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    KNX智能照明系统在大型建筑办公楼的应用

    2020-07-24 10:15:14  来源:安科瑞电子商务
    关键词:智能照明,便利性,节能
     
    1、系统简介
            KNX照明管理控制系统主要应用于办公大楼、酒店等建筑,在打造现代化的办公环境的同时也能够实现一定的节能。
    1.1系统组成
           a.开关驱动器。安装在照明配电箱内,适用于照明回路的通、断控制,本系统采用的开关驱动器分为4 路执行器和8路执行器,即可控制4路或8路照明回路,每回路电流为16A 或20A 。
           b.感应器。人体感应器和照度感应器安装在灯具现场,可壁装亦可吸顶安装。人体感应器主要应用于博物馆、办公楼走道等,当有人经过时点亮灯具;照度感应器应用于可调光场所,通过控制灯具照度值来实现不同场景及节能的需要。
          c.调光控制器。应用于有调光要求的场所的照度控制,节能灯、荧光灯、LED灯等适用,灯具需配置相应的调光整流器。
    1.2 系统功能
          通过程序设定能够自动控制现场灯具的开关数量、照度标准、场景变化等。增加配件还能实现如:电动窗帘、室内恒温、大门和路障等其它功能。
     
    2、工程实例
          某项目建筑面积4万余㎡,地上10 层,地下l层,楼内房间主要为办公室和实验室。
    在图纸的初步设计阶段,笔者采用的是传统灯具加跷板开关的组合后参观了某智能化大厦,对智能照明系统有了更形象、直观的认识。结合本项目特点和业主协商后确定,在本楼每层公共走道和2层400人报告厅分别设智能照明系统控制。
    2.1 公共走道(走道平面布置见图1)

    图1 走道面布置图
            楼内公共走道宽 2.3m,吊顶高2.6m,吊顶材料为600*600方格铝塑板。灯具均选用尺寸为 600*600mm三管格栅日光灯组,灯管选用T5日光灯配电子镇流器,灯具间隔为4.2m。走道为U 型 ,总长度约 270m走道内设照明配电箱7台,墙壁暗装;应急照明配电箱4台,分别设置在两侧4个强电竖井内。走道内普通照明灯具和应急照明灯具间隔设置。
    系统人体感应器探测半径为5-6m。感应器在走道内设置间距控制在 10-15m,电梯厅、每
    层出入口另外设置感应器。在走道照明相关照明配电箱和应急照明配电箱内设置开关驱动器。走道照明配电系统见图2。

    图2 走道照明配电系统图
            本楼首层中控室内(与消防控制室合用 )设中央控制器,在设备调试时可根据业主需求设定控制程序。早8点至晚8点为工作时间,人体感应器休眠,一般设置半数日光灯长明即能满足13常需要,即日光灯间隔长明;当走道光线足够充足时,亦可点亮 1/3或关闭全部灯具。晚 8点下班以后和节假日,走道内日光灯全部关闭,人体感应器工作:当有人经过走廊
    时,局部普通照明灯具点亮,并延时 10s关闭。
    楼梯间的灯具没有纳入智能控制系统,基于以下考虑:办公类建筑在有电梯的情况下,楼梯的使用率不高,如果纳入智能照明系统,则需要每个楼梯间都设置感应器,而且需要楼梯间的两个灯具单独设置回路。故楼梯间灯具采用了传统声光控延时开关控制。
    2.2 报告厅(报告厅平面布置见图3)

    图3 报告厅平面布置图
            本楼报告厅位2层,主开间面积为600㎡,能够同时容纳400人进行会议等活动。报告厅照度按300lx计算,采用双管格栅日光灯矩形布置,7行*12列。灯具选用T5灯管。普通照明和应急照明灯具按列间隔布置,相应配电箱设在报告厅控制室内。
            报告厅内灯具没有调光要求,每列灯具单独回路,由配电箱内开关驱动器控制。投影幕布共3块,每块幕布单独回路供电,并纳入开关驱动器控制。
            报告厅能够实现会议时隔行点亮或全部点亮;当有投影需求时,投影幕布降下,幕布处灯具点亮,其它座位处灯具熄灭。
            如在报告厅顶棚增加照度感应器,则可根据设定不同的照度标准来实现更多的场景。并可配备红外遥控器现场控制。
    2.3 室外照明
            本楼外立面照明和大楼周 围室外照明纳入智能照明系统,由中控室统一管理。采用定时循环控制来实现不同的灯光效果和场景控制。
     
    3、节能分析
            通过与业主交流了解到,该单位科研人员夜间加班情况非常频繁,现有科研楼内照 明系统均采用传统开关就地控制方式,白天和夜间各楼内走道灯具基本都处于长明状态。
    以公共走道为例,若采用智能照明系统,白天可根据现场实际照度调整灯具的点亮数量,而夜间则实现走道有人时亮灯,无人时熄灯,基本杜绝了“人走灯不灭”的浪费现象。楼内走道没有了跷板开关,提升了建筑内部的美观性。下面以该办公楼走道为例校验采用智能照明系统的节能性。
    3.1  采用传统灯具开关
           每层走道三管格栅灯72 套,共10层,每套灯具功率3*14W =42W,电子镇流器功率损耗按 4%计算,总功率为72*10*42*1.04=31.4kW。
    按一天工作12h,一 年工作日265天,科研办公楼照明用电按0.8元/kW h计算,则一年电费为31.4*12*265*0.8=8万元 。
    3.2  采用智能照明系统
           采用智能照明系统后,白天工作时可开启走道灯具的1 /2 或1/3即能满足日常需要。按工 作时开启总灯具的1 /3,每年工作日为265天计算:8 *1 /3 =2 .4 万元,每年节省电费5.6 万元。
    该工程走道内采用智能照明系统初期投资约为24万元。即在大楼运行4-5年后即可收回智能照明系统初期投资。
     
    4、智能照明系统设计要点
         a.首先明确具体实施部位,纳入本智能照明系统的场所包括:地下车库、首层大堂、开放式大开间办公室、中大型会议室、多功能厅等。再根据各部位的特点,逐一明确使用功能。
         b.智能照明系统通过一条2*2*0.8的EIB总线电缆将系统所有部件连通。在施工图一次设 计中需要在平面图中预留SC25钢管,以备施工后期穿线用。
     
    5、安科瑞智能照明控制系统
    5.1系统简介
           Acrel-BUS智能照明控制系统,是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲,是在EIB,Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的,其中EIB(European Installation Bus,欧洲安装总线)是该总线技术的主体。
           Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线(即KNX总线)作为总线线缆,将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统,既可实现照明灯具的远程集中控制,又可实现就近控制功能。该系统理论连接控制模块数量达580000多个。
          安科瑞智能照明产品种类齐全,方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制,特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店,以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
    5.2系统工作原理示意图(见图4)

     
     
    图4  系统工作原理示意图
     
    5.3产品选型
    5.3.1开关驱动器

     
     
    5.3.2调光驱动器

     
    5.3.3可控硅调光模块
     
     
    5.3.4传感器


    5.3.5总线电源
     
     
    5.3.6智能面板


    5.3.7干接点、湿接点输入模块

     
    5.4系统功能
          1)光照度(需要配照度传感器)监测,对利用自然光照明区域,根据自然光照度变化,进行照明控制和调节,满足照明和节能要求;
          2)公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明,应设置红外或微波类人体感应器,并结合智能控制面板,实现各种场景照明控制,尽可能较少灯具点亮时间;
          3)楼梯间照明采用人体感应探测控制;
          4)设备房、设备房走道采用分组就地控制;
          5)室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式;
          6)监控系统界面友好,画面美观,实时显示各区照明工作状态;
          7)应具有完善的用户权限管理功能,避免越权操作;
     
    5.5系统的控制优势
          1)系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制,使得控制更加方便智能,用户体验更舒服;
          2)系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下,用户操作更加可靠、舒服;
          3)系统在实施过程中,充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光,减少能源消耗,达到很好的节能效果;
          4)系统采用分布分布式KNX总线结构,搭建简单灵活,系统内各模块互不影响,可独立工作,可靠性更高;
          5)多种控制方式可供选择,如本地控制,自动感应控制,定时控制,场景控制和集中控制等,控制方式更灵活;
          6)系统的自动控制、远程集中控制等功能,在实现自动化的同时,大量减少了值班人员,提高了管理水平和工作效果;
          7)升级系统内控制模块或更改系统功能时,无需增加连接线,不需关闭整个系统,只需更改设备参数即可实现,维护方便,操作简单;
          8)系统可与消防系统联动,在出现消防报警时,强制打开应急回路,方便人员疏散,从而降低了人员伤亡的风险,提高了建筑的安全性。
    5.6安科瑞组网方案
          智能照明控制系统组网方式灵活,扩展方便,当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时,各设备以树形枝状延伸,构成支路系统智能照明控制系统;当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时,用支线耦合器组成多条支路,构成区域智能照明控制系统;当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时,用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。(见图5)
     

    图5 组网方案
     
    6、结语
          智能照明系统初期投入高是业主选用的顾虑,以“性价比”概念来说服业主选用是一个可行的方案。本项目只选择报告厅和公共走道做了智能照明,选用简单的系统附件和功能,既提升了建筑的整体档次,也在一定程度上控制了初期投资。还大大提高了日后业主使用的便利性和节能性。
     
    【参考文献】
    [1]李家驹,instabus KNX智能照明系统在办公楼中的应用
    [2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版 
     
    作者简介:王蒙蒙,安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为智能照明的研发与应用
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