园林亮化进行规划，并与建筑公司共同努力，实现园林亮化的目标。

电力供电系统可以粗略地划分为三种类型： TN， IT， TT，而 TN系统又可以划分为三种不同的表现方式：TN-C，TN-S，TN-C-S。在城市公共场合，一般采用 TN— S供电方式进行照明，一般采用10 KV、10 KV、10 KV、0.4 KV等变电所进行照明；对于电力消耗小的绿化地区，可以选择380 V低压进水口。在电网中，备用回路占总回路的25，变电站的供电和供电方式宜采用箱式变电站。在目前4 G智能控制系统被广泛应用的背景下，对电源总开关进行了漏电保护，并可依据现场条件，增加光纤，以确保信号的稳定。为方便检修和维护，可在配电箱内增加一个电流检测模块，而在绿地内应考虑举行大型游园时的临时增加用电的可能性，在供电系统中应预留备用回路，供电线路总开关应设置漏电保护。

3从理论上研究城市公共景观亮化中电气工程及其自动化的意义

3.1浅谈城市公共景观亮化中电气工程及其自动化系统的概念

在进行城市公共空间的景观灯光设计时，不仅要掌握相关的专业知识，还要掌握现代灯光的基本原理和基本概念。当前，在我国，对于城市公共景观亮化中电气工程及其自动化的规划，尚缺少系统性的理论与实践。在这方面，国外的研究已经比较成熟，而在我国，这方面的研究才刚刚起步，还处在起步阶段。随着人类夜间出行次数的增多，城市公园的照明效果也越来越显著。然而，由于缺少系统、科学的理论指导，目前还不能将城市照明与公园照明进行有效的区别，导致公园照明形式单一、光污染严重。当前，我国对城市公共景观亮化中电气工程及其自动化的研究，仅从最基础的功能角度进行了探讨，造成了城市公共景观亮化地域特征不鲜明、光环境污染等问题。因此，如何在城市公共空间中建立一套“有理可依”的景观设计模式，是亟待解决的课题。

3.2应用性调查

亮化美化工程不是单纯的照明，也不是其基本目的，它是为了拓展城市的夜间生活。黑夜生活不仅可以容纳所有的白昼生活，而且还可以创造出比白昼更多的东西。在城市亮化和美化工程的施工过程中，要采用一

种科学、高效的方法，关注其内部的建筑节能问题，然后给出切实可行的解决方法和实施方法，最终达到一定的经济效益和环境效益。

3.3灯光系统的能量消耗

通常情况下，建筑物的亮化要求都是相当高的，几乎是建筑物的每个角落都要被照亮，因此，它的能耗在所有的建筑电能中也是最大的，它也是在电气节能设计中的一个重要方面。当前，我国的灯光消耗已约为总发电的10%，而楼宇灯光消耗又约占建筑电力消耗的20%-30%。为了实现节能照明，首先要选用高效率的光源。由于光源效率与电耗有很大的联系，在常用的光源中，高压钠灯光的效果是最好的，其次是荧光灯和金属卤化物灯，白炽灯的效果最差；其次，要充分发挥非直接照明的优势。例如可以利用墙面、地面和顶棚等反射来提高间接光源，提高电能的利用率。

在节能量化的过程中，还需要以建筑物的照度为基础，针对不同的建筑物，选择最适合的设计方案，并对一些照度要求较高的地方，进行混合式的照明设计，从而满足一定的照度需求；而对照度要求较低的，则可以减少照亮，从而降低不必要的能源消耗。此外，在选用灯具时，要选用高效的节能灯，如T5、T8的荧光灯，还有功率较小的金属卤化物灯等，照明设备也应具有易于清洗和替换的特点。另外，还要对周边的光线进行充分的利用，并结合一些光学原理或其他的实际情况来进行节能设计。

3.4主动利用太阳能和光合作用

太阳能是无穷无尽的，因此必须将其利用起来，才能够解决目前的能源问题。然而，目前太阳能的使用并不广泛，总体上来说，它的使用范围并不大，主要用于道路、环境照明等领域，因此，在对其进行设计的过程中，还应将以下几个关键的因素结合起来：首先，根据用电的大小、负载的性质和每天所需的时间，来制订出一个合理的设计方案，这样能够降低不必要的能耗；第二，要对系统的输出进行合理的电压水平设置；第三，要保证整个体系在多云多雨的情况下仍能运转；第四，对建筑物的光照强度和光照时间进行科学的评价。

3.5在电力供应和分配系统中实现能源节约

在电力供应和配电系统中，对电力供应和配电系统的节能设计要求是合理的，同时又不影响到用户的生活。第一，在进行电力负荷分析的基础上，选取合适的负载比，从而减小基础容量，达到节能、延长装置寿命的目的；第二，采用分布式和集中式两种方式进行无功补偿，提高低电压端的功率系数，提高系统的工作效率，减少变压器的损失和线路的损失；第三，对配电网的布局进行科学的规划。要保证高电压可以到达用户的中央，从而降低线路的电力损失，节约线损；第四，对电力系统中的非线性装置进行控制，使其在工作中所引起的高次谐波是合理的；第五，在用电高峰和低谷时，采用适当的方法来控制用电，以降低能耗。

3.6在能源节约方面加强政策扶持

当前我国建筑电气节能设计难以普及的重要原因之一，是缺乏相关政策的支撑。因此，政府必须给予他们相关的启动资金，以支持他们的节能设计计划的进一步普及；此外，还需对能耗较高的建筑实行处罚，对节能建筑实行奖惩制度。同时，建立相关的监督机构，对已规划好的亮化和美化工程的建筑，定期进行能耗评估，对不达标的要立即进行整改。在美化亮化工程审批时，要注重节能内容的运用，从设计、施工到正式运行等阶段，加强其工程能耗的监控，减少高能耗工程的出现。

4结论

本文认为，在进行城市公共景观亮化的电气设计和建设时，应该把亮化和景观有机地结合起来，电气建设应该为整个的景观亮化体系服务，不仅要对各种灯具的参数、配电箱中的各种元件、控制柜中的各种装置的性能了如指掌，还要对行业标准和现场施工技术了如指掌，只有对各种复杂的工作内容了如指掌，才能够胜任各种不同的、复杂的工作，并且要有自己的电气设计规划和布置。

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