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智能照明控制系统在高层办公楼的应用

发布时间: 2020-09-01  点击次数: 365次

【摘要】随着我国可持续发展战略的提出,办公楼智能化、节能化越来越引起人们的重视。照明作为办公楼的一个重要系统组成,其不仅要满足足够的照度,同时也要满足舒适的视觉感受,减少光的干扰和污染,并能方便控制及管理,节约能源,而引入智能照明是满足这些要求的一个理想解决方案。笔者近期参与到

某一超高层办公楼智能照明系统的设计,现就该大楼智能照明系统的设计按以下几方面做一简要分析。

【关键词】办公楼;智能照明;KNX/EIB;节能

 

1 办公楼基本概况

该办公楼位于深圳市福田中心区,紧邻深南大道,建筑高199.85米,地上42层,地下4层,十五,三十一层为避难层,总建筑面积约11万平米,为超高层办公建筑。

本项目从设计初始阶段就重视绿色环保,并有申报美国LEED认证的计划,因此该项目对于绿色节能有较高要求。

 

2 智能照明区域划分及特点

该办公楼按照功能区域划分,主要有大堂、电梯厅、办公室、会议室、地下车库等,其各个功能区域的照明具有不同的特点。

大堂是办公楼的初次进入区域,往往给人以印象,因此该处的照明设计十分重要。本项目大堂三层通高,吊顶距完成面达到14.1米,室形指数极低(0.42)。内装采用了多种灯具及光源(主要为 LED),气派而且富有层次,通过调光和场景预设置功能营造多种灯光效果,变换出不同的光的空间,给人以舒适完美的视觉享受。

办公室照明使用的光源主要是LED灯,采用吊线型灯具。照度水平的设计主要取决于视觉作业的需要。因办公人员工作时间主要是在白天,可以考虑利用窗外入射的大量自然光进行照度补偿,不仅能节约大量能源,能维持室内舒适的视觉环境。

会议室是讨论问题、接待客户的场所,开会时间一般较长,舒适的光环境可以减少开会人员的疲劳,使人精神焕发,精力集中,工作效率高。

地下车库基本属于无自然采光的环境,需要提供全天候24小时照明,但其对照明的要求相对较低,但因面积大,使用灯具数量多,传统设置的按回路集中控制的方式对维护管理不便,因此有必要对照明控制进行提升。

 

3 智能照明的具体实现方案

目智能照明根据协议的开发背景和功能特点大致可分为以下几类 : 一类是的灯光设备制造厂商单独开发的 , 如澳大利亚Clipsal的C-Bus协议、Dynalite公司的Dynet协议 ; 一类是某一领域的厂商联合起来 , 专为调光系统的简单化而设计的 , 如DALI协议 ; 还有一类是智能家居协议中的灯光控部分, 如KNX/EIB协议和X210协议的灯光场景设置部分等。这些协议在各自的领域均有自己的势 , 占据一定的市场 , 其中KNX/EIB技术标准是楼宇控制领域的开放式标准,本项目也是采用KNX/EIB总线控制智能照明系统。

该总线技术可将诸多独立的控制环节如照明、窗帘、空调、通风、安防等集成于一个智能化的总体系统,而且在这个系统内,每个元器件都能实现独立或者集中的控制功能,该系统开放性好,通过OPC方式能够与大楼BMS系统兼容,便于维护管理,减少成本。

(1)大堂等处照明智能控制

大堂根据需要主要设置时钟/感应器自动控制,人工手动两种控制方式。

a: 时钟控制:按照时间段分布,设置“早晨(迎宾)模式、正常(工作)模式、下班(值班)模式、深夜(清扫)模式”等。针对每种不同的模式,开启不同的回路来满足各个模式的照度要求及灯光效果,如早晨(迎宾)模式,重点开启出入口及上班通道处筒灯、灯盘,与物业人员列队营造出一种欢迎的气氛,使上班人员感觉受到良好接待,心情愉悦、舒畅;正常(工作)模式下开启大部分天花筒灯,灯盘,以及装饰性灯带、雕塑射灯等,营造出美好的视觉效果,提升大楼的档次。

b: 感应器自动控制 在大堂天花靠外侧区域设置若干照度传感器,充分利用室外自然光来满足照明需求,当满足照度要求的情况下,可关闭部分靠窗回路,以节约电能

c:手动控制 在大堂服务台处设置一8键控制面板,以及一个触摸屏。方便在部分特殊情况如举办重大活动等时,作为一个自动控制外的辅助控制。

(2)办公室的照明智能控制

a: 普通大开间办公室

普通大开间办公室采用红外/移动感应器,照度感应器,以及智能控制面板等,为了白天充分利用太阳光,通过照度感应器打开或关闭平行于侧窗的灯具。红外/移动感应器可侦测到人员去留,如人长时间不在座位,可自动熄灭相应区域的灯具,达到节能的目的。

b: 董事长及总裁办公室

此类办公室是进行重要商谈与发号施令的地方,装修采用了较多的调光灯具,为创造出一个既庄重典雅,又积极进取的气氛,因此根据需要设置智能调光开关配以电子镇流器,另外同样设置智能面板,以及红外/移动感应器,满足节能要求。

(3)会议室照明智能控制

根据业主要求,为调控出多的灯光场景,将会议室各灯光回路进行细致的划分,同时采用调光。会议室场景按照功能要求,设有会议,报告,投影、讨论等场景:

a: 会议模式 重点打开会议桌上方线型灯,筒灯(),

调暗四周座位上方筒灯(60%),打开暗藏灯带,给宾客一种庄重严肃的会议气氛;

b: 报告模式 重点打开主席台上方灯具(),调暗四周座位上方筒灯(30%),打开暗藏灯带;

c: 投影模式 投影时将暗藏灯带关闭,排筒灯关闭,联动窗帘关闭;

d: 讨论/休息模式 将隐藏灯带打开,关闭光线较强的会议桌上方灯具,同时打开四周座位上方灯具,给会议人员一个轻松的环境;

(4)地下车库照明智能控制

地下车库采用时间/感应自动控制,同时辅以手动控制。在地下室使用移动感应器来侦测人员及车辆的去留,为了实现覆盖,移动传感器按探测半径均匀布置,并在每个入口处、必要的拐角处补充。一旦传感器被移动的车辆或人体触发,其相应区域照明就立即打开,并在5分钟后关闭。与此同时,电梯厅的出口处设置智能控制面板,作为自动控制的辅助手段。

 

4 智能照明的预期使用效果评估

1)减少投资,降耗节能,延长寿命节能是智能照明的势。据中国建筑节能年度报告分析,大型公共建筑照明能耗达20%~40%,办公照明的设备费用约占电气工程费用的1/10左右,因此,选择合理的照明方案,不但节约能源,还可以减少穿管布线施工的工作量。采用智能照明系统,管理者可以根据不同场合、不同的人流量,进行时间段、工作模式的细分,让不必要的照明自动关掉,让必要的照明在需要时自动开启,有效减少灯具的工作时间,节省能源消耗,并延长灯具的寿命。同时,系统还能充分利用自然光,通过电动窗帘和调光模块自动调节室内照度。

2)实现多种照明场景,改善光照环境,提高工作效率良好的工作环境是提高工作效率的必要条件。智能照明具有开关和调光两种控制方法,可有效地控制各种照明场所的平均照度值,从而提高照度的均匀性。同时,系统能根据不同的时间段及人们的不同需要,自动调节照度,以提供舒适的工作环境。

 

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

 

5.3产品选型

5.3.1开关驱动器

用于对设备进行开关控制的驱动器,具有延时、预设、逻辑控制、场景、阈值开关等功能,电气参数如下:

设备供电电压

21~30V   DC 12mA(max)

功率  <360mW

        操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

输出参数

110—250V   AC 50/60Hz

输出电流 16A

每路功率损耗 1.5W

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 35mm 轨道安装

 

5.3.2调光驱动器

2路0-10V调光器,可对每路进行回路开关控制并输出0-10V调光信号对具有0-10V调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能,电气参数如下:

设备供电电压

21~30V   DC 12mA(max)

功率  <360mW

       操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

输出参数

110—250V   AC 50/60Hz

输出电流 16A

每路功率损耗 1.5W

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 35mm 轨道安装

 

5.3.3传感器

传感器是一种能感受外界信号、物理条件(如光、移动)的设备装置,并将感应的信息传递给其它设备装置(如调光器、开关驱动器),电气参数如下:

设电电压

21~30V   DC   12mA(max)

功率  <360mW

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

嵌入式安装

 

5.3.4总线电源

KNX/EIB系统标准供电电源,为总线提供电压640mA 输出电流,多可以为 64 个设备供电,带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装,电气参数如下:

输入

85~260V   AC 50/60Hz

输出

标称电压 21—30V   DC

辅助电压 30V   DC

ASL100-P640/30 640mA

功率  <360mW

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 35mm 轨道安装

 

5.3.5智能面板

用于接受按键触动信号,可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:

设备电电压

21~30V  DC 12mA(max)

功率  <360mW

作指示

红色和绿色 LED 以及按键

入参数

外接输入 20V DC

护等级

IP  20 EN  60529

 

度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

装方式

标准 86 盒安装

 

5.3.6干接点输入模块

用于接受外部干接点信号输入,可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:

 

设备电电压

21~30V  DC 12mA(max)

功率  <360mW

作指示

红色和绿色 LED 以及按键

入参数

外接输入 20V DC

护等级

IP  20 EN  60529

 

 

 

 

度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

装方式

标准 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系统应用领域

 

5.6系统的控制势

(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,使得控制加方便智能,用户体验好;

(2)系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下,用户操作加安全、舒适;

(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改系统功能时,无需增加连接线,不需关闭整个系统,只需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。

5.7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。

 

 

 

6 结语

智能照明控制系统具备的集中智能化管理模式,为人们的办公和生活环境创造了为灵活多样、方便快捷的照明环境,系统在具体的工程中投入使用后,使整个建筑物的智能化管理水平大幅提升,为重要的是智能照明管理系统根据实际需要调整和控制灯光的模式大大节约了电能消耗,使整个照明系统加符合节能环保的要求。因此智能照明控制系统在未来将会有加广阔的应用景。

 

参考文献

1]张岳军吴明光. 智能照明总线主流协议综述 [J]. 中国照明电器 ,2005,(9):1-4

2钟小林. 某高层办公楼智能照明系统设计简析.

3安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版.

 

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