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KNX智能照明系统在大型建筑办公楼的应用

2020-07-06

摘要:简要介绍了KNX智能照明系统的组成,以某项目为例介绍了KNX智能照明
系统的应用,阐述了智能照明系统在办公楼类建筑应用的便利性和节能性。 
 
关键词:智能照明,便利性,节能
 
1、系统简介
KNX照明管理控制系统主要应用于办公大楼、酒店等建筑,在打造现代化的办公环境的同时也能够实现一定的节能。
1.1系统组成
a. 开关驱动器。安装在照明配电箱内,适用于照明回路的通、断控制,本系统采用的开关驱动器分为4 路执行器和8路执行器,即可控制4路或8路照明回路,每回路电流为16A 或20A 。
b. 感应器。人体感应器和照度感应器安装在灯具现场,可壁装亦可吸顶安装。人体感应器主要应用于博物馆、办公楼走道等,当有人经过时点亮灯具;照度感应器应用于可调光场所,通过控制灯具照度值来实现不同场景及节能的需要。
C. 调光控制器。应用于有调光要求的场所的照度控制,节能灯、荧光灯、LED灯等适用,灯具需配置相应的调光整流器。
1.2 系统功能
通过程序设定能够自动控制现场灯具的开关数量、照度标准、场景变化等。增加配件还能实现如:电动窗帘、室内恒温、大门和路障等其它功能。
 
2、工程实例
某项目建筑面积4万余㎡,地上10 层,地下l层,楼内房间主要为办公室和实验室。
在图纸的初步设计阶段,笔者采用的是传统灯具加跷板开关的组合后参观了某智能化大厦,对智能照明系统有了更形象、直观的认识。结合本项目特点和业主协商后确定,在本楼每层公共走道和2层400人报告厅分别设智能照明系统控制。
2.1 公共走道(走道平面布置见图1)
 
图1 走道面布置图
楼内公共走道宽 2.3m,吊顶高2.6m,吊顶材料为600*600方格铝塑板。灯具均选用尺寸为 600*600mm三管格栅日光灯组,灯管选用T5日光灯配电子镇流器,灯具间隔为4.2m。走道为U 型 ,总长度约 270m走道内设照明配电箱7台,墙壁暗装;应急照明配电箱4台,分别设置在两侧4个强电竖井内。走道内普通照明灯具和应急照明灯具间隔设置。
系统人体感应器探测半径为5-6m。感应器在走道内设置间距控制在 10-15m,电梯厅、每
层出入口另外设置感应器。在走道照明相关照明配电箱和应急照明配电箱内设置开关驱动器。走道照明配电系统见图2。
 
图2 走道照明配电系统图
本楼首层中控室内(与消防控制室合用 )设中央控制器,在设备调试时可根据业主需求设定控制程序。早8点至晚8点为工作时间,人体感应器休眠,一般设置半数日光灯长明即能满足13常需要,即日光灯间隔长明;当走道光线足够充足时,亦可点亮 1/3或关闭全部灯具。晚 8点下班以后和节假日,走道内日光灯全部关闭,人体感应器工作:当有人经过走廊
时,局部普通照明灯具点亮,并延时 10s关闭。
楼梯间的灯具没有纳入智能控制系统,基于以下考虑:办公类建筑在有电梯的情况下,楼梯的使用率不高,如果纳入智能照明系统,则需要每个楼梯间都设置感应器,而且需要楼梯间的两个灯具单独设置回路。故楼梯间灯具采用了传统声光控延时开关控制。
2.2 报告厅(报告厅平面布置见图3)
 
图3 报告厅平面布置图
本楼报告厅位2层,主开间面积为600㎡,能够同时容纳400人进行会议等活动。报告厅照度按300lx计算,采用双管格栅日光灯矩形布置,7行*12列。灯具选用T5灯管。普通照明和应急照明灯具按列间隔布置,相应配电箱设在报告厅控制室内。
报告厅内灯具没有调光要求,每列灯具单独回路,由配电箱内开关驱动器控制。投影幕布共3块,每块幕布单独回路供电,并纳入开关驱动器控制。
报告厅能够实现会议时隔行点亮或全部点亮;当有投影需求时,投影幕布降下,幕布处灯具点亮,其它座位处灯具熄灭。
如在报告厅顶棚增加照度感应器,则可根据设定不同的照度标准来实现更多的场景。并可配备红外遥控器现场控制。
2.3 室外照明
本楼外立面照明和大楼周 围室外照明纳入智能照明系统,由中控室统一管理。采用定时循环控制来实现不同的灯光效果和场景控制。
 

3、节能分析

通过与业主交流了解到,该单位科研人员夜间加班情况非常频繁,现有科研楼内照 明系统均采用传统开关就地控制方式,白天和夜间各楼内走道灯具基本都处于长明状态。
以公共走道为例,若采用智能照明系统,白天可根据现场实际照度调整灯具的点亮数量,而夜间则实现走道有人时亮灯,无人时熄灯,基本杜绝了“人走灯不灭”的浪费现象。楼内走道没有了跷板开关,提升了建筑内部的美观性。下面以该办公楼走道为例校验采用智能照明系统的节能性。
3.1  采用传统灯具开关
每层走道三管格栅灯72 套,共10层,每套灯具功率3*14W =42W,电子镇流器功率损耗按 4%计算,总功率为72*10*42*1.04=31.4kW。
按一天工作12h,一 年工作日265天,科研办公楼照明用电按0.8元/kW h计算,则一年电费为31.4*12*265*0.8=8万元 。
3.2  采用智能照明系统
采用智能照明系统后,白天工作时可开启走道灯具的1 /2 或1/3即能满足日常需要。按工 作时开启总灯具的1 /3,每年工作日为265天计算:8 *1 /3 =2 .4 万元,每年节省电费5.6 万元。
该工程走道内采用智能照明系统初期投资约为24万元。即在大楼运行4-5年后即可收回智能照明系统初期投资。

4、智能照明系统设计要点
a. 首先明确具体实施部位,纳入本智能照明系统的场所包括:地下车库、首层大堂、开放式大开间办公室、中大型会议室、多功能厅等。再根据各部位的特点,逐一明确使用功能。
b. 智能照明系统通过一条2*2*0.8的EIB总线电缆将系统所有部件连通。在施工图一次设 计中需要在平面图中预留SC25钢管,以备施工后期穿线用。
 
5、安科瑞智能照明控制系统
5.1系统简介
Acrel-BUS智能照明控制系统,是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲,是在EIB,Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的,其中EIB(European Installation Bus,欧洲安装总线)是该总线技术的主体。
Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线(即KNX总线)作为总线线缆,将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统,既可实现照明灯具的远程集中控制,又可实现就近控制功能。该系统理论连接控制模块数量达580000多个。
安科瑞智能照明产品种类齐全,方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制,特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店,以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
5.2系统工作原理示意图(见图4)
 
 
 
图4  系统工作原理示意图
 

5.3产品选型

5.3.1开关驱动器

型号
 
参数
ASL100-S2/16
(2路开关驱动器)
ASL100-S4/16(4路开关驱动器)ASL100-S8/16
(8路开关驱动器)
ASL100-S12/16
(12路开关驱动器)
设备供电DC21-30V 12mA(max) 功耗<360mW 负载电流<16A 负载电压:AC110-250V
操作指示LED指示灯及编程按键
防护等级IP 20 EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-30℃-70℃
安装方式标准DIN 35mm轨道安装

 

5.3.2调光驱动器

型号
 
参数
ASL100-SD2/16
(2路0-10V调光驱动器)
ASL100-SD4/16
(4路0-10V调光驱动器)
 
设备供电DC21-30V 12mA(max) 功耗<360mW 负载电流<16A 负载电压:AC110-250V
操作指示LED指示灯及编程按键
防护等级IP 20 EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-30℃-70℃
安装方式标准DIN 35mm轨道安装

 

5.3.3可控硅调光模块

 型号   参数ASL100-TD2/5  (2路可控硅调光驱动器)
设备供电DC21-30V 12mA(max) 功耗<360mW 负载电流<5A 负载电压:AC110-250V
操作指示LED指示灯及编程按键
防护等级IP 20   EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-30℃-70℃
安装方式标准DIN 35mm轨道安装

 

5.3.4传感器

型号
 
参数
ASL100-T2/BM
(照明及人体移动二合一传感器)
ASL100-T2/BR
(照明及微波二合一传感器)
 
感应范围人体感应距离5-7m
 照度感应0-65535 lux
微波感应距离5m                      照度感应0-65535 lux
设备供电DC21-30V   12mA(max)   功耗<360mW
操作指示LED指示灯及编程按键
防护等级IP 20 EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-30℃-70℃
安装方式嵌入式吸顶安装

 

5.3.5总线电源

 型号   参数ASL100-P640/30
设备供电AC85-260V    50/60Hz
输出参数输出电压30V;输出电流640mA;短路电流<1.3A
操作指示红色和绿色LED以及按键
防护等级IP 20 EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-25℃-75℃
安装方式标准DIN 35mm轨道安装

 

5.3.6智能面板

型号 参数ASL100-F1/2
一联两键智能面板
ASL100-F2/4
两联四键智能面板
ASL100-F4/8
四联八键智能面板
设备供电DC21-30V   12mA(max)    功耗<360mW
操作指示红色和绿色LED以及按键
输入参数按键输入
防护等级IP 20   EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-25℃-75℃
安装方式标准86盒安装

 

5.3.7干接点、湿接点输入模块

型号           参数  ASL100-DI4/20ASL100-WI4/230
设备供电DC21-30V   12mA(max)    功耗<360mW
操作指示红色和绿色LED以及按键
输入类型干接点信号输入12-230V AC/DC湿接点输入
防护等级IP 20   EN 60529
温度范围正常运行:-5℃-45℃;储存温度:-25℃-55℃;运输温度:-25℃-75℃
安装方式标准DIN 35mm轨道安装

 
5.4系统功能
1)光照度(需要配照度传感器)监测,对利用自然光照明区域,根据自然光照度变化,进行照明控制和调节,满足照明和节能要求;
2)公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明,应设置红外或微波类人体感应器,并结合智能控制面板,实现各种场景照明控制,尽可能较少灯具点亮时间;
3)楼梯间照明采用人体感应探测控制;
4)设备房、设备房走道采用分组就地控制;
5)室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式;
6)监控系统界面友好,画面美观,实时显示各区照明工作状态;
7)应具有完善的用户权限管理功能,避免越权操作;
 
5.5系统的控制优势
1)系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制,使得控制更加方便智能,用户体验更舒服;
2)系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下,用户操作更加可靠、舒服;
3)系统在实施过程中,充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光,减少能源消耗,达到很好的节能效果;
4)系统采用分布分布式KNX总线结构,搭建简单灵活,系统内各模块互不影响,可独立工作,可靠性更高;
5)多种控制方式可供选择,如本地控制,自动感应控制,定时控制,场景控制和集中控制等,控制方式更灵活;
6)系统的自动控制、远程集中控制等功能,在实现自动化的同时,大量减少了值班人员,提高了管理水平和工作效果;
7)升级系统内控制模块或更改系统功能时,无需增加连接线,不需关闭整个系统,只需更改设备参数即可实现,维护方便,操作简单;
8)系统可与消防系统联动,在出现消防报警时,强制打开应急回路,方便人员疏散,从而降低了人员伤亡的风险,提高了建筑的安全性。
5.6安科瑞组网方案
智能照明控制系统组网方式灵活,扩展方便,当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时,各设备以树形枝状延伸,构成支路系统智能照明控制系统;当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时,用支线耦合器组成多条支路,构成区域智能照明控制系统;当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时,用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。(见图5)
 
 
图5 组网方案
 

6、结语

智能照明系统初期投入高是业主选用的顾虑,以“性价比”概念来说服业主选用是一个可行的方案。本项目只选择报告厅和公共走道做了智能照明,选用简单的系统附件和功能,既提升了建筑的整体档次,也在一定程度上控制了初期投资。还大大提高了日后业主使用的便利性和节能性。
 
【参考文献】
[1] 李家驹,instabus KNX智能照明系统在办公楼中的应用
[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版 

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