介紹智能照明系統在綠色建筑中的應用與產(chǎn)品選型

【摘要】：智能照明系統應用在智能建筑中不僅能營(yíng)造出舒適的生活、工作環(huán)境以及現代化的管理方式而且要具有一定的節能效果。給出了智能照明和傳統照明系統的比較并分析了智能照明系統的節能。

【關(guān)鍵字】：智能建筑；電氣照明；節能設計；安科瑞智能照明控制系統；智能通信管理機；紅外感應傳感器

1智能照明系統在智能建筑中的應用效果

樓宇智能化已經(jīng)成為當今建筑發(fā)展的主流技術(shù)涵蓋從空調系統、消防系統到安全防范系統以及完善的計算機網(wǎng)絡(luò )和通信系統。但是長(cháng)期以來(lái)智能照明在國內一直被忽視大多數建筑物仍然沿用傳統的照明控制方式部分智能大廈采用樓宇自控（BA）系統來(lái)監控照明但也只能實(shí)現簡(jiǎn)單的區域照明和定時(shí)開(kāi)關(guān)功能。相比之下智能照明系統體現出強大的優(yōu)越性它在智能建筑中的應用越來(lái)越廣泛。智能照明系統在智能建筑中的應用效果如下：

1）實(shí)現照明控制智能化。采用智能照明控制系統可以使照明系統工作在全自動(dòng)狀態(tài)系統將按預先設定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作這些狀態(tài)會(huì )按預先設定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。例如當一個(gè)工作日結束后系統將自動(dòng)進(jìn)入晚上的工作狀態(tài)自動(dòng)并緩慢地調暗各區域的燈光同時(shí)系統的探測功能也將自動(dòng)生效將無(wú)人區域的燈自動(dòng)關(guān)閉并將有人區域的燈光調至合適的的光照度以適應各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景要求。

智能照明可將照度自動(dòng)調整到工作合適的水平。例如在靠近窗戶(hù)等自然采光較好的場(chǎng)所系統會(huì )很好地利用自然光照明調節到合適的水平。當天氣發(fā)生變化時(shí)?系統仍能自動(dòng)將照度調節到合適的水平?？傊疅o(wú)論在什么場(chǎng)所或天氣如何變化系統均能保證室內照度維持在預先設定的水平。

2）改善工作環(huán)境提高工作效率。傳統照明系統中配有傳統鎮流器的日光燈以100Hz的

頻率閃動(dòng)這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞降低了工作效率。而智能照明系統中的可調光電子鎮流器則工作在很高頻率（4070kHz）不僅克服了頻閃而且減輕了起輝時(shí)的亮度不穩定在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時(shí)也提高了工作效率。

3）可觀(guān)的節能效果。智能照明控制系統使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)能對大多數燈具（包括白熾燈、日光燈配以特殊鎮流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等）進(jìn)行智能調光。當室外光較強時(shí)室內照度自動(dòng)調暗室外光較弱時(shí)室內照度則自動(dòng)調亮使室內的照度始終保持在恒定值附近從而能夠充分利用自然光實(shí)現節能的目的。除此之外智能照明的管理系統采用設置照明工作狀態(tài)等方式通過(guò)智能化管理實(shí)現節能。

4）提高管理水平減少維護費用。智能照明控制系統將普通照明人為的開(kāi)與關(guān)轉換成了智能化管理不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運用于照明控制系統中去，而且將大大減少大樓的運行維護費用并帶來(lái)較大的投資回報。

2智能照明與傳統照明系統比較

2.1線(xiàn)路系統比較

1）單控電路系統比較，傳統照明單控電路特點(diǎn)：①控制開(kāi)關(guān)直接接在負載回路中；②當負載較大時(shí)需相應控制開(kāi)關(guān)的容量；③當開(kāi)關(guān)離負載較遠時(shí)大截面電纜用量增加；④只能實(shí)現簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)功能?？偩€(xiàn)式智能照明系統單控電路特點(diǎn)：①負載回路連接到輸出單元的輸出瑞控制開(kāi)關(guān)用5類(lèi)線(xiàn)與輸出單元相連。負載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出單元容量控制開(kāi)關(guān)不受影響；②開(kāi)關(guān)距離較遠時(shí)只須加長(cháng)控制總線(xiàn)的長(cháng)度節省大截面電纜用量；③可通過(guò)軟件設置多種功能（開(kāi)／關(guān)、調光、定時(shí)等）。

2）雙控電路系統比較。傳統照明雙控電路特點(diǎn)：①實(shí)現雙控時(shí)用兩個(gè)單刀雙置開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)之間連接照明電纜；②進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)開(kāi)關(guān)之間的電纜連線(xiàn)增多使線(xiàn)路安裝變得非常復雜工程施工難度變大?？偩€(xiàn)式智能照明系統雙控電路特點(diǎn)：①實(shí)現雙控時(shí)只需簡(jiǎn)單地在控制總線(xiàn)上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)；②進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)依次并聯(lián)多個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)之間僅用一條5類(lèi)線(xiàn)連接線(xiàn)路安裝簡(jiǎn)單、省事。兩種電路接線(xiàn)方式比較見(jiàn)圖1。

2.2智能照明與傳統照明控制系統比較

1）控制方式比較，①傳統控制采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)需要一路一路地開(kāi)或關(guān)；②智能照明控制采用低壓2次小信號控制控制功能強、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高通過(guò)實(shí)現場(chǎng)景的預設置和記憶功能操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場(chǎng)景（各照明回路不同的亮暗搭配組成一種燈光效果）各照明回路隨即自動(dòng)變換到相應的狀態(tài)。上述功能也可以通過(guò)其他界面如遙控器等實(shí)現。

（b）傳統雙控回路接線(xiàn)方式

圖1智能照明與傳統照明雙控回路接線(xiàn)方式比較

2）照明方式比較，①傳統控制方式單一只有開(kāi)和關(guān)；②智能照明控制系統采用“調光模塊”通過(guò)燈光的調光在不同使用場(chǎng)合產(chǎn)生不同燈光效果營(yíng)造出不同的舒適氛圍。

3）管理方式比較，①傳統控制對照明的管理是人為化的管理；②智能控制系統可實(shí)現能源管理自動(dòng)化通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò )只需一臺計算機就可實(shí)現對整幢大樓的管理。

2．3智能照明與傳統照明控制系統比較

（1）控制方式比較。①傳統控制采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)要一路一路地開(kāi)或關(guān)；②智能照明控制采用低壓2次小信號控制控制功能強、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高通過(guò)實(shí)現場(chǎng)景的預設置和記憶功能操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場(chǎng)景（各照明回路不同的亮暗搭配組成一種燈光效果）各照明回路隨即自動(dòng)變換到相應的狀態(tài)。上述功能也可以通過(guò)其他界面如遙控器等實(shí)現。

（2）照明方式比較。①傳統控制方式單一只有開(kāi)和關(guān)；②智能照明控制系統采用“調光模塊”通過(guò)燈光的調光在不同使用場(chǎng)合產(chǎn)生不同燈光效果營(yíng)造出不同的舒適氛圍。

（3）管理方式比較。①傳統控制對照明的管理是人為化的管理；②智能控制系統可實(shí)現能源管理自動(dòng)化通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò )只需一臺計算機就可實(shí)現對整幢大樓的管理。

3智能照明系統的節能分析

3.1集中管理減少人為浪費

現代高層辦公大樓中人為造成照明能源浪費的現象仍然非常嚴重無(wú)論房間有人還是無(wú)人經(jīng)常是“長(cháng)明燈”。智能照明系統既能分散控制又能集中管理在大樓的中央控制室管理人員通過(guò)操作鍵盤(pán)即可關(guān)閉無(wú)人房間的照明燈。

3.2自動(dòng)調光充分利用自然光

智能照明系統中的光電感應開(kāi)關(guān)通過(guò)測定工作面的照度與設定值比較來(lái)控制照明開(kāi)關(guān)這樣可以有效地利用自然光達到節能的目的也可提供一個(gè)不受季節與外部氣候環(huán)境影響的相對穩定的視覺(jué)環(huán)境。一般來(lái)講越靠近窗自然光照度越高從而人工照明提供的照度就低但合成照度應維持在設計照度值如圖2所示。

3.3自動(dòng)調光保持照度的一致性

一般照明設計師對新建的建筑物進(jìn)行設計時(shí)均會(huì )考慮到隨著(zhù)時(shí)間的推移燈具的效率和房間墻面反射率會(huì )不斷衰減。因此其初始照度均設置得較高這種設計不僅造成建筑物使用期的照度不一致而且由于照度偏高造成不必要的能源浪費。采用智能照明系統后雖然照度還是偏高設計但由于可以智能調光系統將會(huì )按照預先設置的標準亮度使照明區域保持恒定的照度而不受燈具效率降低和墻面反射率衰減的影響這也是智能照明控制系統可節約能源原因之一。

3.4 安裝便捷節省線(xiàn)纜

智能照明系統通常采用二線(xiàn)制控制系統以一對 UTP 5類(lèi)線(xiàn)作為控制總線(xiàn)將系統中的各個(gè)輸入、輸出和系統支持單元連接起來(lái)大截面的負載線(xiàn)纜從輸出單元的輸出端直接接到照明燈具或其他用電負載上而無(wú)須經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)。安裝時(shí)不必考慮任何控制關(guān)系在整個(gè)系統安裝完畢后再通過(guò)軟件設置各個(gè)單元的地址編碼從而建立對應的控制關(guān)系。由于系統僅在輸出單元和負載之間使用負載線(xiàn)纜連接與傳統控制方法相比節省了大量原本要接到開(kāi)關(guān)的線(xiàn)纜也縮短了安裝施工的時(shí)間節省人工費用。

3.5 延長(cháng)燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)過(guò)電壓只要能控制過(guò)電壓就可以延長(cháng)燈具的壽命。智能照明控制系統采用軟啟動(dòng)的方式能控制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓使燈絲免受熱沖擊燈具壽命得到延長(cháng)。智能照明系統通常能使燈具壽命延長(cháng)2～4倍不僅節省大量燈具而且大大減少更換燈具的大量使用燈具和安裝困難的區域具有特殊的意義。

4 實(shí) 例

筆者將某公司生產(chǎn)的C-BUS 智能照明系統模擬應用于我院電腦教學(xué)大樓由于考慮到該大樓只作為電腦教學(xué)用對燈光效果要求不高就不采用調光器進(jìn)行調光只采用簡(jiǎn)單的自控裝置。另外對于節省線(xiàn)纜、延長(cháng)燈具壽命、保持照度一致性等節能效果暫不做分析在此僅對該系統可實(shí)行集中管理、分散控制功能進(jìn)行初步的分析。該大樓樓層為6層每層有10個(gè)電腦教室每個(gè)教室有12套三管日光燈具其照明總功率為86．4k W。粗略計算按平均每盞燈每天節電1h 每年按300天計算0．78元／k Wh 則年節省電費2．34萬(wàn)元。該大樓采用智能照明設備投資費用約增加11萬(wàn)元45年即可收回成本。

采用智能照明控制系統不僅可滿(mǎn)足便捷控制、燈光效果等要求而且由于可觀(guān)的節能效果（壽節命電延可長(cháng)達到20％50％） 及燈具壽命的延長(cháng)（ 燈具濟回報24倍） 又能在降運行費用中得到經(jīng)還能省去常規照明所需的大部分配電控制設備大大簡(jiǎn)化和節省穿管布線(xiàn)工作量。此外智能照明系統還有潛在的價(jià)值回報如智能控制系統能使整個(gè)系統工作在使人們*舒適的狀態(tài)從而保證了人們的身心健康提高了工作效率。智能照明控制系統廣泛地應用于建筑領(lǐng)域無(wú)論室內、室外、大小場(chǎng)合無(wú)處不可應用。該系統是辦公大樓、賓館酒店、娛樂(lè )場(chǎng)所、商業(yè)中心、體育場(chǎng)館、公寓別墅、庭院景點(diǎn)等理想的照明控制設備。

5安科瑞智能照明控制系統

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

5.2應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

5.3系統結構

5.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設備選型

6結束語(yǔ)

總而言之，現在智能照明控制系統在應用范圍方面非常廣，在建筑領(lǐng)域中，無(wú)論是在室內還是在室外都能夠進(jìn)行應用。智能照明控制系統可以在辦公樓中進(jìn)行使用，也可以在娛樂(lè )場(chǎng)所中進(jìn)行應用。智能照明系統在進(jìn)行應用的時(shí)候表現出來(lái)了很多的優(yōu)點(diǎn)，這樣也能更好的滿(mǎn)足用戶(hù)的不同需求，同時(shí)也能更好的促進(jìn)智能建筑得到更好的發(fā)展。

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安科瑞唐曉娟13774431042