智能照明控制技術在某青少年活動中心的應用

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摘要:本文從控制系統基本要求、技術特點、實際照明效果等方面介紹智能照明控制系統在某青少年活動中心的應用,從而達到合理地控制、改善青少年活動中心的燈光環境,實現綠色照明,節約電能的目的。

關鍵詞:青少年活動中心;智能照明;控制系統;節能

1 引言

據統計,2005年,我國總用電量約為24000億kW·h,照明為3000億kW·h,且每年以13%~14%的速度遞增,預計到今年,照明將超過5000億kW·h,新增照明用電2000億kW·h。若要完成國民經濟和社會發展“十一五”規劃綱要要求節能的20%目標,便意味著照明要減少用電1000億kW·h。

為響應我國提出的“走可持續發展的道路”的號召,在目前能源不充足的國情下,開展節能研究,具有很大的意義。“中國綠色照明工程”以節約能源、減少照明費用,減少污染光源、保護環境,提高照明質量為宗旨。近年來,隨著我國社會經濟的發展,象青少年活動中心之類的公共建筑越來越多。合理地控制、改善公共建筑的燈光環境,實現綠色照明,節約電能,有著現實的意義。

在這信息時代,隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術、總線技術、信號檢測技術和微電子技術的迅速發展和相互滲透,照明控制技術有了很大的發展,智能化控制技術越來越多的應用到各類公共建筑照明系統中。

2 系統概述

杭州某青少年活動中心占地62畝,建筑面積約10000m2,總投資約2億元,是杭州規模較大的公益性青少年綜合性校外活動場所。該項目主要控制區域為走廊公共照明和一個會議室,采用MRTLC智能照明控制系統,對大樓的走廊和多功能會議室照明營造有層次、變化的燈光環境;可減少人力工作疏忽、節約能源和人力資源;降低人力工作強度,增強控制的靈活性和可靠性。該系統主要由系統設備,照明控制器,現場裝置(如可編程面板開關、各種感應器),照明控制系統軟件所組成的。系統功能主要有以下幾點:

(1)現場面板控制:通過控制面板工作人員可以用手動方式非常方便的控制區域里的燈光回路或場景(場景設置可以通過軟件進行編程修改)。

(2)定時控制:系統可以設定在不同的時間段內啟用不同的燈光場景,在清晨、晚上或人員比較少的情況下關掉一些不主要的燈光,在人員比較多的情況下才打開比較多的燈光。利用時鐘(事件)定時器還可輸入該地的天文資料、各種節假日,根據該地區太陽不同的升降時間,實現春、夏、秋,冬每天按照天亮的變化情況實現室內燈光的照明情況。

(3)中央監控控制:將各個區域連成一個網絡后就可以利用圖形化的中央監控軟件對整個大樓的燈光進行監控和管理。

(4)與其他系統聯動控制:MRTLC系統通過軟件及硬件接口還可以和電動窗簾、空調、安防、消防、視聽、大樓管理等其他系統聯動。

3 各區域系統方案設計

3.1 走廊公共區域照明控制

走廊在青少年活動中心等公共建筑中是必不可少的,在走廊的照明是最能體現智能照明的節能特點,沒用到智能照明時,當走廊沒有人經過的時候而燈還依然亮著,這就大大浪費了電能。智能照明系統可以設置1/2,1/3場景,根據現場情況自由切換。也可以設置時間控制,在白天的時候,室外日光充足,只需要開啟1/2或1/3場景模式,在傍晚的時候,室外日光逐漸降低,這是人流量也是一天中最高的時候,走廊燈應該全部打開,等到深夜的時候,人流量非常小,又可回到1/3場景模式。這樣最大限度的節約了能源。

控制面板可以設計放在各樓層的強電間,這樣就避免了客人接觸。

控制方式有:

中央控制(在主控中心對所有照明回路進行監控,通過電腦操作界面控制燈的開關)。定時控制(白天、傍晚、夜晚、深夜、節假日等模式)。隔燈控制(利用隔燈的方式區分照明回路,實現1/3、2/3、3/3照度控制)。現場可編程開關控制(通過編程的方式確定每個開關按鍵所控制的回路,單鍵可控制單個回路、多個回路)。

3.2 會議室照明

會議室作為中心一個重要的組成部分,采用智能照明控制系統通過對各照明回路進行控制可預先精心設計多種燈光場景,使得多功能會議室在不同的使用場合都能有不同的合適的燈光效果,工作人員可以根據需要手動選擇。

會議室的燈光控制系統可以和投影儀設備相連,當需要播放投影時,會議室的燈能自動的緩慢的調暗;關掉投影議,燈又會自動的柔和的調亮到合適的效果。

會議室控制模式有以下兩種:準備模式:在會議準備開始的時候,全部的筒燈點亮,當貴賓入場的時候,隱藏燈槽會逐漸點亮。 

報告模式:會議正式開始的時候調亮全部的燈光,使會議室顯得輝煌,會議進行過程中,可以調節各回路的明暗程度而改變視覺效果。

(1)會議模式:當會議進行的時候,可以打開所有筒燈和燈槽燈,給賓客一種莊重嚴肅的會議氣氛。

(2)投影模式:當會議中需要播放投影的時候,可以漸漸調暗筒燈和燈槽的亮度,達到既保證最基本的照明需要,又能最清晰地觀看投影的效果。

(3)休息模式:當會議中間休息時,可以將隱藏燈槽打開,關閉光線較強的筒燈,給來賓一個寬松的環境,放松一下心情。

(4)結束模式:當會議結束的時候,可以漸漸調亮筒燈和燈槽的亮度,表示歡送貴賓離開。

(5)清掃模式:當賓客離開后,只開啟滿足清掃的基本照明回路。

控制方式有:

(1)中央控制(在主控中心對所有照明回路進行監控,通過電腦操作界面控制燈的開關)。

(2)現場可編程開關控制(通過編程的方式確定每個開關按鍵所控制的回路,單鍵可控制單個回路、多個回路)。

(3)調光控制(從0%照度到100%照度連續無級調光控制)。

4 各區域系統現場設計

由于建設單位在建設初期沒有考慮采用智能照明控制系統,所有的燈光回路、光源設置簡單。建設后期考慮到節能等情況才增加智能照明控制系統,所以現場實施的控制就相對比較簡單。

4.1 走廊公共區域照明

(1)光源

1)走廊采用的光源:14W節能燈、LED燈膜。

2)大廳采用的光源有:14W節能燈、LED燈膜、70W金鹵燈。

(2)燈具布置方式

走廊采用兩個回路,分別位于走廊的兩邊隔燈控制的布置方式。大廳采用三路金鹵燈加上三路LED燈膜,且沒有采用隔燈控制的布置方式,采用連續布置的方式。

(3)智能照明控制方式

1)現場面板開關控制:分全開、全關、半開、燈膜開、筒燈開五種場景。半開時:現場的燈開一半關一半;燈膜開時筒燈關;筒燈開時燈膜關。

2)控制室中央電腦控制:中央控制電腦安裝有電子地圖,想控制那一路燈直接用鼠標控制。燈亮時圖例變成黃色,關燈時圖例變成灰色。

3)與第三方聯動控制:與安防聯動。當晚上沒人時,燈全關掉,這時安防系統布防。當有人進入安防控制區域時就強行點亮整個區域的燈,方便安保人員進行查看。點燈時間長短可調。當安保人員檢查過后如果沒有事情發生就對安防系統撤防,重新布防與燈光聯動起來。

4)時鐘控制:系統可以設定在不同的時間段內啟用不同的燈光場景(有設備但建設單位最后沒采用)。

5)亮度傳感器控制:可以跟據光照度的不同而開關燈(有設備但建設單位最后沒采用)。

4.2會議室照明

(1)光源

會議室采用的光源有:14W節能燈、T5熒光燈、低壓鹵素燈。

(2)布燈方式

會議室頂上采用兩路T5熒光燈膜加上一路T5熒光燈帶、四周邊三路節能燈加上主席臺一路低壓鹵素燈。

(3)智能照明控制方式

現場面板控制:分全開、全關、燈膜開、筒燈開、燈帶開、射燈開六種場景。

5 系統優點

智能照明控制系統在各類公共建筑中應用具有如下優點:

(1)實現照明控制智能化

采用智能照明控制系統后,可使照明系統工作在全自動狀態,系統將按預先設置切換若干基本工作狀態,根據預先設定的時間自動地在各種工作狀態之間轉換。例如,早晨來臨時,系統自動將燈調暗,而且光照度會自動調節到人們視覺最舒適的水平。在靠窗的區域,系統智能地利用室外自然光,當天氣晴朗,室內燈會自動調暗;天氣陰暗,室內燈會自動調亮,以始終保持室內設定的亮度(按預設定要求的亮度)。

當夜幕降臨時,系統將自動進入“傍晚”工作狀態,自動地極其緩慢地調亮各區域的燈光。此外,還可用手動控制面板,根據一天中的不同時間,不同用途精心地進行燈光的場景預設置,使用時只需調用預先設置好的最佳燈光場景,使人們產生新穎的視覺效果。隨意改變各區域的光照度。

(2)美化服務環境吸引賓客光臨

好的燈光設計可為大樓吸引客人,并能營造出一種溫馨、舒適的環境,增添其藝術的魅力。大樓照明控制包括走廊、地下車庫等,利用燈光的顏色、投射方式和不同明暗亮度可創造出立體感、層次感。

(3)可觀的節能效果

大樓除了給客人提供舒適的環境外,節約能源和降低運行費用是業主們關心的又一個重要問題。由于智能照明控制系統能夠通過合理的管理,根據不同日期、不同時間按照各個功能區域的運行情況預先進行光照度的設置,不需要照明的時候,保證將燈關掉;在大多數情況下很多區域其實不需要把燈全部打開或開到最亮,智能照明控制系統能用最經濟的能耗提供最舒適的照明;系統能保證只有當必需的時候才把燈點亮,或達到所要求的亮度,從而大大降低了大樓臺的能耗。

(4)延長燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電壓過高。燈具的工作電壓越高,其壽命則成倍降低。反之,燈具工作電壓降低則壽命成倍增長。因此,適當降低燈具工作電壓是延長燈具壽命的有效途徑。智能照明控制系統能成功地抑制電網的沖擊電壓和浪涌電壓,使燈具不會因上述原因而過早損壞。還可通過系統人為地確定電壓限制,提高燈具壽命。智能照明控制系統采用了軟啟動和軟關斷技術,避免了燈絲的熱沖擊,使燈具壽命進一步得到延長。

智能照明控制系統能成功地延長燈具壽命2~4倍。不僅節省大量燈具,而且大大減少更換燈具的工作量,有效地降低了照明系統的運行費用,對于難安裝區域的燈具及昂貴燈具更具有特殊意義。

(5)可與其他系統聯動控制

智能照明可與其他系統聯動控制,例如BA系統,監控報警系統。當發生緊急情況后可由報警系統強制打開所有回路。

(6)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與關轉換成了智能化管理,不僅使大樓的管理者能將其高素質的管理意識運用于照明控制系統中去,而且同時將大大減少大樓的運行維護費用,并帶來極大的投資回報。

6 智能照明控制系統對照明節能效果的分析

采用智能照明控制系統的主要目的是節約能源,智能照明控制系統借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件,對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和合理管理,實現節能。這種自動調節照度的方式,充分利用室外的自然光,只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度,利用最少的能源保證所要求的照度水平,節電效果十分明顯,節能潛力大,一般可達40%。

首先智能照明控制系統節能潛力在照度計算公式中就有體現。

照度計算公式:L=WT×(EA/FK)式中,L為用電量;W為功率W/臺;T為開燈時間h;E為設計照度lx;A為地板面積m2;F為燈泡流明lm;K為維護系數。

由于智能控制系統的采用,計算公式中的主要變量——開燈時間(T)、設計照度(E),變成了動態因子,合理的控制開燈時間(T)和設計照度(E),能夠減少照明用電量,同時還提高了光源的綜合效率。

6.1 節能分析1(照度感應控制,即日光補償節能)

當未采用照明控制系統時,每天下午日照充足,靠窗區域的燈光白白浪費。若采用照明控制系統,設置照度傳感器,自動跟蹤外部自然光線的變換,打開或關閉臨窗燈光回路,或設置為不同的亮度梯度,假設每天光線充足時間為3h,平均每個回路每天少運行1.5h,按每回路每天運行10h計,實際節電15%。

6.2 節能分析2(移動探測控制節能)

當未采用照明控制系統,無論是人流高峰期,還是夜晚,燈都全部開啟,浪費能源。若采用照明控制系統,采用紅外移動控制等方式,在出入高峰期間全部開啟,在夜晚啟動紅外移動探測器,人來開燈,人離開后燈延時關閉。即節約能源,又實現了人性化。以衛生間和走廊等公共區域為例,每天晚上公共區域開啟時間為3h,平均每個回路每天少運行2.5h,按每回路每天運行10h計,按40%回路為公共區域回路計算,實際節電為10%。

6.3 節能分析3(時鐘控制節能)

當未采用照明控制系統,經常在人休息時間,人員外出就餐,電燈仍然全部打開,浪費電能。若采用照明控制系統,系統時鐘按照預先設置的程序,根據需要或打開或關斷電源。根據案例調研統計,僅上下班按時開關燈和中午休息關燈,平均節能15%。時間控制,根據傍晚、夜晚、深夜設置場景,自動控制,并且工作人員可以隨時靈活更改。晚上10點,燈光減半,晚上11點關燈,早上7點準時開燈。

6.4 節能分析4(預置場景模式節能)

當未采用照明控制系統,每天的開關燈和場景變化完全依靠人力,不但容易出現漏洞,而且由于開關時間不準時,浪費能源。若采用照明控制系統,系統按照預先設置的程序,不但節省人工成本,而且準時、全自動運行。根據案例調研統計,采用預置場景模式控制技術,平均節能5%

。設置不同的場技術與應用景模式,用戶可以隨時變換場景,達到最好的照明效果,節約能源。會議室等多功能場所可預設多種燈光效果,以適應不同場合的燈光需求,供工作人員任意選擇。
節能綜合分析:

把照明按照使用情況分類如下:

初步統計實際節省電能總量為40%,并作如下投資回報分析:

假設每個額定電流為10A照明回路的實際負載為3A,每天每個回路按工作10h計,節省電能為220V×3A×10h×40%=2.64kW·h,平均每年工作按250天,每度電0.6元人民幣計算,實際每年節省電費396元,每個智能照明回路投資估算1000元人民幣,投資回報時間大約為2.5年。

大力推廣和采用智能照明控制技術,不僅有利于控制成本,提高產品和服務的競爭力,而且由于節電所減排的二氧化碳和二氧化硫,也保護和促進了生態建設,具有很好的經濟效益和社會效益。

7 結論

隨著社會的進步,經濟的發展,照明與人們的生活越來越密不可分。“智能建筑”的出現,對照明部分提出新的要求,“智能照明”技術相應出現。其良好的使用效果與社會、經濟的效應,推動了智能照明的技術迅速向前發展,并形成照明發展的一個重要趨勢。面臨我國資源和能源消耗的現狀,實施智能照明控制系統這種技術,不僅有利于普通百姓的生活,給百姓帶來實惠,它更關乎國家的可持續發展戰略。

以上是作者對智能照明控制系統在杭州某青少年活動中心具體應用闡述,希望能起到拋磚引玉的作用,讓該項技術在照明節能領域中充分發揮其作用。

參考文獻

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[5]《中國建筑設計研究院.智能建筑電氣技術》.北京.中國電力出版社,2006.

作者: 來源: 發布時間:2012年04月05日
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