智能照明控制系統在辦公建筑中的應用

董 銳

1 智能照明控制系統的發展背景

智能建筑的概念是由美國人首先提出來的。1984年,世界第一座智能大廈誕生于美國。隨著現代建筑科學技術的不斷發展和進步,人們物質文化生活水平的迅速提高,智能化已經成為當今建筑發展的主流技術,其涵蓋從空調系統、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。

在智能建筑中,照明用電量很大,往往僅次于空調用電量。但是長期以來,照明的智能控制在國內一直被忽視,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的功能。

2 智能照明控制系統的優勢

相比之下,智能照明控制系統使照明調光、場景控制、用電負荷控制、通風供熱系統等調控實現智能化,并成為了一個完整的總線系統。該系統依據外部環境的變化,自動調節總線中設備的狀態,達到安全、節能、個性化的效果。不僅建筑的初始電氣安裝非常容易實現,而且以后也可以很容易修改和擴展。當房間布局和使用需求改變時,系統不需要重新布線,只要簡單修改總線設備的參數和邏輯連接就行。這種修改可在1臺PC機上運行,而這臺PC機又連接在系統總線上,運行工具軟件進行設備的編程和調試。這樣簡單的操作不僅縮短了工程的改造時間,而且也明顯降低了因空置建筑使用區所造成的損失。

鑒于上述特點,不難看出該系統體現出了強大的優越性(智能化的控制方式、靈活的布線方式、低廉的運營成本、提高的建筑管理水平),在此背景下,智能照明控制系統在智能建筑中的應用也越來越廣泛。

3 智能照明控制系統在辦公建筑中的應用

3.1 工程概況

本工程地下共4層,全部為地下停車場,地上共11層,全部為辦公室,首層層高5 m,其余各層層高4 m,為一類高層建筑。結構形式為框架剪力墻結構,南側采用單層玻璃幕墻,北側為石材幕墻。

3.2 初步方案

智能系統的控制時間段在中控界面設定,同時又在現場設置智能控制面板,方便就地靈活管理。通過配置的“智能時鐘管理器”可預先設置若干基本工作狀態,通常分為白天、晚上、清掃、安全、午飯等,根據預先設定的時間段可自動的在各種狀態之間進行轉換。

在工作日早8:00時(由業主確定)開啟全部辦公區域照明,并將光照度自動調節在預先設定的水平。在近窗處,系統能智能地利用室外自然光,當天氣晴朗,室內燈自動調暗;天氣陰暗,室內燈會自動調亮,以始終保持室內恒定的亮度。午餐時間,燈將自動變換到一個舒適、柔和的燈光場景,使工作人員能夠很好地休息和放松。晚19:00時(時間由業主需要確定)關閉全部辦公區域照明,在節假日辦公區域照明一直處于關閉狀態。當辦公區域照明處于開啟狀態時,工作人員可以根據需要通過墻面設置的智能控制面板手動開關燈光。智能控制面板通過程序設定可以對現場的燈光進行任意開閉控制,沒有回路數和區域的劃分限制。公共區域(例如:車庫、走廊、樓梯間、電梯廳等)的照明控制方式主要是通過集中控制和時間限定,按照上下班和節假日自動工作。所有照明控制回路都能集中體現在中央照明控制界面上,通過清晰簡潔的照明控制模型,全中文的操作界面,方便物業人員使用,同時系統和上級BA(樓宇自控)控制系統進行無縫對接,使BA控制平臺可以清楚的監視和控制照明系統,方便整個建筑能源管理的統計和分配管理。

另外,由于此辦公樓屬于新聞集團建設,是集團的主要辦公大樓,主要從事編輯和排版工作(出版不在此樓內)。鑒于新聞行業工作的特殊性,大部分人員大都是先在外采訪新聞,采訪完后回辦公室進行編輯工作,呆在辦公室的工作時間存在不確定性和不可預測性。根據這種具體情況,我們又在上述方案的基礎上增加了辦公區域的照明調光以及人體感應探測器。

3.3 實施方案

1)門廳、會議室、餐廳、走廊等公共區,辦公室,地下車庫、室外的照明等處采用智能照明控制系統,實現根據不同的使用要求進行不同的場景選擇、人體探測、開關燈具、自動調光等功能。

2)主要場所智能照明控制的形式:

a.大空間辦公室的辦公區采用分區人體探測及調光控制,公共區及走道采用智能模塊在各出入口處集中控制;

b.小辦公室內采用人體探測及調光控制,同時在門口也裝設智能模塊;

c.車庫、走廊、樓梯間、電梯廳等公共區域及室外、立面照明等的智能照明系統,采用集中定時控制,且具有多回路單獨控制功能;

d.餐廳、大堂等場所,采用系統中的開關控制模塊現場手動控制,且具有場景設置功能,也可設定系統集中監視或控制;

e.宴會廳采用系統中的開關和調光控制模塊現場手動控制,且具有場景設置功能,也可設定系統集中監視或控制。

3)智能照明控制系統的主機設在地下1層中央空調控制室內,該主機系統可以對上述所有場所的照明進行集中監視或控制,并預留系統集成通信接口。

4)上述地上部分燈具的控制應與窗平行分組開閉。

5)應急照明平時由智能照明控制系統或現場就地開關控制,在消防時,可由消防信號控制,將其中疏散用應急照明燈自動強啟(消防信號具有優先權),保證人員安全疏散,而疏散指示標志燈設置為長明燈。

3.4 舉例介紹

1)辦公室近窗處照明:由于整個建筑采用框架剪力墻結構形式,跨度為8 m×16 m,南側是單層玻璃幕墻,北側為石材幕墻,大部分是大開間辦公室,采光較好。基于上述特點,綜合考慮后采用對近窗處的兩排燈進行調光,在天花板上均勻布置光感探測器。調光時,根據工作面(辦公桌面)上的照度標準(500 lx)和光感探測器檢測的太陽光亮度變化信號自動控制照明。當工作面上的照度低于或高于設定值時,自動調整熒光燈的光通量,使工作面上的照度達到設定值。

2)辦公室內側照明:結合辦公桌的布置以及存在感應器(即主動紅外感應器)的探測范圍,在天花板上均勻布置存在感應器。當工作人員來到辦公室時,存在感應器探測到其控制區域有人,通過控制總線,點亮相應控制區域的照明;當工作人員離開辦公室忘記關燈時,存在感應器在設定時間(時間可以任意設定)內探測到沒人,系統將會自動關閉這些燈光,實現按回路劃分燈具并結合辦公桌的設置,以節約因為疏忽而浪費的電能。

3)辦公室出入口處:在出入口處的側墻上設置智能面板,就可實現對辦公室內的燈光、窗簾、空調的集中控制,大大節約了寶貴的時間。

4)靠窗處的小辦公室(單間):采用在天花板上布置光感探測器,同時在門口也裝設智能面板;對不靠窗的小辦公室(單間),采用在天花板上布置存在感應器,同時在辦公室入口處設置智能面板。

5)過道及衛生間照明:在非主要使用時間段,過道或衛生間的照明通常由存在探測器開關控制;在主要使用時間段內,無人時,存在探測器將燈光亮度調節到最小值,這樣可以獲得最佳的節能效果,而且延長燈具的平均壽命。

另外,照明和窗簾控制可以結合日光而又防眩目來達到最佳的控制效果。高度現代化的陽光追蹤百葉簾控制可以集成到這些控制中。根據需要,遮陽百葉可選擇自動控制(與氣象站模塊配合使用)或者手動控制。出于建設成本的考慮,本工程中采用手動遮陽百葉,遮陽百葉的控制暫不納入智能照明控制系統。

此外,本辦公樓的辦公室采用多聯機空調系統,分內外區系統,在地下1層中央空調控制室內進行集中控制,室內機也可就地進行線控。所以本次設計中沒有將空調的控制納入智能照明控制系統,而僅是就地設置三速開關,采用1個三速開關控制3個～4個室內機的方式來調節環境溫度。

4 結語

本文結合工程實例對智能照明控制系統進行了簡單的介紹,我們知道采用智能照明控制系統與BA系統相比會造成初期建設投資有所增加,但是它減少了用戶的后期運營成本,在一段時間后將體現出其高效節能性。它不僅可以滿足和實現不同的燈光效果要求,還可提高建筑管理水平,減少運營成本,節約能源。我們相信智能照明控制系統在智能建筑中將越來越顯示出其優點,給用戶帶來各種各樣的便捷功能,并在智能建筑技術的發展中占據領先地位。

[1] GB 50034-2004,建筑照明設計標準[S].