張卓影

（廣州市執(zhí)信中學(xué)，廣東 廣州 510000）

在校園中，宿舍樓是校園中能源消耗比較大的建筑。同時(shí)，由于人的心理因素和客觀需要，也是能源浪費(fèi)比較嚴(yán)重的區(qū)域。同時(shí)由于其中居住的是作息時(shí)間較為統(tǒng)一、固定的學(xué)生，宿舍樓的能源消耗與時(shí)間段呈顯著相關(guān)，這就有可能通過合理的設(shè)計(jì)，以低成本、低能耗設(shè)備，在基本不影響生活質(zhì)量的情況下最大限度地削減不必要能源消耗。

1 設(shè)計(jì)方案

針對(duì)上述宿舍樓能源使用特點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了如下一整套設(shè)計(jì)方案：

授時(shí)控制模塊是本系統(tǒng)的中樞，可通過預(yù)先布線或無線接入方式進(jìn)行。此模塊將需要的時(shí)間、日期以及一些附加信息（如光照程度等）傳遞給各分系統(tǒng)，分系統(tǒng)則依據(jù)統(tǒng)一的信息及各自所控制系統(tǒng)的特點(diǎn)實(shí)時(shí)調(diào)整能源使用方案。

2 基于智能電表的能源使用記錄系統(tǒng)

目前較為成熟的能源使用記錄系統(tǒng)的例子是GreenBox，它提供一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的解決方案，以直觀的界面提供對(duì)能源使用量的自動(dòng)分類、分析及個(gè)性化省電建議，并根據(jù)能源使用情況計(jì)算碳足跡，讓使用者了解其行為對(duì)溫室氣體排放等環(huán)境問題的影響。我將這一成熟的技術(shù)融入了設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從提高節(jié)能意識(shí)的層次達(dá)到節(jié)約能源，減少碳排放的目的。同時(shí)，與電氣系統(tǒng)相連的智能電表也為智能住宅系統(tǒng)提供了硬件基礎(chǔ)。

3 宿舍照明系統(tǒng)

宿舍照明以授時(shí)與通訊系統(tǒng)為控制核心，系統(tǒng)電源與照明設(shè)備并聯(lián)，照明設(shè)備通電后，集成IC芯片即開始計(jì)時(shí)，當(dāng)斷電條件符合時(shí)，系統(tǒng)會(huì)做出"忘記斷電"的判斷，通過固體繼電器切斷電源，達(dá)成節(jié)能的目的。

3.1 室內(nèi)照明控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)首先基于授時(shí)系統(tǒng)判斷是否符合斷電標(biāo)準(zhǔn)，從而做出反應(yīng)。

光照條件：在陰暗的條件下，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)斷電，從而保證了不會(huì)影響人的正常生活。

時(shí)間條件：在光照充足的前提下，電源一定時(shí)間內(nèi)沒有被手動(dòng)切斷。

系統(tǒng)會(huì)通過計(jì)時(shí)器自動(dòng)記錄照明持續(xù)時(shí)間，達(dá)到一定時(shí)間（該限制時(shí)間最初由設(shè)計(jì)人員設(shè)定，安裝系統(tǒng)時(shí)由安裝人員根據(jù)情況自行更改），兩個(gè)條件都符合，在這種情況下，系統(tǒng)根據(jù)反饋，判斷需要關(guān)燈，從而下達(dá)指令，通過固體繼電器自動(dòng)斷電。在只滿足一個(gè)條件的情況下，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)斷電。

3.2 陽臺(tái)照明控制系統(tǒng)

宿舍陽臺(tái)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)人走燈未關(guān)的現(xiàn)象，又由于夜晚人在宿舍，窗簾阻擋人的視線，即使陽臺(tái)燈未關(guān)，人也很難察覺，陽臺(tái)燈長(zhǎng)時(shí)間無法關(guān)閉，造成大量不必要的電能消耗。

為達(dá)到自動(dòng)斷電的效果，陽臺(tái)照明控制系統(tǒng)將記錄陽臺(tái)照明時(shí)間，控制陽臺(tái)燈具。實(shí)際情況是陽臺(tái)燈只要長(zhǎng)時(shí)間不關(guān)絕大多數(shù)多數(shù)情況是忘記關(guān)燈，因此只要陽臺(tái)燈具照明達(dá)到指定時(shí)間，陽臺(tái)照明控制系統(tǒng)就會(huì)判斷為忘記關(guān)燈，傳達(dá)斷電指令，用固體繼電器切斷電源。

4 公共照明系統(tǒng)

公共區(qū)域照明系統(tǒng)，對(duì)照明質(zhì)量要求不高，照明的要求與時(shí)間段有很大關(guān)系。為此，我設(shè)計(jì)了以光電傳感器為基礎(chǔ)、受授時(shí)系統(tǒng)控制的公共照明控制系統(tǒng)，并用LED照明燈具代替目前常用的熒光燈。

白天，公共照明設(shè)備沒有開啟的必要（但此系統(tǒng)中可以設(shè)置應(yīng)急開關(guān)以備消防等需要），授時(shí)系統(tǒng)可將照明電源置于關(guān)閉狀態(tài)，以節(jié)約因忘記關(guān)燈造成的浪費(fèi)。

傍晚開始，系統(tǒng)電源打開。這時(shí)宿舍樓內(nèi)處于人流密集時(shí)段，綜合考慮下，可不必啟用光電傳感器，燈具不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)。

由作息時(shí)間決定，晚飯后19：00-21：00左右，多數(shù)學(xué)生不在宿舍內(nèi)，可啟動(dòng)光電感應(yīng)器。按照初步設(shè)計(jì)，光電感應(yīng)器兩個(gè)一對(duì)，相距10cm，距地面20cm裝置在門框處（因若有人進(jìn)入該區(qū)域，正常情況下應(yīng)該是由門進(jìn)入）。兩個(gè)一組的傳感器探測(cè)到運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間差可以用來判斷人的行走方向，而間距大約5米的門框上安置的傳感器陣列則可足夠精確地判斷行人位置。有了這兩條信息，每樓層一套的判斷芯片（基于低能耗單片機(jī)）就可精確控制路燈的通斷狀態(tài)。

5 制冷取暖控制系統(tǒng)

5.1 電熱水器控制

進(jìn)入設(shè)定時(shí)段（如冬季夜間00：00~6：00，夏季全天或者除吃飯時(shí)間之外）后，切換電熱水器保溫溫度設(shè)定?？汕袚Q不同參數(shù)的熱記憶金屬片或熱電偶，即可做到在需要的時(shí)段降低保溫設(shè)定溫度。如工程難度大（比如整個(gè)建筑的電熱水器都已安裝完畢，難以升級(jí)），可間歇為其供電，也可降低能源損耗，但因各個(gè)熱水器的使用情況不同步，這樣勢(shì)必面臨易用性與節(jié)能型的沖突，所以應(yīng)盡可能定制有此方面功能的熱水器。

5.2 智能取暖系統(tǒng)

我設(shè)想，在保證成本可以接受的前提下，在預(yù)設(shè)的空閑時(shí)段（如學(xué)校宿舍的白天）通過傳感器結(jié)合GreenBox提供的用電信息，判斷宿舍內(nèi)是否有人，如果沒人，則通過電磁閥對(duì)暖氣水流進(jìn)行節(jié)流；有人時(shí)以及夜晚到來之前關(guān)閉此節(jié)流系統(tǒng)，以保證有人時(shí)室內(nèi)的正常供暖。

5.3 蓄能中央空調(diào)

總體而言，夜間使用大功率電器對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的代價(jià)小于白天用電高峰時(shí)段。采用造冰蓄能式中央空調(diào)，夜間時(shí)段（23：30-次日6：30）中央空調(diào)則進(jìn)行儲(chǔ)能制冷，造冰，第二天用電高峰時(shí)段直接使用冰冷卻空氣，即可減輕整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)荷，提高供電效率，又可避免空調(diào)設(shè)備在用電高峰（電壓低且不穩(wěn)）高負(fù)荷工作，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

[1]劉玲.校園建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)探討.廣東珠江建筑工程設(shè)計(jì)公司[J].科技資訊，2007.07.13.