淺談智能照明控制系統(tǒng)在上海某車庫(kù)中的應(yīng)用
趙娜
安科瑞電氣股份有限公司
摘要：以上海香梅花園 5 期車庫(kù)為例, 介紹了智能照明控制系統(tǒng)在地下車庫(kù)應(yīng)用設(shè)計(jì) , 由此既能保證車庫(kù)照明符合家制定的照度標(biāo)準(zhǔn), 又能夠獲得佳的節(jié)能效率。雖然目該系統(tǒng)尚處于設(shè)計(jì)階段, 但根據(jù)測(cè)算, 該系統(tǒng)整體性價(jià)比和節(jié)能效率較高, 旦投入運(yùn)營(yíng), 每年將可節(jié)約電費(fèi)超過 17 萬(wàn)元, 項(xiàng)目投資可在 2 年內(nèi)回收。如果這項(xiàng)技術(shù)獲得推廣應(yīng)用, 將可為家和企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞：照明節(jié)能；智能照明控制；調(diào)光電子鎮(zhèn)流器；照度控制
0.言
隨著中經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源緊張這問題日益突出，能源安全逐漸上升到個(gè)家的戰(zhàn)略高度。
家在“十五”規(guī)劃中特別制定了個(gè)重要目標(biāo)就是———單位 GDP 能源消耗比“十五”期末減少 20%。 好的節(jié)能減排的措施是節(jié)電。由于照明用電占據(jù)整個(gè)發(fā)電量的 25%～30%，城市公共照明在我照明耗電中占 30%的比例，約 439 億 kW·h，以平 均電價(jià) 0.7 元 /kW·h 計(jì)算，1 年開支 307 億元。隨著城鄉(xiāng)建設(shè)的發(fā)展，照明用電量正已每年 15 %的速度遞增，照明節(jié)能任務(wù)十分艱巨。就以上海香梅花園5期的地下車庫(kù)為例，該車庫(kù)擁有 200 多個(gè)停車位，設(shè)計(jì)安裝雙管日光燈 300 多套、單管日光燈 230 多套，共計(jì) 830 多支的日光燈。如果全部采用傳統(tǒng)的 36 W T8 熒光燈和電感式鎮(zhèn)流器，按每套日光燈消耗的功率為 48 W 計(jì)算，可以估算出每年僅車庫(kù)照明項(xiàng)需要交納的電費(fèi)為：48(W)×24(h)×365(d)×830(套)×0.876 (元 / 度)/1000= 305723(元)
上海香梅花園 5 期(見圖 1)個(gè)地下車庫(kù)每年需支付電費(fèi)超過 30 萬(wàn)元，如果加上幾期的地下車庫(kù)，那每年僅地下車庫(kù)照明所需支付的電費(fèi)就將超過100 萬(wàn)元，照明電費(fèi)已經(jīng)成為小區(qū)物業(yè)管理中個(gè)非常沉重的負(fù)擔(dān)。因此，照明節(jié)能不僅具有良好的社會(huì)意義，還具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
圖 1 上海香梅花園 5 期地下停車庫(kù)平面圖
1 智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
根據(jù)香梅花園 5 期車庫(kù)的特點(diǎn)，我們與設(shè)計(jì)院共同設(shè)計(jì)出個(gè)智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用于
車庫(kù)的照明管理。我們的設(shè)計(jì)思想是：
(1)全部采用標(biāo)準(zhǔn)的 28 W T5 三基色日光燈替代傳統(tǒng)的 36 W T8 日光燈。
(2)所有日光燈均配備可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。根據(jù)燈具類型，配置“拖”或“拖二”可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。
(3)主干道采用被動(dòng)紅外移動(dòng)探測(cè)器對(duì)過往車輛進(jìn)行探測(cè)，當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，智能照明控制系統(tǒng)自動(dòng)把主干道上的日光燈功率調(diào)節(jié)到滿功率的 70%(即每支日光燈消耗功率為 19.6 W)。由于主干道全部采用雙管日光燈，因此，在這種情況下，地面照度將超過100 lx，確保能夠?yàn)橛脩籼峁﹤€(gè)明亮的通行環(huán)境。
(4)當(dāng)主干道處于空閑狀態(tài)時(shí)，智能照明控制系統(tǒng)自動(dòng)將日光燈調(diào)節(jié)到滿功率的 50%(即每支日光燈功率為 14 W)，確保地面照度能夠滿足家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(地面照度不低于 75 lx)。
(5)在停車位安裝照度傳感器，智能照明控制系統(tǒng)自動(dòng)將此區(qū)域的照度調(diào)節(jié)到 75 lx，滿足家標(biāo)準(zhǔn)要求。根
據(jù)測(cè)量，這時(shí)日光燈(單管)平均消耗功率為 18 W，加上可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器消耗功率，每套燈具功率為 22.5W。
(6)智能照明控制系統(tǒng)中的照度控制模塊通過 RS485通訊接口，與車庫(kù)管理中心的電腦連接，管理人員可以通過電腦掌握當(dāng)?shù)恼彰鳡顟B(tài)。旦發(fā)生特殊情況，管理人員還可以通過電腦直接控制每個(gè)區(qū)域的日光燈照明亮度。
2 節(jié)能效率測(cè)算
按照上述設(shè)計(jì)，假設(shè)主干道每天有車輛來(lái)往的時(shí)間為 8 h，可以測(cè)算出采用智能照明控制系統(tǒng)后的節(jié)能效率。
(1)主干道每天有車輛來(lái)往時(shí)，照明設(shè)備需消耗電能為：每支日光燈功耗為 19.6 W，每個(gè)“拖二”可調(diào)電子光鎮(zhèn)流器功耗為 8 W，套雙管日光燈每小時(shí)功耗為：19.6 W×2+ 8 W= 47.2 W
300 套雙管日光燈，1 d 消耗的電能為： 47.2 W ×8(h) ×300(套) / 1000=113.28 (kW·h/d)
(2)主干道每天空閑時(shí)，照明設(shè)備需消耗電能為： 每支日光燈功耗為 14 W，每個(gè)“拖二”可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器功耗為 8W，套雙管日光燈每小時(shí)功耗為：14 W×2+8 W= 36 W
300 套雙管日光燈，1 d 消耗的電能為： 36 W×16(h)×300(套)/1000=172.8 (kW·h/d)
(3)停車區(qū)域照明設(shè)備每天需消耗電能為： 每支日光燈功耗為 18 W，每個(gè)“拖”可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器功耗為 4.5W，套單管日光燈每小時(shí)功耗為：18 W+4.5 W= 22.5 W
230 套單管日光燈，天消耗的電能為： 22.5 W×24(h)×230(套)= 124.2 (kW·h/d)
(4)采用智能照明控制系統(tǒng)后，整個(gè)車庫(kù)每天耗電：113.28+172.8+124.2=410.28 (kW·h/d)
(5)采用傳統(tǒng) 36 W T8 日光燈和電感鎮(zhèn)流器時(shí)，整個(gè)車庫(kù)每天耗電： 48W×24(h)×830(套)/1000=956.16 (kW·h/d)
(6)節(jié)能效率：(956.16-410.28) / 956.16×*= 57.1%
(7)每年可節(jié)約電費(fèi)：305 723 ×57.1%= 174 567 (元 / 年)
從上述分析可以看出，通過技術(shù)革新，采用新的智能照明控制系統(tǒng)后，上海香梅花園 5 期地下車庫(kù)
每年支付的電費(fèi)將從 30.5 萬(wàn)元下降到 13 萬(wàn)元，節(jié)約電費(fèi) 17.5 萬(wàn)元。這不僅可以為企業(yè)節(jié)省大量電費(fèi)支
出，還由此帶來(lái)的系列社會(huì)效益。
3 智能照明控制系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)控制方式比較：傳統(tǒng)控制采用人工控制方式， 必須路路地開或關(guān)。對(duì)于很多地下車庫(kù)而言，不
管有人無(wú)人，都處于打開狀態(tài)。有些企業(yè)節(jié)能措施做得好的，也就是到晚上 6：00 或 7：00 以后，人工關(guān)閉 部分照明燈具，其余部分即使沒人，照樣直打開。嚴(yán)重浪費(fèi)電能，而且這個(gè)問題是無(wú)法解決的。 智能照明控制系統(tǒng)，能夠通過傳感器探測(cè)，感知是否有人使用。當(dāng)有人使用時(shí)，通過低壓小信號(hào)控制，將相應(yīng)區(qū)域調(diào)亮。無(wú)人使用時(shí)又調(diào)節(jié)到家規(guī)定的低照度，大幅度提高電能使用效率。
(2)照明方式比較：傳統(tǒng)控制方式單，只有開和關(guān)。傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器由于工作頻率低，產(chǎn)生頻閃，據(jù)調(diào)查日光燈頻閃也是造成我青少年近視的個(gè)重要原因。智能照明控制系統(tǒng)采用調(diào)光方式，避免開關(guān)操作硬啟動(dòng)對(duì)燈具壽命的影響。同時(shí)，電子鎮(zhèn)流器工作頻率高，解決頻閃問題，照明舒適度大大高于傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器。燈具壽命也將延長(zhǎng) 2～4 倍，降低物業(yè)管理中的維護(hù)費(fèi)用。
(3)管理方式比較：傳統(tǒng)控制對(duì)照明的管理是人為化的管理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。智能照明控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化，通過分布式網(wǎng)絡(luò)，只需 1 臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。操作人員只需輕敲鍵盤，就可以對(duì)每個(gè)區(qū)域的照明進(jìn)行控制，同時(shí)還可以通過電腦及時(shí)掌握整個(gè)系統(tǒng)的照明狀態(tài)。并能輕而易舉地實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、場(chǎng)景控制等多種智能方式，把照明節(jié)能效率發(fā)揮到佳狀態(tài)。
(4)節(jié)能方式比較：未采用智能照明控制系統(tǒng)的車庫(kù)，大部分采取拆卸日光燈的作法來(lái)實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。 采用這種的問題是，車庫(kù)地面照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，有的車庫(kù)地面照度甚至低于 30 lx。照度不足容易導(dǎo)致駕駛員誤判，引發(fā)事故發(fā)生，并容易激起物業(yè)管理人員與業(yè)主之間的矛盾。采用智能照明控制系統(tǒng)后，車庫(kù)保持 合適的照度。當(dāng)車輛來(lái)往時(shí)，主干道會(huì)非常明亮，避免事故的發(fā)生，節(jié)能效率還高于拆卸燈具的方式。
(5)設(shè)備性價(jià)比：很多人不愿意采用智能照明控制系統(tǒng)的重要原因是擔(dān)心系統(tǒng)的價(jià)格過高。實(shí)際上這種擔(dān)心是多余的，根據(jù)測(cè)算，當(dāng)上海香梅花園 5 期車庫(kù)建設(shè)完成后，每年可以節(jié)約電費(fèi)為 17.4 萬(wàn)元，而采用智能照明控制系統(tǒng)所增加的費(fèi)用不到 34 萬(wàn)元，也就意味著系統(tǒng)運(yùn)行 2 年后，僅僅通過電費(fèi)的節(jié)約，就可以收回全部建設(shè)投資。
4.安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線)是該總線技術(shù)的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的2*2*0.8EIB BUS總線(即KNX總線)作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到起并組成套完整的控制系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制，又可實(shí)現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論可連接控制模塊數(shù)量達(dá)580000多個(gè)。
安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。
4.2系統(tǒng)工作原理示意圖
4.3產(chǎn)品選型
4.3.1開關(guān)驅(qū)動(dòng)器
用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)器，具有延時(shí)、預(yù)設(shè)、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開關(guān)等功能，電氣參數(shù)如下：
4.3.2調(diào)光驅(qū)動(dòng)器
2路0-10V調(diào)光器，可對(duì)每路進(jìn)行回路開關(guān)控制并輸出 0-10V 調(diào)光信號(hào)對(duì)具有 0-10V 調(diào)光接口的燈具進(jìn)行調(diào)光,具有開關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數(shù)如下：
4.3.3傳感器
傳感器是種能感受外界信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、移動(dòng))的設(shè)備裝置，并將感應(yīng)的信息傳遞給其它設(shè)備裝置(如調(diào)光器、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器)，電氣參數(shù)如下：
4.3.4總線電源
KNX/EIB 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)供電電源，為總線提供電壓640mA 輸出電流，至多可以為 64 個(gè)設(shè)備供電，帶總線復(fù)位、 過流指示和短路保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，電氣參數(shù)如下：
4.3.5智能面板
用于接受按鍵觸動(dòng)信號(hào)，可通過區(qū)分短按與長(zhǎng)按并結(jié)合不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能，電氣參數(shù)如下：
4.3.6干接點(diǎn)輸入模塊
用于接受外部干接點(diǎn)信號(hào)輸入，可通過不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能，電氣參數(shù)如下：
4.4系統(tǒng)功能
(1)光照度(需要配照度傳感器)監(jiān)測(cè)，對(duì)利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進(jìn)行照明控制和調(diào)節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；
(2)公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器，并結(jié)合智能控制面板，實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景照明控制，盡可能較少燈具點(diǎn)亮?xí)r間；
(3)樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測(cè)控制；
(4)設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制；
(5)室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時(shí)控的集中控制方式；
(6)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實(shí)時(shí)顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；
(7)應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；
4.5系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域
4.6系統(tǒng)的控制勢(shì)
(1)系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的燈光、空調(diào)及窗簾等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，使得控制加方便智能，用戶體驗(yàn)好；
(2)系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶操作加安全、舒適；
(3)系統(tǒng)在實(shí)施過程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來(lái)自動(dòng)控制燈光，減少能源消耗，達(dá)到很好的節(jié)能效果；
(4)系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu)，搭建簡(jiǎn)單靈活，系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響，可獨(dú)立工作，可靠性高；
(5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動(dòng)感應(yīng)控制，定時(shí)控制，場(chǎng)景控制和集中控制等，控制方式靈活；
(6)系統(tǒng)的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程集中控制等功能，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí)，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；
(7)升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或改系統(tǒng)功能時(shí)，無(wú)需增加連接線，不需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，只需改設(shè)備參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，維護(hù)方便，操作簡(jiǎn)單；
(8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在出現(xiàn)消防報(bào)警時(shí)，強(qiáng)制打開應(yīng)急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)，提高了建筑的安全性。
4.7安科瑞組網(wǎng)方案
智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，擴(kuò)展方便，當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時(shí)，各設(shè)備以樹形枝狀延伸，構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠(yuǎn)、范圍較大時(shí)，用支線耦合器組成多條支路，構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠(yuǎn)、范圍很大時(shí)，用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。
5.結(jié)語(yǔ)
“科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力”。在家不斷倡導(dǎo)節(jié)能降耗的今天，這句話就顯得尤為重要。只有勇于進(jìn)取，敢于采用新技術(shù)、新成果，才能獲得佳的節(jié)能效率。實(shí)踐將會(huì)證明，在采用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)后，不僅可以實(shí)現(xiàn)大比例節(jié)電，還能為企業(yè)節(jié)約了大量的資金，舉多得。
參考文獻(xiàn)
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[4]安科瑞智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品選型手冊(cè).2018.8版
作者簡(jiǎn)介：趙娜，女，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄苷彰骺刂葡到y(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用
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