浅谈智能照明控制系统在上海某车库中的应用

摘要：以上海香梅花园 5 期车库为例, 介绍了智能照明控制系统在地下车库应用设计 , 由此既能保证车库照明符合家制定的照度标准, 又能够获得更佳的节能效率。虽然目该系统尚处于设计阶段, 但根据测算, 该系统整体性价比和节能效率较高, 一旦投入运营, 每年将可节约电费超过 17 万元, 项目投资可在 2 年内回收。如果这项技术获得推广应用, 将可为家和企业带来可观的经济效益和良好的社会效益。

关键词：照明节能；智能照明控制；调光电子镇流器；照度控制

0.言

  随着中经济的快速发展，能源紧张这一问题日益突出，能源安全逐渐上升到一个家的战略高度。

  家在“十一五”规划中特别制定了一个重要目标就是———单位 GDP 能源消耗比“十五”期末减少 20%。 更好的节能减排的措施是节电。由于照明用电占据整个发电量的 25%～30%，城市公共照明在我照明耗电中占 30%的比例，约 439 亿 kW·h，以平 均电价 0.7 元 /kW·h 计算，1 年开支 307 亿元。随着城乡建设的发展，照明用电量正已每年 15 %的速度递增，照明节能任务十分艰巨。就以上海香梅花园5期的地下车库为例，该车库拥有 200 多个停车位，设计安装双管日光灯 300 多套、单管日光灯 230 多套，共计 830 多支的日光灯。如果全部采用传统的 36 W T8 荧光灯和电感式镇流器，按每套日光灯消耗的功率为 48 W 计算，可以估算出每年仅车库照明一项需要交纳的电费为：48(W)×24(h)×365(d)×830(套)×0.876 (元 / 度)/1000= 305723(元)

  上海香梅花园 5 期(见图 1)一个地下车库每年需支付电费超过 30 万元，如果加上几期的地下车库，那每年仅地下车库照明所需支付的电费就将超过100 万元，照明电费已经成为小区物业管理中一个非常沉重的负担。因此，照明节能不仅具有良好的社会意义，还具有很高的经济价值。

图 1 上海香梅花园 5 期地下停车库平面图

1 智能照明控制系统的设计

  根据香梅花园 5 期车库的特点，我们与设计院共同设计出一个智能照明控制系统应用于

车库的照明管理。我们的设计思想是：

  (1)全部采用标准的 28 W T5 三基色日光灯替代传统的 36 W T8 日光灯。

  (2)所有日光灯均配备可调光电子镇流器。根据灯具类型，配置“一拖一”或“一拖二”可调光电子镇流器。

  (3)主干道采用被动红外移动探测器对过往车辆进行探测，当有车辆经过时，智能照明控制系统自动把主干道上的日光灯功率调节到满功率的 70%(即每支日光灯消耗功率为 19.6 W)。由于主干道全部采用双管日光灯，因此，在这种情况下，地面照度将超过100 lx，确保能够为用户提供一个明亮的通行环境。

  (4)当主干道处于空闲状态时，智能照明控制系统自动将日光灯调节到满功率的 50%(即每支日光灯功率为 14 W)，确保地面照度能够满足家规定的标准(地面照度不低于 75 lx)。

  (5)在停车位安装照度传感器，智能照明控制系统自动将此区域的照度调节到 75 lx，满足家标准要求。根

据测量，这时日光灯(单管)平均消耗功率为 18 W，加上可调光电子镇流器消耗功率，每套灯具功率为 22.5W。

  (6)智能照明控制系统中的照度控制模块通过 RS485通讯接口，与车库管理中心的电脑连接，管理人员可以通过电脑掌握当的照明状态。一旦发生特殊情况，管理人员还可以通过电脑直接控制每个区域的日光灯照明亮度。

2 节能效率测算

  按照上述设计，假设主干道每天有车辆来往的时间为 8 h，可以测算出采用智能照明控制系统后的节能效率。

  (1)主干道每天有车辆来往时，照明设备需消耗电能为：每支日光灯功耗为 19.6 W，每个“一拖二”可调电子光镇流器功耗为 8 W，一套双管日光灯每小时功耗为：19.6 W×2 8 W= 47.2 W

300 套双管日光灯，1 d 消耗的电能为： 47.2 W ×8(h) ×300(套) / 1000=113.28 (kW·h/d)

  (2)主干道每天空闲时，照明设备需消耗电能为： 每支日光灯功耗为 14 W，每个“一拖二”可调光电子镇流器功耗为 8W，一套双管日光灯每小时功耗为：14 W×2 8 W= 36 W

300 套双管日光灯，1 d 消耗的电能为： 36 W×16(h)×300(套)/1000=172.8 (kW·h/d)

  (3)停车区域照明设备每天需消耗电能为： 每支日光灯功耗为 18 W，每个“一拖一”可调光电子镇流器功耗为 4.5W，一套单管日光灯每小时功耗为：18 W 4.5 W= 22.5 W

230 套单管日光灯，一天消耗的电能为： 22.5 W×24(h)×230(套)= 124.2 (kW·h/d)

  (4)采用智能照明控制系统后，整个车库每天耗电：113.28 172.8 124.2=410.28 (kW·h/d)

  (5)采用传统 36 W T8 日光灯和电感镇流器时，整个车库每天耗电： 48W×24(h)×830(套)/1000=956.16 (kW·h/d)

  (6)节能效率：(956.16-410.28) / 956.16×100%= 57.1%

  (7)每年可节约电费：305 723 ×57.1%= 174 567 (元 / 年)

从上述分析可以看出，通过技术革新，采用新的智能照明控制系统后，上海香梅花园 5 期地下车库

每年支付的电费将从 30.5 万元下降到 13 万元，节约电费 17.5 万元。这不仅可以为企业节省大量电费支

出，还由此带来的一系列社会效益。

3 智能照明控制系统特点

  (1)控制方式比较：传统控制采用人工控制方式， 必须一路一路地开或关。对于很多地下车库而言，不

管有人无人，都处于打开状态。有些企业节能措施做得好的，也就是到晚上 6：00 或 7：00 以后，人工关闭 部分照明灯具，其余部分即使没人，照样一直打开。严重浪费电能，而且这个问题是无法解决的。 智能照明控制系统，能够通过传感器探测，感知是否有人使用。当有人使用时，通过低压小信号控制，将相应区域调亮。无人使用时又调节到家规定的低照度，大幅度提高电能使用效率。

  (2)照明方式比较：传统控制方式单一，只有开和关。传统的电感式镇流器由于工作频率低，产生频闪，据调查日光灯频闪也是造成我青少年近视的一个重要原因。智能照明控制系统采用调光方式，避免开关操作硬启动对灯具寿命的影响。同时，电子镇流器工作频率高，解决频闪问题，照明舒适度大大高于传统的电感式镇流器。灯具寿命也将延长 2～4 倍，降低物业管理中的维护费用。

  (3)管理方式比较：传统控制对照明的管理是人为化的管理，无法实现科学化管理。智能照明控制系统可实现能源管理自动化，通过分布式网络，只需 1 台计算机就可实现对整幢大楼的管理。操作人员只需轻敲键盘，就可以对每个区域的照明进行控制，同时还可以通过电脑及时掌握整个系统的照明状态。并能轻而易举地实现定时控制、场景控制等多种智能方式，把照明节能效率发挥到更佳状态。

  (4)节能方式比较：未采用智能照明控制系统的车库，大部分采取拆卸日光灯的作法来实现照明节能。 采用这种的问题是，车库地面照度远远低于家规定的标准，有的车库地面照度甚至低于 30 lx。照度不足容易导致驾驶员误判，引发事故发生，并容易激起物业管理人员与业主之间的矛盾。采用智能照明控制系统后，车库保持 合适的照度。当车辆来往时，主干道会非常明亮，避免事故的发生，节能效率还高于拆卸灯具的方式。

  (5)设备性价比：很多人不愿意采用智能照明控制系统的重要原因是担心系统的价格过高。实际上这种担心是多余的，根据测算，当上海香梅花园 5 期车库建设完成后，每年可以节约电费为 17.4 万元，而采用智能照明控制系统所增加的费用不到 34 万元，也就意味着系统运行 2 年后，仅仅通过电费的节约，就可以收回全部建设投资。

4.安科瑞智能照明控制系统

  4.1系统简介

  Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。

  Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论可连接控制模块数量达580000多个。

  安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。

  4.2系统工作原理示意图