介紹智能照明系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用與產(chǎn)品選型

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

【摘要】：智能照明系統(tǒng)應(yīng)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(xiàn)代化的管理方式而且要具有一定的節(jié)能效果。給出了智能照明和傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的比較并分析了智能照明系統(tǒng)的節(jié)能。

【關(guān)鍵字】：智能建筑；智能照明；節(jié)能。

1智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用效果

樓宇智能化已經(jīng)成為當(dāng)今建筑發(fā)展的主流技術(shù)涵蓋從空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)到安全防范系統(tǒng)以及完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)。但是長(zhǎng)期以來智能照明在國(guó)內(nèi)一直被忽視大多數(shù)建筑物仍然沿用傳統(tǒng)的照明控制方式部分智能大廈采用樓宇自控（BA）系統(tǒng)來監(jiān)控照明但也只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的區(qū)域照明和定時(shí)開關(guān)功能。相比之下智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強(qiáng)大的*性它在智能建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用效果如下：

1）實(shí)現(xiàn)照明控制智能化。采用智能照明控制系統(tǒng)可以使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。例如當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束后系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入晚上的工作狀態(tài)自動(dòng)并緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光同時(shí)系統(tǒng)的探測(cè)功能也將自動(dòng)生效將無(wú)人區(qū)域的燈自動(dòng)關(guān)閉并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至合適的的光照度以適應(yīng)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(diào)整到工作合適的水平。例如在靠近窗戶等自然采光較好的場(chǎng)所系統(tǒng)會(huì)很好地利用自然光照明調(diào)節(jié)到合適的水平。當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)?系統(tǒng)仍能自動(dòng)將照度調(diào)節(jié)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(tǒng)均能保證室內(nèi)照度維持在預(yù)先設(shè)定的水平。

2）改善工作環(huán)境提高工作效率。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)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(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)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(wěn)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）可觀的節(jié)能效果。智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)能對(duì)大多數(shù)燈具（包括白熾燈、日光燈配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等）進(jìn)行智能調(diào)光。當(dāng)室外光較強(qiáng)時(shí)室內(nèi)照度自動(dòng)調(diào)暗室外光較弱時(shí)室內(nèi)照度則自動(dòng)調(diào)亮使室內(nèi)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(xiàn)節(jié)能的目的。除此之外智能照明的管理系統(tǒng)采用設(shè)置照明工作狀態(tài)等方式通過智能化管理實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

4）提高管理水平減少維護(hù)費(fèi)用。智能照明控制系統(tǒng)將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)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(shí)運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去，而且將大大減少大樓的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用并帶來較大的投資回報(bào)。

2智能照明與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)比較

2.1線路系統(tǒng)比較

1）單控電路系統(tǒng)比較，傳統(tǒng)照明單控電路特點(diǎn)：①控制開關(guān)直接接在負(fù)載回路中；②當(dāng)負(fù)載較大時(shí)需相應(yīng)控制開關(guān)的容量；③當(dāng)開關(guān)離負(fù)載較遠(yuǎn)時(shí)大截面電纜用量增加；④只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開關(guān)功能?？偩€式智能照明系統(tǒng)單控電路特點(diǎn)：①負(fù)載回路連接到輸出單元的輸出瑞控制開關(guān)用5類線與輸出單元相連。負(fù)載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出單元容量控制開關(guān)不受影響；②開關(guān)距離較遠(yuǎn)時(shí)只須加長(zhǎng)控制總線的長(zhǎng)度節(jié)省大截面電纜用量；③可通過軟件設(shè)置多種功能（開／關(guān)、調(diào)光、定時(shí)等）。

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

2.2智能照明與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)比較

1）控制方式比較，①傳統(tǒng)控制采用手動(dòng)開關(guān)需要一路一路地開或關(guān)；②智能照明控制采用低壓2次小信號(hào)控制控制功能強(qiáng)、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高通過實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的預(yù)設(shè)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(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實(shí)現(xiàn)。

（b）傳統(tǒng)雙控回路接線方式

圖1智能照明與傳統(tǒng)照明雙控回路接線方式比較

2）照明方式比較，①傳統(tǒng)控制方式單一只有開和關(guān)；②智能照明控制系統(tǒng)采用“調(diào)光模塊"通過燈光的調(diào)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(tǒng)控制對(duì)照明的管理是人為化的管理；②智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化通過分布式網(wǎng)絡(luò)只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。

2．3智能照明與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)比較

（1）控制方式比較。①傳統(tǒng)控制采用手動(dòng)開關(guān)要一路一路地開或關(guān)；②智能照明控制采用低壓2次小信號(hào)控制控制功能強(qiáng)、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高通過實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的預(yù)設(shè)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(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實(shí)現(xiàn)。

（2）照明方式比較。①傳統(tǒng)控制方式單一只有開和關(guān)；②智能照明控制系統(tǒng)采用“調(diào)光模塊"通過燈光的調(diào)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(tǒng)控制對(duì)照明的管理是人為化的管理；②智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化通過分布式網(wǎng)絡(luò)只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。

3智能照明系統(tǒng)的節(jié)能分析

3.1集中管理減少人為浪費(fèi)

現(xiàn)代高層辦公大樓中人為造成照明能源浪費(fèi)的現(xiàn)象仍然非常嚴(yán)重?zé)o論房間有人還是無(wú)人經(jīng)常是“長(zhǎng)明燈"。智能照明系統(tǒng)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操作鍵盤即可關(guān)閉無(wú)人房間的照明燈。

3.2自動(dòng)調(diào)光充分利用自然光

智能照明系統(tǒng)中的光電感應(yīng)開關(guān)通過測(cè)定工作面的照度與設(shè)定值比較來控制照明開關(guān)這樣可以有效地利用自然光達(dá)到節(jié)能的目的也可提供一個(gè)不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境影響的相對(duì)穩(wěn)定的視覺環(huán)境。一般來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(yīng)維持在設(shè)計(jì)照度值如圖2所示。

3.3自動(dòng)調(diào)光保持照度的一致性

一般照明設(shè)計(jì)師對(duì)新建的建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)均會(huì)考慮到隨著時(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(shè)置得較高這種設(shè)計(jì)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(fèi)。采用智能照明系統(tǒng)后雖然照度還是偏高設(shè)計(jì)但由于可以智能調(diào)光系統(tǒng)將會(huì)按照預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)亮度使照明區(qū)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(tǒng)可節(jié)約能源原因之一。

3.4 安裝便捷節(jié)省線纜

智能照明系統(tǒng)通常采用二線制控制系統(tǒng)以一對(duì) UTP 5類線作為控制總線將系統(tǒng)中的各個(gè)輸入、輸出和系統(tǒng)支持單元連接起來大截面的負(fù)載線纜從輸出單元的輸出端直接接到照明燈具或其他用電負(fù)載上而無(wú)須經(jīng)過開關(guān)。安裝時(shí)不必考慮任何控制關(guān)系在整個(gè)系統(tǒng)安裝完畢后再通過軟件設(shè)置各個(gè)單元的地址編碼從而建立對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系。由于系統(tǒng)僅在輸出單元和負(fù)載之間使用負(fù)載線纜連接與傳統(tǒng)控制方法相比節(jié)省了大量原本要接到開關(guān)的線纜也縮短了安裝施工的時(shí)間節(jié)省人工費(fèi)用。

3.5 延長(zhǎng)燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)過電壓只要能控制過電壓就可以延長(zhǎng)燈具的壽命。智能照明控制系統(tǒng)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(zhǎng)。智能照明系統(tǒng)通常能使燈具壽命延長(zhǎng)2～4倍不僅節(jié)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(qū)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(tǒng)模擬應(yīng)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(duì)燈光效果要求不高就不采用調(diào)光器進(jìn)行調(diào)光只采用簡(jiǎn)單的自控裝置。另外對(duì)于節(jié)省線纜、延長(zhǎng)燈具壽命、保持照度一致性等節(jié)能效果暫不做分析在此僅對(duì)該系統(tǒng)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(jì)算按平均每盞燈每天節(jié)電1h 每年按300天計(jì)算0．78元／k Wh 則年節(jié)省電費(fèi)2．34萬(wàn)元。該大樓采用智能照明設(shè)備投資費(fèi)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(tǒng)不僅可滿足便捷控制、燈光效果等要求而且由于可觀的節(jié)能效果（壽節(jié)命電延可長(zhǎng)達(dá)到20％50％） 及燈具壽命的延長(zhǎng)（ 燈具濟(jì)回報(bào)24倍） 又能在降運(yùn)行費(fèi)用中得到經(jīng)還能省去常規(guī)照明所需的大部分配電控制設(shè)備大大簡(jiǎn)化和節(jié)省穿管布線工作量。此外智能照明系統(tǒng)還有潛在的價(jià)值回報(bào)如智能控制系統(tǒng)能使整個(gè)系統(tǒng)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(tǒng)廣泛地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域無(wú)論室內(nèi)、室外、大小場(chǎng)合無(wú)處不可應(yīng)用。該系統(tǒng)是辦公大樓、賓館酒店、娛樂場(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(shè)備。

5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

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

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設(shè)備選型

6結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn):

[1].陳一才.智能建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］北京，中國(guó)建材工業(yè)出版社(1999)．

[2].沈瑞珠.智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用

[3].胡崇岳.智能建筑自動(dòng)化技術(shù)［M］北京，機(jī)械工業(yè)出版社(1999)．

[4].沈瑞珠.智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用．

[5].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄苷彰骺刂葡到y(tǒng)領(lǐng)域