建筑物中常用的三种照明控制系统的比较分析

建筑物中常用的三种照明控制系统的比较分析广州市河东电子有限公司徐建飞一、引言近年来，伴随着我国房地产业的迅速发展，建筑智能化行业发展也十分迅速，各类高档住宅小区、政府办公楼、商务楼盘、公共建筑及智能化家居对智能化的应用也越来越广泛，对智能化功能的要求更趋向于多元化和综合化。智能化建筑已成为当今建筑发展的主流技术之一，涵盖了包括从楼宇自控系统到安全防范系统，以及完善的计算机网络与通信系统。在建筑物的电力消耗中，照明系统通常占整个建筑电耗的1/3左右，而事实上，当前在工程设计中智能照明控制并未受到足够的重视，大多仍采用传统的照明控制方式。虽有部分智能大厦采用楼宇自控系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能，无法实现调光、场景控制等功能来灵活自如地管理照明设备。就照明系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光处理，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。目前，在建筑物中存在着三种照明控制系统，即传统照明控制系统、楼宇自控（BA）监控照明系统和智能照明控制系统并存的局面。其中，智能照明控制系统是应用较广泛的一种，也是很容易在实际操作中与楼宇自控系统混淆的子系统之一。随着智能照明控制系统技术的提高及产品的日渐丰富，其优越的功能及节能效果愈来愈受到建筑业主、用户、设计者的关注和重视，在一些特殊及重点工程项目中，已作为建筑设备自动化系统的一部分进行工程设计和实施。一个优秀的照明控制系统不仅可以提升照明环境的品质，而且还关系到在建筑物里工作和生活人员的舒适和健康。下面就针对这三种系统进行详细的比较：二、三种照明控制系统的综合比较A、从单控线路上进行比较1、传统照明控制系统：a.控制开关直接接在负载回路中；b.当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；c.当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加。2、楼宇自控监控照明系统：a.在负载回路中增加交流接触器；b.通过DDC控制器控制交流接触器触点的打开和闭合。3、智能照明控制系统：a.负载回路连接到输出器件的输出端，控制开关用控制总线与输出器件相连；b.负载容量较大时仅考虑加大输出器件容量，控制开关不受影响；c.开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量。B、从多控线路上进行比较1、传统照明控制系统：a.实现双控时用两个单刀双置开关，开关之间连接照明电缆；b.进行多点控制时开关之间的电缆连线增多，使线路安装变得非常复杂，工程施工难度增大。2、楼宇自控监控照明系统：a.由于现场通常不设置开关，所以一般不设双控或多控；b.若要实现双控或多控，则需要增加DDC控制器的数量。3、智能照明控制系统：a.在实现双控或多控时只需简单地在控制总线上串联一个或多个开关，开关之间仅用一条总线连接，线路安装简单方便；b.如果有备用的开关按键时，在不增加设备的情况下只需要对其进行重新编程定义即可。C、从控制方便性上进行比较1、传统照明控制系统：a.采用手动开关控制，必须一路一路地开或关；b.控制方式单一，只有开和关；c.对照明的管理主要是通过人去操作和管理。2、楼宇自控监控照明系统：a.所有照明回路通过楼宇自控中控室控制，现场无法根据实际情况干预照明状态，使用不便；b.控制功能简单，只能实现定时、开关的功能，若要实现场景预设、亮度调节，软启动软关断等复杂的功能技术难度较大。3、智能照明控制系统：a.采用低压信号进行控制，控制功能强、方式多、自动化程度高，通过场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景（各照明回路不同的亮暗搭配组合而成的一种灯光效果），各照明回路随即自动变换到相应的状态；b.可通过软件设置多种功能，如开/关、调光、定时、场景预设、亮度调节、软启动等；c.可实现能源管理自动化，通过分布式网络，只需一台计算机就可实现对整幢大楼的管理。D、从系统的可靠性、经济性上进行比较1、传统照明控制系统：a.由于手动开关是直接接在负载回路上，对人体有很大的潜在危险；b.没有任何的节约能源、方便管理的措施。2、楼宇自控监控照明系统：a.由于其并非独立的一个系统，因此使用上有一定的局限性；故当楼宇自控系统出现故障时，照明系统亦受到影响；b.考虑造价因素，这些回路的数量一般较少，一般只是大面积区域控制；若将回路划分的较细则造价昂贵。3、智能照明控制系统：a.采用先进、成熟的分布式结构，既能满足中央监控要求；又能减少故障波及面，易于系统扩展；b.分区就地控制完全独立，互不干扰，一个分区停止工作不影响其它分区的正常运行；系统中任意器件损坏也不影响本区内其它器件正常工作；c.系统分区就地控制由独立的控制面板操作完成。三、智能照明控制系统在使用场合、功能上的优势楼宇自控系统中的照明控制一般使用在一定范围的公共照明区域，如楼道楼梯照明、室外景观照明、停车场照明、灯饰照明、航空障碍灯等。但除以上区域外，还具有较多为客户服务的公共区域，如（多媒体）会议室、展厅、多功能厅、大堂等，这些区域往往需要调光控制以及场景控制，这时楼宇自控系统就难以满足控制要求。而智能照明控制系统可对这些区域的白炽灯、日光灯（专用镇流器）、节能灯、石英灯等多种光源，进行调光以满足各种环境对照明的要求。适用于写字楼、学校、医院、剧院、会议室、俱乐部、夜总会、餐厅、多功能厅、高档住宅等室内照明以及体育场馆、市政工程、广场、公园等室外公共场合照明。通过采用智能照明控制系统，可实现以下控制内容：1、时钟控制：通过时间设定各照明区域的不同控制；2、调光控制：通过照度探测器和调光模块，达到各区域照度值始终在预先设定值左右和建筑在使用期照度的一致性；3、区域场景控制：通过控制面板和调光模块，实现各照明区域的场景切换控制。4、红外移动探测控制：能过红外移动探测器和调光/开关模块，实现各照明区域的自动开关控制；5、手动与红外（无线）遥控器控制；6、应急照明控制等。四、智能照明控制系统在节能、方便管理上的优势1、集中管理，减少人为浪费在现代高层建筑大楼中，人为造成照明能源浪费的现象仍然非常严重，无论房间、走道、洗手间等区域有人还是无人，经常是“长明灯”。智能照明控制系统既能分散控制又能集中管理，在大楼的中央控制室，管理人员通过操作键盘即可关闭无人房间的照明灯；也可以运用手机，在输入正确的密码后，通过短信息方式直接控制灯光。2、自动调光，充分利用自然光智能照明控制系统中的照度探测器通过测定工作面的照度，与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的，也可提供一个不受季节与外部气候环境影响的相对稳定的视觉环境。一般来讲，越靠近窗户自然光照度越高，从而人工照明提供的照度就越低，但合成照度应维持在设计照度值。3、自动调光，保持照度的一致性一般照明设计师对新建的建筑物进行设计时，均会考虑到随着时间的推移，灯具的效率和房间墙面反射率会不断衰减。因此，其初始照度均设置得较高，这种设计不仅造成建筑物使用期的照度不一致，而且由于照度偏高设计造成不必要的浪费。采用智能照明控制系统后，虽然照度还是偏高设计，但由于可以智能调光，系统将会按照预先设置的标准亮度使照明区域保持恒定的照度，而不受灯具效率降低和墙面反射率衰减的影响，这也是智能照明控制系统可节约能源原因之一。4、安装便捷，节省电缆智能照明控制系统采用一根控制线，将系统中的各个输入、输出和系统器件连接起来，大截面的负载电缆从输出器件的输出端直接接到照明灯具或其他用电负载上而无须经过智能开关。安装时不必考虑任何控制关系，在整个系统安装完毕后再通过软件设置各个器件的地址编码，从而建立对应的控制关系。由于系统仅在输出单元和负载之间使用负载电缆连接，与传统控制方法相比节省了大量原本要接到普通开关的电缆，也缩短了安装施工的时间，节省人工费用。5、延长灯具寿命灯具损坏的致命原因是电网过电压，只要能控制过电压就可以延长灯具的使用寿命。智能照明控制系统采用软启动和软关断的方式，能控制电网冲击电压和浪涌电压，使灯丝免受热冲击，从而灯具寿命得到延长。智能照明控制系统通常能使灯具寿命延长2-4倍，不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用，对于大量使用灯具和安装困难的区域具有特殊的意义。6、节约能源，降低运行维护费用由于智能照明控制系统中采用了红外移动探测器、照度探测器、定时开关以及可调光技术，使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方案来准确运作。其将普通照明人为的开与关转换成了智能化的运行管理模式，不仅使建筑的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且将大大减少大楼的运行维护费用，最大限度地节约能源，并带来极大的投资回报；与传统的照明控制方式相比较，可以节约电能20-30%。7、改善工作环境，提高工作效率智能照明控制系统运用先进的电力电子技术，配备可调光电子整流器的日光灯和传统照明系统的日光灯相比具有明显的优点：因为配有传统镇流器的日光灯以100Hz的频率闪动（电网频率的2倍），这种频闪容易使工作人员头晕、眼睛疲劳，从而降低了工作效率。而可调光电子镇流器则工作在频率40-70kHz范围之内，不仅克服了频闪，而且消除了由于使用启辉器造成启动灯时亮度不稳定的现象。改善了办公环境，在为人们提供健康、舒适环境的同时，也提高了工作效率。五、智能照明控制系统的其他优势楼宇自控系统中的照明监控设计是以尽可能简单的完成控制功能为前提，一般仅实现对照明回路的开关控制，虽然设计也能实现一些复杂功能，但投入成本较高，可靠性低，因此，楼宇自控系统中的照明监控系统并不是真正意义上的智能照明控制系统。在工程设计中，根据实际情况和业主的需求，可采用与楼宇自控系统相对独立的智能照明控制系统。智能照明控制系统是一个专门针对照明需要而开发的一个智能化系统，可以独立运行；它有一套独立的控制协议，相对楼宇自控系统来说比较简单，完全能满足对照明控制的需求，价格也更有竞争力。如果将照明作为一个独立的子系统来设计，采用专业的照明控制系统，既可降低造价又可实现更加完美的智能照明控制。系统具有分布式智能控制的特点和开放性，可以和其它建筑管理系统(BMS)、楼宇自控系统(BA)、保安及消防系统结合起来，以提高物业智能化管理水平，符合现代化生活的发展趋势。目前，智能照控制系统还具有以下优势：1、系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控，以便随时调节照明的现场效果，例如系统设置开灯方案模式，并能在计算机屏幕上模仿照明灯具的布置情况，显示各灯组的开灯模式和开/关状态。2、系统具有灯具异常启动和自动保护的功能。3、系统具有灯具启动时间、累计记录和灯具使用寿命的统计功能。4、在供电故障情况下，系统具有双路受控电柜自动切换并启动应急照明灯组的功能。5、系统设有自动/手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关进行手动操作。6、系统具有场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软启动、软关断的功能。7、系统软件具有进行远程控制的功能，并可以随时方便地根据用户需求在软件中修改控制关系，而无须重新敷设电缆。8、系统的照明线路设计简单，安装方便，操作维护容易，其软件的可编程性和硬件的灵活结构，大大节省建筑开发商的投资成本和维修运行费用，缩短安装工期，提高投资回报率。9、系统内各器件的控制信息独立存储，不会因为系统中某个器件故障而使整个系统瘫痪。存储的信息具有停电后不丢失的功能，在恢复供电时，系统会自动恢复到停电前的工作状态，实现无人值守。10、实现照明的人性化：由于不同的区域对照明质量的要求不同，要求调整照度，以实现场景控制、定时控制、多点控制等各种控制方案；方案修改与变更的灵活性能进一步保证照明质量。随着智能照明控制系统的进一步开发与完善，其功能将进一步得到增强。五、结束语照明系统是众多楼宇建筑设备之一，在智能建筑中根据要求需对建筑设备进行合理监视和控制，以达到方便、快捷、安全、管理高效、节约能源的目的，就当前技术而言，实现整个建筑照明系统的智能控制是完全可行的，在较短的时间也能收回增加的投资，但在实际运用中存在以下矛盾：1