地下車庫照明節(jié)能改造設(shè)計(jì)分析

陳 宇

(深圳市華陽國際工程設(shè)計(jì)股份有限公司，廣東 深圳 518048)

引言

地下停車場由于缺乏有效的照明技能技術(shù)手段和物業(yè)管理，造成照明的能耗占地下停車場運(yùn)營能耗比居高不下。如何有效地降低能耗，電氣專業(yè)的同行和專家們進(jìn)行了許多研究和分析。文獻(xiàn)[1]中對地下車庫使用熒光燈和LED燈進(jìn)行了方案比較，并驗(yàn)證了LED的節(jié)能優(yōu)勢。文獻(xiàn)[2]中介紹了紅外感應(yīng)和微波感應(yīng)兩種控制方式與LED燈相結(jié)合在地下車庫中的應(yīng)用。紅外感應(yīng)和微波感應(yīng)控制方式與LED燈相結(jié)合，在停車庫應(yīng)用中節(jié)能效果顯著，但兩種控制方式都存在一定的局限性。如何發(fā)揮兩種控制方式的優(yōu)勢，更加有效地應(yīng)用在地下車庫照明中，本文進(jìn)行了一些分析和論證，并在某老舊小區(qū)的地下車庫照明節(jié)能改造中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用， 驗(yàn)證了本方案的合理性和可行性。

1 微波感應(yīng) LED燈

微波感應(yīng)器是主動式的，既發(fā)射信號也接受信號而進(jìn)行工作。利用電磁波的多普勒原理，發(fā)射微波雷達(dá)信號，微波感應(yīng)日光燈有10.525G微波感應(yīng)和5.8G微波感應(yīng)兩種，由于10.525G微波感應(yīng)沒有采用屏蔽和濾波處理，信號輸出和接收不是很穩(wěn)定，抗射頻干擾能力差，因此主要采用5.8G微波感應(yīng)燈具。微波感應(yīng)距離可以達(dá)到 10～18 m，感應(yīng)角為 360°。在實(shí)際應(yīng)用中，車庫微波感應(yīng) LED 燈的有效感應(yīng)角度約為150°。

微波感應(yīng)LED 燈的優(yōu)點(diǎn)是感應(yīng)距離遠(yuǎn)、靈敏度高；其缺點(diǎn)是當(dāng)物體移動時(shí)才觸發(fā)電路，如不移動，就不會觸發(fā)。

2 紅外線感應(yīng)LED燈

紅外線感應(yīng)LED 燈是一種被動式感應(yīng)器，是靠紅外探頭來探測汽車(或人)發(fā)射的10 μm 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。紅外感應(yīng) LED 燈的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)靈敏、定位比較準(zhǔn)確、高效節(jié)能、性能穩(wěn)定；其缺點(diǎn)是易受各種熱源干擾、穿透性差、感應(yīng)距離相對比較近。

地下停車庫的燈具安裝高度一般為2.4～2.5 m，采用感應(yīng)角 100°的紅外線感應(yīng)LED 燈，當(dāng)安裝高度為 2.4～2.5 m時(shí)，其投射到地面，對應(yīng)的是一個(gè)直徑為 5.7～6.0 m的圓錐，如圖 1所示。

圖1 紅外感應(yīng)LED燈投影范圍Fig.1 Projection range of Infrared sensing LED light

根據(jù)以上分析，紅外線感應(yīng)LED燈的感應(yīng)角和安裝定位坐標(biāo)很重要，否則就引起誤觸發(fā)，影響可靠性，也達(dá)不到真正的節(jié)能目的。

3 車的實(shí)際感應(yīng)范圍分析

由于在實(shí)際應(yīng)用中，感應(yīng)器探測的是“車”，而不是地面。正常情況下，當(dāng)車在車道上行駛時(shí)，不應(yīng)對兩邊的車位燈造成誤觸發(fā)，也就是說，車位燈的探測范圍不應(yīng)覆蓋到車道。舉例說明，當(dāng)安裝高度為2.4～2.5 m時(shí)，感應(yīng)角100°的紅外線感應(yīng) LED 燈具，其實(shí)際感應(yīng)半徑約為 2.9～3.0 m(車位),如圖2所示。

圖2 車位紅外感應(yīng)LED燈探測示意圖Fig.2 Sketch map of Infrared sensing LED light about parking place

同時(shí)需要注意車道上行駛的車側(cè)面會對車位感應(yīng)頭造成影響，這是需要避免的。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測試和計(jì)算，感應(yīng)角度 90°～110°為最佳感應(yīng)角，既滿足車位停車的感應(yīng)范圍，又避免車道有車經(jīng)過時(shí)，不會誤觸發(fā)點(diǎn)亮車位燈。

另外，車道上的車是在行駛的，為避免視覺盲點(diǎn)，車道燈的感應(yīng)角必須要大，且感應(yīng)直徑必須大于燈具之間的安裝距離。否則，光亮就不連續(xù)，就有視覺盲點(diǎn)，如圖3和圖4所示。

車道燈的安裝水平距離一般為 5 m，高度為 2.5 m，選用微波感應(yīng)角為 150°的 LED 燈，則感應(yīng)直徑為18.6 m，感應(yīng)頭的感應(yīng)時(shí)間是毫秒級的，如車的行駛速度不大于 30 km/h(8.3 m/s)，滿足測試要求，如圖5所示。

綜上所述，微波感應(yīng) LED 燈，感應(yīng)距離遠(yuǎn)、角度大，適用于車道使用。紅外線感應(yīng) LED 燈，感應(yīng)距離短、角度小、定位準(zhǔn)，適用于車位使用。

圖3 車道微波感應(yīng)LED燈探測示意圖Fig.3 Sketch map of microwave sensing LED lights in driveway

圖4 汽車在車道上行駛示意圖1Fig.4 Sketch map 1 of car driving in Lane

圖5 汽車在車道上行駛示意圖2Fig.5 Sketch map 2 of car driving in Lane

4 場景模式分析

針對停車場車流、人流、應(yīng)急情況，設(shè)置場景模式，根據(jù)停車場的照度變化，感應(yīng)器進(jìn)行燈具控制，當(dāng)光線不足時(shí)，觸發(fā)感應(yīng) LED 燈就會點(diǎn)亮。

場景1：車道燈(微波感應(yīng) LED 燈)。作為車道照明，當(dāng)有人或車進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，燈具自動全亮； 人或車離開后，燈具延遲10 s，自動進(jìn)入 20%的亮度，為車道保持一定亮度，也是安全的需要。

場景 2：車位燈(紅外線感應(yīng) LED 燈)。作為車位照明，當(dāng)有人或車進(jìn)入停車位范圍時(shí)，燈具自動點(diǎn)亮；人或車離開后，燈具延遲 10 s，自動熄燈。

以上是停車庫智能照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的兩種生活場景。

5 經(jīng)濟(jì)性分析

在某項(xiàng)目地下車庫改造中，團(tuán)隊(duì)的照明改造方案得到了實(shí)際應(yīng)用，照度和節(jié)能效果都尚可。具體改造方法：(1)車道微波感應(yīng) LED 燈保持不變，僅調(diào)整微亮狀態(tài)；(2)車位微波感應(yīng) LED 燈換成紅外線感應(yīng) LED 燈。其物業(yè)公司實(shí)測用電量報(bào)表見表1，效益分析如下：

用電量對比時(shí)間15天(分別選取12月5日—10日、12月10日—15日及12月15日—20日三組數(shù)據(jù)分析用電情況和節(jié)能效果)；98支感應(yīng)LED光管(其中車道36支，車位62支)原用電量為

162+156+170=488 kWh

(1)

現(xiàn)用電量為

108+77+95=280 kWh

(2)

節(jié)省用電量為

488-280=208 kWh

(3)

節(jié)能率為43%,則每年節(jié)省的電量為

(208÷15)×365=5 061 kWh

(4)

折合成每平方米一年節(jié)省的電量為

5 061÷2 800=1.8 kWh

(5)

由于該LED燈壽命≥5萬 h，燈具至少5年內(nèi)不需要維護(hù)，減少了維修費(fèi)用。

表1 車庫燈具電表數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

本文提出了一種“微波感應(yīng)和紅外線感應(yīng)”相結(jié)合的車庫照明控制方式，通過模擬分析和工程實(shí)踐檢驗(yàn)，證明這種控制方式適合應(yīng)用在地下車庫照明系統(tǒng)。