建筑物照明節(jié)能控制系統(tǒng)設計分析
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【摘要】文章從單位GDP能耗等要求出發(fā)，引出為了提高能源的利用效率，通過對常用場所進行照明節(jié)能控制設計，分析在使用控制系統(tǒng)以后，與傳統(tǒng)照明控制比較，如何在使用過程中二次節(jié)能等問題作了初步的探討和總結(jié)。
1引言
近年來，伴隨著我國經(jīng)濟快速增長，所消耗的能源也隨之高速增長。為了有效利用能源，引導生產(chǎn)單位由高能耗的粗放型生產(chǎn)方式向低能耗的集約型生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，我國提出了能夠反映能源消費水平和節(jié)能降耗狀況的主要指標——單位GDP能耗。單位GDP能耗又叫萬元GDP能耗，就是每產(chǎn)生萬元GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）所消耗的能源，單位GDP能耗的單位是：萬噸標準煤/億元。通過萬元GDP能耗的增加或者減少，就可以直接反映出能源是否得到有效利用；通過對比不同行業(yè)的萬元GDP能耗，就可以判斷該行業(yè)是否屬于高能耗企業(yè)。通過對萬元GDP能耗指標的考核，引導生產(chǎn)單位更加高效的利用能源。為了提高能源的利用效率，除了減少生產(chǎn)設備的能耗指標以外，減少建筑物本身的能耗指標也逐漸被重視起來。其中最直觀的就是如何減少照明的能耗指標。從設計角度來講，這個問題很好解決，只要照明設計標準符合《建筑照明設計標準》GB50034-2013[1]、《工業(yè)建筑節(jié)能設計統(tǒng)一標準》GB51245-2017[2]、《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2015[3]等相關規(guī)范的建筑物，照明設計都被認定為節(jié)能設計。星級節(jié)能建筑物的節(jié)能要求為照明功率密度限值不超過照明功率密度限值的目標值[1]。設計滿足節(jié)能要求以后，如何在使用過程中避免能源浪費呢？某些單位提出“人走燈滅”等口號，某些單位安排專人在下班后巡視，發(fā)現(xiàn)未關燈處及時關燈。無論采取何種方式，人員管理總是有局限性，可不可以用更好的方法來管理呢？以下，我們將從幾個方面介紹一下某建筑物照明節(jié)能控制系統(tǒng)設計，以求對以往的設計進行總結(jié)。
2辦公類場所的照明節(jié)能控制
傳統(tǒng)辦公室，工作人員在上班以后手動打開照明燈具，下班以后手動關閉照明燈具，在整個工作周期，燈具一直處于工作狀態(tài)。如果出現(xiàn)下班后，工作人員忘記關閉燈具等狀況，需要值班人員在巡視過程中去關閉燈具。如果辦公室人員在下班以后，鎖住辦公室大門，值班人員無法進入辦公室關閉燈具，燈具將通宵點亮，直到次日工作人員進入辦公室才能關閉燈具，造成了不必要的能源浪費。如何通過自動控制方式解決上述問題呢？我們通過某建筑物辦公室設計實例來解決上述問題。如圖1辦公室照明平面所示，根據(jù)照度要求，設置靠窗一列6盞燈具，靠門一列6盞燈具。為方便直觀理解控制系統(tǒng)，簡單將靠窗6盞燈具分為一組、靠門6盞燈具分為一組（共兩組）。在入口處設置照明感應開關，當感應到人員活動（包含走動、打電話、喝水、眨眼及身體局部輕微移動等動作，不包含昆蟲飛行及爬行等動作）以后，照明燈具自動點亮，既可以做到人來燈亮，又可以避免人員在黑暗中尋找照明開關。當長時間（最長時間為15min，可調(diào)節(jié)）感應不到人員活動以后，燈具自動熄滅，真正做到人走燈滅。在靠近外窗處吊頂設置照度計，通過照度計感應照度值與正常照度值比較，在陽光充足的時候，自動調(diào)減靠近外窗處一組燈具光通量輸出值，直至完全關閉靠窗處整組燈具；在陽光不足的時候，自動增加靠近外窗處一組燈具光通量輸出值，直至完全開啟靠窗處整組燈具。通過照度計控制靠外窗處燈具的光通量輸出值，做到在燈具處于點亮狀態(tài)下的實時節(jié)能。除了上述運行狀態(tài)以外，設置在中午12:30～13:00為午休時間模式（時間可以根據(jù)各使用單位具體工作情況設定），控制主機自動發(fā)出指令，強制關閉照明燈具。如果工作人員在午休時間需要繼續(xù)工作，需要人員移動，待感應開關接收到人員活動信號以后，重新點亮燈具。設置在晚上18:15為下班時間模式（時間可以根據(jù)各使用單位具體工作情況設定），控制主機自動發(fā)出指令，強制關閉照明燈具。如果工作人員在下班以后需要繼續(xù)工作，只要人員移動，待感應開關接收到人員活動信號以后，重新點亮燈具。通過上述設計，可以解決傳統(tǒng)辦公室設計中，由于人員操作不當，造成的能源浪費。通過照明控制手段，做到燈具自動開關、自動調(diào)節(jié)光通量輸出，實時節(jié)能，并減少巡視人員的工作量。
3衛(wèi)生間等人員短暫停留場所的照明節(jié)能控制
傳統(tǒng)衛(wèi)生間，人員在進入衛(wèi)生間以后手動打開照明燈具，然后燈具基本上一直處于工作狀態(tài)。下班后，值班人員在巡視過程中去關閉燈具。如果值班人員忘記關閉燈具，燈具將通宵點亮，直到次日值班人員巡視才能關閉燈具。如何通過自動控制方式解決上述問題呢？我們通過某建筑物衛(wèi)生間設計實例來解決上述問題。如圖2衛(wèi)生間照明平面所示，根據(jù)照度要求，每個小間設置一盞燈具和感應開關。通過對感應開關和燈具進行地址編碼，讓每個小間內(nèi)感應開關與本小間內(nèi)燈具對應，感應開關接收到信號以后，對應燈具點亮。當感應開關感應不到人員活動以后，燈具自動熄滅，真正做到人走燈滅。感應開關和燈具通過地址編碼分組，可以按房間進行控制，避免無人員進出房間燈具點亮；同時在人員進入房間自動點亮燈具，人員離開房間以后自動關閉燈具，避免能源浪費。通過上述設計，可以解決傳統(tǒng)衛(wèi)生間設計中，由于人員手動操作，造成燈具無人管理，在整個工作周期中一直處于點亮狀態(tài)，浪費能源。通過照明控制手段，做到燈具分房間自動開關，實時節(jié)能。
4公共走廊（樓梯間）等人員
短暫停留場所的照明節(jié)能控制傳統(tǒng)走廊，工作人員在上班以后手動打開照明燈具，下班以后手動關閉照明燈具，在整個工作周期，燈具一直處于工作狀態(tài)。下班后值班人員在巡視過程中也需要點亮燈具。如果巡視人員在巡視工程中，手動點亮燈具，在巡視結(jié)束以后，手動關閉燈具，無形中增加了巡視人員的工作量。如何通過自動控制方式解決上述問題呢？我們通過某建筑物公共走廊設計實例來解決上述問題。如圖3走廊照明平面所示，根據(jù)照度要求，每跨設置2盞燈具，每跨燈具為一組。與衛(wèi)生間設計相似，通過對感應開關和燈具進行地址編碼，讓每跨內(nèi)感應開關與本跨內(nèi)燈具對應，感應開關接收到信號以后，對應燈具點亮。當感應開關感應不到人員活動以后，燈具自動熄滅，真正做到人走燈滅。感應開關和燈具通過地址編碼分組，可以按區(qū)域進行控制，避免無人員活動區(qū)域燈具大面積點亮；同時在人員進入相關區(qū)域自動點亮燈具，人員離開相關區(qū)域以后自動關閉燈具，避免能源浪費。通過上述設計，可以解決傳統(tǒng)走廊設計中，由于人員手動操作，造成燈具無人管理，在整個工作周期中一直處于點亮狀態(tài)，浪費能源。通過照明控制手段，做到燈具分區(qū)域自動開關，實時節(jié)能。樓梯間設計與公共走廊設計類似，不再贅述。
5高大廠房（高大空間）等人員
長期工作場所的照明節(jié)能控制傳統(tǒng)高大廠房，工作人員在上班以后手動打開照明燈具，下班以后手動關閉照明燈具。在整個工作周期，無論通過屋頂天窗及側(cè)墻高窗補充陽光照度是否滿足生產(chǎn)照度要求，燈具一直處于工作狀態(tài)。下班后值班人員在巡視過程中保留值班照明燈具，關閉正常工作照明燈具。當通過屋頂天窗及側(cè)墻高窗補充陽光照度滿足生產(chǎn)照度要求的階段，燈具依舊工作，是明顯的能源浪費。如何通過自動控制方式解決上述問題呢？我們通過某建筑物高大廠房設計實例來解決上述問題，如圖4高大廠房照明平面所示。在廠房外部設置照度傳感器，實時測量室外照度；在廠房內(nèi)合適地點設置照度傳感器，實時測量廠房內(nèi)不利點照度值，與正常設計此地點照度值做比較。當室外陽光充足，通過屋頂天窗及側(cè)墻高窗補充陽光照度能夠滿足生產(chǎn)照度要求，室內(nèi)不利點照度值通過比較，確認關閉照明燈具能夠滿足生產(chǎn)要求，發(fā)出指令關閉照明燈具。當室外陽光不足，室內(nèi)照度值低于工作照度要求時，廠房內(nèi)照度傳感器測量廠房內(nèi)不利點照度值發(fā)出指令，在工作時間段可以自動點亮燈具，在加班時間段通過手動方式點亮照明燈具。通過上述設計，可以解決高大廠房（高大空間）傳統(tǒng)設計中，由于人員手動操作，造成燈具無人管理，在整個工作周期中一直處于點亮狀態(tài)，浪費能源。通過照明控制手段，做到在室外天氣晴好的時候，自動關閉照明燈具，有效的避免了能源浪費。通過這種設計，能夠避免亮天點燈的情況發(fā)生，有效的節(jié)約能源。此種設計在冬季節(jié)能效果更加突出，冬季日出比較晚，在上班時工作人員習慣性打開全部照明燈具。由上午十時左右至下午三時左右陽光充足的階段，燈具依舊處于點亮狀態(tài)，能源嚴重浪費。夏季情況比較好，由于日出比較早，除陰天下雨等天氣以外，工作人員進入廠房后基本不開燈，浪費情況相對冬季來講，要明顯減少一些。通過各種場所照明控制設計，我們就可以組成某建筑物的照明控制系統(tǒng)。某建筑物整體照明控制系統(tǒng)如圖5照明配電系統(tǒng)所示。
6結(jié)語
近年來，隨著照明控制系統(tǒng)的推廣與應用，建筑物的照明控制可由照明控制系統(tǒng)編程實現(xiàn)，通過程序編制，將不同使用場所的燈具自動開關，以減少人工操作的復雜性及防止誤操作。通過照明節(jié)能控制系統(tǒng)，達到使用過程中的照明節(jié)能，做到使用中二次節(jié)能，使能源利用更加高效。所以，良好的照明節(jié)能控制在照明使用過程中占有更加重要的地位。
參考文獻
[1]GB50034-2013.建筑照明設計標準[S].
[2]GB51245-2017.工業(yè)建筑節(jié)能設計統(tǒng)一標準[S].
[3]GB50189-2015）.公共建筑節(jié)能設計標準[S].
作者：鄭大宇 單位：中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司