民用建筑電氣中智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用解析

張 超 (華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230001)

引言

近年來(lái),隨著智能建筑、智能家居、智能汽車、智能出行以及智能購(gòu)物等一系列智能化技術(shù)的普及應(yīng)用,極大便利了人們的生活,這些智能化技術(shù)的應(yīng)用離不開智能控制系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)可對(duì)生活家居、辦公場(chǎng)所、室外照明等進(jìn)行管理,使照明功耗更低,符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的綠色發(fā)展理念。

圖1 智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

1 智能照明控制系統(tǒng)概述

在民用建筑中,智能照明系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的時(shí)間、照度以及用途要求自動(dòng)控制照明,即該系統(tǒng)的中央處理器以及各控制區(qū)域能夠通過(guò)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接,根據(jù)外部環(huán)境的變化,自動(dòng)對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)和照度控制,實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的人性化管理,具有較高的節(jié)能效果。民用建筑中的智能照明控制系統(tǒng)一般是由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、輸入模塊、控制面板、人機(jī)界面以及智能傳感器等組成的。其中,調(diào)光模塊根據(jù)處理器發(fā)布的指令對(duì)輸出電壓的平均幅值進(jìn)行調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)燈光亮度的調(diào)整;開關(guān)模塊由繼電器組成,是電源的開關(guān),通過(guò)對(duì)電源的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的調(diào)控;輸入模塊的功能是接收相應(yīng)信號(hào),并將接收到的信號(hào)發(fā)送給處理器;智能傳感器則自動(dòng)探測(cè)光源周圍的環(huán)境,為照明控制提供數(shù)據(jù)支撐。

目前,智能照明控制系統(tǒng)已經(jīng)擁有較廣的市場(chǎng),并逐漸發(fā)展到數(shù)字智能時(shí)代,成為智能家居中不可或缺的組成部分,在社區(qū)照明、工業(yè)廠區(qū)以及民用建筑中獲得了廣泛應(yīng)用。

2 智能照明控制系統(tǒng)的功能及實(shí)施策略

2.1 中央集中控制利用

在智能照明控制系統(tǒng)中,中央處理器是重要的組成部分,其上面定制的監(jiān)控軟件能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)便操作且清晰明了的界面,用戶可以隨時(shí)修改任一照明控制箱上的參數(shù),對(duì)場(chǎng)景照明進(jìn)行監(jiān)管控制。

2.2 燈光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)

根據(jù)室內(nèi)亮度的不同,自動(dòng)控制燈具還可以實(shí)現(xiàn)自行關(guān)閉或開啟,或者自動(dòng)調(diào)節(jié)明暗度,保證在不同環(huán)境、不同狀態(tài)下的照明,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。照明亮度調(diào)節(jié)是利用計(jì)算機(jī)或微處理器調(diào)光控制裝置實(shí)現(xiàn)的,通過(guò)調(diào)光控制方式調(diào)節(jié)光的明暗度,能滿足人們對(duì)不同場(chǎng)景照明的需求。

2.3 場(chǎng)景營(yíng)造隨心選擇

用戶可以提前設(shè)定好不同場(chǎng)景,然后根據(jù)實(shí)際需求,選擇場(chǎng)景營(yíng)造。實(shí)際操作中,用戶可與幕布、投影儀以及燈光進(jìn)行聯(lián)動(dòng),營(yíng)造出自己需要的場(chǎng)景,如星空?qǐng)鼍?、?huì)議場(chǎng)景等。

2.4 照明時(shí)間表的控制

智能照明控制系統(tǒng)通常按照固定時(shí)間進(jìn)行控制,如路燈、庭院燈、建筑立面照明等,通過(guò)時(shí)鐘管理器對(duì)固定時(shí)間進(jìn)行控制,形成規(guī)則變化,滿足人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)照明的需求。針對(duì)一些不可預(yù)知時(shí)間表的控制,例如樓梯間的聲控?zé)粢约安糠中菹⑹耶?dāng)中的人員活動(dòng),可借助人體紅外感應(yīng)器或動(dòng)靜傳感器實(shí)現(xiàn)照明控制,即通過(guò)對(duì)人員活動(dòng)的感知實(shí)現(xiàn)燈光自由切換。

3 智能照明控制系統(tǒng)在民用建筑電氣中的應(yīng)用

3.1 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能控制

在民用建筑中安裝智能照明控制系統(tǒng),可以促使該建筑照明系統(tǒng)控制的全自動(dòng)化和智能化。在實(shí)際應(yīng)用中,照明系統(tǒng)可以提前進(jìn)行預(yù)設(shè),這樣就可以在預(yù)設(shè)的狀態(tài)下自動(dòng)運(yùn)行,并根據(jù)提前預(yù)設(shè)的時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行不同模式的切換。比如,在照明系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)臨近傍晚到達(dá)預(yù)設(shè)的時(shí)間后,智能照明控制系統(tǒng)就可以自動(dòng)由白天模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐雇磉\(yùn)行狀態(tài),并對(duì)該建筑內(nèi)部燈光的亮度進(jìn)行智能化調(diào)節(jié),即根據(jù)實(shí)際需要逐步調(diào)節(jié)燈光亮度的明暗。

智能照明控制系統(tǒng)還可以進(jìn)行探測(cè),然后通過(guò)中心智能控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無(wú)人區(qū)燈光的自動(dòng)關(guān)閉,而有人的區(qū)域燈光則會(huì)主動(dòng)調(diào)亮。同時(shí),該系統(tǒng)還可以通過(guò)編程,自動(dòng)對(duì)民用建筑中不同區(qū)域的光照度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),滿足該建筑不同場(chǎng)合下對(duì)于燈光明暗的要求。例如,民用建筑中靠近窗戶的位置,因?yàn)橛兄己玫淖匀徊晒鈼l件,建筑中設(shè)置的智能照明系統(tǒng)就可以巧妙利用自然光進(jìn)行照明,并對(duì)建筑中其他、光源明暗度進(jìn)行智能化調(diào)節(jié),從而保證將室內(nèi)照明系統(tǒng)光照度調(diào)節(jié)到最佳、水平。而當(dāng)遇到陰雨天氣時(shí),建筑中設(shè)置的智能照明系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)建筑室內(nèi)不同區(qū)域?qū)庹盏膶?shí)際需求進(jìn)行智能化調(diào)節(jié),使室內(nèi)照度達(dá)到合理狀態(tài),滿足人們對(duì)光照的需求(見圖2)。

圖2 智能照明控制系統(tǒng)示意圖

3.2 實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能降耗

民用建筑中設(shè)置智能照明控制系統(tǒng),通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化照明控制技術(shù),借助照明網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)信息設(shè)備,還能提升民用建筑照明系統(tǒng)能源管理水平的提升,從而有效避免電力能源的浪費(fèi),并降低該建筑照明系統(tǒng)的運(yùn)維費(fèi)用。

在實(shí)際生活中,在民用建筑中設(shè)置智能照明控制系統(tǒng),對(duì)建筑中的照明進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的控制,相較傳統(tǒng)人工控制方式的照明控制,可以減少電網(wǎng)電壓以及浪涌電壓等對(duì)建筑中照明燈具帶來(lái)的沖擊,這樣就能有效保護(hù)建筑中的燈具,從而延長(zhǎng)其使用壽命。而且,通過(guò)對(duì)建筑內(nèi)照明系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化控制,還能減少對(duì)電力能源的浪費(fèi)。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示,在民用建筑中設(shè)置智能照明控制系統(tǒng),可以節(jié)電20%以上,這就在很大程度上減少了民用建筑電力能源浪費(fèi)的現(xiàn)象,減少用電峰谷對(duì)電力企業(yè)電力供應(yīng)的壓力。例如,在廈門海滄區(qū),有180多棟樓宇實(shí)現(xiàn)了建筑夜景燈光的遠(yuǎn)程智能化管理,使該地區(qū)的夜景亮化與夜景智能化管理相輔相成,而且,樓宇夜景燈光的智能化管理,還對(duì)整片區(qū)域夜景亮化景觀進(jìn)行了有益的補(bǔ)充,在滿足夜景亮化的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)各樓宇夜景的分區(qū)與分組管理。同時(shí),因?yàn)樵搮^(qū)域使用的智能照明控制系統(tǒng)還預(yù)設(shè)了多種不同的景觀模式,能夠根據(jù)不同的情境需求進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,這樣也進(jìn)一步保障了夜景運(yùn)維管理的安全性和穩(wěn)定性,并極大提升了廈門市城市夜景亮化的形象。

3.3 實(shí)現(xiàn)環(huán)境的智能調(diào)節(jié)

在實(shí)際生活中,民用建筑采用的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)主要是日光燈,但根據(jù)相關(guān)研究顯示,這種日光燈通常會(huì)存在100Hz的閃動(dòng)頻率,如果人們經(jīng)常處于這種頻閃的環(huán)境當(dāng)中,極易出現(xiàn)頭腦發(fā)脹及眼睛干澀疲勞的現(xiàn)象,從而影響人們正常的休息和生活。而在民用建筑中應(yīng)用智能照明系統(tǒng),通過(guò)安裝可調(diào)光的電子鎮(zhèn)流器,能使照明燈光的工作頻率保持在40k Hz～70k Hz的范圍之內(nèi),從而解決頻閃對(duì)人們?cè)斐傻挠绊憜?wèn)題。同時(shí),在系統(tǒng)照明開啟的過(guò)程中,也能保證亮度的穩(wěn)定性,從而為人們創(chuàng)造出更加舒適、健康的生活環(huán)境。

此外,在智能照明控制系統(tǒng)中,還應(yīng)用現(xiàn)代化的電子技術(shù),對(duì)白熾燈、日光燈、水銀燈以及霓虹燈等照明工具進(jìn)行智能化調(diào)光。在實(shí)際運(yùn)用中,如果室外的光線比較充足,該系統(tǒng)就可以自動(dòng)將建筑內(nèi)部的照度調(diào)小,而當(dāng)室外的光線較弱時(shí),該系統(tǒng)就能夠自動(dòng)調(diào)大建筑內(nèi)部的照度。而且,在這一過(guò)程中,建筑內(nèi)部的照度還能始終趨于恒定值,這樣就可以最大化利用室外自然光,實(shí)現(xiàn)環(huán)境的智能調(diào)節(jié),從而最大限度上減少建筑照明系統(tǒng)的運(yùn)維成本,并滿足人們對(duì)超度的需求,有效提高人們的生活質(zhì)量。

4 民用建筑電氣中智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.1 合理選擇照明場(chǎng)所

當(dāng)前,我國(guó)的民用建筑大都是多層建筑、高層建筑和超高層建筑,內(nèi)部很多地方都需要進(jìn)行照明,如果全部應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng),會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)工作與施工建設(shè)的難度變大,同時(shí)也會(huì)極大提高工程的造價(jià)。因此,在民用建筑電氣中應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng),首先應(yīng)合理選擇照明的場(chǎng)所,實(shí)現(xiàn)在照明功能與經(jīng)濟(jì)成本上的平衡。在實(shí)際應(yīng)用中,可以在民用建筑中的展覽大廳、多功能廳、大堂、報(bào)告廳、指揮中心以及宴會(huì)廳等重要場(chǎng)所應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng),根據(jù)節(jié)能相關(guān)要求大型公共建筑的走廊、電梯廳等公共照明也應(yīng)設(shè)置智能照明控制系統(tǒng),而普通辦公室、病房、普通教室等部位設(shè)置普通開關(guān)控制照明燈具即可。

4.2 科學(xué)設(shè)計(jì)照明功能

在民用建筑中應(yīng)用智能照明系統(tǒng),還必須科學(xué)設(shè)計(jì)照明功能,既要滿足電工學(xué)和建筑學(xué)的要求,同時(shí)也能體現(xiàn)出一定的人文修養(yǎng)和藝術(shù)修養(yǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中,可以在民用建筑電氣的智能照明功能設(shè)計(jì)過(guò)程中,巧妙設(shè)置多個(gè)燈光回路,以保證每一條回路的負(fù)載量都不會(huì)超出相關(guān)規(guī)定的范圍。同時(shí),在進(jìn)行建筑燈光系統(tǒng)的設(shè)置時(shí),還應(yīng)確保其花紋、圖案與建筑的整體環(huán)境相協(xié)調(diào),從而凸顯出燈光設(shè)計(jì)的藝術(shù)效果。最后,智能照明控制系統(tǒng)還應(yīng)采取集中控制與分散控制等不同的方式,并能夠與BAS系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

4.3 科學(xué)選擇照明燈具

在民用建筑中應(yīng)用智能照明系統(tǒng),還應(yīng)該科學(xué)選擇照明燈具,從而保證其控制系統(tǒng)能夠靈活、穩(wěn)定運(yùn)行,并提升燈光照明的效果。在實(shí)際選擇中,應(yīng)盡量選擇節(jié)能環(huán)保、性價(jià)比高的照明燈具。

5 民用建筑電氣設(shè)計(jì)中智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的具體應(yīng)用

5.1 智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)中供電線路的具體設(shè)計(jì)要求

對(duì)于智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)中的供電線路應(yīng)選用耐火型,其是保障能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)發(fā)揮自身功能的關(guān)鍵因素,保證消防應(yīng)急照明系統(tǒng)能夠在突發(fā)火災(zāi)時(shí),依然可以持續(xù)供電,從而保證居民在逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)能夠有照明系統(tǒng)的指引。消防應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)的配電線路應(yīng)穿熱鍍鋅金屬管保護(hù)敷設(shè)在不燃燒體內(nèi),在吊頂內(nèi)敷設(shè)的線路應(yīng)采用耐火導(dǎo)線穿采取防火措施的金屬導(dǎo)管保護(hù)。當(dāng)民用建筑的高度大于100m 時(shí),要求智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)最少應(yīng)該能夠維持90min的供電時(shí)間。

5.2 智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)中燈具的具體選擇要求

想要保證民用建筑電氣設(shè)計(jì)中智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,燈具的選擇是關(guān)鍵,所選擇的燈具應(yīng)該能夠與疏散標(biāo)志相結(jié)合,從而保證能夠正確指引居民逃出火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)燈具的具體選擇要求,先是對(duì)光源類型的要求。智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)內(nèi)的燈具必須能夠瞬時(shí)點(diǎn)亮,能夠被遠(yuǎn)程操控,在選擇的時(shí)候,LED 燈具是最佳選擇。智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的光源類型應(yīng)該選擇節(jié)能光源的燈具,燈具的色溫不應(yīng)低于2700K,應(yīng)選用A 型燈具。需要注意的是在室外或地面上設(shè)置的消防應(yīng)急燈其防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP67。

在進(jìn)行燈具選擇時(shí),燈具的容量也很重要,智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)中,疏散燈主要有兩種類型,包括照明燈和指示燈,對(duì)于兩種類型燈的供電電壓要求,一般是直流電36V 的安全電壓,并且對(duì)于燈具的功率而言,應(yīng)急照明燈具應(yīng)該保證在5～10W,應(yīng)急疏散指示燈應(yīng)該保證在1～3W。這樣才能夠做到低耗高效,從而保證智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)更加安全可靠。

5.3 智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)中通信的具體設(shè)計(jì)要求

智能型應(yīng)急照明控制器應(yīng)設(shè)置在消防控制室內(nèi),任一臺(tái)應(yīng)急照明控制器直接控制燈具的數(shù)量不應(yīng)大于3200只。智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)應(yīng)能與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通信,自動(dòng)獲取火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)信息或消防聯(lián)動(dòng)信號(hào),系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài),該系統(tǒng)一般采用集中電源集中控制型,系統(tǒng)可24小時(shí)不間斷的對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢,保證了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài),避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)的逃生盲區(qū),此外,通過(guò)和消防報(bào)警設(shè)備的聯(lián)動(dòng),獲悉現(xiàn)場(chǎng)火警信息,正確調(diào)整逃生方向,使逃生人員“安全、準(zhǔn)確、迅速”地選擇安全通。每臺(tái)設(shè)備及燈具均具有獨(dú)立地址碼及控制芯片,可與控制器通過(guò)總線進(jìn)行通信,真正實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)式”控制,而非“段式”控制。

結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)家對(duì)智慧城市的建設(shè)要求越來(lái)越高,智能照明控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中。我們應(yīng)不斷提升智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和施工效果,讓城市更美麗,為居住者創(chuàng)造良好的居住環(huán)境,更好地滿足廣大居民的需求。