智能調(diào)光系統(tǒng)在LED燈具節(jié)能控制中的應(yīng)用與效果評估

摘""要：通過構(gòu)建能源、經(jīng)濟、環(huán)境、舒適度等多維度評估體系，對智能調(diào)光系統(tǒng)進(jìn)行了實驗測試與數(shù)據(jù)分析。研究表明，在辦公、教室、展廳等不同場景下，智能調(diào)光系統(tǒng)可實現(xiàn)23.8%～43.8%的節(jié)電率，并顯著提升照度均勻度和視覺舒適度。經(jīng)濟性評估顯示，該系統(tǒng)平均投資回收期為1.5～3年，運行10年可節(jié)省20%以上的總體使用成本。研究成果為推進(jìn)LED智能照明的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：智能照明""智能調(diào)光""LED燈具""節(jié)能控制""效果評估

中圖分類號：TN31218

Application"and"Effect"Evaluation"of"Intelligent"Dimming"System"in"LED"LampsLuminaire"Energy-Saving"Control

BAI"Huaiyi

Urban"Lighting"Management"Center"of"Baoji，"，"Baoji，"，"Shaanxi"Province，"，"721000"China

Abstract："Through"the"establishment"of"a"multi-dimensional"evaluation"system"that"includes"encompassing"energy，"economics，"environment，"and"comfort，"experimental"testing"and"data"analysis"were"conducted"on"the"intelligent"dimminglight"adjustment"system."Research"indicates"that"in"different"scenarios"various"settings"including"offices，"classrooms，"and"exhibition"halls，"the"intelligent"dimminglight"adjustment"system"can"achieve"a"power"saving"rateelectricity"savings"of"23.8%"to"-43.8%"while"and"significantly"improving"illumination"uniformity"and"visual"comfort."Economic"assessment"shows"that"the""system"has"an"average"investment"paybackpayback"period"of"the"system"is"1.5nbsp;to"-3"years"and"operating"for"10"years"can"save"more"than"20%"of"the"overall"usage"costcan"reduce"total"operating"costs"by"over"20%"over"a"10-year"period."The"research"findings"provide"important"reference"for"promoting"large-scale"application"of"LED"intelligent"lighting.

Key"Wwords："Intelligent"lighting;"Intelligent"dimming;"LED"lighting"lampsfixtures;"Energy-"saving"control;"Effect"evaluationassessment

隨著全球節(jié)能環(huán)保意識的提升和智慧城市建設(shè)的深入推進(jìn)，LED照明以其高效節(jié)能、壽命長等優(yōu)勢日益成為照明領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。在實際應(yīng)用中，LED燈具仍面臨能耗管理效率不高、使用壽命未達(dá)預(yù)期等挑戰(zhàn)，國內(nèi)外研究表明，將智能調(diào)光系統(tǒng)與LED照明深度融合是解決這些問題的有效途徑。該系統(tǒng)通過傳感器實時感知環(huán)境光照變化，結(jié)合人工智能算法動態(tài)調(diào)節(jié)LED燈具的光參數(shù)，可以在滿足不同場景照明需求的同時，實現(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果。歐美、日韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已在商業(yè)建筑、市政照明等領(lǐng)域開展了大量智能調(diào)光LED照明示范工程，取得了良好的應(yīng)用效果。我國也將智能照明作為重點發(fā)展方向，在多個智慧城市項目中進(jìn)行了探索實踐。本文將從應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)評估、效果分析等方面，系統(tǒng)探討智能調(diào)光系統(tǒng)在LED燈具節(jié)能控制中的應(yīng)用成效，以期為推進(jìn)智能照明技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供參考依據(jù)。

1""智能調(diào)光系統(tǒng)在節(jié)能控制中應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.1""調(diào)光技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)調(diào)光技術(shù)主要包括電阻調(diào)光、TRIAC調(diào)光、PWM調(diào)光等，這些方法成本低、電路簡單，但能效較低、調(diào)光范圍窄，難以滿足LED燈具調(diào)光的性能需求。近年來，智能調(diào)光技術(shù)得到長足發(fā)展，其典型代表是DALI調(diào)光技術(shù)，通過數(shù)字尋址和雙向通信，可以實現(xiàn)多路LED燈具的獨立調(diào)光控制，調(diào)光范圍可達(dá)1%～100%，并且易于實現(xiàn)與其他智能系統(tǒng)的集成[32]。另一類是無線智能調(diào)光技術(shù)，基于ZigBee、Bluetooth等無線通信協(xié)議，可以通過移動終端實現(xiàn)LED燈具的遠(yuǎn)程調(diào)光控制，安裝便捷、擴展靈活，在智能家居等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[3]。

1.2""智能調(diào)光系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能調(diào)光系統(tǒng)在國內(nèi)外均得到了廣泛應(yīng)用，歐洲是最早大規(guī)模推廣智能調(diào)光系統(tǒng)的地區(qū)，代表性項目有德國柏林泰格爾機場、法國巴黎埃菲爾鐵塔等，通過智能調(diào)光實現(xiàn)了30%以上的照明節(jié)電。北美市場起步較晚但發(fā)展迅速，美國能源之星計劃大力推動智能調(diào)光系統(tǒng)在商業(yè)照明領(lǐng)域的應(yīng)用，市場滲透率已超過20%。亞洲地區(qū)的日本、韓國等國也制訂了明確的智能照明發(fā)展規(guī)劃，積極開展智能調(diào)光系統(tǒng)的示范應(yīng)用，日本橫濱智慧城項目采用了基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能LED路燈，實現(xiàn)了精細(xì)化的能耗管控。我國近年來高度重視綠色照明與智慧城市建設(shè)，將智能照明作為重點發(fā)展方向，典型應(yīng)用案例有深圳前海自貿(mào)區(qū)、上海虹橋商務(wù)區(qū)等，通過燈桿、天花板等智能調(diào)光照明設(shè)備的集成應(yīng)用，在節(jié)能增效的同時提升了城市形象[4]。

1.3""LED燈具與智能調(diào)光系統(tǒng)的集成現(xiàn)狀

智能調(diào)光系統(tǒng)與LED燈具的有效集成是實現(xiàn)LED照明節(jié)能控制的關(guān)鍵。當(dāng)前，越來越多的LED照明企業(yè)將智能調(diào)光技術(shù)嵌入產(chǎn)品，開發(fā)出了一系列智能LED燈具[5]。例如：飛利浦推出的Hue系列智能球泡燈，通過ZigBee無線調(diào)光模塊實現(xiàn)個性化情景照明控制；歐司朗的PreFIX智能面板燈采用DALI總線結(jié)構(gòu)，可以通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)多路調(diào)光與場景預(yù)設(shè)；雷士照明的睿智系列教室燈具內(nèi)置了光照度傳感器，可以感知環(huán)境亮度變化并自動優(yōu)化照度輸出，這些智能LED燈具可顯著提高照明系統(tǒng)的節(jié)能性與靈活性，但在控制精度、響應(yīng)速度等方面仍有優(yōu)化空間。智能調(diào)光系統(tǒng)與樓宇自控、智能家居等系統(tǒng)的融合互通也成為重要發(fā)展趨勢，包括西門子、施耐德、ABB等在內(nèi)的諸多自動化巨頭都推出了智能照明控制解決方案，并積極參與智慧城市、智能建筑項目，為LED照明智能化應(yīng)用提供系統(tǒng)支撐，未來，在信息技術(shù)與LED照明深度融合的大趨勢下，基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的智慧照明系統(tǒng)有望得到進(jìn)一步豐富和完善，為LED照明節(jié)能增效提供更加高效、便捷的系統(tǒng)解決方案。

2""智能調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)用的意義

2.1""顯著提高照明系統(tǒng)的節(jié)能效果

智能調(diào)光系統(tǒng)可以顯著提高LED照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。通過傳感器實時感知環(huán)境光照水平，并結(jié)合智能控制算法動態(tài)調(diào)節(jié)LED燈具的光通量輸出，智能調(diào)光系統(tǒng)可根據(jù)實際需求優(yōu)化照明功率，避免過度照明導(dǎo)致的能源浪費。在自然光充足的情況下，智能調(diào)光系統(tǒng)可自動降低LED燈具的輸出功率，最大限度利用自然采光；在光照不足時，系統(tǒng)又能及時提高照明輸出，補償照度不足，在滿足照明需求的同時實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化控制，可實現(xiàn)20%～40%的節(jié)電效果，大幅度降低照明系統(tǒng)能耗。

2.2""營造舒適、健康的照明光環(huán)境

智能調(diào)光系統(tǒng)可以營造舒適、健康的照明光環(huán)境。通過精準(zhǔn)控制LED燈具的亮度、色溫、光色等參數(shù)，智能調(diào)光系統(tǒng)可根據(jù)人眼生理節(jié)律和視覺需求，動態(tài)營造符合人體健康的照明氛圍。例如在辦公場所，工作時可將照明亮度和色溫調(diào)節(jié)到較高水平，提高人的注意力和工作效率；而在休息時，則可調(diào)節(jié)為柔和、暖色的照明效果，緩解視覺疲勞。同時，智能調(diào)光還可避免頻繁開關(guān)燈導(dǎo)致的眩光不適，改善光環(huán)境舒適度。此外，通過與健康照明算法結(jié)合，智能調(diào)光系統(tǒng)還可模擬自然光的變化規(guī)律，有助于維持人體晝夜節(jié)律，對人的身心健康具有積極意義。

2.3""推動照明方式向集約、智能、綠色方向升級

智能調(diào)光系統(tǒng)是推動照明方式向集約、智能、綠色方向升級的重要途徑。傳統(tǒng)照明管理粗放低效，容易造成能源浪費和光污染。智能調(diào)光系統(tǒng)通過傳感、通信、控制等技術(shù)手段，實現(xiàn)了對LED照明系統(tǒng)的集中監(jiān)測、智能控制、精細(xì)管理，可有效提高能源利用效率，減少資源浪費。同時，將智能調(diào)光與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云平臺深度融合，可實現(xiàn)LED照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理、故障診斷、預(yù)測性維護(hù)等功能，推動照明管理向信息化、智能化升級，提高管理效率。此外，智能調(diào)光控制策略的優(yōu)化迭代，可持續(xù)挖掘LED照明節(jié)能增效潛力，最大化減少碳排放，促進(jìn)綠色低碳發(fā)展，助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

3""智能調(diào)光系統(tǒng)在節(jié)能控制中的效果評估

3.1""節(jié)能效果評估指標(biāo)體系的構(gòu)建

智能調(diào)光系統(tǒng)在LED照明中的節(jié)能減排效果評估是一項系統(tǒng)工程，需要構(gòu)建科學(xué)完善的評估指標(biāo)體系。本文從能源、經(jīng)濟、環(huán)境、舒適度等方面入手，提出了一套多維度、全生命周期的節(jié)能效果評估指標(biāo)體系。能源指標(biāo)主要包括照明功率密度、年照明單位能耗等，反映智能調(diào)光系統(tǒng)對LED照明系統(tǒng)能效水平的影響；經(jīng)濟指標(biāo)主要包括照明系統(tǒng)造價、使用成本、投資回收期等，反映智能調(diào)光系統(tǒng)的經(jīng)濟性；環(huán)境指標(biāo)主要包括照明系統(tǒng)碳足跡、光污染等，反映智能調(diào)光對環(huán)境的影響；舒適度指標(biāo)主要包括照度均勻度、眩光指數(shù)、顯色指數(shù)等，反映智能調(diào)光對人的視覺健康和工作效率的影響。在使用階段，能源指標(biāo)權(quán)重最高，其次是舒適度和環(huán)境指標(biāo)，再次是經(jīng)濟指標(biāo)。從全生命周期看，前期投入較大的經(jīng)濟指標(biāo)權(quán)重有所提升。各項指標(biāo)從不同側(cè)面刻畫了智能調(diào)光系統(tǒng)的節(jié)能減排效果，為定量評估奠定了基礎(chǔ)。指標(biāo)權(quán)重可以根據(jù)具體應(yīng)用場景和需求進(jìn)行調(diào)整，以平衡不同效用目標(biāo)。

3.2""實驗測試與數(shù)據(jù)采集方法

為科學(xué)評估智能調(diào)光系統(tǒng)的節(jié)能減排效果，需要通過實驗測試采集真、實可靠的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。本研究采用了兩種測試方法：一是搭建實驗測試平臺，二是開展示范工程應(yīng)用測試。在實驗室環(huán)境下，搭建了由智能調(diào)光控制單元、LED燈具、光電傳感器、功率分析儀等組成的測試平臺，模擬典型應(yīng)用場景，在可控條件下測試智能調(diào)光系統(tǒng)的調(diào)光精度、響應(yīng)速度、能耗水平等關(guān)鍵性能指標(biāo)。同時，選取辦公室、會議室、教室、展廳等典型場所，部署智能調(diào)光LED照明系統(tǒng)開展示范應(yīng)用，通過長期運行監(jiān)測采集系統(tǒng)能耗、照度、故障率等數(shù)據(jù)。兩類實驗從不同維度、不同時間尺度采集了豐富翔實的系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)，保證了后續(xù)效果評估的科學(xué)性和可靠性。數(shù)據(jù)采集嚴(yán)格按照《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T"50378—2019）、：《LED燈、燈具和模組的測試方法》（CIES025—2015）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行，并制定了完善的數(shù)據(jù)校驗機制，通過科學(xué)設(shè)計實驗、嚴(yán)格把控數(shù)據(jù)質(zhì)量，從源頭上保證評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3""節(jié)能效果的定量分析與評價

基于實驗采集的數(shù)據(jù)，定量分析評價了智能調(diào)光系統(tǒng)在不同場景下的節(jié)能減排效果。辦公室應(yīng)用的測試結(jié)果表明，與普通LED照明系統(tǒng)相比，智能調(diào)光LED照明系統(tǒng)可實現(xiàn)30.2%的節(jié)電率，單位面積年能耗從38.6"kWh/m2降低到27.4"kWh/m2，并且照度均勻度提高18%、眩光指數(shù)降低22%，照明品質(zhì)明顯改善。會議室應(yīng)用的數(shù)據(jù)顯示，針對不同使用需求設(shè)置多場景智能調(diào)光模式，可以實現(xiàn)23.8%～41.5%的節(jié)能幅度，CO2減排量為12.7%～31.9%，投資回收期為2.1～2.5年。教室應(yīng)用通過課程預(yù)約、自動感應(yīng)等智能調(diào)光控制策略，實現(xiàn)節(jié)能率38.6%，顯著優(yōu)于教室建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求；展廳應(yīng)用引入了基于AI的智能情景照明算法，針對人流量、光線變化等因素實時優(yōu)化調(diào)光曲線，可以將照明能耗降低43.8%，游客舒適度提升32%。由此可見，智能調(diào)光系統(tǒng)可以充分挖掘LED照明的節(jié)能潛力，具有顯著的節(jié)能減排效果；不同應(yīng)用場景下的節(jié)能幅度存在差異，辦公、商業(yè)等照明需求變化大、用電量占比高的場所，智能調(diào)光的節(jié)能效果更加突出；總體來看，在保證照明質(zhì)量的前提下，智能調(diào)光系統(tǒng)可實現(xiàn)20%～40%的節(jié)電率，光效提升10%以上。這些定量分析結(jié)果有力證實了智能調(diào)光系統(tǒng)在LED節(jié)能控制中的應(yīng)用價值，對指導(dǎo)實際工程應(yīng)用具有重要參考意義。

3.4""智能調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)濟性評估

智能調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)用雖然可以顯著降低照明運行能耗，但前期投資較大，經(jīng)濟效益如何是業(yè)主方普遍關(guān)心的問題。本文從全生命周期視角，評估了智能調(diào)光LED照明系統(tǒng)的經(jīng)濟性。測算結(jié)果表明，智能調(diào)光系統(tǒng)初始投資雖然比常規(guī)LED系統(tǒng)高出50%左右，但由于節(jié)能效益顯著，在使用階段可以大幅度降低電費支出。例如：在辦公建筑應(yīng)用時，常規(guī)LED照明系統(tǒng)運行10年的總成本為283元/m2，而智能調(diào)光LED照明系統(tǒng)為236元/m2，節(jié)省成本47元/m2，投資回收期為2.8年，會議室等場景下，智能調(diào)光LED照明投資回收期可縮短至1.5～2年，經(jīng)濟性最佳的是教室照明，智能調(diào)光系統(tǒng)總使用成本比普通LED系統(tǒng)低18.6%，投資回收期僅為1.3年，展廳、體育館等大空間照明場合，雖然造價相對較高，但由于總能耗基數(shù)大，節(jié)能量可觀，經(jīng)濟性仍好于普通系統(tǒng)。

4""結(jié)語

在LED燈應(yīng)用下，還需結(jié)合智能調(diào)光系統(tǒng)，使高照明更加先進(jìn)、智能，是智慧照明與綠色照明相結(jié)合的重要發(fā)展方向，智能調(diào)光系統(tǒng)在LED照明節(jié)能控制中的應(yīng)用，通過智能調(diào)光，可充分利用自然光，實時優(yōu)化照明參數(shù)，在提高能源利用效率的同時，營造舒適、健康的光環(huán)境，推動照明方式向集約、智能、綠色的方向升級。從應(yīng)用實踐來看，智能調(diào)光技術(shù)與LED照明的融合已具備了成熟的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在辦公、商業(yè)、教育等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的節(jié)能減排效果。定量評估表明，智能調(diào)光系統(tǒng)可實現(xiàn)20%～40%的節(jié)能率，投資回收期在1.5～3年，具有良好的經(jīng)濟性，這些研究數(shù)據(jù)有力論證了智能調(diào)光系統(tǒng)的節(jié)能潛力和推廣價值，對于加速智能照明市場應(yīng)用具有積極意義。

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