智能照明控制系統(tǒng)在金融寫字樓中的應(yīng)用

程培新 / 劉莉馨

1. 中國建筑設(shè)計(jì)研究院 北京 100044；2. 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，北京100048

1 引言

隨著科技的飛速發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對于居住環(huán)境提出了更高的要求。越來越多的智能建筑相繼涌現(xiàn)。人們在享受智能化帶來的便利的同時(shí)，也面臨著能源緊缺的窘境。眾所周知，智能建筑的能耗主要包括采暖、空調(diào)、供熱、照明、家用電器等的能耗，照明能耗在建筑能耗中所占比例較大，往往是僅次于空調(diào)的一個(gè)能耗大戶。在當(dāng)今全社會(huì)都主張節(jié)能的大背景下，降低建筑能耗刻不容緩。因此照明節(jié)能作為建筑節(jié)能的一個(gè)重要組成部分得到了廣泛的關(guān)注。

2 智能照明控制系統(tǒng)及其優(yōu)勢

建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)有很多方法。例如選用合適的燈具及其附件，合理利用自然光等等。在這些節(jié)能設(shè)計(jì)的方法中，采用合理有效的照明控制方式是非常重要的。照明控制方式按照其實(shí)現(xiàn)方式可分為傳統(tǒng)照明控制、基于DDC的自動(dòng)照明控制和智能照明控制。

2.1 傳統(tǒng)照明控制方式

傳統(tǒng)照明控制方式以照明配電箱通過手動(dòng)串聯(lián)在照明回路中的開關(guān)面板來控制照明燈具的通斷，或通過在回路中串入接觸器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。這種傳統(tǒng)的控制方式相對簡單、有效、直觀，但它過多依賴于人員的手工操作。整個(gè)系統(tǒng)控制過于分散，過分強(qiáng)調(diào)“點(diǎn)對點(diǎn)”控制，對于功能場景的要求很難滿足，管理的自動(dòng)化程度較低。燈具的點(diǎn)亮和熄滅完全依靠人為判斷，一旦線路出現(xiàn)問題，因開關(guān)接通、關(guān)斷的是220V電壓，故而有可能直接危及人身安全。此外，傳統(tǒng)照明控制方式對燈只有開和關(guān)的控制，節(jié)能效果較差，后期維護(hù)和改造投入較大。

2.2 基于DDC的自動(dòng)照明控制

基于DDC的自動(dòng)照明控制是將照明控制納入建筑物自動(dòng)控制（BA）系統(tǒng)中，是以電氣觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制、定時(shí)通斷、中央監(jiān)控等功能。相對于傳統(tǒng)照明控制方式，該方式可以輕松實(shí)現(xiàn)燈具的遠(yuǎn)距離集中控制，同時(shí)，整合到BA系統(tǒng)中以后，可以通過BA系統(tǒng)對相關(guān)燈具的狀態(tài)（開啟/關(guān)閉）進(jìn)行監(jiān)控。但由于本身對BA系統(tǒng)的依賴性，一旦BA系統(tǒng)出現(xiàn)問題，照明燈具的控制就會(huì)相應(yīng)的受到影響，這顯然無法滿足人們對于便捷、高效、多樣化照明的要求。

2.3 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)使照明調(diào)光、場景設(shè)置、用電負(fù)荷控制、通風(fēng)供熱等調(diào)控實(shí)現(xiàn)智能化，是一種標(biāo)準(zhǔn)的總線控制系統(tǒng)。通過總線將各個(gè)智能元件相連接，根據(jù)外界環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)總線中各元件的狀態(tài)，既可使各個(gè)元件有機(jī)的結(jié)合在一起，又可使各個(gè)元件獨(dú)立運(yùn)行，從而保證了系統(tǒng)中各個(gè)元件實(shí)現(xiàn)智能化，達(dá)到提高管理效率，減輕工作人員負(fù)擔(dān)，高效節(jié)能等目的。

因采用總線結(jié)構(gòu)，故布線十分簡單，無需大量電纜敷設(shè)和復(fù)雜的控制設(shè)計(jì)。采用模塊化結(jié)構(gòu)，模塊帶有微處理器，將原來的集中控制系統(tǒng)發(fā)展為分布式系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可靠性和靈活性大大提高，降低了元件出現(xiàn)問題時(shí)系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)性。

鑒于上述優(yōu)勢，智能照明控制系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用于照明設(shè)計(jì)中。

3 智能照明控制系統(tǒng)在金融寫字樓中的應(yīng)用

3.1 工程概況

本工程屬于一類超高層金融寫字樓，總建筑面積約16萬m2，其中地上建筑面積約13萬m2，由一座43層的金融寫字塔樓A座和一座包括交易大廳、多功能廳、商業(yè)等建筑的配套5層（局部7層）綜合樓B座組成。A座與B座之間設(shè)一座4層通高的大堂。地下室共3層，建筑面積約3萬m2，主要為停車場和設(shè)備用房。其中，地下1層設(shè)銀行金庫及運(yùn)鈔車庫等，地下2層局部設(shè)商業(yè)，與地鐵商業(yè)連通。主樓采用外筒為鋼桁架筒、內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒所形成的混合結(jié)構(gòu)體系。附樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。

3.2 設(shè)計(jì)構(gòu)想及其實(shí)現(xiàn)

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，對不同時(shí)間、不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和管理，根據(jù)不同場景、不同的人流量，進(jìn)行時(shí)間段、工作模式的細(xì)致劃分，關(guān)掉不必要的照明，需要時(shí)自動(dòng)開啟，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。智能照明控制系統(tǒng)通過對該金融寫字樓實(shí)現(xiàn)燈光場景自動(dòng)控制、燈光定時(shí)、分時(shí)自動(dòng)控制、根據(jù)外界環(huán)境進(jìn)行亮度控制、集中控制及監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)照明控制的智能化，達(dá)到節(jié)能的目的。

本項(xiàng)目采用的智能照明控制系統(tǒng)主要是對各個(gè)公共區(qū)域的燈光照明、風(fēng)機(jī)盤管、電動(dòng)百葉等進(jìn)行智能化的控制，需要用到智能照明控制的場所主要有：商業(yè)中庭、大堂、餐廳、大型會(huì)議廳、辦公區(qū)、走廊、樓梯間及前室、地下車庫、室外照明及航空障礙燈照明等。

（1）商業(yè)中庭、大堂

商業(yè)中庭和大堂有躍層，屬于大空間場所，設(shè)計(jì)時(shí)采用智能照明控制系統(tǒng)較為方便?？紤]到商場的營業(yè)時(shí)間一般在9:00～22:00點(diǎn)左右，尤其以晚飯后和節(jié)假日顧客量大，因此預(yù)先設(shè)置好一些狀態(tài)，分時(shí)控制。在白天光線充足、客流不是很大的情況下，適當(dāng)調(diào)暗或者關(guān)閉一些燈；在客流量大，購物集中的時(shí)間段，開啟所有照明，將光照度自動(dòng)調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)定的水平。需注意的是一定要保證柜臺等處的局部照明。關(guān)門后自動(dòng)關(guān)閉燈光，只留下一些用于疏散使用的長明燈作應(yīng)急照明使用。

（2）餐廳

餐廳是人們用餐休息的場所。由于用餐時(shí)間相對集中，因此在用餐準(zhǔn)備階段開啟筒燈，供服務(wù)人員準(zhǔn)備飯菜使用。在就餐時(shí)段將燈光調(diào)亮并開啟餐廳主燈，就餐時(shí)尤其強(qiáng)調(diào)局部照明效果，注意對色溫的控制，營造和諧的就餐環(huán)境。

（3）大型會(huì)議廳

大型會(huì)議廳作為舉辦各種大型會(huì)議、學(xué)術(shù)活動(dòng)及重要活動(dòng)的場所，對照明要求較高，根據(jù)要求應(yīng)當(dāng)采用智能照明控制系統(tǒng)。預(yù)先設(shè)置好一些場景模式，將調(diào)光、分時(shí)控制、分區(qū)控制、照明與投影幕、音響等設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制等相結(jié)合，營造良好的會(huì)議氛圍。大型會(huì)議廳照明主要由主席臺筒燈、投光燈、射燈，聽眾席的筒燈、燈帶、座椅牌號燈和腳燈，立柱的壁燈構(gòu)成。①報(bào)告模式：突出主席臺，聽眾席的燈應(yīng)當(dāng)分區(qū)域調(diào)亮或調(diào)暗，打開或關(guān)閉。投影儀及投影幕與主席臺各種不同效果的燈進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。②互動(dòng)交流模式：臺上臺下互動(dòng)，燈要求全部打開。③備場、退場模式：在備場或退場時(shí)打開相應(yīng)照明。④清掃模式：供工作人員使用的場景，只需打開幾路基本照明供清掃會(huì)場使用。

（4）辦公區(qū)

辦公區(qū)是該工程的主體，A區(qū)地上部分核心筒外圍幾乎全是辦公區(qū)。因此本工程智能照明控制系統(tǒng)控制的重點(diǎn)就在此處。在寫字樓內(nèi)，可以利用智能照明控制系統(tǒng)的時(shí)間控制功能，實(shí)現(xiàn)燈光的自動(dòng)控制。根據(jù)上下班對辦公區(qū)進(jìn)行分時(shí)控制。在工作時(shí)間開始前，可以預(yù)先打開辦公區(qū)的空調(diào)，使其工作于預(yù)先設(shè)置的工作狀態(tài)，這樣比人員都來后再開啟要節(jié)能。在工作時(shí)間段，通過在辦公區(qū)域設(shè)置主動(dòng)式探測器進(jìn)行感應(yīng)并根據(jù)環(huán)境照度控制燈光及風(fēng)機(jī)盤管電源，實(shí)現(xiàn)有人時(shí)自動(dòng)開燈開空調(diào)，無人時(shí)自動(dòng)延時(shí)關(guān)燈關(guān)空調(diào)，根據(jù)人多人少確定開燈的數(shù)量的功能。下班或節(jié)假日有人加班可以切換到手動(dòng)控制模式?？紤]到辦公區(qū)為開敞辦公并且在建筑上采用玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，可將辦公區(qū)劃分為若干區(qū)域，根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)整所控區(qū)域的開燈數(shù)量，進(jìn)行分區(qū)控制。根據(jù)辦公區(qū)內(nèi)的溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)，智能照明控制系統(tǒng)可對空調(diào)、電動(dòng)窗簾、百葉等進(jìn)行控制。天熱或者室外光照較強(qiáng)時(shí)合上百葉遮擋陽光，這也可防止空調(diào)溫度過高，降低空調(diào)能耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。利用亮度傳感器感知某區(qū)域的亮度后自動(dòng)調(diào)光，鄰近窗戶的區(qū)域可以充分利用自然光。在滿足照度要求的前提下，關(guān)閉靠近窗戶的一路照明。辦公室各個(gè)入口處分別安裝智能面板，也可以對辦公區(qū)域進(jìn)行手動(dòng)控制，通過定時(shí)器，可以對空調(diào)、照明進(jìn)行定時(shí)控制。實(shí)現(xiàn)對空調(diào)溫度和風(fēng)速的調(diào)節(jié)。

需要指出的是，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中，配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100Hz的頻率閃動(dòng)，這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞、降低工作效率。而智能照明控制系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高頻率（40kHz～70kHz），不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時(shí)的亮度不穩(wěn)定。不僅能調(diào)光的亮和暗，還能調(diào)節(jié)光色，從而為員工創(chuàng)造出良好的工作環(huán)境。

（5）走廊、樓梯間及前室

采用自動(dòng)照明控制，在非主要使用時(shí)段，通過紅外探測器感知人的存在，有人時(shí)燈亮?；蛘呤褂寐暱亻_關(guān)，設(shè)置燈延時(shí)關(guān)閉。無人時(shí)關(guān)閉或人少時(shí)調(diào)暗燈關(guān)，只保證最基本的照度要求，疏散通道的燈在火災(zāi)時(shí)，由消防控制室自動(dòng)點(diǎn)亮。走廊也可以設(shè)置就地控制的開關(guān)。疏散樓梯間及其前室照明100%為應(yīng)急照明，疏散走廊50%為應(yīng)急照明?？刂浦鳈C(jī)設(shè)在消防控制室。應(yīng)急照明平時(shí)采用就地控制或由建筑設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，火災(zāi)時(shí)由消防控制室強(qiáng)制切電，自動(dòng)控制點(diǎn)亮全部應(yīng)急照明燈，出口標(biāo)志燈、疏散指示燈、疏散走道應(yīng)急照明、封閉樓梯間及其前室、消防電梯前室等處的應(yīng)急照明由配電箱內(nèi)設(shè)備集中控制。

（6）地下車庫

地下汽車庫等公共場所的照明采用照明配電箱就地控制并納入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理。一般采用50%照明或100%調(diào)暗后照明。地下車庫由于層高，管道較多，燈具維護(hù)不便，智能照明因采用了較為科學(xué)合理的控制方法，能夠延長燈具的使用壽命，也為后期維護(hù)帶來便利。

（7）室外照明及航空障礙燈照明

室外照明是指建筑物立面景觀照明，利用各種光源的特點(diǎn)和燈具產(chǎn)生的效果，結(jié)合建筑物的特點(diǎn)及周邊環(huán)境，創(chuàng)造出夜景下建筑獨(dú)特的照明效果。傳統(tǒng)室外照明控制使用一個(gè)強(qiáng)電配電箱，安裝普通定時(shí)器的方式實(shí)現(xiàn)燈具的開啟和關(guān)閉，在控制的準(zhǔn)確性、操作的便捷性和控制的靈活性方面有一些不足。智能照明控制系統(tǒng)可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分時(shí)段的控制，按照預(yù)先設(shè)置的平時(shí)場景、節(jié)假日場景以及重大節(jié)日等不同場景模式進(jìn)行控制。

根據(jù)《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求，本工程分別在60.9m、100.9m、140.9m、186.9m（屋頂），四角位置設(shè)置航空障礙標(biāo)志燈，航空障礙標(biāo)志燈的控制納入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，并根據(jù)室外光照及時(shí)間自動(dòng)控制。

4 結(jié)論

本文對比了目前幾種照明控制的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合某金融寫字樓照明設(shè)計(jì)實(shí)例，對智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹和應(yīng)用。智能照明控制系統(tǒng)由于采用了紅外、亮暗、溫度等傳感器，定時(shí)開關(guān)、調(diào)光模塊的可調(diào)光技術(shù)和智能化的運(yùn)行模式，使得整個(gè)照明系統(tǒng)可以按照經(jīng)濟(jì)有效的最佳方案準(zhǔn)確運(yùn)作，不但大大降低了運(yùn)行的管理費(fèi)用，提高了管理效率，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，而且最大限度的節(jié)約了能源，延長了燈具的使用壽命，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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