办公建筑智能照明改造方案研究
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摘要：随着人们对照明节能的不断关注，智能照明系统在办公建筑中的应用日益增多，本文针对某个实际工程案例，分别提出了3个智能照明改造方案，并从多方面对这3个方案进行了分析研究，最后通过计算得出实际节电效果。
关键词：智能照明；联网型探测器照明节能控制系统；独立型探测器照明节能控制系统；EIB智能照明控制系统
前言
目前，办公建筑中的照明系统基本采用人工开闭的方式，并且办公区、走廊、卫生间等公共区域的照明灯光全天大部分时间都处于开启状态。因此，这些区域的照明系统节能空间是巨大的。
控制范围及方式
对于本工程中不同区域的照明系统主要采用以下几种控制方式：
办公室：根据办公室内人员占用情况以及室外光线强弱自动控制房间内照明灯具的开闭，最小控制范围约为2～4个工位；
会议室：根据会议室内人员占用情况自动控制房间内照明总电源的通断，并结合面板开关控制各组照明灯具的开闭；
走廊、电梯厅及卫生间等公共区域：保证一部分照明灯具处于常明状态，其余照明灯具在有人进入时自动打开，无人时自动关闭；
餐厅：根据时间、餐厅内人员占用情况以及室外光线强弱自动控制房间内照明灯具的开闭。
方案一（联网型探测器照明节能控制系统解决方案）
系统简介
联网型探测器照明节能控制系统一个由数据网络连接的探头组成的灵活并且互动的楼宇灯光管理系统，它具有以下功能：
通过充分利用环境光源和日光而带来的能源节约；
场景设置；
一个手持红外编程器即可进行编程；
不需改变电线布局即可完成应用空间中布局或功能改变的适应。
设备配置方案
在办公区、走廊、卫生间配置红外光感探测器、微波光感探测器，对这些区域内的照明系统进行自动控制，当人员进入房间后，房间内传感器感应到人进入并自动打开相关区域灯光，在房间内办公时可以保持灯光系统持续工作。每层每个办公区内灯光全部联网控制，无人时自动关闭灯光。
安装方案
总线布局
通过一套双绞线数据总线可连接所有设备，他们之间能够共享应用信息；这个特性使得系统对现有环境的侦测得到大大增强，并简单的实现了许多用户友好性的控制。
总线电源
单个数据总线电源能够与最多200个设备同步并为数据总线供电。它同时还能简单地检测数据总线完整性。通过连接到总线电源，不需要任何额外设备，系统就能建立遍布楼宇的一般控制区域。
方案二（独立型探测器照明节能控制系统解决方案）
系统简介
独立型探测器结合了现有的3种主要环境监测技术：无源式红外线技术、超声波技术和微波技术。每种技术都分别适合不同的应用。有对小区域的照明控制、对组光源的照明控制以及大区域的照明控制。
设备配置方案
在本工程的卫生间内安装独立工作型微波光感探测器，在走廊和办公区内安装独立工作型红外光感探测器，对这些区域内的照明系统进行自动控制，当人员进入房间后，房间内传感器感应到人进入并自动打开相关区域灯光，在房间内办公时可以保持灯光系统持续工作。
安装方案
安装
明装红外光感探测器外壳可以直接与硬质表面固定。探测器装入外壳后只需一个简单的卡扣固定。
编程调试
在安装后，通过手持红外编程器系统即可本地试运行。调试工程师能够在试运行的各阶段接收到系统主动反馈各种数据。一个探头的设置能够在几秒内拷贝到另外一个控制相同组光源的探头。
方案三（EIB智能照明控制系统解决方案）
系统简介
EIB智能照明控制系统采用先进的智能总线控制管理系统，实现对公共区域照明的智能控制，总线控制技术符合EIB标准。系统采用完全分布式总线结构，系统内各智能控制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，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。
设备配置方案
在办公内内，按照6米柱距的区域设置EIB的多功能探测器，此探测器具备人体红外探测功能，对覆盖区域内人员的存在情况进行探测。在会议室入口处安装一个EIB存在感应器，可控制会议室内的灯光；在会议室门口处放置带有遥控功能的面板，可以通过遥控器来控制灯光的场景功能。在走廊位于每个入口处安装红外存在移动探测器，当有人通过走廊时该区域的灯光会自动点亮；无人走动时自动关闭灯光，这样起到保护灯具、节约能源的目的。
安装方案
5.3.1系统布线要求
EIB线为24V低压信号线，需要单独配管，且与强电管之间的间距应≥50mm，可与强电管平行铺设。
EIB线的连接结构形式多种多样，可选用星型、环型、总线型、网络型等多种连接形式，也可以互相混合使用，只需将EIB线连接到每个开关、感应器元件即可。
如需连接两根或以上的EIB信号线，必须通过EIB智能面板上的总线连接端子连接。每个连接端子由分别为 “+”和 “-”两个端子部件组成，每个部件均带有4个适用于实心导线（直径0.6至0.8mm）。
5.3.2 EIB配电箱要求
EIB配电箱可与强电配电箱混合使用，也可以单独另置一个EIB专用电箱。EIB配电箱的尺寸大小，由EIB执行器设备量以及空开断路器数量的多少来决定。
EIB配电箱中，EIB信号线进线孔应与电器设备控制信号线分开。
EIB执行器设备多数均采用DIN导轨方式安装，尺寸均于普通断路器相同，各DIN导轨的间距不应小于160mm。
方案分析对比
方案一与方案二均采用探测器照明节能控制系统，控制原理基本相同，都是通过探测器直接控制照明灯具. 而方案一与方案二的区别主要体现在以下几方面：
联网型探测器，每个探头内可以设置地址，也可以将两个探测器设置同一地址进行分组。独立型控制器不能设置地址，也不能分组。如果空间使用功能发生变化，例如会议室改为办公室，联网型探测器只需要改变探测器地址就可以完成照明系统控制的改变。
联网型探测器，可以设定公共区域与办公区进行联动，并且可以随意变更探测器地址，变换探测器地址，任意分组。独立型探测器不能与其他探测器联动。
联网型探测器可以在通讯电源控制器上，强制打开所有照明灯，也可以强制关闭所有照明灯。通讯电源控制器上指示灯还可以显示室内是否有人存在，网络通讯是否正常。
联网型可以选装照明监控软件，可以在服务器主机上监测整个系统中的探测器的工作状态，独立型不可以。
方案三采用EIB智能照明控制系统，EIB系统是在配电箱中设置控制模块，分回路控制，感应器安装在现场，探测信号需要通过线缆传回控制箱中的控制模块上，控制模块再通过控制照明回路上的接触器来控制灯具开关。
如果采用EIB系统，并细化至对每4个工位的灯光进行分组控制，那么首先要从新划分照明回路，从新对照明回路进行设计改造。施工难度大，工程量大，并且需要停止正常的工作后才能施工。由于EIB系统的一个控制模块控制多个照明回路，如果控制模块发生故障将会造成大面积照明系统瘫痪。系统编程调试复杂，需要专业的工程师才能进行调试，并且系统需要定期进行维护。
以上3个方案都有各自的优点和局限性，下表从8个方面对这3个方案特点进行了分析、总结：
序号 对比项目 方案一 方案二 方案三
1 系统形式 联网型探测器照明节能控制系统 独立型探测器照明节能控制系统 EIB智能照明控制系统
2 系统结构 完全分散式控制，现场安装探测器，如发生故障不会造成系统瘫痪。每个探测器可独立工作，但可以通过总线监测整个系统中的探测器的工作状态。 完全分散式控制，现场安装探测器，如发生故障不会造成系统瘫痪。每个探测器可独立工作。 集中控制，配电箱中安装控制模块，如发生故障将造成整个系统瘫痪。控制模块与探测器无法独立工作，必须联网工作。
3 工作方式 可联网工作，也可独立工作 只能可独立工作 必须联网才能工作
4 主要功能 根据人体、日光自动控制照明系统，也可以通过BMS系统根据实际需求集中控制照明。 根据人体、日光自动控制照明系统。 靠日程表控制照明，预先设定好运行时间，需加装探测器才能实现根据人体、日光控制照明系统。
5 改造工程量 不用改变原有照明回路，只需将被控灯具电源线路接入探测器，并将探测器通过系统总线连接在一起，工程施工改造简单可行。 不用改变原有照明回路，只需将被控灯具电源线路接入探测器，工程施工改造简单可行。 需要根据控制要求对原有的照明回路进行重新的规划设计，并对照明配电箱进行改造，改造的工程量和难度都非常大。
6 编程调试 采用红外遥控编程，容易掌握，物业人员经过培训就可以进行参数调整。 采用红外遥控编程，容易掌握，物业人员经过培训就可以进行参数调整。 通过电脑主机编程，即使简单的参数调整也需要专业的工程师进行。
7 运行维护 简单，客户可以根据自己需求自行进行参数修改。 简单，客户可以根据自己需求自行进行参数修改。 较为复杂，程序参数需要专业工程师才能调整。
8 节能效果 在控制要求及控制颗粒度相同的前提下，节能效果差异不大。
节电效果分析
根据对改造前和改造后的各类照明灯具开灯时间的统计数据，对于本工程改造后的节电效果进行了以下的计算分析：
序号 灯具名称 灯具数量 单灯功率(W) 改造前 改造后 年总节电量(kWh) 年节电比例
年均开灯时间(h) 年总用电量(kWh) 年均开灯时间(h) 年总用电量(kWh)
1 荧光灯 7330 31 2640 599887 2035 462413 137474 23%
2 荧光灯 422 17 2640 18939 1793 12863 6076 32%
3 节能灯 400 16 960 6144 740 4736 1408 23%
4 节能灯 5589 22 2640 324609 1793 220464 104145 32%
5 其他灯具 877 10 1056 9261 814 7139 2122 23%
6 小计 958841 707615 251226 26%
本工程通过进行照明智能控制改造后，比改造前每年可节电约26％。
参考文献：
[1] 中国建筑东北设计研究院，主编.JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中国建筑科学研究院，主编.GB 50034-2004建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。