摘 要:從電氣照明系統(tǒng)節(jié)能在綠色建筑節(jié)能中的重要性出發(fā),結(jié)合電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng)的控制方式,對(duì)高層樓宇電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了詳細(xì)分析研究;谥悄荛_關(guān)模塊、人體移動(dòng)傳感器、定時(shí)開關(guān)模塊、場(chǎng)景控制器等功能模塊的照明節(jié)能控制系統(tǒng),能夠根據(jù)照明場(chǎng)所照度的實(shí)際值和預(yù)設(shè)值間的偏差,動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)照明燈具的照度和組合方式,可以確保系統(tǒng)按預(yù)設(shè)照度需求智能調(diào)節(jié),達(dá)到節(jié)能降耗和提高人性化服務(wù)水平的目的。 
關(guān)鍵詞:高層樓宇 電氣照明 節(jié)能控制 
  國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,對(duì)能源需求量不斷增加,相應(yīng)能源供需矛盾也在不斷擴(kuò)大,如何進(jìn)行合理的調(diào)配,有效提高能源利用效率已成為各行各業(yè)普遍關(guān)注的重點(diǎn)!秶(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確提出,節(jié)能降耗已成為我國(guó)能源發(fā)展的重要舉措,到2015年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗要達(dá)到比2010年降低16%以上的效果,同時(shí)主要污染物排放總量也要降低10%以上。建筑是能源大戶,同時(shí)也是資源高消耗、節(jié)能潛力較大的行業(yè)。據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料表明:建筑行業(yè)其在建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的耗能占比約為20%,而在建造環(huán)節(jié)其耗能占比約為1.5%,使用環(huán)節(jié)耗能占比約為29%。而建筑電氣又是建筑使用環(huán)節(jié)中的主要能源大戶,而照明又是建筑電氣中的能源大戶。因此,對(duì)于綠色建筑而言,建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能,對(duì)整個(gè)建筑的節(jié)能尤為重要。受常規(guī)建設(shè)理念和綜合投資資金的影響,我國(guó)高層樓宇建筑電氣照明系統(tǒng)存在能源利用效率低下、能源結(jié)構(gòu)陳舊、實(shí)時(shí)服務(wù)水平較低等問題。而采用先進(jìn)的節(jié)能調(diào)控技術(shù),根據(jù)用戶實(shí)際需求,合理調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的照度、運(yùn)行方式等,其綜合節(jié)電效率可以大大35%~50%左右。因此,在綠色節(jié)能高層樓宇建筑中,充分重視電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能,積極探索照明節(jié)能途徑和方法,研究滿足用戶需求的智能節(jié)能照明控制系統(tǒng),就顯得非常有工程實(shí)踐應(yīng)用研究意義。 
  1 電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng)的控制方式 
  1.1 場(chǎng)景控制方式 
  按照現(xiàn)代化家居環(huán)境,要從客廳、臥室、書房、廚房、衛(wèi)浴室、陽(yáng)臺(tái)等功能區(qū)域,結(jié)合控制開關(guān)模板、智能調(diào)光控制模板、智能運(yùn)算決策控制面板、以及各種智能傳感器,按照照明環(huán)境的光照要求、光照效果、燈光場(chǎng)景等功能需求,滿足人工切換和智能分析切換的功能需求。根據(jù)不同場(chǎng)景需求隨機(jī)切換。例如對(duì)于客廳而言:客廳是一個(gè)多功能的場(chǎng)所,其對(duì)照明的功能要求較高,除了要求照明控制方式的靈活性外,還需要照明功能和效果的多樣化。在客廳控制模塊中,要求其具備一個(gè)帶多場(chǎng)景控制模式的智能控制器,通過人工手動(dòng)或智能調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)多種不同照度和光照效果燈具的相互匹配組合,達(dá)到所需要的場(chǎng)景控制功能效果。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求,隨心所欲地通過遙控器、手持式智能終端等完成對(duì)客廳照明場(chǎng)景的切換和選擇,以給客人營(yíng)造一個(gè)具有溫馨、浪漫、高雅等燈光環(huán)境。 
  1.2 多種控制方式的自動(dòng)切換和搭配 
  根據(jù)用戶的實(shí)際需求,在照明控制系統(tǒng)中根據(jù)客廳、臥室、書房等照明場(chǎng)所的實(shí)際需求,自動(dòng)切換照明場(chǎng)景的控制方式,達(dá)到節(jié)能降耗的結(jié)果。如:根據(jù)需求設(shè)置早晨、上午、下午、夜晚、雨天、陰天、晴天、節(jié)假日、工作日、周末、生日、結(jié)婚紀(jì)念日等控制模式,通過傳感器自動(dòng)感應(yīng)照明場(chǎng)所的照度完成自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。另外,還可以根據(jù)控制模塊中的DSP數(shù)據(jù)處理器和智能運(yùn)算分析軟件,獲得自然光和人工照明的最優(yōu)配合。通過傳輸調(diào)控系統(tǒng),配合窗簾電機(jī)、空調(diào)等智能控制模塊,實(shí)現(xiàn)自然光與人工照明的搭配,為客戶營(yíng)造一個(gè)最適宜的環(huán)境,即滿足各種功能場(chǎng)景的照度、溫度、濕度需求,同時(shí)還能充分利用自然光源達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 
  1.3 具有良好的兼容拓展性能 
  電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng)要具有良好的兼容拓展性能,要具備單片機(jī)控制、DSP數(shù)據(jù)信號(hào)處理、LED顯示系統(tǒng)、以及照明燈具電源驅(qū)動(dòng)功能模塊等。同時(shí),電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng),還應(yīng)具備良好的兼容拓展性能,能夠?qū)⒏鞣N智能IED電子設(shè)備接入系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)照明場(chǎng)所的某一個(gè)或多個(gè)燈具按照用戶需求合理調(diào)配,實(shí)現(xiàn)智能化管理、調(diào)節(jié)和控制,充分滿足房間內(nèi)部用戶的實(shí)際需求。另外,該系統(tǒng)還應(yīng)具備先進(jìn)的集成模塊化設(shè)計(jì),配置要靈活,以便與高層樓宇家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的交互共享和互操作。即可以通過計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制,提高系統(tǒng)的任性化服務(wù)水平。 
  2 高層樓宇電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng) 
  采用電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng)的目的,在于延長(zhǎng)照明燈具綜合使用壽命、提高燈具電能利用效率、節(jié)約電能能源、降低照明系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本、減少環(huán)境污染、滿足用戶對(duì)照明場(chǎng)所場(chǎng)景的人工照明光環(huán)境需求,體現(xiàn)人性化服務(wù)需求。利用傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線通信技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等,通過先進(jìn)技術(shù)的集成整合,實(shí)現(xiàn)按用戶需求對(duì)照明場(chǎng)所各種技術(shù)參數(shù)、數(shù)據(jù)的采集、傳輸、運(yùn)算分析和決策,實(shí)現(xiàn)對(duì)照明燈具、照明系統(tǒng)的智能自動(dòng)化控制,以達(dá)到高層樓宇建筑生產(chǎn)、工作、會(huì)客、學(xué)習(xí)、生活等功能需求。 
  2.1 系統(tǒng)邏輯組成結(jié)構(gòu) 
  高層樓宇電氣照明節(jié)能控制系統(tǒng),是一個(gè)用于智能自動(dòng)調(diào)節(jié)照明燈具運(yùn)行方式的照度自動(dòng)控制系統(tǒng),主要包括照明燈具(吊燈、水晶燈、落地?zé)簟晒鉄、壁燈、射燈、筒燈等)、智能開關(guān)模塊、人體移動(dòng)傳感器、定時(shí)開關(guān)模塊、場(chǎng)景控制器等功能模塊,其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 
  2.2 智能調(diào)節(jié)節(jié)能功能 
  智能開關(guān)模塊中的照度傳感器,自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行環(huán)境周圍的實(shí)際照度值,然后將采集的照度值同用戶預(yù)先設(shè)定的照度值進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析,并經(jīng)模糊PID控制器運(yùn)算分析形成對(duì)應(yīng)的調(diào)控方案。如果存在偏差,則需求通過智能開關(guān)發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào),調(diào)節(jié)照明電路的運(yùn)行方式或燈具組合,直到滿足預(yù)先設(shè)定的照度值為止。紅外人體移動(dòng)傳感器在運(yùn)行過程中,會(huì)自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行環(huán)境的溫感特性,如果沒有人在,則不管周圍環(huán)境照度如何,通過控制器關(guān)閉所有燈具,達(dá)到節(jié)能效果;如果有人在,而外界自然光照的照度能夠滿足場(chǎng)所功能需求時(shí),則關(guān)閉燈具節(jié)約電能;如果有人在且自然光照照度不滿足照明場(chǎng)所需求時(shí),則通過運(yùn)算分析形成對(duì)應(yīng)的調(diào)控策略調(diào)節(jié)照明燈具的亮度或開啟相應(yīng)數(shù)量燈具組合,以滿足照明場(chǎng)所照度要求,提高系統(tǒng)人性化服務(wù)水平。 
  2.3 自然光互補(bǔ)節(jié)能功能 
  為了提高高層樓宇建筑照明系統(tǒng)節(jié)能降耗潛力,充分利用自然光與人工照明間的匹配,利用自然光和人工照明的相互組合,通過自動(dòng)檢測(cè)和智能分析,獲得最優(yōu)調(diào)配策略,達(dá)到節(jié)能降耗的效果。當(dāng)自然光能夠滿足照明場(chǎng)所照度需求時(shí),關(guān)閉人工照明系統(tǒng);當(dāng)自然光不能滿足需求時(shí),則需求自動(dòng)開啟照明系統(tǒng),并根據(jù)照度實(shí)時(shí)變化調(diào)節(jié)人工照明燈具的照度,以維持照明場(chǎng)所的正常照度需求。由于自然光照度存在實(shí)時(shí)變化特性,為了提高照明系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性,同時(shí)滿足人性化智能服務(wù)需求,此處引入照度閥值或閾值,即當(dāng)照明場(chǎng)所實(shí)際照度值超過關(guān)閉或打開閾值或閥值,并持續(xù)15min以上時(shí),人工照明系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉或打開,以滿足照明系統(tǒng)節(jié)能調(diào)控需求。控制模塊可以根據(jù)場(chǎng)所照度變化,在定時(shí)管理、人員移動(dòng)探測(cè)、自然光匹配利用等控制模塊功能整合下,通過圖像數(shù)據(jù)、連續(xù)數(shù)字化調(diào)節(jié)控制技術(shù),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成無(wú)縫智能調(diào)節(jié),達(dá)到節(jié)能降耗和提高人性化服務(wù)水平的功能需求。 
  3 結(jié)束語(yǔ) 
  建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化,是綠色建筑節(jié)能研究的重點(diǎn)。選擇節(jié)能高效且滿足照明場(chǎng)所功能需求的光源,是照明系統(tǒng)節(jié)能控制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。并通過定時(shí)管理、人員移動(dòng)探測(cè)、自然光匹配組合等智能控制功能模塊的合理設(shè)計(jì)和利用,確保節(jié)能照明燈具功能作用的高效穩(wěn)定發(fā)揮。合理、高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、用戶滿足的智能照明控制系統(tǒng),是高層樓宇電氣系統(tǒng)節(jié)能研究的重點(diǎn)。在實(shí)踐工作應(yīng)用中,專業(yè)技術(shù)人員要重視照明節(jié)能潛力,合理采用先進(jìn)的節(jié)能燈具和照明控制系統(tǒng),將節(jié)能技術(shù)措施運(yùn)用到高層樓宇建筑中,提高系統(tǒng)能源的綜合利用效率,推動(dòng)綠色節(jié)能建筑的高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的建設(shè)發(fā)展。 
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