現代建筑中智能照明的應用研究

華紅兵

摘要:智能照明應用在現代建筑中,不僅能創造出舒適的生活、工作環境以及現代化的管理方式,而且要有可觀的效益,這樣能使智能照明廣泛應用在現代建筑中。

關鍵詞:建筑;智能照明

現代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學習、生活提供良好的視察條件,能利用燈具造型和光色協調營造出具有一定風格和美感的室內環境以滿足人們和心理和生理要求,而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應未來照明布局和控制方式變更要求。一個優秀的智能照明系統有僅可以提升照明環境的品質,還必須做到充分利用和節約能源。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會越來越廣泛。

1 智能照明系統在智能建筑中的應用效果

自1984年第一座帶有智能化概念的建筑物在美國落成后,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美的計算機網絡和通信系統。但是長期以來,智能照明在國內照明,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:

1.1 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,自動并極其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最合適的亮度。此外,不可以通過編程器隨意改變各區域的光照度,以適應各種場合的不同場景要求。

1.2 改善工作環境,提高工作效率

傳統照明控制系統中,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的頻率(40KHZ-70KHZ),不僅克服了頻閃,而且消除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。

1.3 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(包括白織燈、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。

1.4 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,而且同時將大大減少大樓的運行維護費用,并帶來極大的投資回報。

2 智能照明與傳統照明系統比較

2.1 智能照明與傳統照明線路系統比較

2.1.1 單控電路系統比較

傳統照明單控電路特點:控制開關直接在負載回路中;當負載較大時,需相應增大控制開關的容量;當開關離負載較遠時,大截面電纜用量增加;只能實現簡單的開關功能。

總線式智能照明簡單的開關特點:

負載回路連線接到輸出單元的輸出端,控制開關用五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;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;可通過軟件設置多種功能(開/關、調光、定時等)。

2.1.2 雙控電路系統比較

傳統照明雙控電路特點:實現雙控時用兩個單刀雙置開關、開關之間連接照明電纜;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,工程施工難度大。

總線式智能照明系統雙控電路特點:實現雙控時只需簡單地在控制總線上并聯一個開關即可;進行多點控制時,依次并聯多個開關即可,開關之間僅用一條五類線連接,線路安裝簡單省事。

2.2 智能照明與傳統照明控制系統比較

控制方式比較:傳統控制采用手動開關,必須一路一路地開或者關;智能照明控制,采用低壓二次小信號控制,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。

照明方式比較:傳統控制方式單一,只有開和關;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,營造出不同的舒適的氛圍。

管理方式比較:傳統控制對照明的管理是人為化的管理;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,減少為浪費

現代高層為公樓中,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比較,來控制照明開關,這樣可以最大限度地利用自然光,而達到節能的目的,也可提供一個較不受季節與外部氣候環境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。

3.3 調光,保持照度的一致性

3.4 安裝便捷,節省線纜

智能照明系統通常采用二線制系統,以一對UTP五類線作為控制總線,將系統中的各個輸入,輸出和系統支持單元連結起來,大截面的負載線纜從輸出單元的端直接接到照明燈具或其他用電負載上,而無須經過開關。

3.5 延長燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電網過電壓,只要控制過電壓就可以延長光源的壽命。智能照明控制系統采用軟件啟動的方式,能控制電網沖擊電壓和浪涌電壓,使燈絲免受熱沖擊,使燈具壽命進一步得到延長。

4 應用分析實例

某職業中學電腦教學大樓,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、分析控制功能進行粗略的節能分析。

該大樓樓層為六層,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86.4千瓦.粗略計算,按平均每盞每天節電1小時,每年300天計算,每度0.78元,則年節省電費:

1小時/天×300×0.78/千瓦小時×86.4千瓦=23400元

該大樓采用智能照明設備投資費用約增加11萬元,每年節省電費2.34萬元,可以看出4-5年即可收回成本。

總之,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(節電可達到20-50%以上)及燈具壽命的延長(燈具壽命延長2-4倍),又能在降低運行費用中得到經濟回報,還能省去常規照明所需的大部分配電控制設備,大大簡化和節省管布線工作量。此外,智能照明系統還有看不到的價值回報,如智能控制系統使整個系統工作在使人們最舒適的狀態,從而保證人人們的身心健康,提高了工作效率,創造了無法估量的價值。

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。可以說,該系統是辦公大樓、賓館酒店、娛樂場所、商業中心、公寓別墅、庭院景點等理想的照明控制設備。