办公建筑智能照明设计及其能耗管理方法研究论文_扈超,谷雨

中国建筑科学研究院建筑设计院 北京朝阳区 100013

摘要:随着社会的发展,建筑物也在逐年增加,其能耗也不断在增大,我国建筑能耗约占全社会总能耗的30%-35%。随着建筑物能耗所占比重越来越大,能源与发展的矛盾日益突出。为实现能源的可持续发展,我国未来节能工作重点就是需要通过深入挖掘节能潜力。

关键词:办公建筑;智能照明设计;电气节能;能耗管理方法

1智能照明控制系统

智能照明控制系统的构成部分包括了输入单元、感知单元、计算单元、执行单元、受控单元等,其中输入单元不仅是传统的面板开关,也还是触摸屏;感知单元为照度传感器、人体传感器等;执行单元为开关模块、调光模块;受控单元为灯具、窗帘电机。感知单元将传感器信号传递给计算单元,计算单元经过逻辑运算,根据运算结果发送命令至执行单元,控制灯具的照度和窗帘的开合。

1.1系统结构

智能照明控制系统可以分解为单个灯光控制回路,若干个灯光控制回路通过现场总线连接组成房间控制回路,若干房间控制回路通过ZigBee协议组成楼层控制回路,所有楼层控制回路加上总计算单元组成整个楼宇智能照明控制系统。单盏灯上集成有感知单元,照度传感器随时感知环境照度,并反馈至计算单元,计算单元通过调光模块调节单盏灯照度;人体传感器探测半径为2.5-3米,当人体传感器探测到有人时通过开关模块开启照明,探测到无人时一段时间后关闭照明,延迟时间可调整至30分钟。

1.2调光逻辑

传统办公楼照明设计往往没有考虑日光因素,设计照度往往直接采用灯具最大照度值。智能照明控制系统采用日光加灯具光强的复合照度来计算实时照度值,并根据实时照度值闭环控制灯具光强。智能照明控制系统调光曲线如图1所示。

图1智能照明控制系统调光曲线

2照明系统的能耗管理

2.1电量计量及采集方法

采集与监控是通过分布式数据采集前置机、网关,采集电能、气体等不同能源类型和不同智能计量仪表的能源数据信号,远程进行采集参数配畳,通过传输网络实现数据存储、归挡、查询和集中监控。

2.2用能数据采集系统

(1)基础信息管理。为了多角度分析能源数据,必须完整收集与能源采集、存储、使用相关的基础信息。静态基础数据一般采用手工录入方式,变化较多的基础数据则可利用数据集成技术,从现有信息系统中自动获取。

(2)实时数据。实时数据主要实现系统采集实时数据的分类、分项可视化显示,展示方式可包括时序图、曲线、报警提示等。具体二级子菜单有用电参量(有功、电流、电压、功率因数等)、用热参量(温度、流量等)。选择配电室的各条支路的用电表计,可查看该表计的如下电参量数值,包括有功、电流、电压以及功率因数等,显示内容有实时、变化曲线以及警示提示。

(3)数据报表。数据报表实现是对历史数据的条件查询和统计、历史数据的趋势曲线和比对分析、日常报表的自动生成和导出打印等功能。具体二级菜单包括用能曲线、对比分析、历史报表等。1)用能曲线。选择某一表计,选揮日期,可统计所选日期内该表计的历史记录最大值和最小值,及其所在的时刻;可生成当天的日曲线;2)对比分析。选择要比较的表计,可比较同一时间段内不同表计的量值曲线,也可比较同一表计,不同日期的量值曲线(即用能变化趋势);3)历史报表。自定义历史报表的内容和格式,自动生成日度、周度、月度以及年度报表。

(4)能流模拟,能流模拟模块利用组态软件的图形、动画等显示技术实现用能系统的电、水、热的动态能流图。电能流图,用直线图示意配电室各支路、各用电表计的拓扑连接关系,同时思示各用电支路的用电大小及流向。

(5)采集设置。采集设置实现对用能数据的采集异常处理、存储设置、各设备采集参量的限额整定等工作。具体二级子菜单有存储设置、数据处理、限值整定等。1)存储设置。设定表计的采集存储时间间隔,可设置同类表计为统一值,也可对针对某一表计设特定的存储间隔;2)数据处理。可查看数据是否有遗漏的情况,也可应用插值法弥补缺漏;3)限值整定。设定表计的上限值和下限值,可设置同类表汁为统一值,也可对针对某一表计设特定值。

2.3实例分析

就以我负责设计的某科技产业园中的主办公楼为例,该大楼2015年建筑总能耗为2383402kWh,其能耗分布如图2所示。空调能耗在总能耗中占最大比例,其次为照明能耗。照明能耗的测算量为432349kWh,占建筑总能耗的18%。

表1列出了该市其它规模相当的公共办公建筑的每年单位面积能耗平均值和人均能耗值,以及相应的照明系统年能耗指标。计算该大楼的有关能耗指标,并与之进行了对比。可以看出,与其他办公建筑相比,该大楼的照明系统的单位面积能耗和人均能耗分别降低了了32.76%和59.91%,可见智能照明控制系统在办公建筑节约照明能耗方面起到了关键的作用。

3结语

总之,节能减排是国家发展的战略目标,办公建筑在建筑总量中比例逐渐增大,照明系统作为办公建筑的耗能大户和舒适性、智能化的集中体现,应该要受到重视,智能照明设计、电气节能策略及能耗管理将会成为未来研究的方向。

参考文献

[1]建筑电气照明节能技术的研究[D].何叶.长安大学2014.

[2]智能照明控制系统研究[D].闫展坤.浙江大学2013.

[3]智能照明系统控制技术研究[D].苏宝珠.山东大学2012.

[4]办公建筑电力能耗分析预测算法的应用[D].聂子航.北京工业大学2015.

[5]詹立亮.讨论建筑电气设计中的节能方式[J].建材与装饰,2016(26):116 -117.

[6]梁颖斌.建筑节能设计的重要性及节能新技术应用探究[J].中国新技术新产品,2015(12).

论文作者:扈超,谷雨

论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期

论文发表时间:2018/12/19

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