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與地面建筑相比,地下建筑最大的特點是沒有天然采光,主要依賴人工照明措施,因此,地下建筑的照明使用時間長、照度和可靠性要求高,潮濕對燈具及線路影響較大。長期以來,地下建筑的照明設計沿用地面建筑的設計標準,照明效能一直沒有得到很好的利用,工作人員長期在這種環境中工作,不但使工作效率下降,而且會出現視覺疲勞、頭昏、神經衰弱等癥狀,嚴重影響了地下建筑戰略功能和經濟效能的發揮,因此,必須對地下建筑的照明效能做具體深入的研究。
傳統的建筑自控系統一般只包括計算機網絡、設備監控、火災自動報警、安全防范等子系統,智能照明系統的發展相對滯后。隨著科技的進步和社會的發展,對照明系統的節能和科學管理提出了越來越高的要求。尤其是地下建筑照明能耗占電力能耗的比重大,照明的地位越來越重要。在我國,照明能耗約占電力能耗的10~12%,而地下建筑照明能耗所占的比例更高,根據筆者統計,約占35%左右。因此,在地下建筑中,應把智能照明作為智能化系統重要的組成部分來考慮,合理選用光源、燈具及性能優越的照明控制系統,提高照明質量和節能效果。
1地下建筑照明效能探討
照明可以人為地創造良好的光照條件,使人眼既無困難又無損傷、舒適而高效地識別所觀察的對象,從事相應的活動,并保證身心健康,提高勞動生產率,提高產品質量,減少各種事故。采用不同形式、不同大小的燈具,利用光照的方向性和層次性等特點還可以渲染建筑的功能,烘托環境的氣氛。
1.1做好深入細致的效能研究,為照明設計提供科學
的依據
照明質量的評價是一個十分復雜、涉及諸多因素的問題。長期以來,照明設計一直是以照明的照亮度、均勻度、立體感、眩光、顯色性指數和物體的顏色參數等物理量為標準進行設計和評價照明效果。隨著時代的發展和科技的進步,照明設計不僅在數量指標方面應達到標準的要求,更要綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑照明藝術和節能等因素。不同亮度和色彩對人具有不同的視覺感受,不同人、不同時間、不同場所,甚至人的不同情緒都會反映出對亮暗和色彩的不同感受,照明設計要體現人和環境相互關系,營造一個舒適、明亮并富有藝術魅力的照明環境。
到目前為止,地下建筑照明效能的研究近乎于空白,缺乏科學合理的照度標準和以人為本的環境模式,再加上設計人員的水平、經驗參差不齊,使得照明效能的實現得不到保證,甚至會因為設計和運用不當,產生光污染,如眩光、頻閃、顯色失真,產生一些人們不需要的熱量、紅外線和紫外線等。
時代的發展要求我們開拓創新,與時俱進。如果因循守舊,照搬照抄前人的成果,或只做表面上的修修補補,那樣我們的認識水平永遠都停留在當前的高度上,裹足不前。從事照明研究和設計的人員要到工程實踐中去,實際調查地下建筑的性質、規模、特點和要求,認真聽取用戶的感受和建議,切身體驗照明效能的實現,通過大量的試驗,得出不同地下建筑、不同功能單元及同一地點不同時間、不同人流量時的照度標準和環境模式。總之,提高認識的高度,把握以人為本的理念,在設計中兼顧科學性和藝術性,體現人和環境的相互關系,使工作人員樂于身臨其境并自覺維護,而環境有利于保護人的身心健康和提高工作效率。
1.2充分利用新產品、新技術,改善地下建筑的環境
改善地下建筑工作環境,提高照明效能可以采用以下措施,一是通過新型采光方法和材料有效地利用天然光;二是在人工照明中選用高品質的照明光源;三是對各類燈具進行無級連續調光和緩和的場景切換控制。
1.2.1通過新型采光方法和材料有效地利用天然光
利用天然光的常見方法有:
(1)導光管法
用導光管將太陽集光器收集的光線傳送到室內需要采光的地方,如中國建筑科學院的地下建筑天然采光研究成果,就是用此法解決天然采光問題。
(2)棱鏡組多次反射法
用一組傳光棱鏡將集光器收集的太陽光傳送到需要采光的部位。澳大利亞用這種方法把光送到房間10m進深的部位進行照明;英國用這種方法解決了地下建筑和無窗建筑的采光。
1.2.2選用高品質的照明光源
傳統的地下建筑中,普遍采用白熾燈和熒光燈作為照明光源,高強度氣體放電燈也有使用。
通過幾代科技人員不懈的努力,白熾燈的光效和壽命得到大幅度的提高,而價格卻下降了10倍,使其在室內照明中獲得廣泛的應用。1959年,人們又發明了鹵鎢循環原理的石英白熾燈,它體積小,光效維持率達到95%以上,經過不斷改進,鹵鎢燈的結構逐步小型化,壽命和發光效率比普通白熾燈有較大提高。
20世紀40年代,由于節能的需要,出現了熒光燈。80年代以來,緊湊型熒光燈完成了系列化、電子化、一體化和大功率化的進展,通過進一步應用電子鎮流器和三基色熒光粉,節能效果更加理想,顯色指數顯著提高,成為室內照明中取代白熾燈最有潛在價值的光源。熒光燈家族中還先后出現了超細管徑冷陰極熒光燈、無極熒光燈和無汞平面熒光燈,這些燈具在光效、光亮度、壽命、啟動甚至環保等方面各有千秋,已經被用于地下建筑照明。
在地下建筑大面積照明中,經常用到節能型的高強度氣體放電燈。高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈都屬于這類光源。特別值得注意的是使用陶瓷材料作內管的陶瓷金屬鹵化物燈,光效更高,光色更好,更穩定,而且體積小、亮度高,便于做投影光源。
近來又出現了比傳統光源更先進的新型光源,其中最典型的是半導體發光二極管。他具有高亮度、低功耗、響應快、壽命長等傳統光源無法比及的特性,被公認為21世紀最有前途的光源。
創新是沒有止境的,我們既要熟悉早期研制的、已獲得廣泛應用的傳統光源,更要密切關注傳統光源的改進、發展及不斷涌現的新光源。在設計施工中,根據地下建筑的性質、規模、特點和要求,綜合比較各種光源的技術和經濟指標,選用高效節能的光源,采用高品質的綠色照明燈具,優化照明配電系統,最大限度發揮照明的效能,使用戶更加滿意。
1.2.3對各類燈具進行無級連續調光和緩和的場景切換控制
傳統的照明都是在需要時打開,不需要時關閉,工作模式和控制方法比較死板,照度和場景很難改變,用戶即使不滿意,也無能為力,如果進行改造,將造成重復性投資。隨著信息時代的來臨,智能照明系統應運而生,它完備的控制功能和預置的多種可切換場景可以滿足用戶不同的需求。
開關和調光是智能照明控制系統的兩種控制方式,控制系統通過合理管理可根據不同時間段或人們的不同需要自動調節照度,改善工作環境,同時節約能源,降低運行費用。
某些重要區域通過調光方式和場景(由各照明回路不同的亮暗搭配組成的某種燈光效果)設置功能產生各種燈光效果,營造不同的燈光環境,給人以舒適完美的視覺享受。用戶能在降低運行費用中得到經濟回報,在短期內回收前期設備投資。
2地下建筑智能照明控制系統探討
2.1智能照明控制系統應具備的功能
智能照明控制包括:集中控制、現場控制、遙控、時間控制、電話控制、可視化軟件控制、場景設置、燈光軟啟動、調光、亮度記憶等。筆者認為,地下建筑應考慮設置以下功能。
2.1.1集中控制
與地面建筑相比,大多數地下建筑軸線長,各功能單元分布較為分散,都在現場進行照明的控制、巡檢很困難。設置集中控制以后,問題將迎刃而解。
在中央控制室設一臺智能照明中央監控計算機,在該計算機上用圖形模擬顯示照明設備平面布置圖,在圖上以形象直觀的方式實時動態地顯示各區域的照明設備使用狀況。操作人員可通過界面監視整個智能照明系統的運行狀態,根據需要用鼠標點擊圖形來進行控制。中央監控計算機具有歷史數據存儲能力,能實時提供智能照明系統的資料,并生成和打印各種報表,為設備維護提供依據。
系統采用專用的編程軟件,操作人員可對系統進行程序修改或編程。
通過手持式編程器插入網絡上的編程接口,就可修改照明工作狀態的參數。
2.1.2現場控制
在一些人員經常工作的地方(如會議室、控制室、主要通道、重要辦公場所)設置智能開關代替普通的機械式開關,中央監控計算機不工作時也可在現場控制燈光。它由230V的交流電源直接供電,按動開關上的按鈕,可作為一個普通的開關使用;同時,有一個內置的接收器可以接收遙控器或無線探頭發出的信號,使用遙控器可以對電子開關進行控制。
現場智能開關可設定密碼保護功能,避免無關人員操作。
2.1.3多種控制功能
中央監控計算機和現場智能開關均可實現多種控制功能,包括全開全關,無級連續調光、緩和場景切換等。全開全關功能可確保人員離開地下建筑時,那些受智能系統控制的燈具停止工作。在工作時經常需要多種環境模式的場所,如在人防、國防工程的會議室、作戰指揮室設置緩和的場景切換控制,使用時只需選擇相應的場景按鍵,會自動按設定好的方式打開相應區域的照明回路,實現適合開會、放映投影或研究地圖等功能的環境。
2.1.4遙控功能
一般情況下,地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程,軸線長,支坑道多,有必要裝設遙控裝置。遙控器或無線探頭可以發出無限射頻,這種無限射頻能穿越障礙物,被智能開關上的接收器接收,無線接收器可把無線信號轉換為電力載波信號,并發送到220V電力線路上。
2.1.5人體感應功能
在衛生間或一些通道處裝設感應開關或有紅外線探測功能的燈具:當探測到人體移動時,會自動發光照明,人走燈關。同時宜設并聯定位開關,以便必要時解除感應或探測功能。
2.1.6燈光軟啟動、軟關斷
地下建筑的照明條件遠不如地面建筑,為保護人員的身體健康,特別是眼健康,在那些人員長期工作的場所,燈光可實現軟啟動、軟關斷。開燈時,燈光由暗漸漸變亮;關燈時,燈光由亮漸漸變暗。軟啟動、軟關斷還能保護燈泡,延長使用壽命,節約維護經費。另外,燈光可配備亮度記憶功能,以免進行重復性設置。
2.1.7火災應急照明控制
地下建筑防火要求很高,發生火災時,應自動啟動相應區域的應急照明,強行關閉一般照明回路。事故照明可選擇僅用消防中心的計算機控制而禁止用監控計算機或現場控制,也可選擇都有控制權。
另外,控制系統要具有良好的可擴展性、開放性和電磁兼容性。
智能照明控制系統是整個地下建筑智能化系統的子系統,可以通過標準接口與其他控制系統兼容進行互聯。
為了抑制電磁干擾,使系統具有良好的電磁兼容性,總線傳輸距離較遠,可采取以下措施:與附近可能產生電磁干擾的電氣設備(如電動機、電力變壓器、復印機等)保持必要的隔離;對系統進行連續、有效的屏蔽;上升時間,即電壓從額定電壓的5%上升至95%所用的時間,應超過200μs。
2.2智能照明控制系統的效益和展望
采用智能照明控制系統帶來的好處主要表現在:照明控制智能化;照度的一致性;場景變換靈活;可觀的節能效果;延長光源壽命;提高管理水平,減少維護費用。因此,智能照明控制系統自誕生起就引起了人們的高度重視,并具備良好的發展前景。
今后,它將繼續朝著智能化、小型化、標準化的方向發展。網絡系統更加優化,功能更加完善,擴展更加便捷,保護更加可靠,節能更加可觀。值得一提的是,當前的控制系統中,照明控制箱和智能控制器都是獨立運行,給生產、設計、用戶使用與維護都增加了不必要的麻煩。把兩者集成到一個箱體內,做成一體化照明智能控制箱,使用時只需連接外部連線,安裝更方便,使用更可靠,也更加節省人力、物力、財力,帶來更大的經濟效益,實用價值更高。
參考文獻
1姜豫新.照明作用、設計和關系.《照明》2004;2
2何若愚.談校園智能照明控制系統的設計.《照明》2004;2
全自動人體感應燈不同于普通的電燈,當有人進入它的感應范圍內時能自動打開,當人體在其感應范圍內靜止不動或者離開后超過35秒,它就自動切斷電源。當然,如果我們一直在它的感應范圍內活動,它將持續處于打開狀態。這種全自動人體感應燈還可以自行判定環境光亮度,如果環境光過強它將始終處于關閉狀態,很好地避免了它在白天“自作多情”。這種燈非常適合現在我家的門廳,最關鍵的是價格還不貴,僅需60元。
回家沒費多大勁就安裝上了這個全自動人體感應燈,效果非常不錯,當晚上有人進入門廳,門廳燈就自動打開。不過幾天后,我發現了一個問題:有時候有人在客廳走動時,它也會自動開啟。這是怎么回事呢?原來全自動人體感應燈全靠其前部的“感應眼”來探測人體的活動情況,而我在安裝時恰好讓這個感應眼的方向朝向了客廳。于是我把燈換了一個方向,讓感應眼的位置朝向門,問題就解決了。
其實還有一個更為便宜的解決方案,那就是裝一個全自動人體感應開關,不過這種方案更適合那些正在裝修的朋友。開關和燈的工作原理是一樣的,當有人走過開關的感應范圍時,它就會自動啟動。
關鍵詞:智能建筑;節能;照明
智能建筑主要是指依托計算機網絡控制平臺,對安防、配電和照明系統進行監測,最大限度地滿足安全性和方便性要求,從而實現高效管理、節能降耗之目的。智能照明行業近幾年來一直處于緩慢發展的態勢,其最主要原因在于消費者對智能照明認識不足,大部分智能照明廠家目前也正在極力引導消費者,在渠道的建設上也一直在探索著適合這個行業的模式。接近現實需求的產品也在不斷增加,產品的功能定位和穩定性均已取得長足的進展。我們堅信,智能照明系統進駐每一棟智能建筑,成為智能建筑內不可或缺的一個智能化子系統將指日可待。
一、智能建筑概述
隨著信息技術的飛速發展,世界由工業化社會向信息化社會轉型的步伐明顯加快,人們對建筑物的安全性、舒適性、便利性、信息交互性、節能性等諸多方面提出了更高的要求。于是,建筑中增加了各種智能化系統,一種能過滿足社會信息化發展和生活工作水平提高需要的新型建筑――智能建筑。我國專家對“智能建筑”的定義為:以建筑為平臺,兼顧建筑設備、辦公自動化通信網絡系統,集結構、系統、服務、管理以及它們之間的最優化組合,向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境。根據這一定義可以看出,智能建筑的基本功能就是為人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑空間。從用戶服務角度看,智能建筑可提供三大服務領域,即安全性、舒適性和高效性。從1981年美國第一座智能建筑發展到現在,智能建筑通過大量采用信息技術及相關設備而具備了許多嶄新功能。
二、智能照明與傳統照明對比
(一)控制系統比較
傳統方式控制簡單,只有開和關:智能照明控制系統采用調光模塊,通過燈光的調光在不同使用場合產生不同燈光效果,以適應不同的氛圍。傳統控制采用手動開關,需要開或關每一路:智能照明控制采用低壓2次小信號控制,控制功能強、方式多、范圍廣、自動化程度高,通過實現場景的預設置和記憶功能,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,各照明回路隨即自動變換到相應的狀態。該功能也可以通過其他界面(如遙控器等)實現。傳統控制對照明的管理是人為化的管理:智能控制系統可實現能源管理自動化,通過分布式網絡,只需一臺計算機就可實現對整幢大樓的管理與控制。
(二)線路系統比較
傳統照明控制開關直接接在負載回路中:負載較大時,需相應增大控制開關的容量。開關離負載較遠時,大截面電纜用量增加,只能實現簡單的開關功能。總線式智能照明系統負載回路連接到輸出單元的輸出端,控制開關用EIB總線與輸出單元相連。負載容量較大時僅考慮加大輸出單元容量,控制開關不受影響,開關距離較遠時,只須加長控制總線的長度,節省大截面電纜用量。傳統照明實現雙控時用兩個單刀雙置開關,開關之間連接照明電纜,多點控制時開關之間的電纜連線增多,使線路安裝交得非常復雜,施工難度也增大。總線式智能照明系統雙控時只需簡單地在控制總線上并聯在一個開關:進行多點控制時.依次并聯多個開關,開關之間僅用一條總線連接,線路安裝簡單、方便。
三、智能照明系統在智能建筑中的應用
(一)照明控制智能化
采用智能照明控制系統,可以使照明系統工作在全自動狀態,系統將按預先設定的若干基本狀態進行工作,這些狀態會按預先設定的時間相互自動地切換。例如,當一個工作日結束后,系統將自動進入晚上的工作狀態, 自動并緩慢地調暗或者調亮某個區域的燈光,同時系統的移動探測功能也將自動生效,將無人區域的燈自動關閉,并將有人區域的燈光調至最合適的亮度。此外,還可以通過編程隨意改變各區域的光照度,以適應各種場合的不同場景要求。智能照明可將照度自動調整到工作最合適的水平。例如,在靠近窗戶等自然采光較好的場所,系統會很好地利用自然光照明,調節到最合適的水平。當天氣發生變化時,系統仍能自動將照度調節到最合適的水平。總之,無論在什么場所或天氣如何變化,系統均能保證室內照度維持在預先設定的水平。
(二)照明效果科學化
傳統照明系統中,配有傳統鎮流器的日光燈以1 00HZ的頻率閃動,這種頻閃使工作人員頭腦發脹、眼睛疲勞,降低了工作效率。而智能照明系統中的可調光電子鎮流器則工作在很高頻率(4070kltZ)不僅克服了頻閃,而且消除了起輝時的亮度不穩定,在為人們提供健康、舒適環境的同時,也提高了工作效率。智能照明控制系統使用了先進的電力電子技術,能對大多數燈具(包括白熾燈、日光燈、LED燈、配以特殊鎮流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進行智能調光。當室外光較強時,室內照度自動調暗,室外光較弱時,室內照度則自動調亮,使室內的照度始終保持在恒定值附近,從而能夠充分利用自然光實現節能的目的。除此之外,智能照明的管理系統采用設置照明工作狀態等方式,通過智能化管理實現節能。智能照明控制系統將普通照明人為的開與關轉換成了智能化管理,不僅使大樓的管理者能將其高素質的管理意識運用于照明控制系統中去,而且將大大減少大樓的運行維護費用,并帶來極大的投資回報。
四、結束語
隨著我國社會經濟的飛速發展,現代計算機網絡技術和自動化控制技術為主的智能照明系統在智能建筑中的應用越來越廣泛。智能建筑結構中的智能照明系統,給人們的生活和工作帶來方便和安全性的同時,仍需進步一步的改進,比如怎樣建立一套科學、合理以及經濟的智能照明系統。本文對智能照明系統的優點以及在智能建筑中的應用進行分析,并在此基礎上提出一些建設性建議。總而言之,智能照明系統的應用給智能建筑帶來了極大的方便,通過人性化的控制,使其實現了環保和節能之目的,因此,應當廣泛的應用和推廣。
參考文獻:
(訊)之前介紹過不少的智能燈泡,但作為日常生活中故障率較高的物品,花費不菲去頻繁更換明顯不太現實。為了降低花費,同時讓家中照明實現更智能化的控制,Anyware公司推出一款智能燈泡底座,可以搭配普通家用燈泡使用。
Anyware只需像擰燈泡一樣,裝到原來的燈口底座上即可,不需要對原有的底座進行拆除。通過內置的光線、聲音、溫度及濕度傳感器,Anyware智能底座還讓燈泡具備支持IFFFT開啟的功能,可以通過聲音、光照等條件,自動打開照明。
除此之外,Anyware還可以作為隱藏的“小哨兵”,當不速之客潛入時,Anyware像普通聲控燈一樣打開,并向用戶手機APP發送通知提示。(來源:中關村在線 編選:中國電子商務研究中心)
學生用燈色溫要低
陳理事長認為現在的燈具市場處于轉型升級的階段,中國燈具的水平在提高,裝飾用燈向意大利、西班牙等國際先進水平靠攏。常見的白熾燈靠鎢絲發熱而發光,色彩還原度可達百分之百,色溫為2800k左右。白熾燈缺點是耗能,雖然現在提倡淘汰白熾燈,但只能逐漸減少用量,傳統燈具被完全替代也不太可能。此外,熒光燈也叫日光燈,是由燈管內表面的熒光物質吸收紫外光后,釋放出的可見光。熒光燈的色溫可達6000k,而LED燈的色溫則更高。由于高色溫光線含有一種藍光的成分,會對小孩的眼睛造成傷害,學生最好選用4000K以下色溫的燈。
燈具產品性價比的提高,使得照明產品能夠上揚,也越來越有競爭力。作為新的照明方式,LED逐漸被用戶認識和接受。再加上全球淘汰白熾燈的外部條件,陳理事長斷定,未來的兩三年仍是LED照明高速增長的階段。
水晶燈檔次有高低
通過跟企業接觸,陳理事長認為高端燈飾市場的需求還可以,銅燈、水晶燈出口也很好。現在國產燈具的水平跟進口燈具差別不大,常見高檔燈具的燈體一般都是國產。他繼續介紹說:“比如水晶掛件,大概分三個檔次:最高檔次是施華洛世奇,其次是埃及水晶,第三個是國產的。通常說的水晶燈都是含鉛量達30%的鉛玻璃,沒有用天然水晶的。”水晶可像鉆石一樣修出多面體,光線打到磨好的水晶珠上,呈現五光十色的閃爍效果。
智能照明是趨勢