智能照明控制系統在高校圖書館照明節能設計中的應用

摘  要: 簡要介紹了種新型的智能照明控制系統，論述了其系統特點和系統組成；結合該系統對某高校圖書館進行了照明節能設計。工程應用表明，該系統在公共建筑節能中。

關鍵詞: 高校；圖書館；智能照明控制系統；照明節能

0  引言

    照明耗電在各總發電量中都占有很大的比例，根據2004年家住房和城鄉建設部的統計，我照明耗電約占全發電總量的10%~12%。對些照明時間較長、照明場所較多的機構，如高等學校，其照明耗電占本單位所有耗電的約40%。因此，在保證照明質量的提下，實施照明節能措施，可節約能源，產生明顯的經濟效益。

    照明節能設計是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的提下，減少照明系統中光能的損失，大限度地利用光能。通常使用的節能措施有以下幾種：

（1）按照GB/T50034—2004《建筑照明設計標準》規定的各種場所的照度標準、照明功率密度值。

（2）充分利用自然光。

（3）選用高光效、顯色性好的光源，擇配光合理、安全高效的燈具，推廣低能耗、性能的光源用電附件。

（4）合理選擇照明控制方式，如采用智能照明控制系統等。

    目的設計中，種和三種方法般都能達到，二種方法需要電氣設計人員和建筑專業協調，并且需要考慮建筑的立面效果，實際執行中有定難度。四種方法僅需合理采用新技術，合理布置系統，即能達到理想效果。

    目，我高校圖書館大部分仍采用傳統的控制方式，即在配電箱內由開關斷路器完成。圖書館的性質決定了其人流量較集中時間段為9：00～11：00、14：00～17：00、19：00～22：00，其余時間人數較少。圖書館的閱覽室管理員和電氣管理人員通常是分開的，因此在圖書館使用人數較少時，便造成巨大的能源浪費。2008年我南方的大雪更暴露了我在能源上存在的缺陷，因此有必要進行照明的節能設計。

   本次設計以某高校圖書館的照明設計為例，來介紹智能照明控制系統的應用

1 Acrel-Bus智能照明控制系統

1.1 系統簡介

1.1.1 系統概述

    （1）智能照明控制系統根據某區域的功能、每天不同的時間、室外光亮度及本區域的用途來自動控制照明。可實現場景預設，自動控制、手動控制、系統集中控制等功能。

    （2）照明控制系統是總線式控制系統。在系統中，開關、調光模塊安裝在電氣柜中，傳感器和控制面板在現場進行控制。聯網系統可多點控制不同的房間或區域。

    （3）智能照明控制系統采用標準KNX協議，易地集中到中央控制器。中央控制器可請求開關、調光等功能來實現對現場的統控制。

1.1.2 系統的特點

    系統所采用的KNX總線標準有多家制造商支持，產品只要符合KNX標準，就可實現互換性，可做到不同廠商不同產品間無縫兼容，便于將來的維護。

    系統結構是分布總線式結構，系統內各智能模塊不依賴于其他模塊而能夠獨立工作，模塊之間應是對等關系，所以系統可靠性更高。

    實現多點共同控制時，不需要增加連接線的數量，系統內任何點的控制方式，只需通過設備參數設置實現。

    可在iPad上實現智能控制，控制界面可選擇語言，可加入圖片，控制更便捷更人性化。

    智能照明控制系統可自成體系，也可通過OPC方式與BA系統互聯。

   系統維護方便，更換或升級系統內元件時，不需要關閉整個系統。

   該系統有多種控制方式，例如可以實現就地智能面板控制、人體感應控制、光線感應控制、定時控制、場景預設控制及集中控制。

   該系統能與消防系統進行聯動，在出現消防報警時，可由系統強制打開所有回路，方便人員疏散。

   總線元件及現場控制面板運行在30VDC安全低電壓下。

   該系統中多種控制方式可靈活結合使用，使得管理更方便更人性化。

1.2 系統的組成：

    各個控制模板通過專用Acrel-BUS總     線以樹形、星形或線形的拓撲結構靈活組網。系統部件從功能上可以分為：驅動器、傳感器和系統元件。所有的傳感器和驅動器都是通過總線相互連接在起。

    驅動器：負責接收和處理傳感器傳送的信號，并執行相應的操作，如開/關燈、調節燈的亮度。

   傳感器：負責根據現場手動操作，或探測光線、溫度等的變化，向驅動器發出相應的控制信號。

    系統元件：系統元件主要負責搭建系統平臺，如系統電源、線路耦合器、傳輸介質等

2 系統的功能

    該工程為某高校圖書館，建筑高度為42ｍ，共7層，每層4個閱覽室，每個閱覽室面積為1000㎡，連廊面積近1500㎡，連通4個閱覽室。圖書館藏書量為200萬冊。按GB 50045-1995《高層民用建筑設計防火規范》（2005年版）規定，該圖書館的負荷等級為級。閱覽室的普通照明用電按三級負荷供電，應急照明按級負荷供電。公共走道應急照明按級負荷供電，普通照明按二級負荷供電。因此，在智能照明設計中按不同負荷等級進行設計。

2.1 閱覽室的照明設計

    閱覽區通常是大開間的場所，在實際應用中用T5熒光燈，配用電子鎮流器，在燈具上做到了節能。回路劃分按以下原則進行：

   （1）盡量按區域劃分回路，通常將個柱內空間作個回路處理。

   （2）與窗平行的燈具盡量分為個回路，使控制系統可按室外照亮度情況自動開關切換。

   （3）出入口處盡量單獨回路。

   （4）應急照明盡量單獨回路處理。

   （5）劃分回路時盡量多，以充分利用智能控制系統的功能。

     閱覽室配電箱系統圖如圖1所示。閱覽室應急照明應屬于級負荷，因此采用雙回路供電，另加燈具自帶蓄電池滿足規范的要求。應急照明設計與公共走道的應急照明相同。

圖1  閱覽室配電箱系統圖

2.2 公共走道的照明設計

   公共走道的照明采用雙回路供電。應急照明回路采用燈具自帶蓄電池來滿足規范的要求，蓄電池充電線在斷路器后端取得，不通過該模塊，既起到對該線路的保護作用，又滿足了蓄電池的充電線。

   由于應急照明在火災時需要強行點亮，因此在設計時將應急照明和普通照明分別由兩個模塊來控制。應急照明模塊帶AUX接口，火災時能通過火災報警系統傳送的消防干接點信號強行點亮該模塊所帶的燈具。

圖2 公共走道配電箱系統圖

2.3 系統的結構設計

   控制系統采用總線式控制布線，采用4芯屏蔽雙絞線進行系統搭建。系統連接示意圖如圖3所示。

圖3  燈光控制模塊連接示意圖

    圖例為KNX總線系統結構拓撲圖，該組網方式適用于樓層平面內配電箱分散的建筑如：辦公樓、商場、圖書館、會展中心等。

    設計解析：

    每層的設備通過手拉手相連形成條總線。

    各樓層配電箱中的各個驅動模塊與現場智能面板和傳感器通過控制總線相連形成線路。

    驅動模塊采用標準DIN導軌安裝方式;智能面板采用標準86盒安裝;傳感器采用嵌入式安裝。

    不同支線通過線路耦合器連接形成個系統，系統可集中控制所有設備。

    采用智能照明控制系統后，系統可達到定的效果：

  （1）可使照明系統工作在全自動狀態。通過配置“智能時鐘管理器”可預先設置若干基本工作狀態，通常為白天、晚上、清掃、安全、周末、午飯等，根據預設定的時間自動在各狀態之間轉換。

（2）每個區域都配置手動控制面板，可隨時調節房間的工作狀態及滿意的燈光效果。照明控制系統可保證辦公區域和公共區域的協調工作。

3 產品的類型

3.1 開關驅動器

3.2  0-10v調光驅動器

3.3  傳感器

3.4  總線電源

3.5  智能面板

3.6  干接點輸入模塊

4  結語

    采用智能照明控制系統后，可使系統根據不同時間工作在不同的狀態，達到了照明節能的目的。該系統可用于酒店、辦公樓等公共建筑中。目，家正在大力推進建筑節能減排的任務，相信隨著系統的應用和推廣定能使建筑節能達到理想效果。