行政机关办公楼节电设计与智慧照明应用探究

郭永坤　郭波　赵太强

近年来，节能减排技术在国内得到了快速发展，其在工业领域中的节能方式尤为完备，当前针对高功率设备的能耗分析技术已经得到广泛应用且日趋成熟。但是针对行政机关等单位的办公楼节电的研究和技术改进却较少，其能耗监测分析技术尚在起步阶段，因此具有巨大的市场潜力，基于此本文对行政机关办公楼节电设计与智慧照明应用进行探究，以期进一步推广其应用范围。

能源;节能;研究

临沂矿业集团有限责任公司是全国煤炭企业50强和山东省重点工业企业之一，总部位于山东省临沂市罗庄区，近年来为实现总部机关智能化，按照“一切业务数据化，一切数据业务化”的建设思路，2019年总部机关建成后勤专业数据共享平台。该平台分区域、全覆盖的实现了用电、用水、用汽等数据的实时采集，同时集成了能耗监测、运行状况、能源分析、安全保障四大模块的功能。

用电采集通过在变电所负荷出线侧安装三相四线导轨电子式电能表实现，共在380V主电路及分支电路安装57块，该电能表不仅实时上传数据，而且计量误差远低于国家标准。结合数据处理模块，实现了机关各地点的全覆盖、高精度、智能化数据采集与分析。

经平台查询，2019年1月-12月总部机关办公区总用电量200余万度，总电费100余万元。用电量占比前三分别为综合楼、文体楼和中央空调机房，合计占比79%。其中综合楼占比57%;文体楼占比13%;中央空调机房占比9%。

2019年度综合楼（不含文体楼、财务共享中心）最大用电负荷是数据中心机房，占总部机关比例10.73%，占综合楼比例18.68%;第二是十一楼照明及插座（主要负荷为数据中心机房空调），占总部机关比例8.45%，占综合楼比例14.7%;该两项负荷占综合楼全年用电的33.38%，其它均为5%以下小负荷。

如图1中所示，2019年度综合楼夜间（23：00～6：00）用电量30余万度，电费20余万元，其中：

（1）室外公共照明用电12万度，电费8万元，占夜间用电量的41%，占综合楼总用电量的9.75%，具备一定的节电潜力。

（2）各楼层办公室夜间用电3万度，电费1.98万元，占夜间用电量的10%，存在用电浪费现象。

（3）通讯、数据中心机房、监控等夜间必须用电设备，用电量14万度，电费9.02万元。

在利用高效节能灯具的基础上，对公共照明实行一区域一方案，通过应用人体热感识别技术、红外线探测技术等智能化技术，实现矿区智慧照明。

临矿集团总部机关智慧照明控制系统，从模块组成上可以分为监控系统、调节开关模块、控制模块这三个主要组成部分。

（1）监控系统中包含了有智慧照明控制系统的操作软件及调试用软件，同时还拥有前端的便携式手持编程器及pc监控设备。

（2）调节模块中包含了灯光调节模块及照片开关模块两部分。

控制模块的组成为控制面板、前端输入的触摸屏设备以及各型传感器等。

智慧照明控制系统各模块通过五类四对数据通讯线进行连接后形成照明系统控制网络。

该系统具备六大特点：

（1）分离模块式控制。临矿集团总部机关智慧照明控制系统采取分离式的控制方式，其组成部分均是智能化模块，以“点到点”的方式作为主要通信方式，因此其信号传输高效。传统的照明控制系统往往采取中央控制方式，这种方式最大的问题就在于当中央控制元件損坏时，会导致整个系统瘫痪，这对于行政办公单位来说会造成较大麻烦。即使是采取的网络形式来控制，断点发生依旧会导致所有设备断电。而文中的智慧系统子系统中，各模块均具有独立CPU系统，即使出现网络故障，断点两侧的设备依旧可以行成独立运行的网络进而继续工作。

（2）启动关闭的软操作。白织灯灯泡由于其灯丝的特殊性，即灯丝低温时的电阻较温度高时的电阻低很多，因此，白织灯冷启动的电流可以达到正常工作时电流的14倍以上。过大的电流容易造成灯丝熔断，这解释了为什么白织灯损坏大都发生在开灯瞬间。在智慧照明系统中，创新性的使用到了“软启动”技术，该技术在开关灯时会通过控制电压达到控制通过灯泡电流大小的效果。这样能够大幅延长照明设备的使用寿命。减少因设备损坏造成的损失。

（3）稳压作用。通常情况下，白织灯灯泡的工作使用寿命同电压息息相关，据研究表明降低5%的电压能够延长其一倍的寿命，电压过高则降低使用寿命。实际生活中，电网供电电压往往存在一定的波动，这会对灯泡使用造成较大影响。智慧照明系统中应用到了稳压调压技术，能够让输入电压更加稳定，减少电压波动对照明设备造成的影响。

（4）照明场景控制。该智慧照明系统能够最大控制256个调光回路，对于大型建筑内部的照明控制也能够实现，并且，使用一个控制面板能够实现对数十个照明场景灯光的控制。

（5）软件控制功能。在系统前端，能够将各照明系统的状态显示在显示屏上面，能够实现对照明设备直观的监控。

（6）远程控制。该系统能够实现远程控制，通过电话线来连接照明网络后，即可联通互联网或者局域网，轻松实现对照明系统的远程控制及故障反馈处理等操作。

（7）安全防護系统。智慧照明系统在每个调光模块中均安装有报警开关，调光模块中具备电子旁路，安装发光二级管，这样对电路安全进行保障提醒，同时方便故障诊断。

（8）监控功能。通过控制软件可以自动检测坏灯及报告灯具寿命、工作运行状态。

通过节电探究及分析，以七楼智慧照明改造为例，该楼层应用了红外传感器采集技术，分段控制、次第启停，具备了智能反馈、自动运行功能。 经测算，自2020年5月改造后，与改造前相比，节能33%。同时加入了安全保护功能，减少人为干预，灯具维修更换周期可延长50%，推动了智慧照明、健康照明、安全照明建设。

2019年12月对机关办公区域的153盏公共照明安装了14套联网经纬度时控器，按当地经纬度自动测算启停时间，可减少人工调整次数330余次、节省15%以上的电能，实现了精准亮灯、减人提效、有效节电的目的。

临矿集团总部机关办公区实现年节电10余万元，该系统在节支降耗、安全管控方面发挥了重要作用，同时提高了精益化、精准化管理水平，助推临矿集团“云上临矿”建设，具备很高的推广价值。

Power SavingDesign and Intelligent Lighting Application of Administrative Office Building

Energy-saving and emission-reducing technologies have developed rapidly in recent years. The energy-saving methods in the industrial field are particularly complete. Energy-consumption analysis techniques for high-power equipment have been widely used and are becoming more mature. However， there are few studies and technical improvements on the office building nodes of administrative agencies and other units， and its energy consumption monitoring and analysis technology is still in its infancy， so it has great potential.

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