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淺談智能照明控制系統(tǒng)在上海某車庫中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):823更新日期:2020-07-27

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

 

摘要:以上海香梅花園 5 期車庫為例, 介紹了智能照明控制系統(tǒng)在地下車庫應(yīng)用設(shè)計 , 由此既能保證車庫照明符合國家制定的照度標準, 又能夠獲得更佳的節(jié)能效率。雖然目前該系統(tǒng)尚處于設(shè)計階段, 但根據(jù)測算, 該系統(tǒng)整體性價比和節(jié)能效率較高, 一旦投入運營, 每年將可節(jié)約電費超過 17 萬元, 項目投資可在 2 年內(nèi)回收。如果這項技術(shù)獲得推廣應(yīng)用, 將可為國家和企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

 

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.前言

 

  隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源緊張這一問題日益突出,能源安全逐漸上升到一個國家的戰(zhàn)略高度。

  國家在“十一五”規(guī)劃中特別制定了一個重要目標就是———單位 GDP 能源消耗比“十五”期末減少 20%。 更好的節(jié)能減排的措施是節(jié)電。由于照明用電占據(jù)整個發(fā)電量的 25%~30%,城市公共照明在我國照明耗電中占 30%的比例,約 439 億 kW·h,以平 均電價 0.7 元 /kW·h 計算,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期的地下車庫為例,該車庫擁有 200 多個停車位,設(shè)計安裝雙管日光燈 300 多套、單管日光燈 230 多套,共計 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 計算,可以估算出每年僅車庫照明一項需要交納的電費為: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)一個地下車庫每年需支付電費超過 30 萬元,如果加上前幾期的地下車庫,那每年僅地下車庫照明所需支付的電費就將超過100 萬元,照明電費已經(jīng)成為小區(qū)物業(yè)管理中一個非常沉重的負擔(dān)。因此,照明節(jié)能不僅具有良好的社會意義,還具有很高的經(jīng)濟價值。 

 

圖 1 上海香梅花園 5 期地下停車庫平面圖

 

 

1 智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計 

  根據(jù)香梅花園 5 期車庫的特點,我們與設(shè)計院共同設(shè)計出一個智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用于 

車庫的照明管理。我們的設(shè)計思想是: 

  (1)全部采用標準的 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“一拖一”或“一拖二”可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。 

  (3)主干道采用被動紅外移動探測器對過往車輛進行探測,當(dāng)有車輛經(jīng)過時,智能照明控制系統(tǒng)自動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,確保能夠為用戶提供一個明亮的通行環(huán)境。 

  (4)當(dāng)主干道處于空閑狀態(tài)時,智能照明控制系統(tǒng)自動將日光燈調(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國家規(guī)定的標準(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)自動將此區(qū)域的照度調(diào)節(jié)到 75 lx,滿足國家標準要求。根 

據(jù)測量,這時日光燈(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,與車庫管理中心的電腦連接,管理人員可以通過電腦掌握當(dāng)前的照明狀態(tài)。一旦發(fā)生特殊情況,管理人員還可以通過電腦直接控制每個區(qū)域的日光燈照明亮度。 

 

2 節(jié)能效率測算 

  按照上述設(shè)計,假設(shè)主干道每天有車輛來往的時間為 8 h,可以測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往時,照明設(shè)備需消耗電能為:每支日光燈功耗為 19.6 W,每個“一拖二”可調(diào)電子光鎮(zhèn)流器功耗為 8 W,一套雙管日光燈每小時功耗為: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,照明設(shè)備需消耗電能為: 每支日光燈功耗為 14 W,每個“一拖二”可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器功耗為 8W,一套雙管日光燈每小時功耗為: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“一拖一”可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器功耗為 4.5W,一套單管日光燈每小時功耗為:18 W+4.5 W= 22.5 W 

230 套單管日光燈,一天消耗的電能為: 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,整個車庫每天耗電: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,整個車庫每天耗電: 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: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 

每年支付的電費將從 30.5 萬元下降到 13 萬元,節(jié)約電費 17.5 萬元。這不僅可以為企業(yè)節(jié)省大量電費支 

出,還由此帶來的一系列社會效益。

 

3 智能照明控制系統(tǒng)特點 

  (1)控制方式比較:傳統(tǒng)控制采用人工控制方式, 必須一路一路地開或關(guān)。對于很多地下車庫而言,不 

管有人無人,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,照樣一直打開。嚴重浪費電能,而且這個問題是無法解決的。 智能照明控制系統(tǒng),能夠通過傳感器探測,感知是否有人使用。當(dāng)有人使用時,通過低壓小信號控制,將相應(yīng)區(qū)域調(diào)亮。無人使用時又調(diào)節(jié)到國家規(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)控制方式單一,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國青少年近視的一個重要原因。智能照明控制系統(tǒng)采用調(diào)光方式,避免開關(guān)操作硬啟動對燈具壽命的影響。同時,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 2~4 倍,降低物業(yè)管理中的維護費用。 

  (3)管理方式比較:傳統(tǒng)控制對照明的管理是人為化的管理,無法實現(xiàn)科學(xué)化管理。智能照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn)能源管理自動化,通過分布式網(wǎng)絡(luò),只需 1 臺計算機就可實現(xiàn)對整幢大樓的管理。操作人員只需輕敲鍵盤,就可以對每個區(qū)域的照明進行控制,同時還可以通過電腦及時掌握整個系統(tǒng)的照明狀態(tài)。并能輕而易舉地實現(xiàn)定時控制、場景控制等多種智能方式,把照明節(jié)能效率發(fā)揮到更佳狀態(tài)。 

  (4)節(jié)能方式比較:未采用智能照明控制系統(tǒng)的車庫,大部分采取拆卸日光燈的作法來實現(xiàn)照明節(jié)能。 采用這種的問題是,車庫地面照度遠遠低于國家規(guī)定的標準,有的車庫地面照度甚至低于 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,車庫保持 合適的照度。當(dāng)車輛來往時,主干道會非常明亮,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)的價格過高。實際上這種擔(dān)心是多余的,根據(jù)測算,當(dāng)上海香梅花園 5 期車庫建設(shè)完成后,每年可以節(jié)約電費為 17.4 萬元,而采用智能照明控制系統(tǒng)所增加的費用不到 34 萬元,也就意味著系統(tǒng)運行 2 年后,僅僅通過電費的節(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)簡介

  Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng),是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計的控制系統(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)采用標準的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一起并組成一套完整的控制系統(tǒng),既可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制,又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論可連接控制模塊數(shù)量達580000多個。

  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)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(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,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(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)動器

用于對設(shè)備進行開關(guān)控制的驅(qū)動器,具有延時、預(yù)設(shè)、邏輯控制、場景、閾值開關(guān)等功能,電氣參數(shù)如下:

 

4.3.2調(diào)光驅(qū)動器

2路0-10V調(diào)光器,可對每路進行回路開關(guān)控制并輸出 0-10V 調(diào)光信號對具有 0-10V 調(diào)光接口的燈具進行調(diào)光,具有開關(guān)、場景、狀態(tài)反饋等功能,電氣參數(shù)如下:

4.3.3傳感器

傳感器是一種能感受外界信號、物理條件(如光、移動)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)動器),電氣參數(shù)如下:

 

4.3.4總線電源

KNX/EIB 系統(tǒng)標準供電電源,為總線提供電壓640mA 輸出電流,至多可以為 64 個設(shè)備供電,帶總線復(fù)位、 過流指示和短路保護。標準導(dǎo)軌安裝,電氣參數(shù)如下:

4.3.5智能面板

用于接受按鍵觸動信號,可通過區(qū)分短按與長按并結(jié)合不同參數(shù)配置實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、窗簾控制、調(diào)溫、報警等功能,電氣參數(shù)如下:

 

4.3.6干接點輸入模塊

用于接受外部干接點信號輸入,可通過不同參數(shù)配置實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、窗簾控制、調(diào)溫、報警等功能,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,對利用自然光照明區(qū)域,根據(jù)自然光照度變化,進行照明控制和調(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,實現(xiàn)各種場景照明控制,盡可能較少燈具點亮?xí)r間;

  (3)樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測控制;

  (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)合時控的集中控制方式;

  (6)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好,畫面美觀,實時顯示各區(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)的控制優(yōu)勢

  (1)系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對現(xiàn)場的燈光、空調(diào)及窗簾等進行遠程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶體驗更好;

  (2)系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下,用戶操作更加安全、舒適;

  (3)系統(tǒng)在實施過程中,充分結(jié)合自然光及人員的活動規(guī)律來自動控制燈光,減少能源消耗,達到很好的節(jié)能效果;

  (4)系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu),搭建簡單靈活,系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響,可獨立工作,可靠性更高;

  (5)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動感應(yīng)控制,定時控制,場景控制和集中控制等,控制方式更靈活;

  (6)系統(tǒng)的自動控制、遠程集中控制等功能,在實現(xiàn)自動化的同時,大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;

  (7)升級系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時,無需增加連接線,不需關(guān)閉整個系統(tǒng),只需更改設(shè)備參數(shù)即可實現(xiàn),維護方便,操作簡單;

  (8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動,在出現(xiàn)消防報警時,強制打開應(yīng)急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風(fēng)險,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,擴展方便,當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時,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、范圍較大時,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、范圍很大時,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

  “科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力”。在國家不斷倡導(dǎo)節(jié)能降耗的今天,這句話就顯得尤為重要。只有勇于進取,敢于采用新技術(shù)、新成果,才能獲得更佳的節(jié)能效率。實踐將會證明,在采用了先進的科學(xué)技術(shù)后,不僅可以實現(xiàn)大比例節(jié)電,還能為企業(yè)節(jié)約了大量的資金,一舉多得。 

 

參考文獻

[1]王煒.ABB i-bus EIB 智能照明控制系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)雜志,2003(9):42-44. 

[2]史洪偉.智能照明控制系統(tǒng)在上海某車庫中的應(yīng)用

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11版

[4]安科瑞智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品選型手冊.2018.8版