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

摘  要: 簡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)特點和系統(tǒng)組成；結(jié)合該系統(tǒng)對某高校圖書館進行了照明節(jié)能設(shè)計。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

    照明耗電在各國總發(fā)電量中都占有很大的比例，根據(jù)2004年國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計，我國照明耗電約占國內(nèi)發(fā)電總量的10%~12%。對一些照明時間較長、照明場所較多的機構(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，實施照明節(jié)能措施，可節(jié)約能源，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。

    照明節(jié)能設(shè)計是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、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)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的各種場所的照度標(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)計中，**種和第三種方法一般都能達到，**種方法需要電氣設(shè)計人員和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，并且需要考慮建筑的立面效果，實際執(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)，即能達到理想效果。

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

   本次設(shè)計以某高校圖書館的照明設(shè)計為例，來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、每天不同的時間、室外光亮度及本區(qū)域的用途來自動控制照明?？蓪崿F(xiàn)場景預(yù)設(shè)，自動控制、手動控制、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)場進行控制。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可多點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。中央控制器可請求開關(guān)、調(diào)光等功能來實現(xiàn)對現(xiàn)場的統(tǒng)一控制。

1.1.2 系統(tǒng)的特點

    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)，就可實現(xiàn)互換性，可做到不同廠商不同產(chǎn)品間無縫兼容，便于將來的維護。

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

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

    可在iPad上實現(xiàn)智能控制，控制界面可選擇語言，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OPC方式與BA系統(tǒng)互聯(lián)。

   系統(tǒng)維護方便，更換或升級系統(tǒng)內(nèi)元件時，不需要關(guān)閉整個系統(tǒng)。

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

   該系統(tǒng)能與消防系統(tǒng)進行聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，可由系統(tǒng)強制打開所有回路，方便人員疏散。

   總線元件及現(xiàn)場控制面板運行在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：

    各個控制模板通過專用Acrel-BUS總     線以樹形、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)動器、傳感器和系統(tǒng)元件。所有的傳感器和驅(qū)動器都是通過總線相互連接在一起。

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

   傳感器：負(fù)責(zé)根據(jù)現(xiàn)場手動操作，或探測光線、溫度等的變化，向驅(qū)動器發(fā)出相應(yīng)的控制信號。

    系統(tǒng)元件：系統(tǒng)元件主要負(fù)責(zé)搭建系統(tǒng)平臺，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館，建筑高度為42ｍ，共7層，每層4個閱覽室，每個閱覽室面積為1000㎡，連廊面積近1500㎡，連通4個閱覽室。圖書館藏書量為200萬冊。按GB 50045-1995《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2005年版）規(guī)定，該圖書館的負(fù)荷等級為**。閱覽室的普通照明用電按三級負(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，普通照明按二級負(fù)荷供電。因此，在智能照明設(shè)計中按不同負(fù)荷等級進行設(shè)計。

2.1 閱覽室的照明設(shè)計

    閱覽區(qū)通常是大開間的場所，在實際應(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進行：

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

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

   （3）出入口處盡量單獨回路。

   （4）應(yīng)急照明盡量單獨回路處理。

   （5）劃分回路時盡量多，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足規(guī)范的要求。應(yīng)急照明設(shè)計與公共走道的應(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

   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滿足規(guī)范的要求，蓄電池充電線在斷路器后端取得，不通過該模塊，既起到對該線路的保護作用，又滿足了蓄電池的充電線。

   由于應(yīng)急照明在火災(zāi)時需要強行點亮，因此在設(shè)計時將應(yīng)急照明和普通照明分別由兩個模塊來控制。應(yīng)急照明模塊帶AUX接口，火災(zāi)時能通過火災(zāi)報警系統(tǒng)傳送的消防干接點信號強行點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

   控制系統(tǒng)采用總線式控制布線，采用4芯屏蔽雙絞線進行系統(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、圖書館、會展中心等。

    設(shè)計解析：

    每一層的設(shè)備通過手拉手相連形成一條總線。

    各樓層配電箱中的各個驅(qū)動模塊與現(xiàn)場智能面板和傳感器通過控制總線相連形成線路。

    驅(qū)動模塊采用標(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。

    不同支線通過線路耦合器連接形成一個系統(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)可達到一定的效果：

  （1）可使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)。通過配置“智能時鐘管理器”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)定的時間自動在各狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

（2）每個區(qū)域都配置手動控制面板，可隨時調(diào)節(jié)房間的工作狀態(tài)及滿意的燈光效果。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)品的類型

3.1 開關(guān)驅(qū)動器

3.2  0-10v調(diào)光驅(qū)動器

3.3  傳感器

3.4  總線電源

3.5  智能面板

3.6  干接點輸入模塊

4  結(jié)語

    采用智能照明控制系統(tǒng)后，可使系統(tǒng)根據(jù)不同時間工作在不同的狀態(tài)，達到了照明節(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，國家正在大力推進建筑節(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)能達到理想效果。

參考文獻

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