KNX智能照明系統(tǒng)在大型建筑辦公樓的應(yīng)用

趙娜 

安科瑞電氣股份有限公司 

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

關(guān)鍵詞：智能照明，便利性，節(jié)能

1、系統(tǒng)簡介

        KNX照明管理控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于辦公大樓、酒店等建筑，在打造現(xiàn)代化的辦公環(huán)境的同時也能夠?qū)崿F(xiàn)定的節(jié)能。

1.1系統(tǒng)組成

       a.開關(guān)驅(qū)動器。安裝在照明配電箱內(nèi)，適用于照明回路的通、斷控制，本系統(tǒng)采用的開關(guān)驅(qū)動器分為4 路執(zhí)行器和8路執(zhí)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(yīng)器。人體感應(yīng)器和照度感應(yīng)器安裝在燈具現(xiàn)場，可壁裝亦可吸頂安裝。人體感應(yīng)器主要應(yīng)用于博物館、辦公樓走道等，當(dāng)有人經(jīng)過時點亮燈具；照度感應(yīng)器應(yīng)用于可調(diào)光場所，通過控制燈具照度值來實現(xiàn)不同場景及節(jié)能的需要。

      c.調(diào)光控制器。應(yīng)用于有調(diào)光要求的場所的照度控制，節(jié)能燈、熒光燈、LED燈等適用，燈具需配置相應(yīng)的調(diào)光整流器。

1.2 系統(tǒng)功能

      通過程序設(shè)定能夠自動控制現(xiàn)場燈具的開關(guān)數(shù)量、照度標(biāo)準(zhǔn)、場景變化等。增加配件還能實現(xiàn)如：電動窗簾、室內(nèi)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(nèi)房間主要為辦公室和實驗室。

在圖紙的初步設(shè)計階段，筆者采用的是傳統(tǒng)燈具加蹺板開關(guān)的組合后參觀了某智能化大廈，對智能照明系統(tǒng)有了形象、直觀的認(rèn)識。結(jié)合本項目特點和業(yè)主協(xié)商后確定，在本樓每層公共走道和2層400人報告廳分別設(shè)智能照明系統(tǒng)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(nèi)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(zhèn)流器,燈具間隔為4.2m。走道為U 型 ，總長度約 270m走道內(nèi)設(shè)照明配電箱7臺，墻壁暗裝；應(yīng)急照明配電箱4臺，分別設(shè)置在兩側(cè)4個強(qiáng)電豎井內(nèi)。走道內(nèi)普通照明燈具和應(yīng)急照明燈具間隔設(shè)置。

系統(tǒng)人體感應(yīng)器探測半徑為5-6m。感應(yīng)器在走道內(nèi)設(shè)置間距控制在 10-15m，電梯廳、每

層出入口另外設(shè)置感應(yīng)器。在走道照明相關(guān)照明配電箱和應(yīng)急照明配電箱內(nèi)設(shè)置開關(guān)驅(qū)動器。走道照明配電系統(tǒng)見圖2。

圖2 走道照明配電系統(tǒng)圖

        本樓層中控室內(nèi)(與消防控制室合用 )設(shè)*控制器，在設(shè)備調(diào)試時可根據(jù)業(yè)主需求設(shè)定控制程序。早8點至晚8點為工作時間，人體感應(yīng)器休眠，般設(shè)置半數(shù)日光燈長明即能滿足13常需要，即日光燈間隔長明；當(dāng)走道光線足夠充足時，亦可點亮 1/3或關(guān)閉全部燈具。晚 8點下班以后和節(jié)假日，走道內(nèi)日光燈全部關(guān)閉，人體感應(yīng)器工作：當(dāng)有人經(jīng)過走廊

時，局部普通照明燈具點亮，并延時 10s關(guān)閉。

樓梯間的燈具沒有納入智能控制系統(tǒng)，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(tǒng)，則需要每個樓梯間都設(shè)置感應(yīng)器，而且需要樓梯間的兩個燈具單獨(dú)設(shè)置回路。故樓梯間燈具采用了傳統(tǒng)聲光控延時開關(guān)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(jìn)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(yīng)急照明燈具按列間隔布置，相應(yīng)配電箱設(shè)在報告廳控制室內(nèi)。

        報告廳內(nèi)燈具沒有調(diào)光要求，每列燈具單獨(dú)回路，由配電箱內(nèi)開關(guān)驅(qū)動器控制。投影幕布共3塊，每塊幕布單獨(dú)回路供電，并納入開關(guān)驅(qū)動器控制。

        報告廳能夠?qū)崿F(xiàn)會議時隔行點亮或全部點亮；當(dāng)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(yīng)器，則可根據(jù)設(shè)定不同的照度標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)多的場景。并可配備紅外遙控器現(xiàn)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(tǒng)，由中控室統(tǒng)管理。采用定時循環(huán)控制來實現(xiàn)不同的燈光效果和場景控制。

3、節(jié)能分析

        通過與業(yè)主交流了解到，該單位科研人員夜間加班情況非常頻繁，現(xiàn)有科研樓內(nèi)照 明系統(tǒng)均采用傳統(tǒng)開關(guān)就地控制方式，白天和夜間各樓內(nèi)走道燈具基本都處于長明狀態(tài)。

以公共走道為例，若采用智能照明系統(tǒng)，白天可根據(jù)現(xiàn)場實際照度調(diào)整燈具的點亮數(shù)量，而夜間則實現(xiàn)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(fèi)現(xiàn)象。樓內(nèi)走道沒有了蹺板開關(guān)，提升了建筑內(nèi)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(tǒng)的節(jié)能性。

3.1  采用傳統(tǒng)燈具開關(guān)

       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(zhèn)流器功率損耗按 4%計算，總功率為72*10*42*1.04=31.4kW。

按天工作12h， 年工作日265天，科研辦公樓照明用電按0.8元/kW h計算，則年電費(fèi)為31.4*12*265*0.8=8萬元 。

3.2  采用智能照明系統(tǒng)

       采用智能照明系統(tǒng)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(jié)省電費(fèi)5.6 萬元。

該工程走道內(nèi)采用智能照明系統(tǒng)初期投資約為24萬元。即在大樓運(yùn)行4-5年后即可收回智能照明系統(tǒng)初期投資。

4、智能照明系統(tǒng)設(shè)計要點

     a.先明確具體實施部位，納入本智能照明系統(tǒng)的場所包括:地下車庫、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(jù)各部位的特點，逐明確使用功能。

     b.智能照明系統(tǒng)通過條2*2*0.8的EIB總線電纜將系統(tǒng)所有部件連通。在施工圖次設(shè) 計中需要在平面圖中預(yù)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(tǒng)

5.1系統(tǒng)簡介

       Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)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(shù)上發(fā)展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術(shù)的主體。

       Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)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起并組成套完整的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制，又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論連接控制模塊數(shù)量達(dá)580000多個。

      安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。

5.2系統(tǒng)工作原理示意圖（見圖4）

圖4  系統(tǒng)工作原理示意圖

5.3產(chǎn)品選型

5.3.1開關(guān)驅(qū)動器

5.3.2調(diào)光驅(qū)動器

5.3.3可控硅調(diào)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(tǒng)功能

      1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測，對利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進(jìn)行照明控制和調(diào)節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；

      2）公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器，并結(jié)合智能控制面板，實現(xiàn)各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮?xí)r間；

      3）樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測控制；

      4）設(shè)備房、設(shè)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(jié)合時控的集中控制方式；

      6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實時顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；

      7）應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；

5.5系統(tǒng)的控制勢

      1）系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對現(xiàn)場的燈光、空調(diào)及窗簾等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，使得控制加方便智能，用戶體驗舒服；

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

      3）系統(tǒng)在實施過程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動規(guī)律來自動控制燈光，減少能源消耗，達(dá)到很好的節(jié)能效果；

      4）系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu)，搭建簡單靈活，系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響，可獨(dú)立工作，可靠性高；

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

      6)系統(tǒng)的自動控制、遠(yuǎn)程集中控制等功能，在實現(xiàn)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(tǒng)內(nèi)控制模塊或改系統(tǒng)功能時，無需增加連接線，不需關(guān)閉整個系統(tǒng)，只需改設(shè)備參數(shù)即可實現(xiàn)，維護(hù)方便，操作簡單；

      8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，強(qiáng)制打開應(yīng)急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風(fēng)險，提高了建筑的安全性。

5.6安科瑞組網(wǎng)方案

      智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，擴(kuò)展方便，當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時，各設(shè)備以樹形枝狀延伸，構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠(yuǎn)、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠(yuǎn)、范圍很大時，用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。（見圖5）

圖5 組網(wǎng)方案

6、結(jié)語

      智能照明系統(tǒng)初期投入高是業(yè)主選用的顧慮,以“性價比”概念來說服業(yè)主選用是個可行的方案。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(tǒng)附件和功能，既提升了建筑的整體檔次，也在定程度上控制了初期投資。還大大提高了日后業(yè)主使用的便利性和節(jié)能性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李家駒，instabus KNX智能照明系統(tǒng)在辦公樓中的應(yīng)用

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版 

作者簡介：趙娜，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明的研發(fā)與應(yīng)用