会展中心照明控制与节能

2010-08-08马鸿雁韩京京北京建筑工程学院电信学院北京100044

智能建筑电气技术 2010年4期

马鸿雁/韩京京（北京建筑工程学院电信学院，北京 100044）

0 引言

《中华人民共和国节能法》2008年开始实施，建筑能耗已经达到我国能源总消耗的1/3左右。根据一项调查的结果，照明设备的能量消耗占整个建筑能耗量的15%～25%。照明节能的主要途径有：使用高效节能的照明装置和选择合理的照明控制系统。随着我国国民经济的高速发展，会展业的发展举世瞩目，会展建筑在各地不断涌现。为适应多功能、综合性展览的使用要求，专业展厅一般设计成为大跨度无柱空间。本文主要针对某会展中心的照明系统，分析照明控制与照明节能之间的密切联系，从而达到节能环保的绿色照明目的。

某会展中心拥有10个1万多m2的平层标准展厅、两个特色展厅和一个多功能馆。

1 标准展厅照明设计

照明设计包括光照设计和电气设计。光照设计主要包括照度的选择、光源的选用、灯具的选择和布置、照明计算、眩光评价、方案确定、照明控制策略和方式及其控制系统的组成。电气设计主要依据光照设计确定的方案，计算负荷，确定配电系统，选择开关、导线、电缆和其他电气设备，选择供电电压和供电方式。

标准展厅高16m，大跨度平屋顶，南北向采用间距为18m的三角桁架支撑，东西向布有间距为3.9m的檩条。展厅室内展览面积约11268m2。

根据《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）可知，以地面为参考平面，展览馆展厅照度标准值为：一般展厅的照度标准值为200lx，高档展厅为300lx。本设计中的展厅均按照高档展厅进行设计，因此均采用300lx的照度标准值。照明方式为一般照明，有正常照明和应急照明，采用直接照明。展厅的显色性要求较高，应选用平均显色指数Ra≥80的光源；当悬挂高度在4m以上时，宜采用高强气体放电灯；考虑到维修和高效节约，尽量选用新型光源如LED、无极荧光灯；本着绿色照明的设计推荐采用金属卤化物灯。结合本工程的特点，选择400W的陶瓷金属卤化物灯和200W的无极荧光灯。

1.1 正常照明设计

标准展厅高16m，400W金属卤化物灯选用防潮型高天棚灯具YBC15714，灯罩选用玻璃质涂层的高天棚灯具用灯罩YKC34110，吊装安装，吊杆1m。光源采用金属卤化物灯FAC43651P，色温5000K，显色指数≥60，光通量32400lm。本标准展厅的布灯方式为12列灯具均匀布置，每列灯具都有两个400W陶瓷金属卤化物灯光源。

（1）确定灯具数量

展厅平均照度设计值=300lx，本展厅的面积A=11268m2，查《建筑照明设计标准》表4.1.6可得展厅的维护系数K=0.7，利用系数U和光通量Φ可通过所选用的灯具光源决定，U=0.712，Φ=32400lm。

应用利用系数法计算展厅地平面上平均照度的公式如式（1）所示。

所需灯具的个数N=209盏。

考虑到灯具布置的均匀度和空间的布置，本展厅共设12列，根据实际调整共需安装 N'=216盏灯。

（2）照度校验

实际的照度值可根据式（3）获得。

则E'av=309.5lx。

该展厅的照度值的实际值与设计值的偏差为+3.2%，符合《建筑照明设计标准》中4.1.7条 “在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较可有-10%～+10%的偏差”。满足设计要求。

1.2 应急照明设计

光源的选择：采用高效节能、免维护、寿命长达6万h以上的无极荧光灯，采用型号为HD156的200W无极荧光灯。根据正常照明400W金属卤化物灯的位置布局，在其每条灯带左右对称放置应急照明的无极荧光灯，共48盏。

校验照度，利用系数和光通量可通过所选用的灯具光源决定，U=0.78，Φ=18000lm。此时的实际照度为41.9lx。该结果满足《民用建筑电气设计规范》中，一般人员密集场所备用照明设计不低于正常照明的10%。

2 照明控制

2.1 照明控制的作用

照明控制是照明系统的组成部分之一，过去照明控制的内容主要是灯光回路的开关，现代照明控制的作用主要有以下几个方面：

1）营造良好的光环境，采用先进的技术对照明进行控制，使光线得到合理分配，创造不同的意境和效果。通过自动控制事项照明功能的多样性，获得最优的照明效果；

2）延长照明系统寿命：智能照明控制系统采用软启动和软关断技术，抑制了电压突变，从而使光源的寿命可以延长2～4倍；

3）节能：采用高光效的光源和灯具；实现对能源的合理利用；优化运行模式，大大降低了运行和管理的费用。

2.2 智能照明控制

智能照明系统与传统照明系统相比，在以下几个方面具有优势。

1) 线路系统

（1）传统照明系统，控制开关直接接在负载回路中。

·当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；

·当开关离负载较远时，大截面积电缆用量增加；

·只能实现简单的开关功能。

（2）智能照明系统，负载回路连接到输出单元的输出端，控制开关用EIB总线与输出单元相连。

·负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；

·开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面积电缆用量；

·可通过软件设置多种功能（开/关、调光、定时等）。

2) 控制方式

（1）传统照明控制采用手动开关，须一路一路地开或关；

（2）智能照明控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景（各照明回路不同的亮暗搭配组成一种灯光效果），各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。

3) 照明方式

（1）传统照明控制方式单一，只有开和关；

（2）智能照明控制系统采用“调光模块”，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适氛围；也可采用“定时模块”，通过对“定时模块”的预设值，例如：可设置早晨、中午和夜晚三种场景，分时段开闭所需区域的光源。

4）管理方式

（1）传统照明控制对照明的管理是人为化的管理；

2.3 智能照明控制系统的节能分析

1）集中管理，减少人为浪费

管理人员通过智能照明系统可关闭无人房间的照明灯。

2）自动调光，充分利用自然光

智能照明系统中的光线感应开关通过测定工作面的照度，与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的。

3）安装便捷，节省线缆

智能照明系统采用总线控制，将系统中的各个输入、输出和系统元件连接起来，在输出单元和负载之间使用负载线缆连接，与传统控制方法相比节省了大量的线缆，也缩短了安装施工的时间，节省人工费用。

4）延长灯具寿命

智能照明控制系统采用软启动的方式，使灯具寿命延长2～4倍，有效地降低了照明系统的运行费用。

3 特色展厅的智能照明控制

3.1 ABB i-bus EIB／KNX智能照明控制系统

i-bus 系统是一个基于开放式的EIB／KNX总线标准，ABB i-bus EIB／KNX智能建筑控制系统采用EIB/KNX总线标准，通过一条总线将各个分散的元件连接起来，各个元件均为智能化模块。通过电脑编程的各个元件既可独立完成控制工作，又可根据要求进行不同组合，从而实现不增加元件数量而使功能倍增的效果，i-bus工作原理示意图如图1所示。

油水煮法所适用的原料一般是纤维较短、质地细嫩、异味较小的鲜活原料，且必须加工切配为符合煮制要求的规格形态，如丝条、片、块、丁等。菜肴一般均带有比较多的汤汁，为半汤菜。而且加热时间不能太长，防止原料过度软散失味。

3.2 EIB／KNX系统的功能特点

1）兼容性好：不同厂家的元件、软件可以无缝兼容，可保障系统运行、维保的稳定性。

2）ElB／KNX楼宇智能安装系统结构是分布总线式结构，系统内各智能模块不依赖于其他模块而能够独立工作，模块之间应是对等关系。

3）任何系统模块的损坏不会影响到系统其他模块和功能的运行，系统维护保养方便。

4）可扩展性好，针对于功能的增加或控制回路、电器的增加，只需增加挂接相应的模块，系统内原有的硬件，接线无需改动，便能达到要求。

5）控制面板只需一条i-bus总线进行连接，采用24V安全低压供电方式，安全可靠，操作方便。

6）功能和控制修改方便灵活，只需很少的程序调整，不需现场重新布线就可以实现节约能源，提高效率。通过时钟，光线控制设定，自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。

7）i-bus系统采用总线形的网络拓扑结构，干线可使用局域网技术。

8）系统支线中的信号，经过线路耦合器过滤，才能被允许进入干线中，以增加干线速率。

9）带电流检测功能的开关控制模块，可以监视灯光回路是否损坏并报警。

3.3 ABB i-bus智能控制系统在特色展厅照明控制中的应用

3.3.1 特色展厅首层大面积办公室

首层大面积办公室智能照明控制系统图如图2所示。

1) 开闭模块

本办公室控制回路设计为4路，考虑为进行二次装修的扩充留有余量，选择模数为8路的开关控制单元SA/S8.16.1，对8路16A负载设备进行开闭控制，适合高冲击电流的负载如荧光灯负载。

2) 调光控制元件：荧光灯调光器，选用SD/S8.16.1，对8路荧光灯电子镇流器进行调节。

3) 耦合器：线路耦合器选用LK/S 4.1。

4) 电源模块：选用电源模块均为24直流电压，所以选择电源模块NT/S24.800。

图1 i-bus工作原理示意图

图2 大面积办公区域的智能照明控制系统图

5) 定时模块：选用4通道定时模块SW/S4.5。

6) 智能开关控制面板：选用德韵solo系列多功能智能面板6127，4联。每联可以控制一路调光或一路卷帘或2路开闭回路，带状态指示LED。

采用智能照明控制系统，通过 “智能时钟管理器”可预先设置若干基本工作状态，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。

如：上班时间来临时，系统自动将灯打开，并将光照度自动调节在预先设定的水平。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。当一个工作日结束时，在“智能时钟管理器”的作用下，系统将自动地调暗各区域的灯光，进入晚上工作状态。同时智能传感器的动静探测功能将自动生效。系统处于清扫状态时，该区域的灯保持基本的亮度，当清扫人员扫到该区域时，智能传感器的动静探测功能自动生效。

3.3.2 特色展厅非网架类照明

非网架类照明的特色展厅i-bus智能照明系统拓扑结构图如图3所示。

图3 特色展厅i-bus 智能照明系统拓扑结构图

例如当会展闭幕时，通过预设的程序，定时模块实现自动关闭展厅某些区域的灯光；在展厅举办某些特殊活动时，通过控制来开闭展厅特定区域的灯光，从而达到所需灯光效果。

特色展厅首层走道照明由照明配电箱AL-1-1-1、AL-1-4-1和AL-1-3-1控制的照明回路，可以通过智能开关面板控制走道照明。夜晚来临时，通过预设的程序，定时模块实现自动关闭；会展活动开始时，在值班人员来临之前，自动开启，实现控制自控化。

特色展厅首层由照明配电箱AL-1-3-1控制的大面积办公室照明，通过调光模块，实现当办公场所接收自然光较强时，通过光感应器向调光模块发出电信号，控制荧光灯调光镇流器，进而调低光源的亮度，达到节能的目的。通过上班工作时间、午休时间和下班时间三种场景，对定时单元进行预设值，以达到不同场景需要的效果，同时也达到了照明节能的目的。