馬鴻雁/韓京京（北京建筑工程學(xué)院 電信學(xué)院，北京 100044）

0 引言

《中華人民共和國節(jié)能法》2008年開始實施，建筑能耗已經(jīng)達到我國能源總消耗的1/3左右。根據(jù)一項調(diào)查的結(jié)果，照明設(shè)備的能量消耗占整個建筑能耗量的15%～25%。照明節(jié)能的主要途徑有：使用高效節(jié)能的照明裝置和選擇合理的照明控制系統(tǒng)。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，會展業(yè)的發(fā)展舉世矚目，會展建筑在各地不斷涌現(xiàn)。為適應(yīng)多功能、綜合性展覽的使用要求，專業(yè)展廳一般設(shè)計成為大跨度無柱空間。本文主要針對某會展中心的照明系統(tǒng)，分析照明控制與照明節(jié)能之間的密切聯(lián)系，從而達到節(jié)能環(huán)保的綠色照明目的。

某會展中心擁有10個1萬多m2的平層標(biāo)準(zhǔn)展廳、兩個特色展廳和一個多功能館。

1 標(biāo)準(zhǔn)展廳照明設(shè)計

照明設(shè)計包括光照設(shè)計和電氣設(shè)計。光照設(shè)計主要包括照度的選擇、光源的選用、燈具的選擇和布置、照明計算、眩光評價、方案確定、照明控制策略和方式及其控制系統(tǒng)的組成。電氣設(shè)計主要依據(jù)光照設(shè)計確定的方案，計算負(fù)荷，確定配電系統(tǒng)，選擇開關(guān)、導(dǎo)線、電纜和其他電氣設(shè)備，選擇供電電壓和供電方式。

標(biāo)準(zhǔn)展廳高16m，大跨度平屋頂，南北向采用間距為18m的三角桁架支撐，東西向布有間距為3.9m的檁條。展廳室內(nèi)展覽面積約11268m2。

根據(jù)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）可知，以地面為參考平面，展覽館展廳照度標(biāo)準(zhǔn)值為：一般展廳的照度標(biāo)準(zhǔn)值為200lx，高檔展廳為300lx。本設(shè)計中的展廳均按照高檔展廳進行設(shè)計，因此均采用300lx的照度標(biāo)準(zhǔn)值。照明方式為一般照明，有正常照明和應(yīng)急照明，采用直接照明。展廳的顯色性要求較高，應(yīng)選用平均顯色指數(shù)Ra≥80的光源；當(dāng)懸掛高度在4m以上時，宜采用高強氣體放電燈；考慮到維修和高效節(jié)約，盡量選用新型光源如LED、無極熒光燈；本著綠色照明的設(shè)計推薦采用金屬鹵化物燈。結(jié)合本工程的特點，選擇400W的陶瓷金屬鹵化物燈和200W的無極熒光燈。

1.1 正常照明設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)展廳高16m，400W金屬鹵化物燈選用防潮型高天棚燈具YBC15714，燈罩選用玻璃質(zhì)涂層的高天棚燈具用燈罩YKC34110，吊裝安裝，吊桿1m。光源采用金屬鹵化物燈FAC43651P，色溫5000K，顯色指數(shù)≥60，光通量32400lm。本標(biāo)準(zhǔn)展廳的布燈方式為12列燈具均勻布置，每列燈具都有兩個400W陶瓷金屬鹵化物燈光源。

（1）確定燈具數(shù)量

展廳平均照度設(shè)計值=300lx，本展廳的面積A=11268m2，查《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》表4.1.6可得展廳的維護系數(shù)K=0.7，利用系數(shù)U和光通量Φ可通過所選用的燈具光源決定，U=0.712，Φ=32400lm。

應(yīng)用利用系數(shù)法計算展廳地平面上平均照度的公式如式（1）所示。

所需燈具的個數(shù)N=209盞。

考慮到燈具布置的均勻度和空間的布置，本展廳共設(shè)12列，根據(jù)實際調(diào)整共需安裝 N'=216盞燈。

（2）照度校驗

實際的照度值可根據(jù)式（3）獲得。

則E'av=309.5lx。

該展廳的照度值的實際值與設(shè)計值的偏差為+3.2%，符合《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中4.1.7條 “在一般情況下，設(shè)計照度值與照度標(biāo)準(zhǔn)值相比較可有-10%～+10%的偏差”。滿足設(shè)計要求。

1.2 應(yīng)急照明設(shè)計

光源的選擇：采用高效節(jié)能、免維護、壽命長達6萬h以上的無極熒光燈，采用型號為HD156的200W無極熒光燈。根據(jù)正常照明400W金屬鹵化物燈的位置布局，在其每條燈帶左右對稱放置應(yīng)急照明的無極熒光燈，共48盞。

校驗照度，利用系數(shù)和光通量可通過所選用的燈具光源決定，U=0.78，Φ=18000lm。此時的實際照度為41.9lx。該結(jié)果滿足《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中，一般人員密集場所備用照明設(shè)計不低于正常照明的10%。

2 照明控制

2.1 照明控制的作用

照明控制是照明系統(tǒng)的組成部分之一，過去照明控制的內(nèi)容主要是燈光回路的開關(guān)，現(xiàn)代照明控制的作用主要有以下幾個方面：

1）營造良好的光環(huán)境，采用先進的技術(shù)對照明進行控制，使光線得到合理分配，創(chuàng)造不同的意境和效果。通過自動控制事項照明功能的多樣性，獲得最優(yōu)的照明效果；

2）延長照明系統(tǒng)壽命：智能照明控制系統(tǒng)采用軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，抑制了電壓突變，從而使光源的壽命可以延長2～4倍；

3）節(jié)能：采用高光效的光源和燈具；實現(xiàn)對能源的合理利用；優(yōu)化運行模式，大大降低了運行和管理的費用。

2.2 智能照明控制

智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，在以下幾個方面具有優(yōu)勢。

1) 線路系統(tǒng)

（1）傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，控制開關(guān)直接接在負(fù)載回路中。

·當(dāng)負(fù)載較大時，需相應(yīng)增大控制開關(guān)的容量；

·當(dāng)開關(guān)離負(fù)載較遠時，大截面積電纜用量增加；

·只能實現(xiàn)簡單的開關(guān)功能。

（2）智能照明系統(tǒng)，負(fù)載回路連接到輸出單元的輸出端，控制開關(guān)用EIB總線與輸出單元相連。

·負(fù)載容量較大時僅考慮加大輸出單元容量，控制開關(guān)不受影響；

·開關(guān)距離較遠時，只須加長控制總線的長度，節(jié)省大截面積電纜用量；

·可通過軟件設(shè)置多種功能（開/關(guān)、調(diào)光、定時等）。

2) 控制方式

（1）傳統(tǒng)照明控制采用手動開關(guān)，須一路一路地開或關(guān)；

（2）智能照明控制，控制功能強、方式多、范圍廣、自動化程度高，通過實現(xiàn)場景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作時只須按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景（各照明回路不同的亮暗搭配組成一種燈光效果），各照明回路隨即自動變換到相應(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實現(xiàn)。

3) 照明方式

（1）傳統(tǒng)照明控制方式單一，只有開和關(guān)；

（2）智能照明控制系統(tǒng)采用“調(diào)光模塊”，通過燈光的調(diào)光在不同使用場合產(chǎn)生不同燈光效果，營造出不同的舒適氛圍；也可采用“定時模塊”，通過對“定時模塊”的預(yù)設(shè)值，例如：可設(shè)置早晨、中午和夜晚三種場景，分時段開閉所需區(qū)域的光源。

4）管理方式

（1）傳統(tǒng)照明控制對照明的管理是人為化的管理；

2.3 智能照明控制系統(tǒng)的節(jié)能分析

1）集中管理，減少人為浪費

管理人員通過智能照明系統(tǒng)可關(guān)閉無人房間的照明燈。

2）自動調(diào)光，充分利用自然光

智能照明系統(tǒng)中的光線感應(yīng)開關(guān)通過測定工作面的照度，與設(shè)定值比較，來控制照明開關(guān)，這樣可以最大限度地利用自然光，達到節(jié)能的目的。

3）安裝便捷，節(jié)省線纜

智能照明系統(tǒng)采用總線控制，將系統(tǒng)中的各個輸入、輸出和系統(tǒng)元件連接起來，在輸出單元和負(fù)載之間使用負(fù)載線纜連接，與傳統(tǒng)控制方法相比節(jié)省了大量的線纜，也縮短了安裝施工的時間，節(jié)省人工費用。

4）延長燈具壽命

智能照明控制系統(tǒng)采用軟啟動的方式，使燈具壽命延長2～4倍，有效地降低了照明系統(tǒng)的運行費用。

3 特色展廳的智能照明控制

3.1 ABB i-bus EIB／KNX智能照明控制系統(tǒng)

i-bus 系統(tǒng)是一個基于開放式的EIB／KNX總線標(biāo)準(zhǔn)，ABB i-bus EIB／KNX智能建筑控制系統(tǒng)采用EIB/KNX總線標(biāo)準(zhǔn)，通過一條總線將各個分散的元件連接起來，各個元件均為智能化模塊。通過電腦編程的各個元件既可獨立完成控制工作，又可根據(jù)要求進行不同組合，從而實現(xiàn)不增加元件數(shù)量而使功能倍增的效果，i-bus工作原理示意圖如圖1所示。

油水煮法所適用的原料一般是纖維較短、質(zhì)地細嫩、異味較小的鮮活原料，且必須加工切配為符合煮制要求的規(guī)格形態(tài)，如絲條、片、塊、丁等。菜肴一般均帶有比較多的湯汁，為半湯菜。而且加熱時間不能太長，防止原料過度軟散失味。

3.2 EIB／KNX系統(tǒng)的功能特點

1）兼容性好：不同廠家的元件、軟件可以無縫兼容，可保障系統(tǒng)運行、維保的穩(wěn)定性。

2）ElB／KNX樓宇智能安裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布總線式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)各智能模塊不依賴于其他模塊而能夠獨立工作，模塊之間應(yīng)是對等關(guān)系。

3）任何系統(tǒng)模塊的損壞不會影響到系統(tǒng)其他模塊和功能的運行，系統(tǒng)維護保養(yǎng)方便。

4）可擴展性好，針對于功能的增加或控制回路、電器的增加，只需增加掛接相應(yīng)的模塊，系統(tǒng)內(nèi)原有的硬件，接線無需改動，便能達到要求。

5）控制面板只需一條i-bus總線進行連接，采用24V安全低壓供電方式，安全可靠，操作方便。

6）功能和控制修改方便靈活，只需很少的程序調(diào)整，不需現(xiàn)場重新布線就可以實現(xiàn)節(jié)約能源，提高效率。通過時鐘，光線控制設(shè)定，自動運行到最佳狀態(tài)，合理節(jié)約能源，方便管理和維護。

7）i-bus系統(tǒng)采用總線形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，干線可使用局域網(wǎng)技術(shù)。

8）系統(tǒng)支線中的信號，經(jīng)過線路耦合器過濾，才能被允許進入干線中，以增加干線速率。

9）帶電流檢測功能的開關(guān)控制模塊，可以監(jiān)視燈光回路是否損壞并報警。

3.3 ABB i-bus智能控制系統(tǒng)在特色展廳照明控制中的應(yīng)用

3.3.1 特色展廳首層大面積辦公室

首層大面積辦公室智能照明控制系統(tǒng)圖如圖2所示。

1) 開閉模塊

本辦公室控制回路設(shè)計為4路，考慮為進行二次裝修的擴充留有余量，選擇模數(shù)為8路的開關(guān)控制單元SA/S8.16.1，對8路16A負(fù)載設(shè)備進行開閉控制，適合高沖擊電流的負(fù)載如熒光燈負(fù)載。

2) 調(diào)光控制元件：熒光燈調(diào)光器，選用SD/S8.16.1，對8路熒光燈電子鎮(zhèn)流器進行調(diào)節(jié)。

3) 耦合器：線路耦合器選用LK/S 4.1。

4) 電源模塊：選用電源模塊均為24直流電壓，所以選擇電源模塊NT/S24.800。

圖1 i-bus工作原理示意圖

圖2 大面積辦公區(qū)域的智能照明控制系統(tǒng)圖

5) 定時模塊：選用4通道定時模塊SW/S4.5。

6) 智能開關(guān)控制面板：選用德韻solo系列多功能智能面板6127，4聯(lián)。每聯(lián)可以控制一路調(diào)光或一路卷簾或2路開閉回路，帶狀態(tài)指示LED。

采用智能照明控制系統(tǒng)，通過 “智能時鐘管理器”可預(yù)先設(shè)置若干基本工作狀態(tài)，分為白天、晚上、清掃、安全、午飯等，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間段可自動的在各種狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換。

如：上班時間來臨時，系統(tǒng)自動將燈打開，并將光照度自動調(diào)節(jié)在預(yù)先設(shè)定的水平。午餐時間，燈將自動變換到一個舒適、柔和的燈光場景，使工作人員能夠很好地休息和放松。當(dāng)一個工作日結(jié)束時，在“智能時鐘管理器”的作用下，系統(tǒng)將自動地調(diào)暗各區(qū)域的燈光，進入晚上工作狀態(tài)。同時智能傳感器的動靜探測功能將自動生效。系統(tǒng)處于清掃狀態(tài)時，該區(qū)域的燈保持基本的亮度，當(dāng)清掃人員掃到該區(qū)域時，智能傳感器的動靜探測功能自動生效。

3.3.2 特色展廳非網(wǎng)架類照明

非網(wǎng)架類照明的特色展廳i-bus智能照明系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 特色展廳i-bus 智能照明系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

例如當(dāng)會展閉幕時，通過預(yù)設(shè)的程序，定時模塊實現(xiàn)自動關(guān)閉展廳某些區(qū)域的燈光；在展廳舉辦某些特殊活動時，通過控制來開閉展廳特定區(qū)域的燈光，從而達到所需燈光效果。

特色展廳首層走道照明由照明配電箱AL-1-1-1、AL-1-4-1和AL-1-3-1控制的照明回路，可以通過智能開關(guān)面板控制走道照明。夜晚來臨時，通過預(yù)設(shè)的程序，定時模塊實現(xiàn)自動關(guān)閉；會展活動開始時，在值班人員來臨之前，自動開啟，實現(xiàn)控制自控化。

特色展廳首層由照明配電箱AL-1-3-1控制的大面積辦公室照明，通過調(diào)光模塊，實現(xiàn)當(dāng)辦公場所接收自然光較強時，通過光感應(yīng)器向調(diào)光模塊發(fā)出電信號，控制熒光燈調(diào)光鎮(zhèn)流器，進而調(diào)低光源的亮度，達到節(jié)能的目的。通過上班工作時間、午休時間和下班時間三種場景，對定時單元進行預(yù)設(shè)值，以達到不同場景需要的效果，同時也達到了照明節(jié)能的目的。

4 結(jié)語

通過在會展中心進行照明設(shè)計，尤其是采用智能照明控制系統(tǒng)，在保證了多樣性的照明效果的前提下，達到了節(jié)能、環(huán)保的目的。

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[5] 建筑電氣工程師手冊編委會.建筑電氣工程師手冊[M].北京：中國電力出版社，2010.

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