浅谈智能调光控制系统在绿色建筑工程中的应用
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摘要：目前中国既有建筑数量居全世界第一，每年新建建筑竣工面积大于各发达国家每年新建建筑竣工面积之和，北京、上海每年的建筑量差不多是整个欧洲每年的建筑量。预计2015年全世界新建建筑的50%将建成于中国。在建筑的建造和使用过程中，需要消耗大量的自然资源，同时增加环境负荷。据统计，人类从自然界所获得的50%以上的物质原料用来建造各类建筑及其附属设备。这些建筑在建造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左右；与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占环境总体污染的34%；建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。我国人均资源和能源相对贫乏，绿色建筑是将可持续发展理念引入建筑领域的结果，将成为未来建筑的主导趋势。
中图分类号：TE08文献标识码： A
引言
绿色建筑，即在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节地、节能、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。目前，我国的能源危机，环境污染形势仍然严峻，的人均建筑能耗虽低于世界平均水平，但这一定程度上是建立在放弃室内空气与热环境舒适度的基础上的，同时由于人口基数庞大带来的巨大总能耗，也日益成为制约国家发展的瓶颈。绿色建筑正是源于建筑对资源、环境问题的响应。绿色建筑既能切实节约有限的资源，减少二氧化碳的排放，又能提高建筑品质，降低建筑日常运营费用，对实现可持续发展，促进建筑节能减排具有重要意义。
一、我国建筑内照明系统存在的问题及未来趋势
我国现有的建筑的形成大多是根据建筑的功能、性能和造价进行设计，很少或没有考虑资源利用的效率问题，这种人凌驾于自然之上的建筑形式显然与可持续发展的理念渐行渐远。而绿色建筑在设计阶段就要考虑减少资源的使用量和资源利用的效率问题，同时考虑对生态环境、经济、社会效益的影响，减少废弃物，对废弃物降解和回收，尽量实现“天人合一”。我国各地区的气候条件，地理环境、自然资源、城乡发展和经济发展、生活水平与社会习俗等存在差异，对建筑综合要求因此而不同，万不能盲目的使用高新技术或生硬的照搬国外技术。例如，南方地区的建筑盲目学习欧陆风，大面积采用玻璃幕墙，结果又没有采用有效措施减少太阳辐射，结果空调能耗比一般建筑高出1-2倍。
实现照明系统的节能亦是实现绿建必不可少的一部分。公共建筑内都需要长时间开启的公共照明，实现绿色照明早已成为一种趋势，这不仅需要节能型灯具，还需要一系列可行的调光控制解决方案。采用调光方式控制照明比用其他控制方式有更多优势，尤其是调光系统能够在不关灯的条件下实现“节电、省灯”，不仅在一定时间内用节省下来的电费和维护费用收回调光系统的全部投资，而且符合绿色建筑倡导的理念。
二、智能调光系统概念
所谓智能调光系统，就是根据某一区域的功能、每天不同时间、室外光亮度或该区域的用途来控制照明。其中最重要的一点就是可以进行预设，即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。这些设置也称为场景，可由调光器系统或中央建筑控制系统自动调用。智能调光系统集强电、弱电为一体，巧妙地融入计算机技术、通信技术、控制技术，使灯光艺术为创造环境气氛服务，使对灯光进行智能化控制、使灯光和各种设备集成联动成为可能。
三、可调光荧光灯电子镇流器的应用
国家在推广节能灯的同时，白炽灯逐渐被淘汰，留下的市场空间为节能灯带来了巨大的发展潜力。目前被广泛应用的荧光灯光源，为实现节能环保的绿色照明做出了突破贡献。但依靠目前荧光灯光源的制造技术，如需要创造高效节能、明亮舒适的照明环境，必须选用自身消耗极低、能效等级为A1级、具有可控的调光控制接口、能在1-100%的范围调光、大于50000小时寿命设计、能自动识别灯管的类型及功率、且有效延长荧光灯光源寿命的调光镇流器产品，才能发挥荧光灯最大的效用，这也是荧光灯未来使用方向的主流选择。荧光灯的调光控制，在现代照明中具有极为重要的地位。目前先进的荧光灯节能调光控制技术，已可实现节能30%，可以延长光源寿命2-4倍，系统配置科学优化的，甚至可以达到节能75%。荧光灯只有实现了只能的自动可调光照明以后，才能真正做到优化节能的目的。
近几年，可调光荧光灯电子镇流器得到长足发展，成为倍受用户青睬的典型“绿色照明”产品。由于荧光灯是一种非线性负载，并且灯管有额定导通电压，如果灯管上的电压低于额定值，则会熄灭或不能发光，所以荧光灯的调光并非像白炽灯调光那样简单。荧光灯调光电子镇流器分为模拟调光和数字调光，而具体的调光方法主要有频率调制(即调频)和相位控制。从本质上讲，荧光灯调光是通过调节灯管电流实现的。灯管额定功率上有最大输出电平，亮度调节不能超过最大输出电平(即100％)。性能优良的调光电子镇流器的调光范围为100%~10％。可调光荧光灯电子镇流器具有明显的节电效果，故在近几年中得到了迅速发展和应用。对于紧凑型节能灯的调光，通常采用模拟技术。而对于用于家庭、办公室、商场、车间等场所照明的调光荧光灯，则采用数字调光方案。数字调光电子镇流器，代表了该照明电器未来发展的方向。
运用可调光荧光灯电子镇流器的智能调光系统可延长灯具的寿命。灯具损坏的致命原因是电网过电压，只要能控制过电压就可以延长灯具的寿命。智能照明控制系统采用软启动的方式，能控制电网冲击电压和浪涌电压，使灯丝免受热冲击，灯具寿命得到延长。智能照明系统通常能使灯具寿命延长2~4倍，不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用，对于大量使用灯具和安装困难的区域具有特殊的意义。采用智能照明控制系统不仅可满足便捷控制、灯光效果等要求，而且由于可观的节能效果（节电可达到20%~50%）及灯具寿命的延长（灯具寿命延长2~4倍），又能在降低运行费用中得到经济回报，还能省去常规照明所需的大部分配电控制设备，大大简化和节省穿管布线工作量。
四、工程实例
坐落于北京三环的某国际学校幼儿园设计标准之一为要通过LEED认证（金奖），为能实现高效的能源利用，照明系统的节能效果也是需重要考虑的一部分。此工程根据各房间功能进行灯位布置，各教室、办公室等选用电子整流直管（单管或双管）荧光灯，公共场所、卫生间等均选用带玻璃罩环形荧光灯，幼儿寝室设置夜间巡视照明灯具，医务保健室设置紫外线灯具，其余场所均选用高效电子节能灯。办公室、厨房主要采用高光效的三基色荧光灯和低损耗的高频电子镇流器或节能型电感镇流器配高效照明灯具。所选灯具均为节能型。灯具cosΦ≥0.9。主要通道、楼梯间、门厅等人员较多的公共场所的照明均由双电源供电的照明配电箱电源供电。事故照明、疏散照明灯具由应急照明柜集中供电，要求EPS的蓄电池初装容量应保证备用时间不小于90min。
为了节约能源及提高管理效率，教室、公共场所照明、室外照明等设置智能照明控制系统，拟通过KNX/EIB控制总线连接至中央控制室。附图为教室照明系统平面图和调光镇流器手动调光配线图。
二层照明平面图
调光镇流器手动调光配线图
该工程通过楼宇管理控制系统可对教室内的灯光环境进行智能控制。通过中控电脑图形化界面可以对学校内的灯光监视和控制。教室门口的存在感应器做到人来打开亮度感应器对灯光的控制，人走关闭亮度感应器同时关闭灯光。通过光感开关控制器可对照明进行自动控制，当自然光不足时，可自动将灯光调亮，当自然光充足时，可自动关闭或调暗灯光。也可通过教室内的智能面板对相应区域的灯光进行手动控制，可做备用，更安全。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，也可提供一个不受季节与外部气候环境影响的相对稳定的视觉环境。总之，此工程照明系统的设计体现了绿色照明的一部分理念和调光控制系统的未来趋势。
结束语
在自然资源日益减少的大环境中，节能已经成为人类的重要的任务。能充分利用自然光，保持照度的一致性，延长灯具寿命，集中管理，减少人为浪费这几个优势的智能调光控制系统正日益取代传统的照明系统，无论是荧光灯还是LED灯，智能调光控制系统无疑为能源节约的做出了贡献。