蘇 山

（浙江建設職業(yè)技術學院，杭州 311231）

1 引言

據(jù)統(tǒng)計，2005年，我國總用電量約為24000億kW·h，照明為 3000億 kW·h，且每年以 13%～14%的速度遞增，預計到今年，照明將超過5000億kW·h，新增照明用電2000億kW·h。若要完成國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要要求節(jié)能的 20%目標，便意味著照明要減少用電1000億kW·h。為響應我國提出的“走可持續(xù)發(fā)展的道路”的號召，在目前能源不充足的國情下，開展節(jié)能研究，具有很大的意義。“中國綠色照明工程”以節(jié)約能源、減少照明費用，減少污染光源、保護環(huán)境，提高照明質(zhì)量為宗旨。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，象青少年活動中心之類的公共建筑越來越多。合理地控制、改善公共建筑的燈光環(huán)境，實現(xiàn)綠色照明，節(jié)約電能，有著現(xiàn)實的意義。

在這信息時代，隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術、總線技術、信號檢測技術和微電子技術的迅速發(fā)展和相互滲透，照明控制技術有了很大的發(fā)展，智能化控制技術越來越多的應用到各類公共建筑照明系統(tǒng)中。

2 系統(tǒng)概述

杭州某青少年活動中心占地62畝，建筑面積約10000m2，總投資約 2億元，是杭州規(guī)模較大的公益性青少年綜合性校外活動場所。

該項目主要控制區(qū)域為走廊公共照明和一個會議室，采用 MRTLC智能照明控制系統(tǒng)，對大樓的走廊和多功能會議室照明營造有層次、變化的燈光環(huán)境；可減少人力工作疏忽、節(jié)約能源和人力資源；降低人力工作強度，增強控制的靈活性和可靠性。

該系統(tǒng)主要由系統(tǒng)設備，照明控制器，現(xiàn)場裝置(如可編程面板開關、各種感應器) ，照明控制系統(tǒng)軟件所組成的。系統(tǒng)功能主要有以下幾點：

（1）現(xiàn)場面板控制：通過控制面板工作人員可以用手動方式非常方便的控制區(qū)域里的燈光回路或場景（場景設置可以通過軟件進行編程修改）。

（2）定時控制：系統(tǒng)可以設定在不同的時間段內(nèi)啟用不同的燈光場景，在清晨、晚上或人員比較少的情況下關掉一些不主要的燈光，在人員比較多的情況下才打開比較多的燈光。利用時鐘（事件）定時器還可輸入該地的天文資料、各種節(jié)假日，根據(jù)該地區(qū)太陽不同的升降時間，實現(xiàn)春、夏、秋，冬每天按照天亮的變化情況實現(xiàn)室內(nèi)燈光的照明情況。

（3）中央監(jiān)控控制：將各個區(qū)域連成一個網(wǎng)絡后就可以利用圖形化的中央監(jiān)控軟件對整個大樓的燈光進行監(jiān)控和管理。

（4）與其他系統(tǒng)聯(lián)動控制：MRTLC系統(tǒng)通過軟件及硬件接口還可以和電動窗簾、空調(diào)、安防、消防、視聽、大樓管理等其他系統(tǒng)聯(lián)動。

3 各區(qū)域系統(tǒng)方案設計

3.1 走廊公共區(qū)域照明控制

走廊在青少年活動中心等公共建筑中是必不可少的，在走廊的照明是最能體現(xiàn)智能照明的節(jié)能特點，沒用到智能照明時，當走廊沒有人經(jīng)過的時候而燈還依然亮著，這就大大浪費了電能。智能照明系統(tǒng)可以設置1/2，1/3場景，根據(jù)現(xiàn)場情況自由切換。也可以設置時間控制，在白天的時候，室外日光充足，只需要開啟1/2或1/3場景模式，在傍晚的時候，室外日光逐漸降低，這是人流量也是一天中最高的時候，走廊燈應該全部打開，等到深夜的時候，人流量非常小，又可回到 1/3場景模式。這樣最大限度的節(jié)約了能源。

圖1

控制面板可以設計放在各樓層的強電間，這樣就避免了客人接觸。

控制方式有：

中央控制（在主控中心對所有照明回路進行監(jiān)控，通過電腦操作界面控制燈的開關）。

定時控制（白天、傍晚、夜晚、深夜、節(jié)假日等模式）。

隔燈控制（利用隔燈的方式區(qū)分照明回路，實現(xiàn)1/3、2/3、3/3照度控制）。

現(xiàn)場可編程開關控制（通過編程的方式確定每個開關按鍵所控制的回路，單鍵可控制單個回路、多個回路）。

3.2 會議室照明

會議室作為中心一個重要的組成部分，采用智能照明控制系統(tǒng)通過對各照明回路進行控制可預先精心設計多種燈光場景，使得多功能會議室在不同的使用場合都能有不同的合適的燈光效果，工作人員可以根據(jù)需要手動選擇。

會議室的燈光控制系統(tǒng)可以和投影儀設備相連，當需要播放投影時，會議室的燈能自動的緩慢的調(diào)暗；關掉投影議，燈又會自動的柔和的調(diào)亮到合適的效果。

會議室控制模式有以下兩種：

準備模式：在會議準備開始的時候，全部的筒燈點亮，當貴賓入場的時候，隱藏燈槽會逐漸點亮。

圖2

報告模式：會議正式開始的時候調(diào)亮全部的燈光，使會議室顯得輝煌，會議進行過程中，可以調(diào)節(jié)各回路的明暗程度而改變視覺效果。

（1）會議模式：當會議進行的時候，可以打開所有筒燈和燈槽燈，給賓客一種莊重嚴肅的會議氣氛。

（2）投影模式：當會議中需要播放投影的時候，可以漸漸調(diào)暗筒燈和燈槽的亮度，達到既保證最基本的照明需要，又能最清晰地觀看投影的效果。

（3）休息模式：當會議中間休息時，可以將隱藏燈槽打開，關閉光線較強的筒燈，給來賓一個寬松的環(huán)境，放松一下心情。

（4）結束模式：當會議結束的時候，可以漸漸調(diào)亮筒燈和燈槽的亮度，表示歡送貴賓離開。

（5）清掃模式：當賓客離開后，只開啟滿足清掃的基本照明回路。

控制方式有：

（1）中央控制（在主控中心對所有照明回路進行監(jiān)控，通過電腦操作界面控制燈的開關）。

（2）現(xiàn)場可編程開關控制（通過編程的方式確定每個開關按鍵所控制的回路，單鍵可控制單個回路、多個回路）。

（3）調(diào)光控制（從 0%照度到 100%照度連續(xù)無級調(diào)光控制）。

4 各區(qū)域系統(tǒng)現(xiàn)場設計

由于建設單位在建設初期沒有考慮采用智能照明控制系統(tǒng)，所有的燈光回路、光源設置簡單。建設后期考慮到節(jié)能等情況才增加智能照明控制系統(tǒng)，所以現(xiàn)場實施的控制就相對比較簡單。

4.1 走廊公共區(qū)域照明

（1）光源1）走廊采用的光源：14W節(jié)能燈、LED燈膜。2）大廳采用的光源有：14W 節(jié)能燈、LED燈膜、70W金鹵燈。

（2）燈具布置方式

走廊采用兩個回路，分別位于走廊的兩邊隔燈控制的布置方式。

大廳采用三路金鹵燈加上三路LED燈膜，且沒有采用隔燈控制的布置方式，采用連續(xù)布置的方式。

1）現(xiàn)場面板開關控制：分全開、全關、半開、燈膜開、筒燈開五種場景。半開時：現(xiàn)場的燈開一半關一半；燈膜開時筒燈關；筒燈開時燈膜關。

2）控制室中央電腦控制：中央控制電腦安裝有電子地圖，想控制那一路燈直接用鼠標控制。燈亮時圖例變成黃色，關燈時圖例變成灰色。

3）與第三方聯(lián)動控制：與安防聯(lián)動。當晚上沒人時，燈全關掉，這時安防系統(tǒng)布防。當有人進入安防控制區(qū)域時就強行點亮整個區(qū)域的燈，方便安保人員進行查看。點燈時間長短可調(diào)。當安保人員檢查過后如果沒有事情發(fā)生就對安防系統(tǒng)撤防，重新布防與燈光聯(lián)動起來。

4）時鐘控制：系統(tǒng)可以設定在不同的時間段內(nèi)啟用不同的燈光場景（有設備但建設單位最后沒采用）。

5）亮度傳感器控制：可以跟據(jù)光照度的不同而開關燈（有設備但建設單位最后沒采用）。

4.2 會議室照明

（1）光源

會議室采用的光源有：14W節(jié)能燈、T5熒光燈、低壓鹵素燈。

（2）布燈方式

會議室頂上采用兩路T5熒光燈膜加上一路T5熒光燈帶、四周邊三路節(jié)能燈加上主席臺一路低壓鹵素燈。

紫椴(Tilia amurensis Rupr.)是椴樹科(Tiliaceae)椴樹屬高大落闊葉喬木。紫椴分布于我國東北、華北地區(qū)，是長白山區(qū)域重要的用材樹種，被《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》定為國家二級重點保護植物[1-3]。紫椴樹冠大而優(yōu)美，樹齡長，抗煙、抗毒性強，秋季葉黃，是世界四大闊葉行道樹之一。紫椴木材紋理致密，色白質(zhì)輕富有彈性，不翹裂容易加工，是建筑、家具、雕刻等行業(yè)的重要用材。關于紫椴的研究，多集中在紫椴形態(tài)及分類學、生態(tài)及地理學以及育種造林學等方面[4-8]。

（3）智能照明控制方式

現(xiàn)場面板控制：分全開、全關、燈膜開、筒燈開、燈帶開、射燈開六種場景；

5 系統(tǒng)優(yōu)點

智能照明控制系統(tǒng)在各類公共建筑中應用具有如下優(yōu)點：

（1）實現(xiàn)照明控制智能化

采用智能照明控制系統(tǒng)后，可使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)將按預先設置切換若干基本工作狀態(tài)，根據(jù)預先設定的時間自動地在各種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。例如，早晨來臨時，系統(tǒng)自動將燈調(diào)暗，而且光照度會自動調(diào)節(jié)到人們視覺最舒適的水平。在靠窗的區(qū)域，系統(tǒng)智能地利用室外自然光，當天氣晴朗，室內(nèi)燈會自動調(diào)暗；天氣陰暗，室內(nèi)燈會自動調(diào)亮，以始終保持室內(nèi)設定的亮度（按預設定要求的亮度）。

當夜幕降臨時，系統(tǒng)將自動進入“傍晚”工作狀態(tài)，自動地極其緩慢地調(diào)亮各區(qū)域的燈光。

此外，還可用手動控制面板，根據(jù)一天中的不同時間，不同用途精心地進行燈光的場景預設置，使用時只需調(diào)用預先設置好的最佳燈光場景，使人們產(chǎn)生新穎的視覺效果。隨意改變各區(qū)域的光照度。

（2）美化服務環(huán)境吸引賓客光臨

好的燈光設計可為大樓吸引客人，并能營造出一種溫馨、舒適的環(huán)境，增添其藝術的魅力。

大樓照明控制包括走廊、地下車庫等，利用燈光的顏色、投射方式和不同明暗亮度可創(chuàng)造出立體感、層次感。

（3）可觀的節(jié)能效果

大樓除了給客人提供舒適的環(huán)境外，節(jié)約能源和降低運行費用是業(yè)主們關心的又一個重要問題。由于智能照明控制系統(tǒng)能夠通過合理的管理，根據(jù)不同日期、不同時間按照各個功能區(qū)域的運行情況預先進行光照度的設置，不需要照明的時候，保證將燈關掉；在大多數(shù)情況下很多區(qū)域其實不需要把燈全部打開或開到最亮，智能照明控制系統(tǒng)能用最經(jīng)濟的能耗提供最舒適的照明；系統(tǒng)能保證只有當必需的時候才把燈點亮，或達到所要求的亮度，從而大大降低了大樓臺的能耗。

（4）延長燈具壽命

燈具損壞的致命原因是電壓過高。燈具的工作電壓越高，其壽命則成倍降低。反之，燈具工作電壓降低則壽命成倍增長。因此，適當降低燈具工作電壓是延長燈具壽命的有效途徑。智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的沖擊電壓和浪涌電壓，使燈具不會因上述原因而過早損壞。還可通過系統(tǒng)人為地確定電壓限制，提高燈具壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用了軟啟動和軟關斷技術，避免了燈絲的熱沖擊，使燈具壽命進一步得到延長。

智能照明控制系統(tǒng)能成功地延長燈具壽命 2～4倍。不僅節(jié)省大量燈具，而且大大減少更換燈具的工作量，有效地降低了照明系統(tǒng)的運行費用，對于難安裝區(qū)域的燈具及昂貴燈具更具有特殊意義。

（5）可與其他系統(tǒng)聯(lián)動控制

智能照明可與其他系統(tǒng)聯(lián)動控制，例如BA系統(tǒng)，監(jiān)控報警系統(tǒng)。當發(fā)生緊急情況后可由報警系統(tǒng)強制打開所有回路。

（6）提高管理水平，減少維護費用

智能照明控制系統(tǒng)，將普通照明人為的開與關轉(zhuǎn)換成了智能化管理，不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運用于照明控制系統(tǒng)中去，而且同時將大大減少大樓的運行維護費用，并帶來極大的投資回報。

6 智能照明控制系統(tǒng)對照明節(jié)能效果的分析

采用智能照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源，智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環(huán)境的光照度進行精確設置和合理管理，實現(xiàn)節(jié)能。這種自動調(diào)節(jié)照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯，節(jié)能潛力大，一般可達40%。

首先智能照明控制系統(tǒng)節(jié)能潛力在照度計算公式中就有體現(xiàn)。

照度計算公式：L＝WT×（EA/FK）

式中，L為用電量；W為功率W/臺；T為開燈時間h；E為設計照度 lx；A為地板面積 m2；F為燈泡流明lm；K為維護系數(shù)。

由于智能控制系統(tǒng)的采用，計算公式中的主要變量——開燈時間（T）、設計照度（E），變成了動態(tài)因子，合理的控制開燈時間（T）和設計照度（E），能夠減少照明用電量，同時還提高了光源的綜合效率。

6.1 節(jié)能分析1（照度感應控制，即日光補償節(jié)能）

當未采用照明控制系統(tǒng)時，每天下午日照充足，靠窗區(qū)域的燈光白白浪費。若采用照明控制系統(tǒng)，設置照度傳感器，自動跟蹤外部自然光線的變換，打開或關閉臨窗燈光回路，或設置為不同的亮度梯度，假設每天光線充足時間為3h，平均每個回路每天少運行1.5h，按每回路每天運行10h計，實際節(jié)電15%。

6.2 節(jié)能分析2（移動探測控制節(jié)能）

當未采用照明控制系統(tǒng)，無論是人流高峰期，還是夜晚，燈都全部開啟，浪費能源。若采用照明控制系統(tǒng)，采用紅外移動控制等方式，在出入高峰期間全部開啟，在夜晚啟動紅外移動探測器，人來開燈，人離開后燈延時關閉。即節(jié)約能源，又實現(xiàn)了人性化。以衛(wèi)生間和走廊等公共區(qū)域為例，每天晚上公共區(qū)域開啟時間為3h，平均每個回路每天少運行2.5h，按每回路每天運行10h計，按40%回路為公共區(qū)域回路計算，實際節(jié)電為10%。

6.3 節(jié)能分析3（時鐘控制節(jié)能）

當未采用照明控制系統(tǒng)，經(jīng)常在人休息時間，人員外出就餐，電燈仍然全部打開，浪費電能。若采用照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)時鐘按照預先設置的程序，根據(jù)需要或打開或關斷電源。根據(jù)案例調(diào)研統(tǒng)計，僅上下班按時開關燈和中午休息關燈，平均節(jié)能15%。時間控制，根據(jù)傍晚、夜晚、深夜設置場景，自動控制，并且工作人員可以隨時靈活更改。晚上10點，燈光減半，晚上11點關燈，早上7點準時開燈。

6.4 節(jié)能分析4（預置場景模式節(jié)能）

當未采用照明控制系統(tǒng)，每天的開關燈和場景變化完全依靠人力，不但容易出現(xiàn)漏洞，而且由于開關時間不準時，浪費能源。若采用照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)按照預先設置的程序，不但節(jié)省人工成本，而且準時、全自動運行。根據(jù)案例調(diào)研統(tǒng)計，采用預置場景模式控制技術，平均節(jié)能5%。設置不同的場景模式，用戶可以隨時變換場景，達到最好的照明效果，節(jié)約能源。會議室等多功能場所可預設多種燈光效果，以適應不同場合的燈光需求，供工作人員任意選擇。

節(jié)能綜合分析：

把照明按照使用情況分類如下：

圖3

初步統(tǒng)計實際節(jié)省電能總量為40%，并作如下投資回報分析：

假設每個額定電流為10A照明回路的實際負載為 3A，每天每個回路按工作 10h計，節(jié)省電能為220V×3A×10h×40%=2.64kW·h，平均每年工作按250天，每度電 0.6元人民幣計算，實際每年節(jié)省電費396元，每個智能照明回路投資估算1000元人民幣，投資回報時間大約為2.5年。

大力推廣和采用智能照明控制技術，不僅有利于控制成本，提高產(chǎn)品和服務的競爭力，而且由于節(jié)電所減排的二氧化碳和二氧化硫，也保護和促進了生態(tài)建設，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

7 結論

隨著社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，照明與人們的生活越來越密不可分?！爸悄芙ㄖ钡某霈F(xiàn)，對照明部分提出新的要求，“智能照明”技術相應出現(xiàn)。其良好的使用效果與社會、經(jīng)濟的效應，推動了智能照明的技術迅速向前發(fā)展，并形成照明發(fā)展的一個重要趨勢。面臨我國資源和能源消耗的現(xiàn)狀，實施智能照明控制系統(tǒng)這種技術，不僅有利于普通百姓的生活，給百姓帶來實惠，它更關乎國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

以上是作者對智能照明控制系統(tǒng)在杭州某青少年活動中心具體應用闡述，希望能起到拋磚引玉的作用，讓該項技術在照明節(jié)能領域中充分發(fā)揮其作用。

[1]《建筑照明設計標準》《GB50034－2004》.

[2]《全國民用建筑工程設計技術措施節(jié)能專篇——電氣》.

[3]《照明設計手冊》（第二版，中國電力出版社）.

[4]《智能照明控制綜述》“中國長三角照明科技論壇論文集”2004.上海.

[5]《中國建筑設計研究院.智能建筑電氣技術》.北京.中國電力出版社,2006.