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技術文章

KNX智能照明系統在大型建筑辦公樓的應用

技術文章

淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

 

摘要:簡要介紹了KNX智能照明系統的組成,以某項目為例介紹了KNX智能照明系統的應用,闡述了智能照明系統在辦公樓類建筑應用的便利性和節能性。 

 

關鍵詞:智能照明,便利性,節能

 

1、系統簡介

        KNX照明管理控制系統主要應用于辦公大樓、酒店等建筑,在打造現代化的辦公環境的同時也能夠實現一定的節能。

1.1系統組成

       a.開關驅動器。安裝在照明配電箱內,適用于照明回路的通、斷控制,本系統采用的開關驅動器分為4 路執行器和8路執行器,即可控制4路或8路照明回路,每回路電流為16A 或20A 。

       b.感應器。人體感應器和照度感應器安裝在燈具現場,可壁裝亦可吸頂安裝。人體感應器主要應用于博物館、辦公樓走道等,當有人經過時點亮燈具;照度感應器應用于可調光場所,通過控制燈具照度值來實現不同場景及節能的需要。

      c.調光控制器。應用于有調光要求的場所的照度控制,節能燈、熒光燈、LED燈等適用,燈具需配置相應的調光整流器。

1.2 系統功能

      通過程序設定能夠自動控制現場燈具的開關數量、照度標準、場景變化等。增加配件還能實現如:電動窗簾、室內恒溫、大門和路障等其它功能。

 

2、工程實例

      某項目建筑面積4萬余㎡,地上10 層,地下l層,樓內房間主要為辦公室和實驗室。

在圖紙的初步設計階段,筆者采用的是傳統燈具加蹺板開關的組合后參觀了某智能化大廈,對智能照明系統有了更形象、直觀的認識。結合本項目特點和業主協商后確定,在本樓每層公共走道和2層400人報告廳分別設智能照明系統控制。

2.1 公共走道(走道平面布置見圖1)

圖1 走道面布置圖

        樓內公共走道寬 2.3m,吊頂高2.6m,吊頂材料為600*600方格鋁塑板。燈具均選用尺寸為 600*600mm三管格柵日光燈組,燈管選用T5日光燈配電子鎮流器,燈具間隔為4.2m。走道為U 型 ,總長度約 270m走道內設照明配電箱7臺,墻壁暗裝;應急照明配電箱4臺,分別設置在兩側4個強電豎井內。走道內普通照明燈具和應急照明燈具間隔設置。

系統人體感應器探測半徑為5-6m。感應器在走道內設置間距控制在 10-15m,電梯廳、每

層出入口另外設置感應器。在走道照明相關照明配電箱和應急照明配電箱內設置開關驅動器。走道照明配電系統見圖2。

圖2 走道照明配電系統圖

        本樓首層中控室內(與消防控制室合用 )設中央控制器,在設備調試時可根據業主需求設定控制程序。早8點至晚8點為工作時間,人體感應器休眠,一般設置半數日光燈長明即能滿足13常需要,即日光燈間隔長明;當走道光線足夠充足時,亦可點亮 1/3或關閉全部燈具。晚 8點下班以后和節假日,走道內日光燈全部關閉,人體感應器工作:當有人經過走廊

時,局部普通照明燈具點亮,并延時 10s關閉。

樓梯間的燈具沒有納入智能控制系統,基于以下考慮:辦公類建筑在有電梯的情況下,樓梯的使用率不高,如果納入智能照明系統,則需要每個樓梯間都設置感應器,而且需要樓梯間的兩個燈具單獨設置回路。故樓梯間燈具采用了傳統聲光控延時開關控制。

2.2 報告廳(報告廳平面布置見圖3)

圖3 報告廳平面布置圖

        本樓報告廳位2層,主開間面積為600㎡,能夠同時容納400人進行會議等活動。報告廳照度按300lx計算,采用雙管格柵日光燈矩形布置,7行*12列。燈具選用T5燈管。普通照明和應急照明燈具按列間隔布置,相應配電箱設在報告廳控制室內。

        報告廳內燈具沒有調光要求,每列燈具單獨回路,由配電箱內開關驅動器控制。投影幕布共3塊,每塊幕布單獨回路供電,并納入開關驅動器控制。

        報告廳能夠實現會議時隔行點亮或全部點亮;當有投影需求時,投影幕布降下,幕布處燈具點亮,其它座位處燈具熄滅。

        如在報告廳頂棚增加照度感應器,則可根據設定不同的照度標準來實現更多的場景。并可配備紅外遙控器現場控制。

2.3 室外照明

        本樓外立面照明和大樓周 圍室外照明納入智能照明系統,由中控室統一管理。采用定時循環控制來實現不同的燈光效果和場景控制。

 

3、節能分析

        通過與業主交流了解到,該單位科研人員夜間加班情況非常頻繁,現有科研樓內照 明系統均采用傳統開關就地控制方式,白天和夜間各樓內走道燈具基本都處于長明狀態。

以公共走道為例,若采用智能照明系統,白天可根據現場實際照度調整燈具的點亮數量,而夜間則實現走道有人時亮燈,無人時熄燈,基本杜絕了“人走燈不滅”的浪費現象。樓內走道沒有了蹺板開關,提升了建筑內部的美觀性。下面以該辦公樓走道為例校驗采用智能照明系統的節能性。

3.1  采用傳統燈具開關

       每層走道三管格柵燈72 套,共10層,每套燈具功率3*14W =42W,電子鎮流器功率損耗按 4%計算,總功率為72*10*42*1.04=31.4kW。

按一天工作12h,一 年工作日265天,科研辦公樓照明用電按0.8元/kW h計算,則一年電費為31.4*12*265*0.8=8萬元 。

3.2  采用智能照明系統

       采用智能照明系統后,白天工作時可開啟走道燈具的1 /2 或1/3即能滿足日常需要。按工 作時開啟總燈具的1 /3,每年工作日為265天計算:8 *1 /3 =2 .4 萬元,每年節省電費5.6 萬元。

該工程走道內采用智能照明系統初期投資約為24萬元。即在大樓運行4-5年后即可收回智能照明系統初期投資。

 

4、智能照明系統設計要點

     a.首先明確具體實施部位,納入本智能照明系統的場所包括:地下車庫、首層大堂、開放式大開間辦公室、中大型會議室、多功能廳等。再根據各部位的特點,逐一明確使用功能。

     b.智能照明系統通過一條2*2*0.8的EIB總線電纜將系統所有部件連通。在施工圖一次設 計中需要在平面圖中預留SC25鋼管,以備施工后期穿線用。

 

5、安科瑞智能照明控制系統

5.1系統簡介

       Acrel-BUS智能照明控制系統,是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲,是在EIB,Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的,其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線)是該總線技術的主體。

       Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線(即KNX總線)作為總線線纜,將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統,既可實現照明燈具的遠程集中控制,又可實現就近控制功能。該系統理論連接控制模塊數量達580000多個。

      安科瑞智能照明產品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制,特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。

5.2系統工作原理示意圖(見圖4)

 

 

圖4  系統工作原理示意圖

 

5.3產品選型

5.3.1開關驅動器

 

 

5.3.2調光驅動器

 

5.3.3可控硅調光模塊

 

 

5.3.4傳感器

5.3.5總線電源

 

 

5.3.6智能面板

5.3.7干接點、濕接點輸入模塊

 

5.4系統功能

      1)光照度(需要配照度傳感器)監測,對利用自然光照明區域,根據自然光照度變化,進行照明控制和調節,滿足照明和節能要求;

      2)公共區域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明,應設置紅外或微波類人體感應器,并結合智能控制面板,實現各種場景照明控制,盡可能較少燈具點亮時間;

      3)樓梯間照明采用人體感應探測控制;

      4)設備房、設備房走道采用分組就地控制;

      5)室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結合時控的集中控制方式;

      6)監控系統界面友好,畫面美觀,實時顯示各區照明工作狀態;

      7)應具有完善的用戶權限管理功能,避免越權操作;

 

5.5系統的控制優勢

      1)系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶體驗更舒服;

      2)系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下,用戶操作更加可靠、舒服;

      3)系統在實施過程中,充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光,減少能源消耗,達到很好的節能效果;

      4)系統采用分布分布式KNX總線結構,搭建簡單靈活,系統內各模塊互不影響,可獨立工作,可靠性更高;

      5)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動感應控制,定時控制,場景控制和集中控制等,控制方式更靈活;

      6)系統的自動控制、遠程集中控制等功能,在實現自動化的同時,大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;

      7)升級系統內控制模塊或更改系統功能時,無需增加連接線,不需關閉整個系統,只需更改設備參數即可實現,維護方便,操作簡單;

      8)系統可與消防系統聯動,在出現消防報警時,強制打開應急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風險,提高了建筑的安全性。

5.6安科瑞組網方案

      智能照明控制系統組網方式靈活,擴展方便,當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時,各設備以樹形枝狀延伸,構成支路系統智能照明控制系統;當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時,用支線耦合器組成多條支路,構成區域智能照明控制系統;當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時,用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。(見圖5)

 

圖5 組網方案

 

6、結語

      智能照明系統初期投入高是業主選用的顧慮,以“性價比”概念來說服業主選用是一個可行的方案。本項目只選擇報告廳和公共走道做了智能照明,選用簡單的系統附件和功能,既提升了建筑的整體檔次,也在一定程度上控制了初期投資。還大大提高了日后業主使用的便利性和節能性。

 

【參考文獻】

[1]李家駒,instabus KNX智能照明系統在辦公樓中的應用

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版 

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