智能照明控制系统在办公建筑中的应用

董 锐

1 智能照明控制系统的发展背景

智能建筑的概念是由美国人首先提出来的。1984年,世界第一座智能大厦诞生于美国。随着现代建筑科学技术的不断发展和进步,人们物质文化生活水平的迅速提高,智能化已经成为当今建筑发展的主流技术,其涵盖从空调系统、消防系统到安全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。

在智能建筑中,照明用电量很大,往往仅次于空调用电量。但是长期以来,照明的智能控制在国内一直被忽视,大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式,部分智能大厦采用楼宇自控(BA)系统来监控照明,但也只能实现简单的区域照明和定时开关的功能。

2 智能照明控制系统的优势

相比之下,智能照明控制系统使照明调光、场景控制、用电负荷控制、通风供热系统等调控实现智能化,并成为了一个完整的总线系统。该系统依据外部环境的变化,自动调节总线中设备的状态,达到安全、节能、个性化的效果。不仅建筑的初始电气安装非常容易实现,而且以后也可以很容易修改和扩展。当房间布局和使用需求改变时,系统不需要重新布线,只要简单修改总线设备的参数和逻辑连接就行。这种修改可在1台PC机上运行,而这台PC机又连接在系统总线上,运行工具软件进行设备的编程和调试。这样简单的操作不仅缩短了工程的改造时间,而且也明显降低了因空置建筑使用区所造成的损失。

鉴于上述特点,不难看出该系统体现出了强大的优越性(智能化的控制方式、灵活的布线方式、低廉的运营成本、提高的建筑管理水平),在此背景下,智能照明控制系统在智能建筑中的应用也越来越广泛。

3 智能照明控制系统在办公建筑中的应用

3.1 工程概况

本工程地下共4层,全部为地下停车场,地上共11层,全部为办公室,首层层高5 m,其余各层层高4 m,为一类高层建筑。结构形式为框架剪力墙结构,南侧采用单层玻璃幕墙,北侧为石材幕墙。

3.2 初步方案

智能系统的控制时间段在中控界面设定,同时又在现场设置智能控制面板,方便就地灵活管理。通过配置的“智能时钟管理器”可预先设置若干基本工作状态,通常分为白天、晚上、清扫、安全、午饭等,根据预先设定的时间段可自动的在各种状态之间进行转换。

在工作日早8:00时(由业主确定)开启全部办公区域照明,并将光照度自动调节在预先设定的水平。在近窗处,系统能智能地利用室外自然光,当天气晴朗,室内灯自动调暗;天气阴暗,室内灯会自动调亮,以始终保持室内恒定的亮度。午餐时间,灯将自动变换到一个舒适、柔和的灯光场景,使工作人员能够很好地休息和放松。晚19:00时(时间由业主需要确定)关闭全部办公区域照明,在节假日办公区域照明一直处于关闭状态。当办公区域照明处于开启状态时,工作人员可以根据需要通过墙面设置的智能控制面板手动开关灯光。智能控制面板通过程序设定可以对现场的灯光进行任意开闭控制,没有回路数和区域的划分限制。公共区域(例如:车库、走廊、楼梯间、电梯厅等)的照明控制方式主要是通过集中控制和时间限定,按照上下班和节假日自动工作。所有照明控制回路都能集中体现在中央照明控制界面上,通过清晰简洁的照明控制模型,全中文的操作界面,方便物业人员使用,同时系统和上级BA(楼宇自控)控制系统进行无缝对接,使BA控制平台可以清楚的监视和控制照明系统,方便整个建筑能源管理的统计和分配管理。

另外,由于此办公楼属于新闻集团建设,是集团的主要办公大楼,主要从事编辑和排版工作(出版不在此楼内)。鉴于新闻行业工作的特殊性,大部分人员大都是先在外采访新闻,采访完后回办公室进行编辑工作,呆在办公室的工作时间存在不确定性和不可预测性。根据这种具体情况,我们又在上述方案的基础上增加了办公区域的照明调光以及人体感应探测器。

3.3 实施方案

1)门厅、会议室、餐厅、走廊等公共区,办公室,地下车库、室外的照明等处采用智能照明控制系统,实现根据不同的使用要求进行不同的场景选择、人体探测、开关灯具、自动调光等功能。

2)主要场所智能照明控制的形式:

a.大空间办公室的办公区采用分区人体探测及调光控制,公共区及走道采用智能模块在各出入口处集中控制;

b.小办公室内采用人体探测及调光控制,同时在门口也装设智能模块;

c.车库、走廊、楼梯间、电梯厅等公共区域及室外、立面照明等的智能照明系统,采用集中定时控制,且具有多回路单独控制功能;

d.餐厅、大堂等场所,采用系统中的开关控制模块现场手动控制,且具有场景设置功能,也可设定系统集中监视或控制;

e.宴会厅采用系统中的开关和调光控制模块现场手动控制,且具有场景设置功能,也可设定系统集中监视或控制。

3)智能照明控制系统的主机设在地下1层中央空调控制室内,该主机系统可以对上述所有场所的照明进行集中监视或控制,并预留系统集成通信接口。

4)上述地上部分灯具的控制应与窗平行分组开闭。

5)应急照明平时由智能照明控制系统或现场就地开关控制,在消防时,可由消防信号控制,将其中疏散用应急照明灯自动强启(消防信号具有优先权),保证人员安全疏散,而疏散指示标志灯设置为长明灯。

3.4 举例介绍

1)办公室近窗处照明:由于整个建筑采用框架剪力墙结构形式,跨度为8 m×16 m,南侧是单层玻璃幕墙,北侧为石材幕墙,大部分是大开间办公室,采光较好。基于上述特点,综合考虑后采用对近窗处的两排灯进行调光,在天花板上均匀布置光感探测器。调光时,根据工作面(办公桌面)上的照度标准(500 lx)和光感探测器检测的太阳光亮度变化信号自动控制照明。当工作面上的照度低于或高于设定值时,自动调整荧光灯的光通量,使工作面上的照度达到设定值。

2)办公室内侧照明:结合办公桌的布置以及存在感应器(即主动红外感应器)的探测范围,在天花板上均匀布置存在感应器。当工作人员来到办公室时,存在感应器探测到其控制区域有人,通过控制总线,点亮相应控制区域的照明;当工作人员离开办公室忘记关灯时,存在感应器在设定时间(时间可以任意设定)内探测到没人,系统将会自动关闭这些灯光,实现按回路划分灯具并结合办公桌的设置,以节约因为疏忽而浪费的电能。

3)办公室出入口处:在出入口处的侧墙上设置智能面板,就可实现对办公室内的灯光、窗帘、空调的集中控制,大大节约了宝贵的时间。

4)靠窗处的小办公室(单间):采用在天花板上布置光感探测器,同时在门口也装设智能面板;对不靠窗的小办公室(单间),采用在天花板上布置存在感应器,同时在办公室入口处设置智能面板。

5)过道及卫生间照明:在非主要使用时间段,过道或卫生间的照明通常由存在探测器开关控制;在主要使用时间段内,无人时,存在探测器将灯光亮度调节到最小值,这样可以获得最佳的节能效果,而且延长灯具的平均寿命。

另外,照明和窗帘控制可以结合日光而又防眩目来达到最佳的控制效果。高度现代化的阳光追踪百叶帘控制可以集成到这些控制中。根据需要,遮阳百叶可选择自动控制(与气象站模块配合使用)或者手动控制。出于建设成本的考虑,本工程中采用手动遮阳百叶,遮阳百叶的控制暂不纳入智能照明控制系统。

此外,本办公楼的办公室采用多联机空调系统,分内外区系统,在地下1层中央空调控制室内进行集中控制,室内机也可就地进行线控。所以本次设计中没有将空调的控制纳入智能照明控制系统,而仅是就地设置三速开关,采用1个三速开关控制3个～4个室内机的方式来调节环境温度。

4 结语

本文结合工程实例对智能照明控制系统进行了简单的介绍,我们知道采用智能照明控制系统与BA系统相比会造成初期建设投资有所增加,但是它减少了用户的后期运营成本,在一段时间后将体现出其高效节能性。它不仅可以满足和实现不同的灯光效果要求,还可提高建筑管理水平,减少运营成本,节约能源。我们相信智能照明控制系统在智能建筑中将越来越显示出其优点,给用户带来各种各样的便捷功能,并在智能建筑技术的发展中占据领先地位。

[1] GB 50034-2004,建筑照明设计标准[S].