介紹智能照明系統在綠色建筑中的應用與產品選型

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

【摘要】：智能照明系統應用在智能建筑中不僅能營造出舒適的生活、工作環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。

【關鍵字】：智能建筑；智能照明；節能。

1智能照明系統在智能建筑中的應用效果

樓宇智能化已經成為當今建筑發展的主流技術涵蓋從空調系統、消防系統到安全防范系統以及完善的計算機網絡和通信系統。但是長期以來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）系統來監控照明但也只能實現簡單的區域照明和定時開關功能。相比之下智能照明系統體現出強大的優越性它在智能建筑中的應用越來越廣泛。智能照明系統在智能建筑中的應用效果如下：

1）實現照明控制智能化。采用智能照明控制系統可以使照明系統工作在全自動狀態系統將按預先設定的若干基本狀態進行工作這些狀態會按預先設定的時間相互自動地切換。例如當一個工作日結束后系統將自動進入晚上的工作狀態自動并緩慢地調暗各區域的燈光同時系統的探測功能也將自動生效將無人區域的燈自動關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合的不同場景要求。

智能照明可將照度自動調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所系統會很好地利用自然光照明調節到合適的水平。當天氣發生變化時系統仍能自動將照度調節到合適的水平。總之無論在什么場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

頻率閃動這種頻閃使工作人員頭腦發脹、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的亮度不穩定在為人們提供健康、舒適環境的同時也提高了工作效率。

3）可觀的節能效果。智能照明控制系統使用了先進的電力電子技術能對大多數燈具（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）進行智能調光。當室外光較強時室內照度自動調暗室外光較弱時室內照度則自動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等方式通過智能化管理實現節能。

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，而且將大大減少大樓的運行維護費用并帶來較大的投資回報。

2智能照明與傳統照明系統比較

2.1線路系統比較

1）單控電路系統比較，傳統照明單控電路特點：①控制開關直接接在負載回路中；②當負載較大時需相應控制開關的容量；③當開關離負載較遠時大截面電纜用量增加；④只能實現簡單的開關功能。總線式智能照明系統單控電路特點：①負載回路連接到輸出單元的輸出瑞控制開關用5類線與輸出單元相連。負載容量較大時僅考慮加大輸出單元容量控制開關不受影響；②開關距離較遠時只須加長控制總線的長度節省大截面電纜用量；③可通過軟件設置多種功能（開／關、調光、定時等）。

2）雙控電路系統比較。傳統照明雙控電路特點：①實現雙控時用兩個單刀雙置開關開關之間連接照明電纜；②進行多點控制時開關之間的電纜連線增多使線路安裝變得非常復雜工程施工難度變大。總線式智能照明系統雙控電路特點：①實現雙控時只需簡單地在控制總線上并聯一個開關；②進行多點控制時依次并聯多個開關開關之間僅用一條5類線連接線路安裝簡單、省事。兩種電路接線方式比較見圖1。

2.2智能照明與傳統照明控制系統比較

1）控制方式比較，①傳統控制采用手動開關需要一路一路地開或關；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、自動化程度高通過實現場景的預設置和記憶功能操作時只須按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景（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變換到相應的狀態。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實現。

（b）傳統雙控回路接線方式

圖1智能照明與傳統照明雙控回路接線方式比較

2）照明方式比較，①傳統控制方式單一只有開和關；②智能照明控制系統采用“調光模塊”通過燈光的調光在不同使用場合產生不同燈光效果營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智能控制系統可實現能源管理自動化通過分布式網絡只需一臺計算機就可實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傳統控制采用手動開關要一路一路地開或關；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、自動化程度高通過實現場景的預設置和記憶功能操作時只須按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景（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變換到相應的狀態。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實現。

（2）照明方式比較。①傳統控制方式單一只有開和關；②智能照明控制系統采用“調光模塊”通過燈光的調光在不同使用場合產生不同燈光效果營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智能控制系統可實現能源管理自動化通過分布式網絡只需一臺計算機就可實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論房間有人還是無人經常是“長明燈”。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操作鍵盤即可關閉無人房間的照明燈。

3.2自動調光充分利用自然光

智能照明系統中的光電感應開關通過測定工作面的照度與設定值比較來控制照明開關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不受季節與外部氣候環境影響的相對穩定的視覺環境。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維持在設計照度值如圖2所示。

3.3自動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行設計時均會考慮到隨著時間的推移燈具的效率和房間墻面反射率會不斷衰減。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 安裝便捷節省線纜

智能照明系統通常采用二線制控制系統以一對 UTP 5類線作為控制總線將系統中的各個輸入、輸出和系統支持單元連接起來大截面的負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載上而無須經過開關。安裝時不必考慮任何控制關系在整個系統安裝完畢后再通過軟件設置各個單元的地址編碼從而建立對應的控制關系。由于系統僅在輸出單元和負載之間使用負載線纜連接與傳統控制方法相比節省了大量原本要接到開關的線纜也縮短了安裝施工的時間節省人工費用。

3.5 延長燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電網過電壓只要能控制過電壓就可以延長燈具的壽命。智能照明控制系統采用軟啟動的方式能控制電網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。智能照明系統通常能使燈具壽命延長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 例

筆者將某公司生產的C-BUS 智能照明系統模擬應用于我院電腦教學大樓由于考慮到該大樓只作為電腦教學用對燈光效果要求不高就不采用調光器進行調光只采用簡單的自控裝置。另外對于節省線纜、延長燈具壽命、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行集中管理、分散控制功能進行初步的分析。該大樓樓層為6層每層有10個電腦教室每個教室有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2．34萬元。該大樓采用智能照明設備投資費用約增加11萬元45年即可收回成本。

采用智能照明控制系統不僅可滿足便捷控制、燈光效果等要求而且由于可觀的節能效果（壽節命電延可長達到20％50％） 及燈具壽命的延長（ 燈具濟回報24倍） 又能在降運行費用中得到經還能省去常規照明所需的大部分配電控制設備大大簡化和節省穿管布線工作量。此外智能照明系統還有潛在的價值回報如智能控制系統能使整個系統工作在使人們*舒適的狀態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域無論室內、室外、大小場合無處不可應用。該系統是辦公大樓、賓館酒店、娛樂場所、商業中心、體育場館、公寓別墅、庭院景點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智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動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，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

5.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車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）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時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結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

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

總而言之，現在智能照明控制系統在應用范圍方面非常廣，在建筑領域中，無論是在室內還是在室外都能夠進行應用。智能照明控制系統可以在辦公樓中進行使用，也可以在娛樂場所中進行應用。智能照明系統在進行應用的時候表現出來了很多的優點，這樣也能更好的滿足用戶的不同需求，同時也能更好的促進智能建筑得到更好的發展。

參考文獻:

[1].陳一才.智能建筑電氣設計手冊［M］北京，中國建材工業出版社(1999)．

[2].沈瑞珠.智能照明系統在智能建筑中的應用

[3].胡崇岳.智能建筑自動化技術［M］北京，機械工業出版社(1999)．

[4].沈瑞珠.智能照明系統在智能建筑中的應用．

[5].安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05

審核編輯 黃宇