智能建筑照明系统的设计

【摘 要】照明系统是智能建筑中的重要组成部分.智能建筑照明系统的设计在建筑智能化领域中有着重要的地位.本文通过对照明线路与配电线路的设计,采用集散型控制系统来完成照度控制、节能控制及自动控制,从而达到绿色智能的效果.

【关 键 词】智能建筑；照明；配电；控制

1.引言

随着计算机及物联网技术的发展,传统建筑中的电气、通讯等设备的自动化程度越来越高,其所创造的空间舒适度也越来越好,人们迫切要求建筑在管理及控制方面实现智能化,因此照明系统作为智能建筑的重要组成部分而快速发展.

2.智能建筑照明线路设计

照明线路的设计和变电所系统的设计内容、过程和步骤类似.照明系统的监控主要有：照度控制、节能控制和自动控制.其调光原理是,当天然光较弱时,自动增强人工照明,当天然光较强时,自动减弱人工照明.即人工照明的照度与天然光照度成反比例变化,以使两者始终能够动态的补偿.

调光方法可分为照度平衡型和亮度平衡型两大类.前者可使近窗处工作面与房间深部工作面上的照度达到平衡,尽可能均匀一致；后者可使室内人工照明亮度与窗的亮度比例达到平衡,消除人与物的黑相,多用于照明质量要求高的场所.在实际工程中,应根据对照明空间的照明质量要求,实测室内天然光照度分布曲线,选择调光方式和控制方案.调光时,根据工作面上的照度标准和传感器检测的天然光亮度变化信号自动控制照明灯具.

照度调节的这一系列过程是通过采用OptiSYSLCS-300分布式无线智能照明系统来完成,OptiSYSLCS-300分布式无线智能照明系统有着先进的照明监控方法和监控计算机将控制,数据通过以太网传输给CPU模块,经过CPU模块的处理再通过CAN总线传输给各个调光模块或者通讯等模块,可以实现对各种照明灯具更专业、更灵活的开关控制或调光控制,是实现舒适照明的有效手段,也是节能的有效措施.照度控制、节能控制以及自动控制相互配合,以达到最佳的节能控制要求.

3.智能建筑照明配电线路设计

3.1照明负荷计算

照明系统负荷计算通常采用负荷密度法.负荷密度法定义为单位面积上的负荷需求量与建筑面积的乘积,即

Pjs等于KA/100

式中,Pjs――建筑物的总负荷计算（KW）

K――单位面积上的负荷需求量（W/m2）

A――建筑面积（m2）

3.2照明设备选择

（1）线路电流的计算

线路电流是影响导线温升的重要因素,所以有关导线、电缆截面选择的计算首先是确定线路的计算电流.根据国家设计规范的要求,三相照明电路中各相负荷的分配应尽量保持平衡,每个分配电盘中最大与最小的相负荷电流不宜超过30%.单相负荷应尽可能地均匀分配在三相线路上,当计算范围内单相用电设备容量之和小于总设备容量的15%时,可按三相平衡负荷计算.

（2）导线和电缆的选择与敷设

a.导体材料以及电线和电缆型号的选择

电线、电缆一般采用铝芯线.在确保长期运行、连接可靠的回路中,在高层建筑中,或者在特别重要的公共建筑中,高温设备中,应急系统中,应采用铜芯电线和电缆.电线和电缆的型号与截面的选择根据需要确定.选择的步骤和供配电系统的导线截面选型类似.

b.照明配电线路的保护与低压电气的选择

（a）短路保护

照明配电线路的短路保护,应在短路电流对导线和连接件产生的热作用和电动作用造成危害之前切断短路电流.短路保护,电气的分断能力,应能切断安装处的最大预期短路电流.所有照明配电线路均应设置短路保护,主要选用熔断器、低压断路器以及能承担短路保护的漏电保护器作为短路保护.对于照明配电线路,干线或分干线的保护电气应装设在每回线路的电源测、线路的分支处和线路载流量的减小处.

（b）过负载保护

照明配电线路过负载保护的目的是,在线路过负载电流所引起导体的温升对其绝缘、接插头、端子和周围物质造成严重损害之前切断电路.过负载保护器宜采用反时限特性的保护电器,其分断能力可低于保护电器安装处的短路电流,但应能承受通过的短路能量.过负载保护电器的原定动作电流应大于被保护照明线路的计算电流,但应小于被保护照明线路允许持载流量的1.45倍.

（c）接地故障保护

接地故障保护是指因绝缘损坏致使相线对地和与地有联系的导电体之间的短路,它包括相线与大地,以及PE线、PEN线、配电设备和照明灯具的金属外壳、敷线管槽、建筑物金属构件之间的线路.由于接地故障电流较小,保护方式还因接地形式和故障回路阻抗不同而异,所以接地故障保护比较复杂.接地保护总的原则是：切断接地故障的时限,应根据系统接地形式和用电设备使用情况确定,但最长不宜超过5s.应设置总等电位联结,将电气线路的PE干线和PEN干线与建筑物金属构件和金属管道等导电体连接.

（3）照明光源选择

选择照明光源时需要综合考虑照明设施的要求、使用环境以及经济合理性等因素.在建筑物内应用最多的低气压弧光放电光源为荧光灯,随着技术的提高,荧光灯无论在光效、显色性、色温还是在节能方面都有了很大提高.特别在附件方面：

a.镇流器,以往多采用电阻、电感镇流器,它们功率损耗大或使电路的功率因数降低.现在很多公司推出电子镇流器,其主要特点就是环保节能.它环境适应力强,可延长灯管使用寿命,节约能耗,它的自身损耗占光源的5%--10%,对电网无污染.

b.补偿电容,在每个荧光灯灯具上都带有自补偿电容,进一步提高功率因数,使功率因数达到0.9以上.

3.3照明控制方法

随着现代技术的发展,信息控制技术、计算机技术得到了全面的普及和推广,它们在照明领域的应用,使得照明控制有了长足的进步.照明控制逐渐成为照明设计中不可缺少的一个重要环节,同时,照明控制对绿色照明计划的实施也具有特别的意义.（1）照明控制策略

照明设计倡导“以人为本”的设计理念,营造人性化的效果.照明控制策略有三种：昼光控制、时间表控制以及局部光环境控制.在公共场所中,我们可以采用昼光控制策略.昼光照明控制器由光敏传感器、开关和调光装置组成,随自然光的变化,自动调节点灯开启的数量.当昼光提供的照度增加时,关闭一定量的点灯,反之亦然.系统自动运行,无需人为动作.

（2）照明控制方式

照明控制方式主要有两种：静态控制和动态控制.

a.静态控制――开关控制

根据灯具的使用情况以及不同的功能需求,方便地开灯或关灯.这是灯具最简单,最根本的控制方式.开关控制可分为翘板开关控制、断路器开关控制、红外传感器开关控制等.其中红外传感器与调光技术的并用,不仅可以控制灯的开关状态,而且可以控制空间的照度水平,这将使人走入黑暗空间的情况大为减少.

b.动态控制――调光控制

调光控制是为了实现不同类型用房的多功能性,是营造不同光环境的有效方式.调光就是要改变光源的光通量输出.随着电力电子技术的发展,通过控制可控电力电子器件的导通角来调节负载的输入电压,改变光源的输入功率,从而使光源输出的光通量发生变化.

（3）绿色照明

随着人们对生活质量要求的提高,尤其是城市夜景照明的发展,照明能耗在整个建筑能耗中所占比例日益增加,照明节能日显重要.照明节能一般可以通过两条途径实现：使用最有效的照明装置以及合理选择照明控制方式和控制系统.

4.结语

智能建筑照明系统是一个庞大的实用性领域,随着各种高新技术的发展和融入呈现出精细化、交叉化和高端化的发展趋势,具有强大的生命力.