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首页 » 典型案例 » 智能照明

    智能照明控制系统在高校图书馆照明节能设计中的应用

    安科瑞 师晴晴

    江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

    摘 要: 简要介绍了一种新型的智能照明控制系统,论述了其系统特点和系统组成;结合该系统对某高校图书馆进行了照明节能设计。工程应用表明,该系统在公共建筑节能中效果显著。 

    关键词: 高校;图书馆;智能照明控制系统;照明节能

     

    0 引言

    照明耗电在各国总发电量中都占有很大的比例,根据2004年国家住房和城乡建设部的统计,我国照明耗电约占全国发电总量的10%~12%。对一些照明时间较长、照明场所较多的机构,如高等学校,其照明耗电占本单位所有耗电的约40%。因此,在保证照明质量的前提下,实施照明节能措施,可节约能源,产生明显的经济效益。

    照明节能设计是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,减少照明系统中光能的损失,较大限度地利用光能。通常使用的节能措施有以下几种:

    (1)按照GB/T50034—2004《建筑照明设计标准》规定的各种场所的照度标准、照明功率密度值。

    (2)充分利用自然光。

    (3)选用高光效、显色性好的光源,择配光合理、安全高效的灯具,推广低能耗、性能优的光源用电附件。

    (4)合理选择照明控制方式,如采用智能照明控制系统等。

    目前的设计中,第一种和第三种方法一般都能达到,第二种方法需要电气设计人员和建筑专业协调,并且需要考虑建筑的立面效果,实际执行中有一定难度。第四种方法仅需合理采用新技术,合理布置系统,即能达到理想效果。

    目前,我国高校图书馆大部分仍采用传统的控制方式,即在配电箱内由开关断路器完成。图书馆的性质决定了其人流量较集中时间段为9:00~11:00、14:00~17:00、19:00~22:00,其余时间人数较少。图书馆的阅览室管理员和电气管理人员通常是分开的,因此在图书馆使用人数较少时,便造成巨大的能源浪费。2008年我国南方的大雪更暴露了我国在能源上存在的缺陷,因此有必要进行照明的节能设计。

    本次设计以某高校图书馆的照明设计为例,来介绍智能照明控制系统的应用

     

    1 Acrel-Bus智能照明控制系统

    1.1 系统简介

    1.1.1 系统概述

    (1)智能照明控制系统根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度及本区域的用途来自动控制照明。可实现场景预设,自动控制、手动控制、系统集中控制等功能。

    (2)照明控制系统是总线式控制系统。在系统中,开关、调光模块安装在电气柜中,传感器和控制面板在现场进行控制。联网系统可多点控制不同的房间或区域。

    (3)智能照明控制系统采用标准KNX协议,易地集中到中央控制器。中央控制器可请求开关、调光等功能来实现对现场的统一控制。

    1.1.2 系统的特点

    系统所采用的KNX总线标准有多家制造商支持,产品只要符合KNX标准,就可实现互换性,可做到不同厂商不同产品间无缝兼容,便于将来的维护。

    系统结构是分布总线式结构,系统内各智能模块不依赖于其他模块而能够独立工作,模块之间应是对等关系,所以系统可靠性更高。

    实现多点共同控制时,不需要增加连接线的数量,系统内任何一点的控制方式,只需通过设备参数设置实现。

    可在iPad上实现智能控制,控制界面可选择语言,可加入图片,控制更便捷更人性化。

    智能照明控制系统可自成体系,也可通过OPC方式与BA系统互联。

    系统维护方便,更换或升级系统内元件时,不需要关闭整个系统。

    该系统有多种控制方式,例如可以实现就地智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、定时控制、场景预设控制及集中控制。

    该系统能与消防系统进行联动,在出现消防报警时,可由系统强制打开所有回路,方便人员疏散。

    总线元件及现场控制面板运行在30VDC安全低电压下。

    该系统中多种控制方式可灵活结合使用,使得管理更方便更人性化。

    1.2 系统的组成:

    各个控制模板通过专用Acrel-BUS总线以树形、星形或线形的拓扑结构灵活组网。系统部件从功能上可以分为:驱动器、传感器和系统元件。所有的传感器和驱动器都是通过总线相互连接在一起。

    驱动器:负责接收和处理传感器传送的信号,并执行相应的操作,如开/关灯、调节灯的亮度。

    传感器:负责根据现场手动操作,或探测光线、温度等的变化,向驱动器发出相应的控制信号。

    系统元件:系统元件主要负责搭建系统平台,如系统电源、线路耦合器、传输介质等

    2 系统的功能

    该工程为某高校图书馆,建筑高度为42m,共7层,每层4个阅览室,每个阅览室面积为1000㎡,连廊面积近1500㎡,连通4个阅览室。图书馆藏书量为200万册。按GB 50045-1995《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)规定,该图书馆的负荷等级为一级。阅览室的普通照明用电按三级负荷供电,应急照明按一级负荷供电。公共走道应急照明按一级负荷供电,普通照明按二级负荷供电。因此,在智能照明设计中按不同负荷等级进行设计。

    2.1 阅览室的照明设计

    阅览区通常是大开间的场所,在实际应用中用T5荧光灯,配用电子镇流器,在灯具上做到了节能。回路划分按以下原则进行:

    (1)尽量按区域划分回路,通常将一个柱内空间作一个回路处理。

    (2)与窗平行的灯具尽量分为一个回路,使控制系统可按室外照亮度情况自动开关切换。

    (3)出入口处尽量单独回路。

    (4)应急照明尽量单独回路处理。

    (5)划分回路时尽量多,以充分利用智能控制系统的功能。

    阅览室配电箱系统图如图1所示。阅览室应急照明应属于一级负荷,因此采用双回路供电,另加灯具自带蓄电池满足规范的要求。应急照明设计与公共走道的应急照明相同。

     

    图1  阅览室配电箱系统图

    2.2 公共走道的照明设计

    公共走道的照明采用双回路供电。应急照明回路采用灯具自带蓄电池来满足规范的要求,蓄电池充电线在断路器后端取得,不通过该模块,既起到对该线路的保护作用,又满足了蓄电池的充电线。

    由于应急照明在火灾时需要强行点亮,因此在设计时将应急照明和普通照明分别由两个模块来控制。应急照明模块带AUX接口,火灾时能通过火灾报警系统传送的消防干接点信号强行点亮该模块所带的灯具。

    图2 公共走道配电箱系统图

    2.3 系统的结构设计

    控制系统采用总线式控制布线,采用4芯屏蔽双绞线进行系统搭建。系统连接示意图如图3所示。

    图3  灯光控制模块连接示意图

    图例为KNX总线系统结构拓扑图,该组网方式适用于楼层平面内配电箱分散的建筑如:办公楼、商场、图书馆、会展中心等。

    设计解析:

    每一层的设备通过手拉手相连形成一条总线。

    各楼层配电箱中的各个驱动模块与现场智能面板和传感器通过控制总线相连形成线路。

    驱动模块采用标准DIN导轨安装方式;智能面板采用标准86盒安装;传感器采用嵌入式安装。

    不同支线通过线路耦合器连接形成一个系统,系统可集中控制所有设备。

    采用智能照明控制系统后,系统可达到一定的效果:

    (1)可使照明系统工作在全自动状态。通过配置“智能时钟管理器”可预先设置若干基本工作状态,通常为白天、晚上、清扫、安全、周末、午饭等,根据预设定的时间自动在各状态之间转换。

    (2)每个区域都配置手动控制面板,可随时调节房间的工作状态及满意的灯光效果。照明控制系统可保证办公区域和公共区域的协调工作。

    3 产品的类型

    3.1 开关驱动器

    3.2  0-10v调光驱动器

    3.3 传感器

    3.4 总线电源 

    3.5 智能面板

     

    3.6 干接点输入模块

    4 结语

    采用智能照明控制系统后,可使系统根据不同时间工作在不同的状态,达到了照明节能的目的。该系统可用于酒店、办公楼等公共建筑中。目前,国家正在大力推进建筑节能减排的任务,相信随着系统的应用和推广一定能使建筑节能达到理想效果。

     

    作者简介:
    师晴晴(1985-),女,汉族,本科,工程师,主要研究方向为智能建筑供配电监控系统
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