【精选案例】某大楼智能照明系统控制技术的应用

17年07月05日     来源:千家智能照明网

[导读]在大型公共建筑的运行及管理中,引入智能照明控制系统十分必要,采用智能照明控制系统后,可以不受光源及灯具的限制,对整座大楼的公共区域根据天气变化、日昼轮转进行控制,达到节约大楼电能的效果。

  1、项目简介

  本占地面积逾1.8万m2,建筑总面积约达46万m2,建筑总高度为600m;由一栋超甲级商务塔楼和综合性商业裙楼组成,其中塔楼总层数118层,商业裙楼为地上10层、地下5层,-1层为商业、-2~-5层为停车库、设备房、战时人防区等功能性区域。对于建筑体量如此庞大,商业功能多业态、人流量繁多的建筑而言,其公共区域照明的能耗是照明节能必须关注的环节,而单纯依靠传统的楼宇BA控制系统实现简单的区域照明和定时开关功能,显然很难满足照明节能的需求。因此,引入智能照明控制系统势在必行。

  在倡导节能减排、绿色建筑的大环境下,作为耗电大户的建筑照明,是节能设计中优化的对象。照明节能是一个系统工程,其中涉及照明灯具的选择、智能控制的设计等几个方面,而光源是这个系统里面不可或缺的组成部分,选择节能型光源是一种简便、有效的节能措施,大型公共建筑物或大型综合体建筑,照明面积大、功能区域复杂、光源类型众多,涉及荧光灯、HID灯、LED灯、光纤照明等不同类型的光源,不但要满足基本的照度要求,还要能提供舒适的灯光环境。这时,仅采用节能型光源,对于节能的作用就显得微不足道了。因此,在大型公共建筑的运行及管理中,引入智能照明控制系统十分必要,采用智能照明控制系统后,可以不受光源及灯具的限制,对整座大楼的公共区域根据天气变化、日昼轮转进行控制,达到节约大楼电能的效果。

  2、智能照明控制系统管理分析

  智能照明控制系统基于BMS平台,通过OPC标准(OLE for Process Control)与智能照明控制系统中央监控电脑通信,结合ETS集成管理系统,在智能照明控制系统主控室的计算机操作平台上完成照明系统日常的运转与管理工作。在实施过程中,根据集成管理软件设定的“控制方式、场景区分、功能区域区分”各种方式按预定的时间表、每年的预定日程表以及假期、特定日期的安排等进行时间程序编程、提供全年的照明计划,实现对照明系统的管理及监控。智能照明控制系统通过集成管理平台,实现对各照明分区、功能区域、场景照明回路的自动控制,可自动调节室内照度,并维持在设定值上。并可通过计算机界面控制各照明回路的开关和照度的调节,结合软件统计照明灯具的运行时间、照度水平、预置的工作循环程序表,自动切换各照明回路灯具的运行。

  智能照明控制系统主要采用总线控制的监控管理系统,主要包括照明监控工作站、网络连接控制器、单元控制继电器、就地开关、各类传感器等。单元控制器采用KNX/EIB现场总线连接,控制面板及各类传感器通过地址编码控制EIB总线接入单元控制器或就近接入单元控制器,实现整个链路的连通。

  3、智能照明控制系统的实施运用

  某大楼的智能照明控制系统采用分布式集散控制系统,主要控制范围分三大区域,即“地下车库、裙楼、塔楼”,分别对应-2F~-5F地下停车场;-1F商业公共区域照明、裙楼公共通道、中庭公共走廊等区域;塔楼的办公大堂、电梯厅、核心筒公共走道照明,及预留的景观泛光照明。整栋大楼的照明系统采用“集中监控、分区控制、管理分级”的管理思想进行设计,共有14个子网,子网之间通过大楼综合布线通讯专网在TCP/IP协议基础上进行互联,并通过网络将分布在各现场的控制器连接起来,软件与硬件分散配置。该项目引入西门子GAMMA instabus KNX/EIB总线控制智能照明系统,该系统基于KNX技术标准,KNX技术标准是楼宇控制领域唯一的开放式国际标准,通过KNX总线系统对大厦内的公共区域照明、遮光/百叶窗、泛光照明等进行控制,本项目智能照明控制系统如图2所示。

  在系统设备、输出设备、输入设备安装方面,通过设计深化后,将各功能模块分别安装在各楼层相应控制区域内的照明配电箱或配电柜内,传感器则安装在相关控制的区域,用UTP5分支线通过KNX/EIB专用电缆连接起来,再由KNX/IP路由器连接至本项目管理网路的就近点,形成自成一体的管理网络,并分别在B1层消防监控中心和BMS机房安装可视化控制主副计算机,通过计算机显示所有设备的工作状态和进行操作控制。

  在控制上各个区域相互独立,既可以集中监控也可分区自主控制;当总控中心停止工作或某个分区停止工作时,不影响其他各区域的控制、设备运行和网络通讯。系统中任意设备的故障或损坏也不会影响本区和整个系统的功能、运行和信号传输。任何一个回路通过ETS管理软件给予的编码可以完成对区域或区域外的单一回路照明、多回路开关、调光控制、场景控制。

  (1)区域功能设计控制分析

  地下车库

  地下停车场属于无自然光的环境,需要提供全天候照明,采用分回路开关控制,平时在中央KNX/EIB图形监控软件的作用下,车库照明处于自动控制状态,在上班工作时间开启全部灯光,其余时间分回路关闭,满足基本的照度要求;另外,再根据工作时段的实际照明照度要求及车辆的使用情况,对一天中的“上午、中午、下午、晚上、深夜”时段,通过ETS软件的时段设定,自动控制回路灯具开闭的数量,达到控制区域照度的要求,以有效利用灯光照明的利用率,减少电能浪费,延长灯具的使用寿命,节约资源。

  地下车库的主要功能就是满足车辆停放的需要,在提倡节能的同时,项目引入了DALI数字可寻址照明控制系统来智能控制开启照明,与地下车库停车系统形成集成关联。当有车刷卡进入后,系统接收反馈数据,自动开启或自动调亮对应车道照明,指引汽车到指定停车位;并在车道设置动态探测装置,当人员停完车离开该地点后,探测感应装置检测不到任何动静时,系统将自动关闭或调暗该区域的照明。DALI数字可寻址照明控制如图3所示。

  由于本项目地下车库-2F~-5F为停车场,区域大、范围广,为方便物业管理人员的管理,智能照明控制系统既考虑在车库入口管理处安装手动开关,实现现场手动控制。还在系统照明回路控制中采用带电流检测的智能开关负载输出器,用于提示或报警照明回路中个别灯具故障或损坏的情况,以便管理人员及时发现并维护。

  门厅大堂

  门厅大堂是进入大楼的必经之地,其灯具的选用、照度的要求已不仅仅是为满足大堂的照明需要,更考虑照明的气氛、场景以及与大堂整体装潢的协调一致。本项目门厅大堂在KNX/EIB系统中也采用分回路控制,对门厅大堂走道照明设置“白天模式、上班模式、下班模式、晚上模式”开启不同回路灯具及数量来满足各个模式的照度要求及灯光效果。由于大堂在白天有自然光照射,本项目采用了室内恒照度控制方式,充分利用自然光,在保证照度及照明效果的前提下,根据自然光调节灯具的亮度,并开启部分装饰灯光来点缀大堂灯光效果,以减少能耗,节省能源。在夜间至午夜开启部分灯具,配合室外泛光照明形成相映衬的夜间景观,而午夜至凌晨在满足基本照度的前提下,关闭大部分灯具。另外在现场控制方面,可以在门厅服务台处配置控制面板,现场手动控制就地灯具的开关。

  公共活动区域

  核心筒电梯厅、公共走道、商业裙楼及中庭走道属于敞开的公共活动空间,本项目有10层商业裙楼、115个电梯厅及走道、8个主要电梯大堂分区。大楼开业后将有大量的上班人员活动,这些区域的照明设置必须考虑工作日上下班、节假日、早晚高峰期等影响因素,因此,在深化设计过程中运用KNX/EIB系统通过时间控制器和分回路设置实现对照明的自动管理控制,时间控制器分时间控制的不同运行模式,可分为高峰模式、普通模式、检修模式、清洁模式等,一个按键即可开启不同的灯组,既符合使用要求,又节省能源。

  还可以设定时间表控制,根据工作日和节假日的特点,设置不同的照明工作时间表,自动开启/关闭相应的区域或者灯组,如对于节假日模式,可以设定无人时只亮少量灯具,以满足视频监控的足够照度。另外,本项目还在洗手间、个别不常用的走道设置一定数量的红外人体感应器,以实现“人在灯亮,人走灯暗”的自动控制。

  泛光照明

  为实现某项目在景观、外墙泛光照明方面的科学合理使用,突出建筑物本身的美学及凸显城市地标的景观效果,在智能照明控制系统的KNX/EIB总线系统中,特别预留了景观及泛光照明端口的接入,将景观泛光照明各照明回路根据某项目大厦在不同时段需要的灯光效果进行组合控制,如设定晚间、夜间、节假日等场景以营造不同的氛围。

  (2)本项目智能照明控制系统控制模式分析

  智能照明控制系统主要的控制方式有时间自动控制、现场手动控制、场景自动控制、可视化集中控制、集成控制等,由于本项目是一个具备多个功能区域、灯光控制繁杂的地标建筑,在深化设计的过程中充分糅合上述各种控制方式,有单一采用,也存在多种方式结合并用。

  a.时间控制主要是利用时钟信息通过时间控制器或中央监控的ETS软件系统,按照物业管理公司实际统计的大楼公共区域运营管理情况来制定智能照明管理系统相对应的时刻表,针对不同时刻制定典型区域的自动控制方式,如核心筒的电梯厅、公共走道、中庭走道、商业区域等部分,并在KNX/EIB系统中进行充分深化设计。

  b.现场手动控制是一种辅助的管理控制手段,采用可编程的控制面板,物业管理人员可根据现场情况或特殊节日来操作控制面板控制照明回路的开启、关闭等,一般在地库的管理室、门厅大堂的服务台都设置有相关的现场手动控制开关。

  c.场景自动控制是根据公共区域或商业区域的照明方式预先设定为各种场景,如正常白天运营场景、晚上下班场景、清洁场景,或根据物业管理公司设定的各种场景分配照明控制回路,充分利用DALI可寻址数字调光照明等进行开关状态、明暗程度的控制来调节场景照明。

  d.图形可视化集中控制,采用网络可视化instabus @EIB软件管理和监控整个系统,通过可视化界面将所有EIB控制的对象显示在屏幕上,各照明回路灯具均可按实际位置显示于区域平面上,照明回路的实时开关状态也可同时显示在图形上,方便观察、控制,并可点击各回路或各区域控制的图形来开启或关闭相应回路的照明灯具。

  e.集成控制是通过与上一级建筑楼宇控制系统BMS的EIBOPC连接,具有在图形画面上集中监视、控制所有设备的功能,并设有用户安全及使用权限管理。

  4、智能照明控制系统对能源的利用、效益、价值的评估

  任何先进技术的设计引入及投资,都是在体现智能人性、环保节能的理念。某项目选用智能照明控制系统的目的也是为了节省能源、优化设备运行、提供舒适环境、提高物业管理效率、减少长期费用等。根据采用KNX/EIB的理论评估,某项目采用该系统可以使照明能源合理使用、节省不必要的能源消耗,每年可比传统照明控制系统节约电能20%~30%(预估);另外,利用KNX/EIB智能控制技术对系统设备可以进行一体化控制,不但可以对设备运行进行有效的监控管理,还可大大减少大楼物业设备管理人员的人力物力,避免因人为错误操作而造成的设备损害。

  本文来源《建筑电气》作者:方耿华

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编辑:张柳婷
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