智能照明控制系統(tǒng)在高校圖書(shū)館照明節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘  要: 簡(jiǎn)要介紹了一種新型的智能照明控制系統(tǒng)，論述了其系統(tǒng)特點(diǎn)和系統(tǒng)組成；結(jié)合該系統(tǒng)對(duì)某高校圖書(shū)館進(jìn)行了照明節(jié)能設(shè)計(jì)。工程應(yīng)用表明，該系統(tǒng)在公共建筑節(jié)能中效果顯著。

關(guān)鍵詞: 高校；圖書(shū)館；智能照明控制系統(tǒng)；照明節(jié)能

0  引言

    照明耗電在各國(guó)總發(fā)電量中都占有很大的比例，根據(jù)2004年國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)照明耗電約占國(guó)內(nèi)發(fā)電總量的10%~12%。對(duì)一些照明時(shí)間較長(zhǎng)、照明場(chǎng)所較多的機(jī)構(gòu)，如高等學(xué)校，其照明耗電占本單位所有耗電的約40%。因此，在保證照明質(zhì)量的前提下，實(shí)施照明節(jié)能措施，可節(jié)約能源，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

    照明節(jié)能設(shè)計(jì)是在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，減少照明系統(tǒng)中光能的損失，*大限度地利用光能。通常使用的節(jié)能措施有以下幾種：

（1）按照GB/T50034—2004《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、照明功率密度值。

（2）充分利用自然光。

（3）選用高光效、顯色性好的光源，擇配光合理、**高效的燈具，推廣低能耗、性能優(yōu)的光源用電附件。

（4）合理選擇照明控制方式，如采用智能照明控制系統(tǒng)等。

    目前的設(shè)計(jì)中，**種和第三種方法一般都能達(dá)到，**種方法需要電氣設(shè)計(jì)人員和建筑專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)，并且需要考慮建筑的立面效果，實(shí)際執(zhí)行中有一定難度。第四種方法僅需合理采用新技術(shù)，合理布置系統(tǒng)，即能達(dá)到理想效果。

    目前，我國(guó)高校圖書(shū)館大部分仍采用傳統(tǒng)的控制方式，即在配電箱內(nèi)由開(kāi)關(guān)斷路器完成。圖書(shū)館的性質(zhì)決定了其人流量較集中時(shí)間段為9：00～11：00、14：00～17：00、19：00～22：00，其余時(shí)間人數(shù)較少。圖書(shū)館的閱覽室管理員和電氣管理人員通常是分開(kāi)的，因此在圖書(shū)館使用人數(shù)較少時(shí)，便造成巨大的能源浪費(fèi)。2008年我國(guó)南方的大雪更暴露了我國(guó)在能源上存在的缺陷，因此有必要進(jìn)行照明的節(jié)能設(shè)計(jì)。

   本次設(shè)計(jì)以某高校圖書(shū)館的照明設(shè)計(jì)為例，來(lái)介紹智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1 Acrel-Bus智能照明控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1.1 系統(tǒng)概述

    （1）智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同的時(shí)間、室外光亮度及本區(qū)域的用途來(lái)自動(dòng)控制照明。可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景預(yù)設(shè)，自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、系統(tǒng)集中控制等功能。

    （2）照明控制系統(tǒng)是總線式控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)、調(diào)光模塊安裝在電氣柜中，傳感器和控制面板在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可多點(diǎn)控制不同的房間或區(qū)域。

    （3）智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)KNX協(xié)議，易地集中到中央控制器。中央控制器可請(qǐng)求開(kāi)關(guān)、調(diào)光等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)一控制。

1.1.2 系統(tǒng)的特點(diǎn)

    系統(tǒng)所采用的KNX總線標(biāo)準(zhǔn)有多家制造商支持，產(chǎn)品只要符合KNX標(biāo)準(zhǔn)，就可實(shí)現(xiàn)互換性，可做到不同廠商不同產(chǎn)品間無(wú)縫兼容，便于將來(lái)的維護(hù)。

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布總線式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)各智能模塊不依賴(lài)于其他模塊而能夠獨(dú)立工作，模塊之間應(yīng)是對(duì)等關(guān)系，所以系統(tǒng)可靠性更高。

    實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)共同控制時(shí)，不需要增加連接線的數(shù)量，系統(tǒng)內(nèi)任何一點(diǎn)的控制方式，只需通過(guò)設(shè)備參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)。

    可在iPad上實(shí)現(xiàn)智能控制，控制界面可選擇語(yǔ)言，可加入圖片，控制更便捷更人性化。

    智能照明控制系統(tǒng)可自成體系，也可通過(guò)OPC方式與BA系統(tǒng)互聯(lián)。

   系統(tǒng)維護(hù)方便，更換或升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)元件時(shí)，不需要關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)。

   該系統(tǒng)有多種控制方式，例如可以實(shí)現(xiàn)就地智能面板控制、人體感應(yīng)控制、光線感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景預(yù)設(shè)控制及集中控制。

   該系統(tǒng)能與消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，在出現(xiàn)消防報(bào)警時(shí)，可由系統(tǒng)強(qiáng)制打開(kāi)所有回路，方便人員疏散。

   總線元件及現(xiàn)場(chǎng)控制面板運(yùn)行在30VDC**低電壓下。

   該系統(tǒng)中多種控制方式可靈活結(jié)合使用，使得管理更方便更人性化。

1.2 系統(tǒng)的組成：

    各個(gè)控制模板通過(guò)專(zhuān)用Acrel-BUS總     線以樹(shù)形、星形或線形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活組網(wǎng)。系統(tǒng)部件從功能上可以分為：驅(qū)動(dòng)器、傳感器和系統(tǒng)元件。所有的傳感器和驅(qū)動(dòng)器都是通過(guò)總線相互連接在一起。

    驅(qū)動(dòng)器：負(fù)責(zé)接收和處理傳感器傳送的信號(hào)，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開(kāi)/關(guān)燈、調(diào)節(jié)燈的亮度。

   傳感器：負(fù)責(zé)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，或探測(cè)光線、溫度等的變化，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。

    系統(tǒng)元件：系統(tǒng)元件主要負(fù)責(zé)搭建系統(tǒng)平臺(tái)，如系統(tǒng)電源、線路耦合器、傳輸介質(zhì)等

2 系統(tǒng)的功能

    該工程為某高校圖書(shū)館，建筑高度為42ｍ，共7層，每層4個(gè)閱覽室，每個(gè)閱覽室面積為1000㎡，連廊面積近1500㎡，連通4個(gè)閱覽室。圖書(shū)館藏書(shū)量為200萬(wàn)冊(cè)。按GB 50045-1995《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2005年版）規(guī)定，該圖書(shū)館的負(fù)荷等級(jí)為**。閱覽室的普通照明用電按三級(jí)負(fù)荷供電，應(yīng)急照明按**負(fù)荷供電。公共走道應(yīng)急照明按**負(fù)荷供電，普通照明按二級(jí)負(fù)荷供電。因此，在智能照明設(shè)計(jì)中按不同負(fù)荷等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 閱覽室的照明設(shè)計(jì)

    閱覽區(qū)通常是大開(kāi)間的場(chǎng)所，在實(shí)際應(yīng)用中用T5熒光燈，配用電子鎮(zhèn)流器，在燈具上做到了節(jié)能?；芈穭澐职匆韵略瓌t進(jìn)行：

   （1）盡量按區(qū)域劃分回路，通常將一個(gè)柱內(nèi)空間作一個(gè)回路處理。

   （2）與窗平行的燈具盡量分為一個(gè)回路，使控制系統(tǒng)可按室外照亮度情況自動(dòng)開(kāi)關(guān)切換。

   （3）出入口處盡量單獨(dú)回路。

   （4）應(yīng)急照明盡量單獨(dú)回路處理。

   （5）劃分回路時(shí)盡量多，以充分利用智能控制系統(tǒng)的功能。

     閱覽室配電箱系統(tǒng)圖如圖1所示。閱覽室應(yīng)急照明應(yīng)屬于**負(fù)荷，因此采用雙回路供電，另加燈具自帶蓄電池滿(mǎn)足規(guī)范的要求。應(yīng)急照明設(shè)計(jì)與公共走道的應(yīng)急照明相同。

圖1  閱覽室配電箱系統(tǒng)圖

2.2 公共走道的照明設(shè)計(jì)

   公共走道的照明采用雙回路供電。應(yīng)急照明回路采用燈具自帶蓄電池來(lái)滿(mǎn)足規(guī)范的要求，蓄電池充電線在斷路器后端取得，不通過(guò)該模塊，既起到對(duì)該線路的保護(hù)作用，又滿(mǎn)足了蓄電池的充電線。

   由于應(yīng)急照明在火災(zāi)時(shí)需要強(qiáng)行點(diǎn)亮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)將應(yīng)急照明和普通照明分別由兩個(gè)模塊來(lái)控制。應(yīng)急照明模塊帶AUX接口，火災(zāi)時(shí)能通過(guò)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)傳送的消防干接點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)行點(diǎn)亮該模塊所帶的燈具。

圖2 公共走道配電箱系統(tǒng)圖

2.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

   控制系統(tǒng)采用總線式控制布線，采用4芯屏蔽雙絞線進(jìn)行系統(tǒng)搭建。系統(tǒng)連接示意圖如圖3所示。

圖3  燈光控制模塊連接示意圖

    圖例為KNX總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，該組網(wǎng)方式適用于樓層平面內(nèi)配電箱分散的建筑如：辦公樓、商場(chǎng)、圖書(shū)館、會(huì)展中心等。

    設(shè)計(jì)解析：

    每一層的設(shè)備通過(guò)手拉手相連形成一條總線。

    各樓層配電箱中的各個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊與現(xiàn)場(chǎng)智能面板和傳感器通過(guò)控制總線相連形成線路。

    驅(qū)動(dòng)模塊采用標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝方式;智能面板采用標(biāo)準(zhǔn)86盒安裝;傳感器采用嵌入式安裝。

    不同支線通過(guò)線路耦合器連接形成一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)可集中控制所有設(shè)備。

    采用智能照明控制系統(tǒng)后，系統(tǒng)可達(dá)到一定的效果：

  （1）可使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)配置“智能時(shí)鐘管理器”可預(yù)先設(shè)置若干基本工作狀態(tài)，通常為白天、晚上、清掃、**、周末、午飯等，根據(jù)預(yù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)在各狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

（2）每個(gè)區(qū)域都配置手動(dòng)控制面板，可隨時(shí)調(diào)節(jié)房間的工作狀態(tài)及滿(mǎn)意的燈光效果。照明控制系統(tǒng)可保證辦公區(qū)域和公共區(qū)域的協(xié)調(diào)工作。

3 產(chǎn)品的類(lèi)型

3.1 開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器

3.2  0-10v調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

3.3  傳感器

3.4  總線電源

3.5  智能面板

3.6  干接點(diǎn)輸入模塊

4  結(jié)語(yǔ)

    采用智能照明控制系統(tǒng)后，可使系統(tǒng)根據(jù)不同時(shí)間工作在不同的狀態(tài)，達(dá)到了照明節(jié)能的目的。該系統(tǒng)可用于酒店、辦公樓等公共建筑中。目前，國(guó)家正在大力推進(jìn)建筑節(jié)能減排的任務(wù)，相信隨著系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣一定能使建筑節(jié)能達(dá)到理想效果。

參考文獻(xiàn)

1. 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2007.
2. GB50054—2004  建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
3. 安科瑞電氣股份有限公司智能照明選型手冊(cè)