太阳能路灯设计 你做全了吗？

 笔者的工作是从事太阳能路灯设计，经常需要与客户沟通方案，确定最适合的系统产品。在与多家单位交流过程中，笔者发现多家单位在进行太阳能路灯设计的时候，只是依靠PVsyst，简单代入几个数据计算出结果，甚至有些设计人员简单的认为太阳能板功率=3*灯头功率。而事实上太阳能路灯是一个复杂且影响因素非常多的系统，如此草率的计算是对客户对自己产品的不负责，很难提供符合要求的优质产品。笔者通过长期沟通和实践的积累，也总结了一些经验与大家分享。

1.概述

太阳能是人们公认的绿色能源，太阳能路灯的发展越来越成熟，实际应用也越来越普及。太阳能路灯系统基本原理示意如图1所示，系统一般由太阳能电池板、控制器、蓄电池、灯头、灯杆、线缆等部分组成。形象来说，这个系统类似于人类机体，人每天要劳作，也需要食物补充能量。太阳光就是路灯免费的取之不尽用之不竭的食物能量，太阳能板类似于人类的嘴巴来吸收能量，电池则是存储能量的胃，而灯则是辛勤劳作的工具给世界带来光明。而太阳能路灯系统与人类不同是，它是白天吃饭，晚上劳作。但是单单有这些躯干，太阳能路灯系统是没有办法运作的，而控制器则扮演着大脑的角色，他会通过神经元（对应路灯系统中的导线）向各个躯干发送指令。而发送这些指令的依据可能是外部因素，也可能是内部因素。例如：没东西吃（没太阳光）就要开始工作，有东西吃（有太阳光）就要停止工作开始进食；肚子吃饱了（电池存满）需要停止进食，肚子饿扁了，即使晚上到了工作时间，也需要休息保存体力。

图1 太阳能路灯系统原理示意图

2.初步沟通项目信息

这部分的工作非常重要，令笔者最头疼的事情就是，客户什么信息都不提供，就说“小二，给我来点酒”，这我们怎么知道您要女儿红还是二锅头，是要42°还是56°，要5斤还是5两呢？

但是在初期，要把所有项目信息一步沟通到位，是非常困难的。因此首先需要搜集以下信息：

1：项目地——确定太阳能板容量的必要参数之一，必须精确到城市；

2：道路状况——马路宽度，灯杆间距，安装方式和位置，最好提供图纸；

3：灯头要求——灯头功率，色温要求，照度要求（国内参考标准如表1所示）；

表1道路照明要求[1]

4：灯杆造型要求——灯杆高度，单、双灯臂，电池的置放方式；

5：路灯的工作模式要求——可参考如下设置：

表2路灯工作模式

3.具体项目方案设计

初步沟通完项目信息，先甭管提供的信息矛盾与否、合理与否，都要先进行太阳能路灯系统方案设计。主要分为两个部分——道路景观照明设计和太阳能路灯系统容量设计，得出结果之后，以实际数据和效果与客户一同沟通优化方案。

3.1道路景观照明设计

设计师在进行该部分设计时需熟知照明道路设计标准，并熟练掌握照度模拟软件。根据客户提出的设计标准和要求，选用合适灯头计算出最佳合理安装方式。

但往往在设计过程中，根据客户描述的要求模拟出的照明结果不能达到客户的要求，因此在这个环节需要设计师与客户充分沟通，并不断更新完善方案。

3.1.1道路信息导入

根据客户提供的项目信息，导入道路信息

①街道设计标准（欧洲标准CIE140/EN13201或者美国标准ANSI/IESNARP-8-00标准）对应的等级；

②道路排列方式（车道、人行道、紧急道、草皮、隔离带等）；

③街道路面——覆盖层等级、柏油均匀度潮湿等级；

3.1.2灯具排列信息导入

根据客户提供的安装信息，导入灯具排列信息：

①导入选定灯具的IES报告；

②灯具的排列方式（单排排列，双排交叉，双排相对）；

③灯杆排列（灯具安装高度、灯具与工作面距离、每个灯杆的灯具数、两灯杆之间的距离）可参考以下布局方式；

表3灯杆高度与间距推荐[2]

注:Weff为路面有效宽度(m)。

④灯杆与灯具的距离（灯杆与灯具的距离，灯具倾斜度、灯杆与道路之间的距离旋转角度等）；

图2街道和灯杆排列信息

3.1.3结果计算

计算得出最终报表：

图3照明等级模拟结果分析

图4照度模拟结果分析

图5伪色表现图

注：如果以上结果未能到客户要求，可以根据客户要求的标准，利用软件的精灵模式匹配灯杆高度、灯杆间距以及安装方式。

3.2太阳能路灯系统容量设计

在进行该部分设计时，需要引导客户采用表2中第三种“智能调光+节能”工作模式，并且单个灯杆所选灯头总功率不宜超过90W。

3.2.1计算依据

3.2.2太阳能板容量计算：

太阳能电池板功率PM=PL*T1*(D1+D2)*CS/(EP*ED*T2*D2)

3.2.3电池容量计算：

蓄电池容量BC=PL*T1*CB*(D1+1)/(DB*U)

3.2.4系统各部件选型原则：

计算完容量之后就要进行部件选型，这部分工作非常重要，也需要非常细心。在初步选型完之后一定要按照以下审核原则再次确认。

4.总结

项目诚可贵，实用兼经济；

基础要做好，沟通少不了；

计算需谨慎，环环相扣紧；

细致又细致，方可尽完美。

参考文献：

[1]《DIALux道路照明的等级分类》

[2]《ANSI/IESNA RP-8-00 American National Standard Practice for Roadway Lighting》

[3]《CIE140/EN 13201-3-2001 Road Lighting Calculations》