建筑物照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)對(duì)常用場(chǎng)所進(jìn)行照明節(jié)能控制設(shè)計(jì)，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(guò)程中二次節(jié)能等問(wèn)題作了初步的探討和總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】建筑物；照明節(jié)能；系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1引言
近年來(lái)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，所消耗的能源也隨之高速增長(zhǎng)。為了有效利用能源，引導(dǎo)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(guó)提出了能夠反映能源消費(fèi)水平和節(jié)能降耗狀況的主要指標(biāo)——單位GDP能耗。單位GDP能耗又叫萬(wàn)元GDP能耗，就是每產(chǎn)生萬(wàn)元GDP（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值）所消耗的能源，單位GDP能耗的單位是：萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤/億元。通過(guò)萬(wàn)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(guò)對(duì)比不同行業(yè)的萬(wàn)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(guò)對(duì)萬(wàn)元GDP能耗指標(biāo)的考核，引導(dǎo)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(shè)備的能耗指標(biāo)以外，減少建筑物本身的能耗指標(biāo)也逐漸被重視起來(lái)。其中最直觀的就是如何減少照明的能耗指標(biāo)。從設(shè)計(jì)角度來(lái)講，這個(gè)問(wèn)題很好解決，只要照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)符合《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013[1]、《工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB51245-2017[2]、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015[3]等相關(guān)規(guī)范的建筑物，照明設(shè)計(jì)都被認(rèn)定為節(jié)能設(shè)計(jì)。星級(jí)節(jié)能建筑物的節(jié)能要求為照明功率密度限值不超過(guò)照明功率密度限值的目標(biāo)值[1]。設(shè)計(jì)滿足節(jié)能要求以后，如何在使用過(guò)程中避免能源浪費(fèi)呢？某些單位提出“人走燈滅”等口號(hào)，某些單位安排專人在下班后巡視，發(fā)現(xiàn)未關(guān)燈處及時(shí)關(guān)燈。無(wú)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(lái)管理呢？以下，我們將從幾個(gè)方面介紹一下某建筑物照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以求對(duì)以往的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。
2辦公類場(chǎng)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(dòng)打開(kāi)照明燈具，下班以后手動(dòng)關(guān)閉照明燈具，在整個(gè)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(guān)閉燈具等狀況，需要值班人員在巡視過(guò)程中去關(guān)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(wú)法進(jìn)入辦公室關(guān)閉燈具，燈具將通宵點(diǎn)亮，直到次日工作人員進(jìn)入辦公室才能關(guān)閉燈具，造成了不必要的能源浪費(fèi)。如何通過(guò)自動(dòng)控制方式解決上述問(wèn)題呢？我們通過(guò)某建筑物辦公室設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)解決上述問(wèn)題。如圖1辦公室照明平面所示，根據(jù)照度要求，設(shè)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(jiǎn)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(shè)置照明感應(yīng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)感應(yīng)到人員活動(dòng)（包含走動(dòng)、打電話、喝水、眨眼及身體局部輕微移動(dòng)等動(dòng)作，不包含昆蟲飛行及爬行等動(dòng)作）以后，照明燈具自動(dòng)點(diǎn)亮，既可以做到人來(lái)燈亮，又可以避免人員在黑暗中尋找照明開(kāi)關(guān)。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間（最長(zhǎng)時(shí)間為15min，可調(diào)節(jié)）感應(yīng)不到人員活動(dòng)以后，燈具自動(dòng)熄滅，真正做到人走燈滅。在靠近外窗處吊頂設(shè)置照度計(jì)，通過(guò)照度計(jì)感應(yīng)照度值與正常照度值比較，在陽(yáng)光充足的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)減靠近外窗處一組燈具光通量輸出值，直至完全關(guān)閉靠窗處整組燈具；在陽(yáng)光不足的時(shí)候，自動(dòng)增加靠近外窗處一組燈具光通量輸出值，直至完全開(kāi)啟靠窗處整組燈具。通過(guò)照度計(jì)控制靠外窗處燈具的光通量輸出值，做到在燈具處于點(diǎn)亮狀態(tài)下的實(shí)時(shí)節(jié)能。除了上述運(yùn)行狀態(tài)以外，設(shè)置在中午12:30～13:00為午休時(shí)間模式（時(shí)間可以根據(jù)各使用單位具體工作情況設(shè)定），控制主機(jī)自動(dòng)發(fā)出指令，強(qiáng)制關(guān)閉照明燈具。如果工作人員在午休時(shí)間需要繼續(xù)工作，需要人員移動(dòng)，待感應(yīng)開(kāi)關(guān)接收到人員活動(dòng)信號(hào)以后，重新點(diǎn)亮燈具。設(shè)置在晚上18:15為下班時(shí)間模式（時(shí)間可以根據(jù)各使用單位具體工作情況設(shè)定），控制主機(jī)自動(dòng)發(fā)出指令，強(qiáng)制關(guān)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(dòng)，待感應(yīng)開(kāi)關(guān)接收到人員活動(dòng)信號(hào)以后，重新點(diǎn)亮燈具。通過(guò)上述設(shè)計(jì)，可以解決傳統(tǒng)辦公室設(shè)計(jì)中，由于人員操作不當(dāng)，造成的能源浪費(fèi)。通過(guò)照明控制手段，做到燈具自動(dòng)開(kāi)關(guān)、自動(dòng)調(diào)節(jié)光通量輸出，實(shí)時(shí)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(chǎng)所的照明節(jié)能控制
傳統(tǒng)衛(wèi)生間，人員在進(jìn)入衛(wèi)生間以后手動(dòng)打開(kāi)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(guò)程中去關(guān)閉燈具。如果值班人員忘記關(guān)閉燈具，燈具將通宵點(diǎn)亮，直到次日值班人員巡視才能關(guān)閉燈具。如何通過(guò)自動(dòng)控制方式解決上述問(wèn)題呢？我們通過(guò)某建筑物衛(wèi)生間設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)解決上述問(wèn)題。如圖2衛(wèi)生間照明平面所示，根據(jù)照度要求，每個(gè)小間設(shè)置一盞燈具和感應(yīng)開(kāi)關(guān)。通過(guò)對(duì)感應(yīng)開(kāi)關(guān)和燈具進(jìn)行地址編碼，讓每個(gè)小間內(nèi)感應(yīng)開(kāi)關(guān)與本小間內(nèi)燈具對(duì)應(yīng)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)接收到信號(hào)以后，對(duì)應(yīng)燈具點(diǎn)亮。當(dāng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)不到人員活動(dòng)以后，燈具自動(dòng)熄滅，真正做到人走燈滅。感應(yīng)開(kāi)關(guān)和燈具通過(guò)地址編碼分組，可以按房間進(jìn)行控制，避免無(wú)人員進(jìn)出房間燈具點(diǎn)亮；同時(shí)在人員進(jìn)入房間自動(dòng)點(diǎn)亮燈具，人員離開(kāi)房間以后自動(dòng)關(guān)閉燈具，避免能源浪費(fèi)。通過(guò)上述設(shè)計(jì)，可以解決傳統(tǒng)衛(wèi)生間設(shè)計(jì)中，由于人員手動(dòng)操作，造成燈具無(wú)人管理，在整個(gè)工作周期中一直處于點(diǎn)亮狀態(tài)，浪費(fèi)能源。通過(guò)照明控制手段，做到燈具分房間自動(dòng)開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)節(jié)能。
4公共走廊（樓梯間）等人員
短暫停留場(chǎng)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(dòng)打開(kāi)照明燈具，下班以后手動(dòng)關(guān)閉照明燈具，在整個(gè)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(guò)程中也需要點(diǎn)亮燈具。如果巡視人員在巡視工程中，手動(dòng)點(diǎn)亮燈具，在巡視結(jié)束以后，手動(dòng)關(guān)閉燈具，無(wú)形中增加了巡視人員的工作量。如何通過(guò)自動(dòng)控制方式解決上述問(wèn)題呢？我們通過(guò)某建筑物公共走廊設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)解決上述問(wèn)題。如圖3走廊照明平面所示，根據(jù)照度要求，每跨設(shè)置2盞燈具，每跨燈具為一組。與衛(wèi)生間設(shè)計(jì)相似，通過(guò)對(duì)感應(yīng)開(kāi)關(guān)和燈具進(jìn)行地址編碼，讓每跨內(nèi)感應(yīng)開(kāi)關(guān)與本跨內(nèi)燈具對(duì)應(yīng)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)接收到信號(hào)以后，對(duì)應(yīng)燈具點(diǎn)亮。當(dāng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)不到人員活動(dòng)以后，燈具自動(dòng)熄滅，真正做到人走燈滅。感應(yīng)開(kāi)關(guān)和燈具通過(guò)地址編碼分組，可以按區(qū)域進(jìn)行控制，避免無(wú)人員活動(dòng)區(qū)域燈具大面積點(diǎn)亮；同時(shí)在人員進(jìn)入相關(guān)區(qū)域自動(dòng)點(diǎn)亮燈具，人員離開(kāi)相關(guān)區(qū)域以后自動(dòng)關(guān)閉燈具，避免能源浪費(fèi)。通過(guò)上述設(shè)計(jì)，可以解決傳統(tǒng)走廊設(shè)計(jì)中，由于人員手動(dòng)操作，造成燈具無(wú)人管理，在整個(gè)工作周期中一直處于點(diǎn)亮狀態(tài)，浪費(fèi)能源。通過(guò)照明控制手段，做到燈具分區(qū)域自動(dòng)開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)節(jié)能。樓梯間設(shè)計(jì)與公共走廊設(shè)計(jì)類似，不再贅述。
5高大廠房（高大空間）等人員
長(zhǎng)期工作場(chǎng)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(dòng)打開(kāi)照明燈具，下班以后手動(dòng)關(guān)閉照明燈具。在整個(gè)工作周期，無(wú)論通過(guò)屋頂天窗及側(cè)墻高窗補(bǔ)充陽(yáng)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(guò)程中保留值班照明燈具，關(guān)閉正常工作照明燈具。當(dāng)通過(guò)屋頂天窗及側(cè)墻高窗補(bǔ)充陽(yáng)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(fèi)。如何通過(guò)自動(dòng)控制方式解決上述問(wèn)題呢？我們通過(guò)某建筑物高大廠房設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)解決上述問(wèn)題，如圖4高大廠房照明平面所示。在廠房外部設(shè)置照度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量室外照度；在廠房?jī)?nèi)合適地點(diǎn)設(shè)置照度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量廠房?jī)?nèi)不利點(diǎn)照度值，與正常設(shè)計(jì)此地點(diǎn)照度值做比較。當(dāng)室外陽(yáng)光充足，通過(guò)屋頂天窗及側(cè)墻高窗補(bǔ)充陽(yáng)光照度能夠滿足生產(chǎn)照度要求，室內(nèi)不利點(diǎn)照度值通過(guò)比較，確認(rèn)關(guān)閉照明燈具能夠滿足生產(chǎn)要求，發(fā)出指令關(guān)閉照明燈具。當(dāng)室外陽(yáng)光不足，室內(nèi)照度值低于工作照度要求時(shí)，廠房?jī)?nèi)照度傳感器測(cè)量廠房?jī)?nèi)不利點(diǎn)照度值發(fā)出指令，在工作時(shí)間段可以自動(dòng)點(diǎn)亮燈具，在加班時(shí)間段通過(guò)手動(dòng)方式點(diǎn)亮照明燈具。通過(guò)上述設(shè)計(jì)，可以解決高大廠房（高大空間）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于人員手動(dòng)操作，造成燈具無(wú)人管理，在整個(gè)工作周期中一直處于點(diǎn)亮狀態(tài)，浪費(fèi)能源。通過(guò)照明控制手段，做到在室外天氣晴好的時(shí)候，自動(dòng)關(guān)閉照明燈具，有效的避免了能源浪費(fèi)。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，能夠避免亮天點(diǎn)燈的情況發(fā)生，有效的節(jié)約能源。此種設(shè)計(jì)在冬季節(jié)能效果更加突出，冬季日出比較晚，在上班時(shí)工作人員習(xí)慣性打開(kāi)全部照明燈具。由上午十時(shí)左右至下午三時(shí)左右陽(yáng)光充足的階段，燈具依舊處于點(diǎn)亮狀態(tài)，能源嚴(yán)重浪費(fèi)。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(jìn)入廠房后基本不開(kāi)燈，浪費(fèi)情況相對(duì)冬季來(lái)講，要明顯減少一些。通過(guò)各種場(chǎng)所照明控制設(shè)計(jì)，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(yǔ)
近年來(lái)，隨著照明控制系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，建筑物的照明控制可由照明控制系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)，通過(guò)程序編制，將不同使用場(chǎng)所的燈具自動(dòng)開(kāi)關(guān)，以減少人工操作的復(fù)雜性及防止誤操作。通過(guò)照明節(jié)能控制系統(tǒng)，達(dá)到使用過(guò)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(guò)程中占有更加重要的地位。
參考文獻(xiàn)
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[3]GB50189-2015）.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].
作者：鄭大宇 單位：中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司