現(xiàn)代建筑中智能照明的應(yīng)用研究

華紅兵

摘要:智能照明應(yīng)用在現(xiàn)代建筑中,不僅能創(chuàng)造出舒適的生活、工作環(huán)境以及現(xiàn)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(yīng)用在現(xiàn)代建筑中。

關(guān)鍵詞:建筑;智能照明

現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學(xué)習(xí)、生活提供良好的視察條件,能利用燈具造型和光色協(xié)調(diào)營造出具有一定風(fēng)格和美感的室內(nèi)環(huán)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(yīng)未來照明布局和控制方式變更要求。一個(gè)優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)有僅可以提升照明環(huán)境的品質(zhì),還必須做到充分利用和節(jié)約能源。相比之下,智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性,它在智能建筑中的應(yīng)用會越來越廣泛。

1 智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)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(jīng)成為當(dāng)今建筑發(fā)展的主流技術(shù),涵蓋從空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)到安全防范系統(tǒng)以及完美的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)。但是長期以來,智能照明在國內(nèi)照明,但也只能實(shí)現(xiàn)簡單的區(qū)域照明和定時(shí)開關(guān)功能。相比之下,智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性,它在智能建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用效果如下:

1.1 實(shí)現(xiàn)照明控制智能化

采用智能照明控制系統(tǒng),可以使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài),系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作,這些狀態(tài)會按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動地切換。例如,當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束后,系統(tǒng)將自動進(jìn)入晚上的工作狀態(tài),自動并極其緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光,同時(shí)系統(tǒng)的探測功能也將自動生效,將無人區(qū)域的燈自動關(guān)閉,并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度。此外,不可以通過編程器隨意改變各區(qū)域的光照度,以適應(yīng)各種場合的不同場景要求。

1.2 改善工作環(huán)境,提高工作效率

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中,配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)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(fā)脹、眼睛疲勞,降低了工作效率。而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)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(shí)的亮度不穩(wěn)定,在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時(shí),也提高了工作效率。

1.3 可觀的節(jié)能效果

智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù),能對大多數(shù)燈具(包括白織燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光,當(dāng)室外光較強(qiáng)時(shí),室內(nèi)照度自動調(diào)暗,室外光較弱時(shí),室內(nèi)照度則自動調(diào)亮,使室內(nèi)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(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

1.4 提高管理水平,減少維護(hù)費(fèi)用

智能照明控制系統(tǒng),將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成智能化管理,不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去,而且同時(shí)將大大減少大樓的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,并帶來極大的投資回報(bào)。

2 智能照明與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)比較

2.1 智能照明與傳統(tǒng)照明線路系統(tǒng)比較

2.1.1 單控電路系統(tǒng)比較

傳統(tǒng)照明單控電路特點(diǎn):控制開關(guān)直接在負(fù)載回路中;當(dāng)負(fù)載較大時(shí),需相應(yīng)增大控制開關(guān)的容量;當(dāng)開關(guān)離負(fù)載較遠(yuǎn)時(shí),大截面電纜用量增加;只能實(shí)現(xiàn)簡單的開關(guān)功能。

總線式智能照明簡單的開關(guān)特點(diǎn):

負(fù)載回路連線接到輸出單元的輸出端,控制開關(guān)用五類線與輸出單元相連。負(fù)載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出單元容量,控制開關(guān)不受影響;開關(guān)距離較遠(yuǎn)時(shí),只須加長控制總線的長度,節(jié)省大截面電纜用量;可通過軟件設(shè)置多種功能(開/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)等)。

2.1.2 雙控電路系統(tǒng)比較

傳統(tǒng)照明雙控電路特點(diǎn):實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)用兩個(gè)單刀雙置開關(guān)、開關(guān)之間連接照明電纜;進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)開關(guān)之間的電纜連線增多,使線路安裝變得非常復(fù)雜,工程施工難度大。

總線式智能照明系統(tǒng)雙控電路特點(diǎn):實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)只需簡單地在控制總線上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)即可;進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí),依次并聯(lián)多個(gè)開關(guān)即可,開關(guān)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(tǒng)照明控制系統(tǒng)比較

控制方式比較:傳統(tǒng)控制采用手動開關(guān),必須一路一路地開或者關(guān);智能照明控制,采用低壓二次小信號控制,控制功能強(qiáng)、方式多、范圍廣、自動化程度高,通過實(shí)現(xiàn)場景的預(yù)設(shè)置和記憶功能,操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動一個(gè)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(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實(shí)現(xiàn)。

照明方式比較:傳統(tǒng)控制方式單一,只有開和關(guān);智能照明控制系統(tǒng)采用“調(diào)光模塊”,通過燈光的調(diào)光在不同使用場合產(chǎn)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(tǒng)控制對照明的管理是人為化的管理;智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能源管理自動化,通過分布式網(wǎng)絡(luò),只需一臺計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對整幢大樓的管理。

3 智能照明系統(tǒng)的節(jié)能分析

3.1 集中管理,減少為浪費(fèi)

現(xiàn)代高層為公樓中,人為造成照明能源浪費(fèi)的現(xiàn)象仍然非常嚴(yán)重,無論房間有人還是無人,經(jīng)常是“長明燈”。智能照明系統(tǒng)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(guān)閉無人房間的照明燈。

3.2 自動調(diào)光,充分利用自然光

智能照明系統(tǒng)中的光電感應(yīng)開關(guān)通過測定工作面的照度與設(shè)定比較,來控制照明開關(guān),這樣可以最大限度地利用自然光,而達(dá)到節(jié)能的目的,也可提供一個(gè)較不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境的相對穩(wěn)定的視覺環(huán)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(yīng)維持在設(shè)計(jì)照度值。

3.3 調(diào)光,保持照度的一致性

3.4 安裝便捷,節(jié)省線纜

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

3.5 延長燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)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(tǒng)采用軟件啟動的方式,能控制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓,使燈絲免受熱沖擊,使燈具壽命進(jìn)一步得到延長。

4 應(yīng)用分析實(shí)例

某職業(yè)中學(xué)電腦教學(xué)大樓,由于考慮到該大樓只作為電腦教學(xué)用,對燈光效果要求不高,就不采用調(diào)光器進(jìn)行調(diào)光,只采用簡單的自控裝置。另外節(jié)省線纜、延長燈具壽命、保持照度一致性等節(jié)能效果暫不做分析,在此僅對該系統(tǒng)可實(shí)行集中管理、分析控制功能進(jìn)行粗略的節(jié)能分析。

該大樓樓層為六層,每層有10個(gè)電腦教室,每個(gè)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(jì)算,按平均每盞每天節(jié)電1小時(shí),每年300天計(jì)算,每度0.78元,則年節(jié)省電費(fèi):

1小時(shí)/天×300×0.78/千瓦小時(shí)×86.4千瓦=23400元

該大樓采用智能照明設(shè)備投資費(fèi)用約增加11萬元,每年節(jié)省電費(fèi)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(tǒng),不僅可滿足便捷控制、燈光效果等要求,而且由于可觀的節(jié)能效果(節(jié)電可達(dá)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(yùn)行費(fèi)用中得到經(jīng)濟(jì)回報(bào),還能省去常規(guī)照明所需的大部分配電控制設(shè)備,大大簡化和節(jié)省管布線工作量。此外,智能照明系統(tǒng)還有看不到的價(jià)值回報(bào),如智能控制系統(tǒng)使整個(gè)系統(tǒng)工作在使人們最舒適的狀態(tài),從而保證人人們的身心健康,提高了工作效率,創(chuàng)造了無法估量的價(jià)值。

智能照明控制系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域,無論室內(nèi)、室外、大小場合無處不可應(yīng)用。可以說,該系統(tǒng)是辦公大樓、賓館酒店、娛樂場所、商業(yè)中心、公寓別墅、庭院景點(diǎn)等理想的照明控制設(shè)備。