蘇 山
(浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,杭州 311231)
據(jù)統(tǒng)計(jì),2005年,我國(guó)總用電量約為24000億kW·h,照明為 3000億 kW·h,且每年以 13%~14%的速度遞增,預(yù)計(jì)到今年,照明將超過5000億kW·h,新增照明用電2000億kW·h。若要完成國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要要求節(jié)能的 20%目標(biāo),便意味著照明要減少用電1000億kW·h。為響應(yīng)我國(guó)提出的“走可持續(xù)發(fā)展的道路”的號(hào)召,在目前能源不充足的國(guó)情下,開展節(jié)能研究,具有很大的意義。“中國(guó)綠色照明工程”以節(jié)約能源、減少照明費(fèi)用,減少污染光源、保護(hù)環(huán)境,提高照明質(zhì)量為宗旨。近年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,象青少年活動(dòng)中心之類的公共建筑越來(lái)越多。合理地控制、改善公共建筑的燈光環(huán)境,實(shí)現(xiàn)綠色照明,節(jié)約電能,有著現(xiàn)實(shí)的意義。
在這信息時(shí)代,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、總線技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和相互滲透,照明控制技術(shù)有了很大的發(fā)展,智能化控制技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到各類公共建筑照明系統(tǒng)中。
杭州某青少年活動(dòng)中心占地62畝,建筑面積約10000m2,總投資約 2億元,是杭州規(guī)模較大的公益性青少年綜合性校外活動(dòng)場(chǎng)所。
該項(xiàng)目主要控制區(qū)域?yàn)樽呃裙舱彰骱鸵粋€(gè)會(huì)議室,采用 MRTLC智能照明控制系統(tǒng),對(duì)大樓的走廊和多功能會(huì)議室照明營(yíng)造有層次、變化的燈光環(huán)境;可減少人力工作疏忽、節(jié)約能源和人力資源;降低人力工作強(qiáng)度,增強(qiáng)控制的靈活性和可靠性。
該系統(tǒng)主要由系統(tǒng)設(shè)備,照明控制器,現(xiàn)場(chǎng)裝置(如可編程面板開關(guān)、各種感應(yīng)器) ,照明控制系統(tǒng)軟件所組成的。系統(tǒng)功能主要有以下幾點(diǎn):
(1)現(xiàn)場(chǎng)面板控制:通過控制面板工作人員可以用手動(dòng)方式非常方便的控制區(qū)域里的燈光回路或場(chǎng)景(場(chǎng)景設(shè)置可以通過軟件進(jìn)行編程修改)。
(2)定時(shí)控制:系統(tǒng)可以設(shè)定在不同的時(shí)間段內(nèi)啟用不同的燈光場(chǎng)景,在清晨、晚上或人員比較少的情況下關(guān)掉一些不主要的燈光,在人員比較多的情況下才打開比較多的燈光。利用時(shí)鐘(事件)定時(shí)器還可輸入該地的天文資料、各種節(jié)假日,根據(jù)該地區(qū)太陽(yáng)不同的升降時(shí)間,實(shí)現(xiàn)春、夏、秋,冬每天按照天亮的變化情況實(shí)現(xiàn)室內(nèi)燈光的照明情況。
(3)中央監(jiān)控控制:將各個(gè)區(qū)域連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后就可以利用圖形化的中央監(jiān)控軟件對(duì)整個(gè)大樓的燈光進(jìn)行監(jiān)控和管理。
(4)與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制:MRTLC系統(tǒng)通過軟件及硬件接口還可以和電動(dòng)窗簾、空調(diào)、安防、消防、視聽、大樓管理等其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。
走廊在青少年活動(dòng)中心等公共建筑中是必不可少的,在走廊的照明是最能體現(xiàn)智能照明的節(jié)能特點(diǎn),沒用到智能照明時(shí),當(dāng)走廊沒有人經(jīng)過的時(shí)候而燈還依然亮著,這就大大浪費(fèi)了電能。智能照明系統(tǒng)可以設(shè)置1/2,1/3場(chǎng)景,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自由切換。也可以設(shè)置時(shí)間控制,在白天的時(shí)候,室外日光充足,只需要開啟1/2或1/3場(chǎng)景模式,在傍晚的時(shí)候,室外日光逐漸降低,這是人流量也是一天中最高的時(shí)候,走廊燈應(yīng)該全部打開,等到深夜的時(shí)候,人流量非常小,又可回到 1/3場(chǎng)景模式。這樣最大限度的節(jié)約了能源。
圖1
控制面板可以設(shè)計(jì)放在各樓層的強(qiáng)電間,這樣就避免了客人接觸。
控制方式有:
中央控制(在主控中心對(duì)所有照明回路進(jìn)行監(jiān)控,通過電腦操作界面控制燈的開關(guān))。
定時(shí)控制(白天、傍晚、夜晚、深夜、節(jié)假日等模式)。
隔燈控制(利用隔燈的方式區(qū)分照明回路,實(shí)現(xiàn)1/3、2/3、3/3照度控制)。
現(xiàn)場(chǎng)可編程開關(guān)控制(通過編程的方式確定每個(gè)開關(guān)按鍵所控制的回路,單鍵可控制單個(gè)回路、多個(gè)回路)。
會(huì)議室作為中心一個(gè)重要的組成部分,采用智能照明控制系統(tǒng)通過對(duì)各照明回路進(jìn)行控制可預(yù)先精心設(shè)計(jì)多種燈光場(chǎng)景,使得多功能會(huì)議室在不同的使用場(chǎng)合都能有不同的合適的燈光效果,工作人員可以根據(jù)需要手動(dòng)選擇。
會(huì)議室的燈光控制系統(tǒng)可以和投影儀設(shè)備相連,當(dāng)需要播放投影時(shí),會(huì)議室的燈能自動(dòng)的緩慢的調(diào)暗;關(guān)掉投影議,燈又會(huì)自動(dòng)的柔和的調(diào)亮到合適的效果。
會(huì)議室控制模式有以下兩種:
準(zhǔn)備模式:在會(huì)議準(zhǔn)備開始的時(shí)候,全部的筒燈點(diǎn)亮,當(dāng)貴賓入場(chǎng)的時(shí)候,隱藏?zé)舨蹠?huì)逐漸點(diǎn)亮。
圖2
報(bào)告模式:會(huì)議正式開始的時(shí)候調(diào)亮全部的燈光,使會(huì)議室顯得輝煌,會(huì)議進(jìn)行過程中,可以調(diào)節(jié)各回路的明暗程度而改變視覺效果。
(1)會(huì)議模式:當(dāng)會(huì)議進(jìn)行的時(shí)候,可以打開所有筒燈和燈槽燈,給賓客一種莊重嚴(yán)肅的會(huì)議氣氛。
(2)投影模式:當(dāng)會(huì)議中需要播放投影的時(shí)候,可以漸漸調(diào)暗筒燈和燈槽的亮度,達(dá)到既保證最基本的照明需要,又能最清晰地觀看投影的效果。
(3)休息模式:當(dāng)會(huì)議中間休息時(shí),可以將隱藏?zé)舨鄞蜷_,關(guān)閉光線較強(qiáng)的筒燈,給來(lái)賓一個(gè)寬松的環(huán)境,放松一下心情。
(4)結(jié)束模式:當(dāng)會(huì)議結(jié)束的時(shí)候,可以漸漸調(diào)亮筒燈和燈槽的亮度,表示歡送貴賓離開。
(5)清掃模式:當(dāng)賓客離開后,只開啟滿足清掃的基本照明回路。
控制方式有:
(1)中央控制(在主控中心對(duì)所有照明回路進(jìn)行監(jiān)控,通過電腦操作界面控制燈的開關(guān))。
(2)現(xiàn)場(chǎng)可編程開關(guān)控制(通過編程的方式確定每個(gè)開關(guān)按鍵所控制的回路,單鍵可控制單個(gè)回路、多個(gè)回路)。
(3)調(diào)光控制(從 0%照度到 100%照度連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)光控制)。
由于建設(shè)單位在建設(shè)初期沒有考慮采用智能照明控制系統(tǒng),所有的燈光回路、光源設(shè)置簡(jiǎn)單。建設(shè)后期考慮到節(jié)能等情況才增加智能照明控制系統(tǒng),所以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的控制就相對(duì)比較簡(jiǎn)單。
(1)光源1)走廊采用的光源:14W節(jié)能燈、LED燈膜。2)大廳采用的光源有:14W 節(jié)能燈、LED燈膜、70W金鹵燈。
(2)燈具布置方式
走廊采用兩個(gè)回路,分別位于走廊的兩邊隔燈控制的布置方式。
大廳采用三路金鹵燈加上三路LED燈膜,且沒有采用隔燈控制的布置方式,采用連續(xù)布置的方式。
1)現(xiàn)場(chǎng)面板開關(guān)控制:分全開、全關(guān)、半開、燈膜開、筒燈開五種場(chǎng)景。半開時(shí):現(xiàn)場(chǎng)的燈開一半關(guān)一半;燈膜開時(shí)筒燈關(guān);筒燈開時(shí)燈膜關(guān)。
2)控制室中央電腦控制:中央控制電腦安裝有電子地圖,想控制那一路燈直接用鼠標(biāo)控制。燈亮?xí)r圖例變成黃色,關(guān)燈時(shí)圖例變成灰色。
3)與第三方聯(lián)動(dòng)控制:與安防聯(lián)動(dòng)。當(dāng)晚上沒人時(shí),燈全關(guān)掉,這時(shí)安防系統(tǒng)布防。當(dāng)有人進(jìn)入安防控制區(qū)域時(shí)就強(qiáng)行點(diǎn)亮整個(gè)區(qū)域的燈,方便安保人員進(jìn)行查看。點(diǎn)燈時(shí)間長(zhǎng)短可調(diào)。當(dāng)安保人員檢查過后如果沒有事情發(fā)生就對(duì)安防系統(tǒng)撤防,重新布防與燈光聯(lián)動(dòng)起來(lái)。
4)時(shí)鐘控制:系統(tǒng)可以設(shè)定在不同的時(shí)間段內(nèi)啟用不同的燈光場(chǎng)景(有設(shè)備但建設(shè)單位最后沒采用)。
5)亮度傳感器控制:可以跟據(jù)光照度的不同而開關(guān)燈(有設(shè)備但建設(shè)單位最后沒采用)。
(1)光源
會(huì)議室采用的光源有:14W節(jié)能燈、T5熒光燈、低壓鹵素?zé)簟?/p>
(2)布燈方式
會(huì)議室頂上采用兩路T5熒光燈膜加上一路T5熒光燈帶、四周邊三路節(jié)能燈加上主席臺(tái)一路低壓鹵素?zé)簟?/p>
紫椴(Tilia amurensis Rupr.)是椴樹科(Tiliaceae)椴樹屬高大落闊葉喬木。紫椴分布于我國(guó)東北、華北地區(qū),是長(zhǎng)白山區(qū)域重要的用材樹種,被《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄(第一批)》定為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[1-3]。紫椴樹冠大而優(yōu)美,樹齡長(zhǎng),抗煙、抗毒性強(qiáng),秋季葉黃,是世界四大闊葉行道樹之一。紫椴木材紋理致密,色白質(zhì)輕富有彈性,不翹裂容易加工,是建筑、家具、雕刻等行業(yè)的重要用材。關(guān)于紫椴的研究,多集中在紫椴形態(tài)及分類學(xué)、生態(tài)及地理學(xué)以及育種造林學(xué)等方面[4-8]。
(3)智能照明控制方式
現(xiàn)場(chǎng)面板控制:分全開、全關(guān)、燈膜開、筒燈開、燈帶開、射燈開六種場(chǎng)景;
智能照明控制系統(tǒng)在各類公共建筑中應(yīng)用具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)實(shí)現(xiàn)照明控制智能化
采用智能照明控制系統(tǒng)后,可使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài),系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)置切換若干基本工作狀態(tài),根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)地在各種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。例如,早晨來(lái)臨時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)將燈調(diào)暗,而且光照度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到人們視覺最舒適的水平。在靠窗的區(qū)域,系統(tǒng)智能地利用室外自然光,當(dāng)天氣晴朗,室內(nèi)燈會(huì)自動(dòng)調(diào)暗;天氣陰暗,室內(nèi)燈會(huì)自動(dòng)調(diào)亮,以始終保持室內(nèi)設(shè)定的亮度(按預(yù)設(shè)定要求的亮度)。
當(dāng)夜幕降臨時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入“傍晚”工作狀態(tài),自動(dòng)地極其緩慢地調(diào)亮各區(qū)域的燈光。
此外,還可用手動(dòng)控制面板,根據(jù)一天中的不同時(shí)間,不同用途精心地進(jìn)行燈光的場(chǎng)景預(yù)設(shè)置,使用時(shí)只需調(diào)用預(yù)先設(shè)置好的最佳燈光場(chǎng)景,使人們產(chǎn)生新穎的視覺效果。隨意改變各區(qū)域的光照度。
(2)美化服務(wù)環(huán)境吸引賓客光臨
好的燈光設(shè)計(jì)可為大樓吸引客人,并能營(yíng)造出一種溫馨、舒適的環(huán)境,增添其藝術(shù)的魅力。
大樓照明控制包括走廊、地下車庫(kù)等,利用燈光的顏色、投射方式和不同明暗亮度可創(chuàng)造出立體感、層次感。
(3)可觀的節(jié)能效果
大樓除了給客人提供舒適的環(huán)境外,節(jié)約能源和降低運(yùn)行費(fèi)用是業(yè)主們關(guān)心的又一個(gè)重要問題。由于智能照明控制系統(tǒng)能夠通過合理的管理,根據(jù)不同日期、不同時(shí)間按照各個(gè)功能區(qū)域的運(yùn)行情況預(yù)先進(jìn)行光照度的設(shè)置,不需要照明的時(shí)候,保證將燈關(guān)掉;在大多數(shù)情況下很多區(qū)域其實(shí)不需要把燈全部打開或開到最亮,智能照明控制系統(tǒng)能用最經(jīng)濟(jì)的能耗提供最舒適的照明;系統(tǒng)能保證只有當(dāng)必需的時(shí)候才把燈點(diǎn)亮,或達(dá)到所要求的亮度,從而大大降低了大樓臺(tái)的能耗。
(4)延長(zhǎng)燈具壽命
燈具損壞的致命原因是電壓過高。燈具的工作電壓越高,其壽命則成倍降低。反之,燈具工作電壓降低則壽命成倍增長(zhǎng)。因此,適當(dāng)降低燈具工作電壓是延長(zhǎng)燈具壽命的有效途徑。智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的沖擊電壓和浪涌電壓,使燈具不會(huì)因上述原因而過早損壞。還可通過系統(tǒng)人為地確定電壓限制,提高燈具壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用了軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù),避免了燈絲的熱沖擊,使燈具壽命進(jìn)一步得到延長(zhǎng)。
智能照明控制系統(tǒng)能成功地延長(zhǎng)燈具壽命 2~4倍。不僅節(jié)省大量燈具,而且大大減少更換燈具的工作量,有效地降低了照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)于難安裝區(qū)域的燈具及昂貴燈具更具有特殊意義。
(5)可與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制
智能照明可與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制,例如BA系統(tǒng),監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生緊急情況后可由報(bào)警系統(tǒng)強(qiáng)制打開所有回路。
(6)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)換成了智能化管理,不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識(shí)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(lái)極大的投資回報(bào)。
采用智能照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源,智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件,對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)照度的方式,充分利用室外的自然光,只有當(dāng)必需時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)到要求的亮度,利用最少的能源保證所要求的照度水平,節(jié)電效果十分明顯,節(jié)能潛力大,一般可達(dá)40%。
首先智能照明控制系統(tǒng)節(jié)能潛力在照度計(jì)算公式中就有體現(xiàn)。
照度計(jì)算公式:L=WT×(EA/FK)
式中,L為用電量;W為功率W/臺(tái);T為開燈時(shí)間h;E為設(shè)計(jì)照度 lx;A為地板面積 m2;F為燈泡流明lm;K為維護(hù)系數(shù)。
由于智能控制系統(tǒng)的采用,計(jì)算公式中的主要變量——開燈時(shí)間(T)、設(shè)計(jì)照度(E),變成了動(dòng)態(tài)因子,合理的控制開燈時(shí)間(T)和設(shè)計(jì)照度(E),能夠減少照明用電量,同時(shí)還提高了光源的綜合效率。
當(dāng)未采用照明控制系統(tǒng)時(shí),每天下午日照充足,靠窗區(qū)域的燈光白白浪費(fèi)。若采用照明控制系統(tǒng),設(shè)置照度傳感器,自動(dòng)跟蹤外部自然光線的變換,打開或關(guān)閉臨窗燈光回路,或設(shè)置為不同的亮度梯度,假設(shè)每天光線充足時(shí)間為3h,平均每個(gè)回路每天少運(yùn)行1.5h,按每回路每天運(yùn)行10h計(jì),實(shí)際節(jié)電15%。
當(dāng)未采用照明控制系統(tǒng),無(wú)論是人流高峰期,還是夜晚,燈都全部開啟,浪費(fèi)能源。若采用照明控制系統(tǒng),采用紅外移動(dòng)控制等方式,在出入高峰期間全部開啟,在夜晚啟動(dòng)紅外移動(dòng)探測(cè)器,人來(lái)開燈,人離開后燈延時(shí)關(guān)閉。即節(jié)約能源,又實(shí)現(xiàn)了人性化。以衛(wèi)生間和走廊等公共區(qū)域?yàn)槔?,每天晚上公共區(qū)域開啟時(shí)間為3h,平均每個(gè)回路每天少運(yùn)行2.5h,按每回路每天運(yùn)行10h計(jì),按40%回路為公共區(qū)域回路計(jì)算,實(shí)際節(jié)電為10%。
當(dāng)未采用照明控制系統(tǒng),經(jīng)常在人休息時(shí)間,人員外出就餐,電燈仍然全部打開,浪費(fèi)電能。若采用照明控制系統(tǒng),系統(tǒng)時(shí)鐘按照預(yù)先設(shè)置的程序,根據(jù)需要或打開或關(guān)斷電源。根據(jù)案例調(diào)研統(tǒng)計(jì),僅上下班按時(shí)開關(guān)燈和中午休息關(guān)燈,平均節(jié)能15%。時(shí)間控制,根據(jù)傍晚、夜晚、深夜設(shè)置場(chǎng)景,自動(dòng)控制,并且工作人員可以隨時(shí)靈活更改。晚上10點(diǎn),燈光減半,晚上11點(diǎn)關(guān)燈,早上7點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)開燈。
當(dāng)未采用照明控制系統(tǒng),每天的開關(guān)燈和場(chǎng)景變化完全依靠人力,不但容易出現(xiàn)漏洞,而且由于開關(guān)時(shí)間不準(zhǔn)時(shí),浪費(fèi)能源。若采用照明控制系統(tǒng),系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)置的程序,不但節(jié)省人工成本,而且準(zhǔn)時(shí)、全自動(dòng)運(yùn)行。根據(jù)案例調(diào)研統(tǒng)計(jì),采用預(yù)置場(chǎng)景模式控制技術(shù),平均節(jié)能5%。設(shè)置不同的場(chǎng)景模式,用戶可以隨時(shí)變換場(chǎng)景,達(dá)到最好的照明效果,節(jié)約能源。會(huì)議室等多功能場(chǎng)所可預(yù)設(shè)多種燈光效果,以適應(yīng)不同場(chǎng)合的燈光需求,供工作人員任意選擇。
節(jié)能綜合分析:
把照明按照使用情況分類如下:
圖3
初步統(tǒng)計(jì)實(shí)際節(jié)省電能總量為40%,并作如下投資回報(bào)分析:
假設(shè)每個(gè)額定電流為10A照明回路的實(shí)際負(fù)載為 3A,每天每個(gè)回路按工作 10h計(jì),節(jié)省電能為220V×3A×10h×40%=2.64kW·h,平均每年工作按250天,每度電 0.6元人民幣計(jì)算,實(shí)際每年節(jié)省電費(fèi)396元,每個(gè)智能照明回路投資估算1000元人民幣,投資回報(bào)時(shí)間大約為2.5年。
大力推廣和采用智能照明控制技術(shù),不僅有利于控制成本,提高產(chǎn)品和服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力,而且由于節(jié)電所減排的二氧化碳和二氧化硫,也保護(hù)和促進(jìn)了生態(tài)建設(shè),具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
隨著社會(huì)的進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,照明與人們的生活越來(lái)越密不可分?!爸悄芙ㄖ钡某霈F(xiàn),對(duì)照明部分提出新的要求,“智能照明”技術(shù)相應(yīng)出現(xiàn)。其良好的使用效果與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的效應(yīng),推動(dòng)了智能照明的技術(shù)迅速向前發(fā)展,并形成照明發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。面臨我國(guó)資源和能源消耗的現(xiàn)狀,實(shí)施智能照明控制系統(tǒng)這種技術(shù),不僅有利于普通百姓的生活,給百姓帶來(lái)實(shí)惠,它更關(guān)乎國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
以上是作者對(duì)智能照明控制系統(tǒng)在杭州某青少年活動(dòng)中心具體應(yīng)用闡述,希望能起到拋磚引玉的作用,讓該項(xiàng)技術(shù)在照明節(jié)能領(lǐng)域中充分發(fā)揮其作用。
[1]《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《GB50034-2004》.
[2]《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇——電氣》.
[3]《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版,中國(guó)電力出版社).
[4]《智能照明控制綜述》“中國(guó)長(zhǎng)三角照明科技論壇論文集”2004.上海.
[5]《中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院.智能建筑電氣技術(shù)》.北京.中國(guó)電力出版社,2006.