广东博意建筑设计院有限公司
摘要：智能建筑是利用多种先进技术，通过技术将建筑打造一个更加适、便利的人性化居住环境。电气设计作为核心部分，通过节能理念在的应用，有效提升智能建筑电气节能性及舒适性。本文根据工程案例，对智能建筑电气的节能设计进行探索，供同行借鉴参考。
关键词：智能建筑；电气设计；节能
一、智能建筑中电气设计的内容
智能建筑的电气大致内容分为强电和弱电部分，强电如低压配电系统、动力设备、照明系统等，弱电如楼宇自动化管理系统、消防自动报警系统、安保视频监控系统、地下车库管理系统、有线电视信号接收系统、综合布线系统等。
二、工程概况
某建筑工程位于该市繁华地段，工程所在地的交通条件极为便利。该建筑为综合楼，地上19层，总体高度为73.4 m，附属楼4层。建筑安全等级为二级，耐火等级为一级，电梯机房设置在屋顶；地下一层高4.95m，非战时为车库，战时可作为掩蔽体。本工程中，电梯、消防设备以及地下室照明系统按照一级负荷进行设计，其余均为三级负荷。该建筑的电气系统中，照明用电量所占的比例相对较高，由于照明控制系统的方式具有灵活性和多样性的特点，从而为节能设计提供了有利条件。因此，本工程在进行电气设计的过程中，通过开发智能照明控制系统，实现照明节能的目标。
三、节能理念在智能建筑电气设计中的应用
（一）智能照明控制系统的优势
智能照明控制系统是集成通信技术、数据库技术、自动化技术、计算机技术、微电子技术等先进科学技术于一体的智能化、自动化、集成化照明控制系统。将其运用在智能建筑电气设计中，具备以下优势：
1.降低供电过程能耗。智能照明控制系统可自动采集用户要求、光环境等相关信息，利用系统软件对信息进行智能化分析判断，根据分析判断结果控制供电模块运行。在供电模块运行的全过程中，智能照明控制系统可进行跟踪监控，根据监控所获取的电路电流和电压
信息实施智能调节，进而避免电路因不平衡负荷出现额外功耗，大幅度提升功率因素，平缓线路和灯具发热状态，降低供电过程的能源消耗。
2.灵活调节照明控制。在通信技术和计算机技术的支持下，智能照明控制系统可实现大范围照明控制，加快控制信息的传递速度，并且可通过直观图形显示控制信息，便于实时掌握照明系统的能耗情况。智能照明控制系统支持编程控制，可根据建筑电气节能需要和照明效果要求重新编辑照明控制系统程序，调节照明供电的相关参数，实现对照明光度的灵活调控。
3.支持多样化调光控制方式。智能照明控制系统支持无线网络或控制总线，可将智能照明控制系统作为智能建筑电气自动化管理系统的子系统，既可接受总系统的调控，也可进行独立调控，丰富照明系统控制方式，使照明控制人性化和便捷化。
（二）系统的框架结构及控制策略
1.框架结构
智能照明控制系统采用当前较为流行的模块化结构体系，整个系统由以下4个部分组成：
①输入单元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该单元在整个控制系统中的作用是对输入信号进行转换，使这部分信号变为系统可读的信号，以此作为照明控制的主要依据。该单元由以下设备组成：遥控器、显示屏、控制面板、传感器等。
②系统单元。该单元可在软件支撑下，对控制系
统的运行情况进行实时监控，包括：计算机、网络配件、
控制单元等。
③输出单元。该单元能够通过对负载回路的控制达到照明系统控制的目标，它是系统的执行单元，根据接收到的信号完成相关动作，主要由2个部分组成，开关控制模块和调光模块。
④系统软件。这是整个系统的核心部分，本系统开发时，采用功能强大的图形化软件，其能够以图形的方式，对建筑照明系统的回路状态进行实时监控，该软件具有如下功能：数据统计分析、异常状态报警提示、场景切换控制、调光以及定时开关等。系统软件由2个部分组成，即人机交互界面和数据库。
2.控制策略
本次开发的控制系统主要是对建筑照明进行控制，最终目的是降低照明系统的整体能耗，以此来实现节能的目标。太阳能是一种可再生清洁能源，作为自然光源，太阳能在建筑照明节能设计中是非常有效的途径之一。因此，可通过对室内自然光照强弱程度的测定，对灯具的亮度进行调节，从而使自然光与人工照明的合成照度达到规范标准的规定要求。由此不但能够给使用者创造良好的视觉环境，而且还能利用自然光降低能源的消耗，从而达到节能降耗的目标。具体的节能控制策略如下：利用传感器对自然光的照度值进行采集，然后与照明系统工作面预设的照度值进行比较，据此得出实际照度，随后将该信息传给智能控制系统，通过对灯具的亮度分析，输出控制指令，对照明灯具的亮度进行调节，进而达到节能的效果。
（三）系统硬件设计
1.DALI协议
DALI即数字可寻址照明接口，它能够实现不同厂家照明灯具的无缝连接，确保了控制系统连接的可靠性。DALI协议是开放式标准，基于该协议，可构建智能照明调光系统，利用双绞线，单个DALI控制系统可连接64个电子镇流器，而镇流器及灯具的工作状态，可通过协议反馈给智能照明控制系统，一个DALI系统的最大控制范围在300 m以内。借助网关可实现双向通信，该系统既能作为智能照明控制系统中的一个子系统，也能作为独立系统，布线简单，控制过程灵活、方便。DALI协议是较为典型的软件控制硬件协议，软件命令是协议的关键，DALI的调光信号采用对数调光曲线，最高与最低亮度之间存在256个级别的灯光亮度，变化范围较宽。
2.调光方式的选择
目前，常用的调光方式有3种，即脉冲调制、模拟及数字调光。在实际应用中发现，脉冲调制和模拟调光均有一定的缺陷，而数字调光的效果较好。同时，现有的驱动器基本上都支持数字调光，并且可调光电子镇流器的节能效果非常明显。据此，本系统在开发时，基于DALI协议设计数字调光镇流器，并在该镇流器上添加主控器，对数字信息进行收发和存储，并且还能实现较为复杂的控制功能，如场景切换、分组控制等。
（四）系统的节能效果
对房间内的照明系统采用手动方式进行控制时，总功率为300W（灯具全开），这种控制方式不但浪费大量的能源，而且还会造成视觉疲劳；采用DALI智能照明控制系统进行调光后，在灯具全开的情况下，总功率约为92~112W，与手动控制方式相比，可以节能55%~70%左右，并且这种控制方式的照明较为均匀，对视力可以起到一定的保护作用。假设该建筑工程中有50W灯具1000套，每天的工作时间为8h，除去节假日，1年可以节约电费12万元左右，节能效果显著。
四、结语
综上所述，在智能建筑中，照明系统是电气系统的重要组成部分之一，它的能耗相对较高。为此，可在照明设计中，融入节能理念，开发智能照明控制系统，以此来对建筑照明进行有效控制。
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论文作者:梁健澎
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/19
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