公路隧道通风照明联动综合节能技术的探讨-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

兔兔ww.XUICLULL.com
公路隧道
2013年第4期(总第84期)
公路隧道通风照明联动综合节能技术的探讨
吴桂林杨治攀2潘国兵2梁波2,3曾俊翔2
(1.云南保腾高速公路指挥部;2.重庆交通大学;
3.山区桥梁与媵道工程国家重点实验培育基地)
摘要公路隧道照明、通风能耗巨大,给交通运营带来了巨大的运营成本,同时随着能源危机加深,原来的粗放
型照明、通风方式越来越不适应时代的需求,因此公路隧道照明、通风节能十分必要。本文分析了已有公路隧道照
明节能与通风节能的研究成果,探讨了照明与通风的关系,提出了照明与通风节能的关键因素“通透率”“能耗比”
通过这两个因素最终实现两者联动综合节能。
关键词照明节能通风节能通透率能耗比
1引言
在不断出现,如电磁感应无极灯与IFD灯。在
LED灯系中,白光LED灯是21世纪引人瞩目的绿
随着交通事业的发展,公路隧道尤其是高速公色光源,是一种寿命长、能耗低、无辐射、抗震动的
路隧道已经被广泛采用。根据文献调査截至2011节能环保型光源。IED灯通过在黄塔公路隧道中
年年底,我国公路隧道共有8522座,合计6825.34的应用研究表明,LED灯比高压钠灯节电48%左
km。其中,特长隧道326处、143.32万延米,长隧右,从这一点可以看出,LED灯具有十分理想的节
道1504处、251.84万延米口。根据《公路隧道通风能效果。随着IED灯具技术的不断完善,它将逐步
照明设计规范》(JT」J026.1-1999)规定,长度大于取代传统隧道照明光源而运用于隧道照明中。
10m以上的隧道应该设置照明。并且在双向交通2.2照明设计参数
隧道中,当L?N≥6×1°或当单向交通隧道中L?
在照明设计参数中,洞口亮度L2o(S)因对隧道
N≥2×10°时(其中,L为隧道长度,N为设计交通照明节能的影响最大而受到广泛的研究。例如,日
量),就应当考虑设置机械通风装置2。调研资料表本东京湾海底隧道曾于设计中做过一个详细的比
明,我国高速公路隧道中每公里的照明负荷大约为较:在其他条件(包括车速)不变的情况下,L2(S)
60kW,用电费用是公路隧道运营中的一项巨大开分别设定为4000cd/m2与6000cd/m2,设备费相
支。另有调查显示,隧道用电量中有80%以上是风差为34%,年耗电量费相差达30%。更准确、更符
机电容量。由此可知,在隧道运营中通风费用更是合隧道实际情况的设计参数能避免因隧道洞外亮
一笔非常巨大的费用。在当前我国国内能源紧缺、度值取值过大而带来的能耗浪费。目前,国内已研
用电缺口巨大的形势下,如何在保障行车安全的前究出比较成熟的技术,可对媵道洞外亮度值进行准
提下,保证良好的隧道照明、通风节能,并了解隧道确快速的测试和估算,这种测试技术的进步使得准
照明与通风之间的关系有着十分重要的意义。目确得到洞外亮度值成为可能,它的推广应用可为新
前,这已经是交通运输行业迫切需要解决的问题
建隧道设计提供较为准确的隧道洞外亮度[a0(S
2隧道照明节能
值,具有较好的经济效益。
2.3灯具的布置方式
隧道照明节能是在保证隧道行车舒适及安全
传统的灯具照明系统,由于灯具的布置密度比
的条件下,减少隧道照明用电,节省隧道运营成本。较大,使得灯光的照射区域相互叠加;在一定程度
现阶段,国内对隧道照明节能的相关研究主要针对上造成了照明浪费。如何在满足照明强度要求的
光源的节能、照明设计参数的修正、灯具的布置方前提下,使灯具的布置密度最小,减少灯具数量,从
式、隧道墙面内饰材料、照明控制等几个方面
而达到节能效果,也是照明系统实现节能研究的
2.1节能光源
个方向。
目前,在公路媵道中使用的光源主要有白炽2.4墙面内饰材料
灯、低压钠灯、高压钠灯、高压汞灯及紧凑型荧光灯
传统设计中,多是考虑内饰材料的耐久性、养
等。随着科学技术的发展,新型的飚道照明光源也护、性价比等,很少考虑内饰材料的反光特性对隧
?33
兔ww. Kululu.Com
公路隧道
2013年第4期(总第84期)
道照明的影响。如今采用发光涂料辅助隧道照明同数量的风机,从而满足螣道内排烟的需风量
节能的技术研究与应用,已成为一个全新课题,并
基于浓度信息的反馈式控制方法具有无预测功
受到越来越多的研究人员的重视。目前,这个领域能与事态常延迟现象,同时风机无追踪性,其运转时
研究较多的有两个方向:一个是反光涂料,另ー个间较长,在交通形态变化大、不良车辆行车时,易产生
是蓄能发光材料。其中,潘国兵、梁波等人通过实波动,此方法适用于风机台数较少的中短隧道中。
体隧道实验与软件alax模拟分析得出,以国家规3.1.2程序控制法
定的隧道路面亮度水平为标准,当隧道侧壁的反射
该方法是基于长时间地了解隧道运营情况的
率达到90%时,能耗就可减少20%以上;同时增大前提下,获知何时隧道内的车流量较多,污染物排
墙面反射率还能提高照度均匀性,给行车者提供一放较多,从而制订时间为主要控制依据,预先编制
个舒适的行车环境,减小安全事故的发生。
程序来控制风机运转。
2.5照明控制方式
前馈式控制法
传统的隧道照明控制方式(如手动控制、时序
该方法是根据进入隧道前区段的交通量信息
控制等)十分粗放,不利于照明节能的实现。为了和洞内的车辆检测器检测到的数据,实时了解隧道
改变传统照明控制方式的缺点,研究者们提出了逻内交通量、行车速度、车辆构成等。通过检测到的
辑开关控制法、模糊神经控制法和无极调节控制法交通流数据,对以后的交通量进行预测,并分析交
等控制方法。其中,无极控制法与IED灯相结合在通量特征,用数值模拟方法计算出以后一段时间内
太旧高速公路北茹隧道照明改造工程的运用中取的污染物浓度空间、时间的分布特征,并以该浓度
得了节约电能56.9%的效果。本次工程实践证明预估值作为前馈信号参与控制,由CO/VI传感器检
了此种控制方法有着十分巨大的推广价值。
的污染物浓度作为反馈信号参与控制,由前馈信
3隧道通风节能
号与反馈信号共同完成风机的控制。这种控制方
式能根据交通量的变化,对风机进行追踪控制,不
调査表明,公路隧道中的运营通风系统耗能最会产生大的波动现象,与反馈控制法相比,在达到
多,且通风费用占整个工程投资的1/3以上,因此,相同的控制效果的情况下,可节省5%的电力消耗,
做好隧道通风节能工作将取得极大的经济效益与适用于风机台数较多的长、大隧道中。
社会效益。下面就对隧道通风节能的研究做简要3.1.4前馈式智能模糊控制法
的介绍。
该方法的基本构成与前馈式控制法相同,将前
3.1通风控制方式
馈信号与反馈信号输入AⅠ模糊控制器,采用模糊
目前,隧道通风节能采用的智能控制方法主要控制策略进行推演,提出多种模拟通风方案进行评
有反馈式控制法(也称FB控制法)、程序控制法、前价,最后用A模糊器演算出最优方案。与前馈法
馈式控制法(也称FF控制法)前馈式智能模糊控相近,它能获得更加安定的通风效果,能从细微处
制法。
出发,对风机进行最优化组合,最大限度地减少风
1.1反馈式控制法
机的开停频率。与反馈控制法相比,最大可节省
该法是通过分布在隧道内各点的烟雾透过率25%的电力耗能;同时,还能延长风机的使用寿命。
传感器和