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办公楼智能照明控制系统设计的指导意见


办公楼智能照明控制系统设计的指导意见
北京雅高华科技有限公司 高伟

一、前言
面对建筑能耗居高不下的严峻形势, 党中央从战略高度提出发展节能省地型 住宅和公共建筑。通过建筑节能这一平台,促进节约型社会发展。建设部 2005 年初出台《关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》 ,要求到 2010 年, 城镇新建建筑实现节能 50%,既有建筑物节能改造要完成 25%;到 2020 年, 住宅和公共建筑建造和使用的能耗水平接近或达到现阶段中等发达国家的水平。 低碳照明要求用户最大限度地节省使用灯光, 也就是在需要灯光的时间和地 点,按照使用人的视力和行为要求提供合适的照明。这就要有能调节的智能化照 明控制。 按照使用人(个人或群组)的需求和爱好调节灯光可以使光环境更加舒适宜 人,并且提高工作效率;此外,借助智能照明控制还可以在一个空间内创造不同 的场景,适应多功能的用途。还有,智能照明控制的最大好处是能在照明运行的 环节最大限度挖掘节能减排的潜力。 图中分析了不同程度的照明控制所获得的节 能效益, 完备的自动化调光在改善照明质量的同时, 能比没有调光节省高达 80% 的电力。

美国绿色建筑先锋奖评判条例要求 90%以上的使用人能够单独或分组调光 以适应个人的需求和爱好。相比之下,我国的室内照明控制技术和设备还相当落 后,目前除了部分公共空间设有声控、光控、或红外线控制的照明开关外,绝大 部分的建筑照明还是手动开关。为了实施低碳照明,室内照明用的智能化智能照

明控制技术和设备今后肯定会有很大的发展。

二、智能照明系统在智能建筑中的应用效果 智能照明系统在智能建筑中的应用效果
智能化已经成为当今建筑发展的主流技术,涵盖从空调系统、消防系统到安 全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来,智能照明在国内 一直被忽视,大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式,部分智能大厦采用楼 宇自控(BA)系统来监控照明,但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。 相比之下,智能照明系统体现出强大的优越性,它在智能建筑中的应用越来越广 泛。智能照明系统在智能建筑中的应用效果如下: (1)实现照明控制智能化。采用智能照明控制系统,可以使照明系统工作在 全自动状态,系统将按先设定的若干基本状态进行工作,这些状态会按预先设定 的时间相互自动地切换。例如,当一个工作日结束后,系统将自动进入晚上的工 作状态,自动并极其缓慢地调暗各区域的灯光,同时系统的移动探测功能也将自 动生效,将无人区域的灯自动关闭,并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此 外, 还可以通过编程随意改变各区域的光照度, 以适应各种场合的不同场景要求。 智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。例如,在靠近窗户等自然 采光较好的场所,系统会很好地利用自然光照明,调节到最合适的水平。当天气 发生变化时,系统仍能自动将照度调节到最合适的水平。总之,无论在什么场所 或天气如何变化,系统均能保证室内照度维持在预先设定的水平。 (2)改善工作环境,提高工作效率。传统照明系统中,配有传统镇流器的日 光灯以 100Hz 的频率闪动,这种频闪使工作人员头脑发胀、眼睛疲劳,降低了 工作效率。而智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高频率 (40~70kHz)不仅克服了频闪,而且消除了起辉时的亮度不稳定,在为人们提 供健康、舒适环境的同时,也提高了工作效率。 (3) 可观的节能效果。智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术,能对 大多数灯具(包括白炽灯、日光灯,配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等) 进行智能调光。当室外光较强时,室内照度自动调暗,室外光较弱时,室内照度

则自动调亮,使室内的照度始终保持在恒定值附近,从而能够充分利用自然光实 现节能的目的。除此之外,智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式, 通过智能化管理实现节能。 (4)提高管理水平,减少维护费用。智能照明控制系统将普通照明人为的开 与关转换成了智能化管理, 不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于 照明控制系统中去,而且将大大减少大楼的运行维护费用,并带来较大的投资回 报。

三、智能照明与传统照明系统比较
3.1 线路系统比较 . (1)单控电路系统比较。传统照明单控电路特点:①控制开关直接接在负载 回路中;② 当负载较大时,需相应增大控制开关的容量;③ 当开关离负载较远 时,大截面电缆用量增加;④ 只能实现简单的开关功能。 总线式智能照明系统单控电路特点: 负载回路连接到输出单元的输出端, ① 控制开关用 EIB 总线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容 量,控制开关不受影响;② 开关距离较远时,只须加长控制总线的长度,节省 大截面电缆用量;③ 可通过软件设置多种功能(开/关、调光、定时等)。 (2)双控电路系统比较。传统照明双控电路特点:① 实现双控时用两个单刀 双置开关,开关之间连接照明电缆;② 进行多点控制时开关之间的电缆连线增 多,使线路安装变得非常复杂,工程施工难度增大。 总线式智能照明系统双控电路特点:① 实现双控时只需简单地在控制总线 上并联在一个开关;② 进行多点控制时,依次并联多个开关,开关之间仅用一 条总线连接,线路安装简单、省事。 3.2 智能照明与传统照明控制系统比较 .

(1)控制方式比较。① 传统控制采用手动开关,必须一路一路地开或关;② 智能照明控制采用低压 2 次小信号控制,控制功能强、方式多、范围广、自动化 程度高,通过实现场景的预设置和记忆功能,操作时只须按一下控制面板上某一 个键即可启动一个灯光场景(各照明回路不同的亮暗搭配组成一种灯光效果), 各照明回路随即自动变换到相应的状态。 上述功能也可以通过其他界面如遥控器 等实现。 (2)照明方式比较。①传统控制方式单一,只有开和关;② 智能照明控制系 统采用“调光模块”,通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果,营造出 不同的舒适氛围。 (3)管理方式比较。① 传统控制对照明的管理是人为化的管理;② 智能控 制系统可实现能源管理自动化,通过分布式网络,只需一台计算机就可实现对整 幢大楼的管理。

四、办公楼的智能照明设计 办公楼的
移动办公大楼的智能照明可采用了区控制的概念,i-bus 将楼宇建筑分为不 同的控制区域,第一类为公共休息区、走廊、楼梯间、电梯间;第二类包括:会 议室、报告厅、大堂、餐厅;第三类为:办公区;第四类为:外景照明和园林照 明等,第五类是车库、库房。对于各种类型的区域,i-bus 给出不同的控制方案。 下面分别用工程实例说明以上五类区域的 i-bus 智能照明控制系统方案: 移动办公大楼公共休息区、走廊、楼梯间、电梯间采用定时控制及集中控制 走廊、楼梯间、电梯间 走廊 相配合的方式,非办公期间保证只有 30%的灯光常亮,保持基本照度;上下班 高峰期间可打开全部的照明。 公共休息区照明可手动或自动全部打开, 控制灵活、 方便。 电梯厅采用定时控制的方式及移动感应相结合的方式对电梯厅的灯光进行 自动控制,上班时间定时开启,下班时间自动关闭 70%的灯光,只保持基本照 度,同时开启人体感应器,便于集中管理、节能。 控制设备设备选型: 控制设备设备选型: 6131/11-XX 6127/01 人体感应器 智能控制面板

SA/S 系列智能开闭控制器

会议室、报告厅、大堂、多功能厅等,在门口安装移动感应器及 TRITON 面板开关,可根据人的走动控制会议室的辅助照明。灯光控制和会议系统的投影 仪、幕布、窗帘等可进行联动,当需要播放投影时,会议室、报告厅的灯光能自 动的渐渐变暗,幕布自动下降、窗帘自动关闭;关掉投影时,灯光会自动柔和地 调到合适效果,同时幕布收起,窗帘打开。控制方式可采用触摸屏、遥控器和墙 面上的 Triton 面板。 控制设备设备选型: 控制设备设备选型: 6131/11-XX 6324-XX 6136/100C AVCon 人体感应器 TRITON 智能控制面板 智能触摸屏 多媒体控制器

SD/S 系列智能荧光灯、LED 灯调光控制器 系列智能荧光灯、 系列白炽灯、 6197/XX 系列白炽灯、卤素射灯控制器 SA/S 系列智能开闭控制器

大开间办公区照明采用移动探测器进行灯光的控制。根据办公工位的设置, 在工位的上方安装人体探测器,当工位上有人在工作时,打开相应的办公区域上 方的照明; 无人工作区域, 照明是关闭的。 意在做到人来灯亮, 人走灯熄的效果, 避免人员外出或下班后出现长明灯的现象。 大开间办公区靠经外窗区域,室外自然光线可透入室内,此时,人体探测器 光感元件探测到自然光看满足办公需要,即关闭此区域的照明,即使有人在此区 域办公,灯光仍不打开;当室外光线不足,无法满足办公需要且此区域有人办公 时,便自动打开照明,供办公使用;当人离开此区域后,照明自动关闭。 如办公室对光线要求较高, 可采用灯具调光的方式对环境照明进行恒照度控 制,当室内光线照度超过设定的 500lux,系统调暗或关闭荧光灯回路;当夜幕降 临荧光灯自动开启,并通过调光器始终将室内的照度保持在 500lux。 i-bus 系统还具有动态调整空调运行时间的功能。如果延时功能在程序中设 为自动,开闭空调的情况,有人探测器探测到有人进入房间后,i-bus 系统内部时 钟延时一段时间打开空调;当有人员频繁出入房间的时候,空调打开的延时时间 自动缩短,从 10 分钟缩短到 3 分钟,从而提高了房间的智能化和舒适性。

6131 人体探测器,可用于开关照明和 1 路 HVAC,具有恒照度控制或监视 功能。探测范围 6m(探测器安装在 2.5 米高),亮度调节:5-1000Lux;具备延 时关灯、关空调的功能。

办公区采用 i-bus 系统进行照明和风机盘管控制,可以很灵活实现单回路控 制,组合回路控制,分区控制等。工作人员可以利用安装在现场的面板,也可在 中控室控制整个办公区的照明和空调系统。在办公区配置 solo 温控面板,该面 板能进行温度检测、显示、风速控制、灯光、电动窗帘控制等多种功能。 控制设备设备选型: 控制设备设备选型: 6131/11-XX 6128 人体感应器 SOLO 智能温控面板 智能温控面板 温控

LR/S 系列智能荧光灯恒照度调光控制器 SA/S 系列智能开闭控制器

移动办公大楼外景照明与园林照明的控制采用光感及定时控制相配合的方 式进行智能控制; 控制设备设备选型: 控制设备设备选型:HS/S 3.1 SW/S4.5 光亮度传感器 定时控制器

SA/S 系列智能开闭控制器

车库照明控制可分为车道照明与车位照明。车道采用智能照明控制系统后, 系统会处于一个自动控制状态。每天上、下班高峰时段,车库车辆进出繁忙,车 库的车道照明应处于全开状态,便于车主进出车库。在非高峰时段,车流量小, 对车道照明采用 1/2 或 1/3 隔灯控制,以节省能耗。深夜时候,车流量最小,可 关闭所有的车道照明,只保留应急指示灯照明,保证基本的照度,以节约能耗。 同时车库管理员也可通过设置于值班室的智能面板进行分区控制,管理灵活;车

位照明采用移动探测器进行灯光的控制。车位上的灯光平时处于关闭状态,当车 辆即将停入车位时,设置于车位上方探测器探测到驶入车位的车辆,立即会打开 相应车位上方的灯光,以便车主可以安全准确的将车停入车位,车主下车离开车 位后,探测器延时关闭车位上方的灯光(延时时间可调) ;当车主回到车时,探 测器探测到人员活动,便会打开车位上方灯光,便于车主上下车辆,车主开车离 开后,探测器延时关闭车位上方的灯光。

控制设备设备选型: 控制设备设备选型: 6131/11-XX 6127/01 SW/S4.5

人体感应器 智能控制面板 定时控制器

SA/S 系列智能开闭控制器

系统在智能楼宇应用中的节能分析实例 五、i-bus 系统在智能楼宇应用中的节能分析实例
下面是 ABB i-bus 系统在某公司应用的节能分析报告,通过实际测试的数 据来反映楼宇节能的必要性,然后给出 i-bus 系统节能解决方案。 测试方法: 测试方法:在某公司 现有办公区、办公区走廊、库房三个典型的区域安装 IT-200-PC 传感器;该设备有两个传感器,一个传感器监视有人无人,一个 传感器检测照明和空调的开闭状态。

测试时间: 测试时间:2008 年 3 月 17 日 9 时 31 分开始 分结束 试验的区域人员和设备有如下的四种状态: 1. 无人,灯和空调为打开状态 2. 有人,灯和空调为打开状态 3. 有人,灯和空调为关闭状态 4. 无人,灯和空调为关闭状态 安装地点如图及分析图标如下:

2008 年 4 月 1 日 9 时 33

办公区

办公区分析图表

办走廊

办公区走廊分析图表

库房 人员设备状态统计表 区域 办公室 办公室 办公室 办公室 办公区走廊 办公区走廊 办公区走廊 办公区走廊 库房 库房 库房 库房 人员状态 有人 无人 有人 无人 有人 无人 有人 无人 有人 无人 有人 无人 灯和空调状态 打开 打开 关闭 关闭 打开 打开 关闭 关闭 打开 打开 关闭 关闭

库房分析图表

时间% 39.50% 22.00% 3.70% 34.80% 23.80% 36.40% 1.60% 38.10% 61.30% 24.90% 1.00% 12.80%

分析报告: 能够节能的时间区域是系统处于无人工作,但空调和照明是打开的状态。在 库房和办公室的走道分别可节约 24.9% 和 36.4% ,在管理很好的办公室区域 我们也可以节省 22.0% 的电费。 以上不包括节约空调系统本身的能源, 空调系 统本身额外节省的能源费用大约是节省下来电费的 10%。 公司 80 人左右,照明 4*18W, 60 盏 , 4320W ; 3888W ;分机盘管 100W , 44 台, 4400W。 2*36W , 54 盏 ,

合计:4320W+3888W+4400W=12608W 统 计 上 面 数 据 中 开 灯 开 空 调 时 间 : 24 小 时

((39.5%+22.0%)×0.7+(23.8%+36.4%)×0.2+(61.3%+24.9%)×0.1)=63.71%×24 小时=15.29 小时 的系数考虑) 按照每度电 0.95 元人民币计算 每年耗电量: (365×5/7-10) ×15.29×12608=48331.8kWh (1 星期 5 天工作日, 减去 10 天节假日) 全年需支付电费: 48331.8 × 0.95 元=45915 元 (办公区、 办公区走廊、 库房的面积比例分别按 0.7/0.2/0.1

各区域平均的节省率为:22.0%×0.7+36.4%×0.2+24.9%×0.1=25.17% 每年节约电费 45915 元×25.17%=11557 元 每年节省空调系统制冷的能源费用:11557 元×10%=1156 元 每年节约的能源费用合计:11557 元+1156 元=12713 元

智能照明控制系统 系统实施特点 六、i–bus 智能照明控制系统实施特点
整个系统只须一条 i–bus 总线,没有大量的电缆附设和繁杂的控制设计。 控制模块安装在原有的强电箱内。 现场控制面板只需一条 i–bus 总线进行连接,采用 24V 安全低电压供电方 式,安全可靠,操作方便。 功能修改、控制修改方便灵活,只需仅做小的程序调整,不须现场重新布线 就可以实现。 节约能源,提高效率。通过时钟,光线控制设定,自动运行到最佳状态,合 理节约能源,方便管理和维护。 所有控制模块均为模数化产品,采用标准 35mm 导轨安装方式。所有现场控 制面板采用标准 86 盒墙装方式,施工简单,并且不同的面板可随时互换, 控制功能变更方便。


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