建筑物中常用的三種照明控制系統(tǒng)的比較分析

1、建筑物中常用的三種照明控制系統(tǒng)的比較分析廣州市河?xùn)|電子有限公司 徐建飛一、引言近年來，伴隨著我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，建筑智能化行業(yè)發(fā)展也十分迅速，各類高檔住宅小區(qū)、政府辦公樓、商務(wù)樓盤、公共建筑及智能化家居對(duì)智能化的應(yīng)用也越來越廣泛，對(duì)智能化功能的要求更趨向于多元化和綜合化。智能化建筑已成為當(dāng)今建筑發(fā)展的主流技術(shù)之一，涵蓋了包括從樓宇自控系統(tǒng)到安全防范系統(tǒng)，以及完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)。在建筑物的電力消耗中，照明系統(tǒng)通常占整個(gè)建筑電耗的1/3左右，而事實(shí)上，當(dāng)前在工程設(shè)計(jì)中智能照明控制并未受到足夠的重視，大多仍采用傳統(tǒng)的照明控制方式。雖有部分智能大廈采用樓宇自控系統(tǒng)來監(jiān)控照明，但也只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)

2、單的區(qū)域照明和定時(shí)開關(guān)功能，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)光、場(chǎng)景控制等功能來靈活自如地管理照明設(shè)備。就照明系統(tǒng)而言，它不僅要控制照明光源的發(fā)光時(shí)間、亮度來配合不同應(yīng)用場(chǎng)合做出相應(yīng)的燈光處理，而且還要考慮到管理智能化和操作簡(jiǎn)單化以及靈活適應(yīng)未來照明布局和控制方式變更等要求。目前，在建筑物中存在著三種照明控制系統(tǒng)，即傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)、樓宇自控（BA）監(jiān)控照明系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)并存的局面。其中，智能照明控制系統(tǒng)是應(yīng)用較廣泛的一種，也是很容易在實(shí)際操作中與樓宇自控系統(tǒng)混淆的子系統(tǒng)之一。隨著智能照明控制系統(tǒng)技術(shù)的提高及產(chǎn)品的日漸豐富，其優(yōu)越的功能及節(jié)能效果愈來愈受到建筑業(yè)主、用戶、設(shè)計(jì)者的關(guān)注和重視，在一些特殊及重點(diǎn)

3、工程項(xiàng)目中，已作為建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和實(shí)施。一個(gè)優(yōu)秀的照明控制系統(tǒng)不僅可以提升照明環(huán)境的品質(zhì)，而且還關(guān)系到在建筑物里工作和生活人員的舒適和健康。下面就針對(duì)這三種系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的比較：二、三種照明控制系統(tǒng)的綜合比較A、從單控線路上進(jìn)行比較1、傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)：a. 控制開關(guān)直接接在負(fù)載回路中；b. 當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，需相應(yīng)增大控制開關(guān)的容量；c. 當(dāng)開關(guān)離負(fù)載較遠(yuǎn)時(shí)，大截面電纜用量增加。2、樓宇自控監(jiān)控照明系統(tǒng)：a. 在負(fù)載回路中增加交流接觸器；b. 通過DDC控制器控制交流接觸器觸點(diǎn)的打開和閉合。3、智能照明控制系統(tǒng)：a. 負(fù)載回

4、路連接到輸出器件的輸出端，控制開關(guān)用控制總線與輸出器件相連；b. 負(fù)載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出器件容量，控制開關(guān)不受影響；c. 開關(guān)距離較遠(yuǎn)時(shí)，只須加長(zhǎng)控制總線的長(zhǎng)度，節(jié)省大截面電纜用量。 B、從多控線路上進(jìn)行比較1、傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)：a. 實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)用兩個(gè)單刀雙置開關(guān)，開關(guān)之間連接照明電纜；b. 進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)開關(guān)之間的電纜連線增多，使線路安裝變得非常復(fù)雜，工程施工難度增大。 2、樓宇自控監(jiān)控照明系統(tǒng)：a. 由于現(xiàn)場(chǎng)通常不設(shè)置開關(guān)，所以一般不設(shè)雙控或多控；b. 若要實(shí)現(xiàn)雙控或多控，則需要增加DDC控制器的數(shù)量。3、智能照明

5、控制系統(tǒng)：a. 在實(shí)現(xiàn)雙控或多控時(shí)只需簡(jiǎn)單地在控制總線上串聯(lián)一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，開關(guān)之間僅用一條總線連接，線路安裝簡(jiǎn)單方便；b. 如果有備用的開關(guān)按鍵時(shí)，在不增加設(shè)備的情況下只需要對(duì)其進(jìn)行重新編程定義即可。C、從控制方便性上進(jìn)行比較1、傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)：a. 采用手動(dòng)開關(guān)控制，必須一路一路地開或關(guān)；b. 控制方式單一，只有開和關(guān)；c. 對(duì)照明的管理主要是通過人去操作和管理。2、樓宇自控監(jiān)控照明系統(tǒng)：a. 所有照明回路通過樓宇自控中控室控制，現(xiàn)場(chǎng)無法根據(jù)實(shí)際情況干預(yù)照明狀態(tài)，使用不便； b. 控制功能簡(jiǎn)單，只能實(shí)現(xiàn)定時(shí)、開關(guān)的功能

6、，若要實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)，軟啟動(dòng)軟關(guān)斷等復(fù)雜的功能技術(shù)難度較大。3、智能照明控制系統(tǒng)：a. 采用低壓信號(hào)進(jìn)行控制，控制功能強(qiáng)、方式多、自動(dòng)化程度高，通過場(chǎng)景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場(chǎng)景（各照明回路不同的亮暗搭配組合而成的一種燈光效果），各照明回路隨即自動(dòng)變換到相應(yīng)的狀態(tài)；b. 可通過軟件設(shè)置多種功能，如開/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、場(chǎng)景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、軟啟動(dòng)等；c. 可實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化，通過分布式網(wǎng)絡(luò)，只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。D、從系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性上進(jìn)行比較1、傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)：a. 由于手動(dòng)開關(guān)是直接

7、接在負(fù)載回路上，對(duì)人體有很大的潛在危險(xiǎn)；b. 沒有任何的節(jié)約能源、方便管理的措施。2、樓宇自控監(jiān)控照明系統(tǒng)：a. 由于其并非獨(dú)立的一個(gè)系統(tǒng)，因此使用上有一定的局限性；故當(dāng)樓宇自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，照明系統(tǒng)亦受到影響；b. 考慮造價(jià)因素，這些回路的數(shù)量一般較少，一般只是大面積區(qū)域控制；若將回路劃分的較細(xì)則造價(jià)昂貴。3、智能照明控制系統(tǒng)：a. 采用先進(jìn)、成熟的分布式結(jié)構(gòu)，既能滿足中央監(jiān)控要求；又能減少故障波及面，易于系統(tǒng)擴(kuò)展；b. 分區(qū)就地控制完全獨(dú)立，互不干擾，一個(gè)分區(qū)停止工作不影響其它分區(qū)的正常運(yùn)行；系統(tǒng)中任意器件損壞也不影響本區(qū)內(nèi)其它器件正常工作；c. 系統(tǒng)分區(qū)就地控制由獨(dú)立的控制面板操作完成

8、。三、智能照明控制系統(tǒng)在使用場(chǎng)合、功能上的優(yōu)勢(shì)樓宇自控系統(tǒng)中的照明控制一般使用在一定范圍的公共照明區(qū)域，如樓道樓梯照明、室外景觀照明、停車場(chǎng)照明、燈飾照明、航空障礙燈等。但除以上區(qū)域外，還具有較多為客戶服務(wù)的公共區(qū)域，如（多媒體）會(huì)議室、展廳、多功能廳、大堂等，這些區(qū)域往往需要調(diào)光控制以及場(chǎng)景控制，這時(shí)樓宇自控系統(tǒng)就難以滿足控制要求。而智能照明控制系統(tǒng)可對(duì)這些區(qū)域的白熾燈、日光燈（專用鎮(zhèn)流器）、節(jié)能燈、石英燈等多種光源，進(jìn)行調(diào)光以滿足各種環(huán)境對(duì)照明的要求。適用于寫字樓、學(xué)校、醫(yī)院、劇院、會(huì)議室、俱樂部、夜總會(huì)、餐廳、多功能廳、高檔住宅等室內(nèi)照明以及體育場(chǎng)館、市政工程、廣場(chǎng)、公園等室外公共場(chǎng)合照

9、明。 通過采用智能照明控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以下控制內(nèi)容：1、 時(shí)鐘控制：通過時(shí)間設(shè)定各照明區(qū)域的不同控制；2、 調(diào)光控制：通過照度探測(cè)器和調(diào)光模塊，達(dá)到各區(qū)域照度值始終在預(yù)先設(shè)定值左右和建筑在使用期照度的一致性；3、 區(qū)域場(chǎng)景控制：通過控制面板和調(diào)光模塊，實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的場(chǎng)景切換控制。4、 紅外移動(dòng)探測(cè)控制：能過紅外移動(dòng)探測(cè)器和調(diào)光/開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的自動(dòng)開關(guān)控制；5、 手動(dòng)與紅外（無線）遙控器控制；6、 應(yīng)急照明控制等。四、智能照明控制系統(tǒng)在節(jié)能、方便管理上的優(yōu)勢(shì)1、 集中管理，減少人為浪費(fèi)在現(xiàn)代高層建筑大樓中，人為造成照明能源浪費(fèi)的現(xiàn)象仍然非常嚴(yán)重，無論房間、走道、洗手間等區(qū)

10、域有人還是無人，經(jīng)常是“長(zhǎng)明燈”。智能照明控制系統(tǒng)既能分散控制又能集中管理，在大樓的中央控制室，管理人員通過操作鍵盤即可關(guān)閉無人房間的照明燈；也可以運(yùn)用手機(jī)，在輸入正確的密碼后，通過短信息方式直接控制燈光。2、 自動(dòng)調(diào)光，充分利用自然光智能照明控制系統(tǒng)中的照度探測(cè)器通過測(cè)定工作面的照度，與設(shè)定值比較，來控制照明開關(guān)，這樣可以最大限度地利用自然光，達(dá)到節(jié)能的目的，也可提供一個(gè)不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境影響的相對(duì)穩(wěn)定的視覺環(huán)境。一般來講，越靠近窗戶自然光照度越高，從而人工照明提供的照度就越低，但合成照度應(yīng)維持在設(shè)計(jì)照度值。3、 自動(dòng)調(diào)光，保持照度的一致性一般照明設(shè)計(jì)師對(duì)新建的建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)

11、，均會(huì)考慮到隨著時(shí)間的推移，燈具的效率和房間墻面反射率會(huì)不斷衰減。因此，其初始照度均設(shè)置得較高，這種設(shè)計(jì)不僅造成建筑物使用期的照度不一致，而且由于照度偏高設(shè)計(jì)造成不必要的浪費(fèi)。采用智能照明控制系統(tǒng)后，雖然照度還是偏高設(shè)計(jì)，但由于可以智能調(diào)光，系統(tǒng)將會(huì)按照預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)亮度使照明區(qū)域保持恒定的照度，而不受燈具效率降低和墻面反射率衰減的影響，這也是智能照明控制系統(tǒng)可節(jié)約能源原因之一。4、 安裝便捷，節(jié)省電纜智能照明控制系統(tǒng)采用一根控制線，將系統(tǒng)中的各個(gè)輸入、輸出和系統(tǒng)器件連接起來，大截面的負(fù)載電纜從輸出器件的輸出端直接接到照明燈具或其他用電負(fù)載上而無須經(jīng)過智能開關(guān)。安裝時(shí)不必考慮任何控制關(guān)系，在整

12、個(gè)系統(tǒng)安裝完畢后再通過軟件設(shè)置各個(gè)器件的地址編碼，從而建立對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系。由于系統(tǒng)僅在輸出單元和負(fù)載之間使用負(fù)載電纜連接，與傳統(tǒng)控制方法相比節(jié)省了大量原本要接到普通開關(guān)的電纜，也縮短了安裝施工的時(shí)間，節(jié)省人工費(fèi)用。5、 延長(zhǎng)燈具壽命燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)過電壓，只要能控制過電壓就可以延長(zhǎng)燈具的使用壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷的方式，能控制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，使燈絲免受熱沖擊，從而燈具壽命得到延長(zhǎng)。智能照明控制系統(tǒng)通常能使燈具壽命延長(zhǎng)2-4倍，不僅節(jié)省大量燈具，而且大大減少更換燈具的工作量，有效地降低了照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)于大量使用燈具和安裝困難的區(qū)域具有特殊的意義。6、 節(jié)

13、約能源，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用 由于智能照明控制系統(tǒng)中采用了紅外移動(dòng)探測(cè)器、照度探測(cè)器、定時(shí)開關(guān)以及可調(diào)光技術(shù)，使整個(gè)照明系統(tǒng)可以按照經(jīng)濟(jì)有效的最佳方案來準(zhǔn)確運(yùn)作。其將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成了智能化的運(yùn)行管理模式，不僅使建筑的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識(shí)運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去，而且將大大減少大樓的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，最大限度地節(jié)約能源，并帶來極大的投資回報(bào)；與傳統(tǒng)的照明控制方式相比較，可以節(jié)約電能20-30%。7、 改善工作環(huán)境，提高工作效率智能照明控制系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，配備可調(diào)光電子整流器的日光燈和傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的日光燈相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)榕溆袀鹘y(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100Hz的頻

14、率閃動(dòng)（電網(wǎng)頻率的2倍），這種頻閃容易使工作人員頭暈、眼睛疲勞，從而降低了工作效率。而可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在頻率40-70kHz范圍之內(nèi)，不僅克服了頻閃，而且消除了由于使用啟輝器造成啟動(dòng)燈時(shí)亮度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。改善了辦公環(huán)境，在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時(shí)，也提高了工作效率。 五、智能照明控制系統(tǒng)的其他優(yōu)勢(shì)樓宇自控系統(tǒng)中的照明監(jiān)控設(shè)計(jì)是以盡可能簡(jiǎn)單的完成控制功能為前提，一般僅實(shí)現(xiàn)對(duì)照明回路的開關(guān)控制，雖然設(shè)計(jì)也能實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜功能，但投入成本較高，可靠性低，因此，樓宇自控系統(tǒng)中的照明監(jiān)控系統(tǒng)并不是真正意義上的智能照明控制系統(tǒng)。在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際情況和業(yè)主的需求，可采用與樓宇自控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立

15、的智能照明控制系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)是一個(gè)專門針對(duì)照明需要而開發(fā)的一個(gè)智能化系統(tǒng)，可以獨(dú)立運(yùn)行；它有一套獨(dú)立的控制協(xié)議，相對(duì)樓宇自控系統(tǒng)來說比較簡(jiǎn)單，完全能滿足對(duì)照明控制的需求，價(jià)格也更有競(jìng)爭(zhēng)力。如果將照明作為一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)來設(shè)計(jì)，采用專業(yè)的照明控制系統(tǒng)，既可降低造價(jià)又可實(shí)現(xiàn)更加完美的智能照明控制。系統(tǒng)具有分布式智能控制的特點(diǎn)和開放性，可以和其它建筑管理系統(tǒng)(BMS)、樓宇自控系統(tǒng)(BA)、保安及消防系統(tǒng)結(jié)合起來，以提高物業(yè)智能化管理水平，符合現(xiàn)代化生活的發(fā)展趨勢(shì)。目前，智能照控制系統(tǒng)還具有以下優(yōu)勢(shì)：1、系統(tǒng)設(shè)有中央監(jiān)控裝置，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施中央監(jiān)控，以便隨時(shí)調(diào)節(jié)照明的現(xiàn)場(chǎng)效果，例如系統(tǒng)設(shè)置開

16、燈方案模式，并能在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿照明燈具的布置情況，顯示各燈組的開燈模式和開/關(guān)狀態(tài)。 2、系統(tǒng)具有燈具異常啟動(dòng)和自動(dòng)保護(hù)的功能。 3、系統(tǒng)具有燈具啟動(dòng)時(shí)間、累計(jì)記錄和燈具使用壽命的統(tǒng)計(jì)功能。 4、在供電故障情況下，系統(tǒng)具有雙路受控電柜自動(dòng)切換并啟動(dòng)應(yīng)急照明燈組的功能。5、系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便必要時(shí)對(duì)各燈組的開、關(guān)進(jìn)行手動(dòng)操作。6、系統(tǒng)具有場(chǎng)景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、定時(shí)、時(shí)序控制及軟啟動(dòng)、軟關(guān)斷的功能。 7、系統(tǒng)軟件具有進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的功能，并可以隨時(shí)方便地根據(jù)用戶需求在軟件中修改控制關(guān)系，而無須重新敷設(shè)電纜。8、系統(tǒng)的照明線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，安裝方便，操作維護(hù)容易，其軟件的可編程性和硬件的靈

17、活結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省建筑開發(fā)商的投資成本和維修運(yùn)行費(fèi)用，縮短安裝工期，提高投資回報(bào)率。9、系統(tǒng)內(nèi)各器件的控制信息獨(dú)立存儲(chǔ)，不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)中某個(gè)器件故障而使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。存儲(chǔ)的信息具有停電后不丟失的功能，在恢復(fù)供電時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到停電前的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無人值守。10、實(shí)現(xiàn)照明的人性化：由于不同的區(qū)域?qū)φ彰髻|(zhì)量的要求不同，要求調(diào)整照度，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景控制、定時(shí)控制、多點(diǎn)控制等各種控制方案；方案修改與變更的靈活性能進(jìn)一步保證照明質(zhì)量。 隨著智能照明控制系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)與完善，其功能將進(jìn)一步得到增強(qiáng)。五、結(jié)束語照明系統(tǒng)是眾多樓宇建筑設(shè)備之一，在智能建筑中根據(jù)要求需對(duì)建筑設(shè)備進(jìn)行合理監(jiān)視和控制，以達(dá)到方便、快

18、捷、安全、管理高效、節(jié)約能源的目的，就當(dāng)前技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑照明系統(tǒng)的智能控制是完全可行的，在較短的時(shí)間也能收回增加的投資，但在實(shí)際運(yùn)用中存在以下矛盾：1、 對(duì)于大部分建筑，系統(tǒng)的投資者是開發(fā)商，受益者是購買或租賃的業(yè)主，除非開發(fā)商能從銷售中得到利益，否則不愿做更多的投資。2、 對(duì)于業(yè)主單一的建筑，系統(tǒng)安裝、控制和管理較方便；而對(duì)于業(yè)主構(gòu)成復(fù)雜的建筑，特別是業(yè)主根據(jù)自身的要求對(duì)房屋進(jìn)行二次裝修的，其安裝、控制和管理較難。正是基于以上矛盾，部分智能建筑將照明系統(tǒng)的公共區(qū)域納入樓宇自控系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的部分智能化管理控制（其他部分采用傳統(tǒng)的開關(guān)控制或智能控制的模式）。這也就造成了在有些建筑里面?zhèn)鹘y(tǒng)照明控制系統(tǒng)、樓宇自控監(jiān)控照明系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)三者并存的局面。當(dāng)然，具體的系統(tǒng)選用原則應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況及建筑的功能需求而定，但不論采用何用控制模式，作為建筑智能化的