TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NGUYỄN TIẾN DŨNG

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP
NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG
TẠI TP. TUY HÒA, TỈNH PHÚ YÊN

Chuyên ngành: Quản lý năng lượng
Mã số: 60340416

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Trung Kiên

Hà Nội, Năm 2014


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em muốn bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy
hướng dẫn của em là Tiến sĩ Dương Trung Kiên – Trưởng Khoa Quản Lý
Năng Lượng, đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Em xin cảm ơn toàn thể quý thầy, cô của Trường Đại học Điện lực đã
tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức cơ bản và cần thiết sẽ
là hành trang vững chắc cho em trong bước đường tương lai.
Rất mong sự chỉ bảo, góp ý của các quý thầy cô trong Hội đồng, để
luận văn được hoàn chỉnh thêm.
Một lần nữa em xin chân thành cám ơn.



Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC BẢNG: .............................................................................. 5
DANH MỤC CÁC HÌNH: ................................................................................ 6
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 8
1. Lý do chọn đề tài: ...................................................................................... 8
2. Mục đích nghiên cứu: ................................................................................ 9
3. Nhiệm vụ nghiên cứu: ............................................................................... 9
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ............................................................ 9
5. Phương Pháp nghiên cứu: ....................................................................... 10
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................... 11
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG: ............................ 11
1.1.1. Các khái niệm về chiếu sáng: ................................................. 11
1.1.1.1 Ánh sáng: ............................................................................ 11
1.1.1.2. Các đại lượng đo ánh sáng: ................................................ 11
1.1.2. Các bước tiến hành xây dựng và triển khai hệ thống chiếu sáng:
............................................................................................................. 23
1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG: .... 24
1.2.1. Vai trò của hệ thống chiếu sáng công cộng: ......................... 24
1.2.2. Các nguồn sáng sử dụng trong chiếu sáng công cộng: ........ 24
1.2.2.1 Đèn cao áp thủy ngân:......................................................... 24
1.2.2.2 Đèn sodium (natri) cao áp: .................................................. 26
1.2.2.3 Đèn sodium thấp áp: ........................................................... 27
1.2.2.4 Đèn metal halogen: ............................................................. 28
1.2.2.5 Đèn led: ............................................................................... 29

VƯƠNG .................................................................................................. 68
3.2 LẮP BỘ CHẤN LƯU HAI MỨC CÔNG SUẤT 250W/150W CHO
ĐÈN ĐƯỜNG HÙNG VƯƠNG: ........................................................... 72
3.3 THAY THẾ BÓNG ĐÈN SODIUM 250W BẰNG LED 150W...... 79
3.4 GIẢI PHÁP QUẢN LÝ. ................................................................... 82
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 84
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................ 85

HDKH: TS Dương Trung Kiên

4

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các trị số độ chói thực tế .............................................................. 18
Bảng 1.2: Hệ số phản xạ của một số bề mặt vật liệu ................................... 19
Bảng 1.3: Một số ví dụ về nhiệt độ màu....................................................... 20
Bảng 1.4: Các thang nhiệt độ màu ( theo CIE) ........................................... 20
Bảng 1.5: Cấp chiếu sáng theo chỉ số truyền đạt màu ................................ 22
Bảng 2.1 Sản lượng tiêu thụ điện năng chirú sáng trên một số tuyến đường
chính của Tp Tuy Hòa .................................................................................. 44
Bảng 2.2 Kết quả đo độ rọi tại các điểm trên đường Trần Hưng Đạo ........ 58
Bảng 2.3 Kết quả đo độ rọi tại các điểm trên đường Hùng Vương ............. 59
Bảng 2.4 Kết quả đo độ rọi tại các điểm trên hẻm 01Nguyễn Hữu Thọ...... 60
Bảng 2.5 Kết quả đo độ rọi tại các điểm trên hẻm 68 Trần Phú ................. 60
Bảng 2.6 Kết quả đo độ rọi tại các điểm trên hẻm 04 Nguyễn Bỉnh Khiêm 61

Hình 2.6 Hệ thống chiếu sáng trên đường Trần Phú – TP. Tuy Hòa .......... 50
Hình 2.7 Hệ thống chiếu sáng trên đường Hùng Vương – TP. Tuy Hòa .... 51
Hình 2.8 Hệ thống chiếu sáng vòng xoay trên đường Hùng Vương – TP. Tuy
Hòa ............................................................................................................... 53
Hình 2.9 Hệ thống chiếu sáng trên đường Bạch Đằng – TP. Tuy Hòa ....... 54
Hình 2.10 Máy đo ánh sáng và nhiệt độ điện tử LM8000 .......................... 57
Hình 3.1 Mô hình tủ tiết kiệm điện chiếu sáng ATK .................................... 70
Hình 3.2 Bộ chuyển mạch công suất ............................................................ 73

HDKH: TS Dương Trung Kiên

6

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

Hình 3.3 Tụ kích mồi .................................................................................... 74
Hình 3.4 Vị trí lắp ráp với đèn ..................................................................... 75
Hình 3.5 Sơ đồ lắp chấn lưu hai cấp công suất với tụ kích, bóng đèn và tụ bù
hệ số công suất ............................................................................................. 75
Hình 3.6 Đồ thị hoạt động của đèn 1 cấp công suất.................................... 76
Hình 3.7 Đồ thị hoạt động của đèn 2 cấp công suất.................................... 78

HDKH: TS Dương Trung Kiên

7

HV: Nguyễn Tiến Dũng

HDKH: TS Dương Trung Kiên

8

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

Do đó để giải quyết vấn đề nêu trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu, đề
xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả chiếu sáng công cộng tại TP. Tuy
Hòa - tỉnh Phú Yên”.
2. Mục đích nghiên cứu:
Phân tích đánh giá tình trạng chiếu sáng hiện nay tại Tp Tuy Hòa và từ
đó đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong chiếu sáng. Nhằm nhận
thức việc ứng dụng các hoạt động tiết kiệm năng lượng trong chiếu sáng công
cộng. Chiếu sáng tại Tp Tuy Hòa đã vận dụng và thực hiện hết khả năng của
mình để cố gắng xây dựng một hệ thống chiếu sáng công cộng hướng đến
hiệu suất cao, đó là đặc tính kỹ thuật phù hợp với nhu cầu đặc thù của Tp Tuy
Hòa và có giá thành hợp lý.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu:
Phân tích, tính toán, đánh giá các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong
chiếu sáng. Một trong những chỉ tiêu quan trọng mà tiết kiệm năng lượng
trong chiếu sáng đề ra cho từng tuyến đường, từng khu vực là: Lựa chọn công
suất, chóa đèn, nguồn sáng và thiết bị có chất lượng cao, sử dụng kết cấu lưới
điện, dây dẫn, nguồn cấp và chế độ vận hành theo hướng tiết kiệm điện và
năng lượng khác.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Do Tp Tuy Hòa có quá nhiều tuyến đường
nên chọn tiêu biểu một số tuyến đường chính như: Đường Trần Hưng Đạo,

1.1.1. Các khái niệm về chiếu sáng:
1.1.1.1 Ánh sáng:
Ánh sáng là một bức xạ (sóng) điện từ nằm trong dải sóng quang học
mà mắt người có thể cảm nhận được:

Hình 1.1 Dải quang phổ ánh sáng điện tử
Trên hình 1.1, ánh sáng nhìn thấy được thể hiện là một dải băng từ tần
hẹp nằm giữa ánh sáng của tia cực tím (UV) và năng lượng hồng ngoại
(nhiệt). Những sóng ánh sáng này có khả năng kích thích võng mạc của mắt,
giúp tạo nên cảm giác về thị giác, gọi là khả năng nhìn.Vì vậy để quan sát
được cần có mắt hoạt động bình thường và ánh sáng nhìn thấy được.
1.1.1.2. Các đại lượng đo ánh sáng:
a. Quang thông F (luminous flux):
Quang thông là năng lượng ánh sáng hay còn được gọi là công suất
phát sáng, được phát ra bởi một nguồn sáng, hay được thu nhận bởi một mặt
được chiếu sáng, trong một đơn vị thời gian.
Kí hiệu quang thông là F (ф), đơn vị là lumen (lm).

HDKH: TS Dương Trung Kiên

11

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

780




HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

Kí hiệu là η, đơn vị là lm/w.
η=

=

Ví dụ: Như ví dụ trên thì bóng đèn sợi đốt có quang hiệu 1600/100 = 16lm/w,
bóng đèn huỳnh quang có quang hiệu 3350/40 = 84lm/w
Quang hiệu mỗi loại đèn có trị số khác nhau tùy nguyên lý phát quang và
công nghệ chế tạo. Đèn huỳnh quang có quang hiệu cao hơn đèn sợi đốt, đèn
sodium cao áp có quang hiệu cao hơn đèn thủy ngân cao áp và đèn sodium
thấp áp có quang hiệu cao nhất.
Nhận xét: Quang hiệu của một nguồn sáng là đại diện cho hiệu suất phát
quang của nguồn sáng đó. Quang hiệu của bóng đèn mà càng cao nghĩa là
hiệu suất phát quang của nó càng cao. Quang hiệu của một nguồn sáng phụ
thuộc vào quang thông của nguồn sáng và công suất của nguồn sáng đó. Do
đó những bóng mà công suất thấp nhưng cho quang thông cao thì quang hiệu
của bóng đó sẽ cao hơn, như ở ví dụ trên quang hiệu của bóng đèn huỳnh
quang 40W là 84lm/w, trong khi của bóng đèn sợi đốt 100W chỉ là 16lm/w.
Vì vậy, quang hiệu của bóng nào cao hơn sẽ tốt hơn.
HDKH: TS Dương Trung Kiên

13

HV: Nguyễn Tiến Dũng

được xem như một nguồn sáng có cường độ sáng đẳng hướng I = 730/ 4 =
58cd.
Nhận xét: Cường độ sáng của một nguồn sáng đại diện cho mật độ quang
thông của một nguồn sáng theo một hướng được chiếu sáng. Cường độ chiếu
sáng phụ thuộc vào quang thông của nguồn sáng và góc khối được chiếu sáng.
Cường độ chiếu sáng càng cao nghĩa là lượng ánh sáng chiếu sáng cho hướng
đó cao.
d. Độ rọi (illuminance) :
Độ rọi tại một điểm trên một mặt phẳng là mật độ phân bố quang thông trên
một đơn vị diện tích tại điểm đó. Kí hiệu độ rọi là E, đơn vị là lux (lx) :
Elx =

I
d2

hoặc 1Lux = 1Lm/m2

I : là cường độ ánh sáng, d là khoảng cách
Nếu nguồn sáng chiếu thẳng đứng với mặt phẳng chiếu sáng (hình 1.3) ta có
dF
Lux
ds  0 ds

Ea = lim

Hình 1.3 Độ rọi của nguồn sáng chiếu thẳng đứng

HDKH: TS Dương Trung Kiên

15

nguồn sáng đó tại các điểm được chiếu sáng. Độ rọi phụ thuộc vào số lượng

HDKH: TS Dương Trung Kiên

16

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

bóng đèn, tổng quang thông của các bóng và diện tích được chiếu sáng.
Người ta dựa vào độ rọi của một nguồn sáng để làm tiêu chuẩn để thiết kế
chiếu sáng. Tùy thuộc vào tính chất công việc mà yêu cầu độ rọi cho từng khu
vực là khác nhau, thậm chí khác nhau trong từng vị trí của một diện tích được
chiếu sáng. Có những khu vực yêu cầu độ rọi thấp như chiếu sáng đường phố,
bãi đỗ xe hay ở những góc khuất của các văn phòng. Có những khu vực yêu
cầu độ rọi cao như trong văn phòng, phòng mổ các bệnh viện, phòng mĩ
thuật…
e. Độ chói (luminance):
Là cảm nhận về độ sáng mà người quan sát có được tại khu vực được
chiếu sáng hoặc nguồn sáng.
Các nguồn sáng mà có độ chói cao sẽ làm cho mắt người cảm giác
khó chịu, các nguồn sáng có độ chói thấp quá sẽ khiến ta phải điều tiết nhiều
hơn khi quan sát và làm việc sẽ gây mỏi mắt. Do đó, độ chói cao quá hay thấp
quá đều ảnh hướng tới thị giác của người quan sát hay làm việc, vì vậy ta phải
lựa chọn những nguồn sáng có độ chói vừa phải với công việc và bố trí hướng
đặt nguồn sáng hợp lí.
Ví dụ: Như khi đi ban đêm ta nhìn vào đèn pha của ôto. Khi đó mắt có cảm
giác rất khó chịu → đó là hiện tượng chói.

1,5 x 106

3.Dây tóc bóng đèn

1 x 106

4.Đèn Metal halide

>500.000

5.Đèn compact
6.Mặt giấy trắng
dưới nắng

Độ chói

L (cd/m2)

L (cd/m2)

8.Độ chói gây lóa

5.000

mắt

2.500

9.Trăng rằm



18

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

Định luật Lambert: Định luật Lambert là định luật mô tả mối quan hệ giữa độ
chói L và độ rọi E: Độ chói phản xạ của một mặt phẳng phản xạ khuyếch tán
hoàn toàn thì tỉ lệ với độ rọi trên mặt phẳng đó và hệ số phản xạ của nó:
L.π = ρ.E
Trong đó: L(cd/m2) : độ chói phản xạ trên mặt phằng; E (lx) : độ rọi trên mặt
phẳng; ρ: hệ số phản xạ của mặt phẳng
Bề mặt vật liệu

ρ

Bề mặt vật liệu

ρ

1.Lớp mạ bạc

0,93

12.Bê tông nhựa màu xám

0,22


0,17

6.Bê tông xám và sáng nhạt

0,60

17.Bê tông nhựa mà trung

0,16

7.Đá Granit, gạch bông xám

0,45

bình

0,15

8.Vôi vàng lạt

0,40

18.Mốc đồng, gang

0,13

9.Đá tảng, gạch bông đậm

0,30



f. Nhiệt độ màu (colour temperature):
Nhiệt độ màu(đo bằng đơn vị Kenvin) là màu của ánh sáng mà nguồn sáng
phát ra. Nhiệt độ màu được định nghĩa là nhiệt độ tuyệt đối của một vật bức
xạ đen có phổ bức xạ giống phổ bức xạ của nguồn sáng.

Nguồn sáng

Nhiệt độ màu ºK

Ánh sáng nến

1.900

Đèn sợi đốt

2.700

Đèn halogen

3.000

Đèn huỳnh quang

2.800 – 7.500

Ánh sáng trăng

4.100


Bảng 1.4: Các thang nhiệt độ màu ( theo CIE)

HDKH: TS Dương Trung Kiên

20

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

Hình 1.6 Các thang nhiệt độ màu
Biểu đồ Kruithoff: Là biểu đồ biểu diễn mối quan hệ của nhiệt độ màu (ºK) và
độ rọi E (lux)

Hình 1.7 Biểu đồ Kruithoff
Qua thực nghiệm cho thấy nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp (màu ấm) chỉ
phù hợp cho việc chiếu sáng với độ rọi thấp. Với những nơi có yêu cầu chiếu
sáng với độ rọi cao người ta phải dùng các nguồn sáng có nhiệt độ màu cao
(màu lạnh).
Ví dụ: Thiết kế chiếu sáng với độ rọi 300lx thì ta nên dùng đèn có nhiệt độ
màu >3.000ºK.

HDKH: TS Dương Trung Kiên

21

HV: Nguyễn Tiến Dũng



x

x

Đèn compact

x

x

Đèn huỳnh quang

x

x

x

Không tốt

Kém

Rất kém

3

4

60≤Ra
x

x
x

x

Bảng 1.5: Cấp chiếu sáng theo chỉ số truyền đạt màu
Nhận xét:
Tuy đèn sợi đốt (gồm cả đèn halogen) có nhiệt độ màu thấp nhưng chỉ
số truyền đạt màu Ra rất cao. Những bóng có chỉ số truyền đạt màu cao
thường đường dùng trong chiếu sáng mỹ thuật và những khu vực đòi hỏi
chiếu sáng chất lượng cao như phòng triển lãm, phòng trưng bày... Còn những
bóng có chỉ số truyền đạt màu thấp thường được sử dụng ở những nơi yêu cầu
về chất lượng chiếu sáng thấp như chiếu sáng đường phố, bãi đỗ xe...

HDKH: TS Dương Trung Kiên

22

HV: Nguyễn Tiến Dũng


Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành quản lý năng lượng – Mã số: 60340416

1.1.2. Các bước tiến hành xây dựng và triển khai hệ thống chiếu sáng:
- Khảo sát thiết kế bản vẽ thi công – Dự toán công trình.
- Tiếp nhận mặt bằng, phóng tuyến định vị vị trí cột chiếu sáng.
- Thi công đào đất hố móng cột chiếu sáng, đổ bê tông móng cột chiếu sáng.
- Thi công hệ thống tiếp địa cho các cột chiếu sáng và hệ thống chiếu sáng.

tăng thêm vẻ đẹp của đô thị và các công trình văn hóa khác trong khu vực. Hệ
thống đường giao thông đô thị được chiếu sáng vào ban đêm góp phần tôn tạo
diện mạo diện mạo, mỹ quan đô thị của thành phố, mở rộng tầm nhìn cho
người điều khiển giao thông, giảm nguy cơ xảy ra tai nạn cho người tham gia
giao thông. Các ngõ hẻm được chiếu sáng giúp cho việc giao thông được
thuận lợi hơn, góp phần đảm bảo an ninh trật tự văn minh khu vực dân cư,
giảm thiểu được các tệ nạn xã hội.
1.2.2. Các nguồn sáng sử dụng trong chiếu sáng công cộng:
Các nguồn sáng dùng trong chiếu sáng ngoài trời như chiếu sáng
đường phố, chiếu sáng ở những nơi công cộng như công viên, khuôn viên của
các nhà máy, xí nghiệp, trường học, bệnh viện, bãi đỗ xe…
Một số nguồn sáng ngoài trời: Đèn cao áp thủy ngân; đèn sodium cao
áp; đèn sodium thấp áp; đèn metal halogen.
1.2.2.1 Đèn cao áp thủy ngân:
Cấu tạo: Đèn cao áp thủy ngân có cấu tạo bao gồm: Bóng thủy tinh, ống
phóng điện, đuôi đèn

HDKH: TS Dương Trung Kiên

24

HV: Nguyễn Tiến Dũng