对于有些场所,活动的时间是经常发生变化的,可采用不可预知时间表控制策略,如在会议室、复印中心、档案室、休息室和试衣间等场所。
虽然在这类区域不可采用时钟控制器来实现,但通常可以采用人员动静传感器等来实现,节能可高达60%。不过,应当注意,尤其是在大空间办公室内,灯具的开关会引起对相邻地区的干扰,所以这时一般会采用将灯光调亮或调暗,而不是直接的开关变化。
3)自然采光控制
若能从窗户或天空获得自然光,即所谓的利用自然采光,则可通过关闭电灯或降低电力消耗来节能。利用自然采光节能,与许多因素有关:天气状况,建筑的造型、材料、朝向和设计,传感器的选择和照明控制系统的设计和安装,建筑物内活动的种类、内容等。自然采光的控制策略通常用于办公建筑、机场、集市和大型廉价商场等。
自然采光的控制一般使用光照度传感器实现。应当注意的是,由于自然采光会随时间发生变化,因此通常要与人工照明相互补偿。另外,自然采光的照明效果随与窗户的距离增大而降低,所以一般将靠窗4m左右以内的灯具分为单独的回路,甚至将每一行平行于窗户的灯具作为单独的回路,以便进行不同的亮度水平调节,保证整个工作空间内的照度平衡。
智能照明控制系统中的照度传感器通过测定工作面的照度,与设定值比较来控制照明开关,这样可以最大限度地利用自然光,达到节能的目的。同时,也可以提供一个不受季节与外部气候环境影响的相对稳定的视觉环境。
由于外界自然光的变换错综复杂,而且常常夹杂着人为的干扰或瞬时突变的情况,所以自然光控制策略的要点是必须正确识别自然光变化的长期趋势。例如,可以对照度的时变信号通过低通滤波器或限幅滤波器进行处理,避免出现控制动作的频繁震荡以及过多的误动作。自然光控制策略的另一个要点是控制的整体性。由于基于自然光的响应控制对室内照度的梯度变化不加以细致区分,所以一般对人造光源的控制一般优先采用一致的算法,即进行整体的调亮、调暗和开关动作,目的是为了简化控制成本和降低室内照度的不均匀性。
这种控制策略的缺点在于系统的整体节能效果未做到最优化,房间照度的变化会出现阶跃性跳变等问题。
4)亮度平衡控制
这一策略利用了明暗适应现象,即平衡相邻的不同区域的亮度水平,以减少眩光和阴影,减小人眼的光适应范围。例如:可以利用格栅或窗帘来减少日光在室内墙面形成的光斑;可以在室外亮度升高时,开启室内人工照明,在室外亮度降低时,关闭室内人工照明。亮度平衡的控制策略通常用于隧道照明的控制,室外亮度越高,隧道内照明的亮度也越高。
如果建筑室内亮度平衡控制也采用光照度传感器来实现,其控制的逻辑恰好与隧道控制相反。
5)维持光通量控制
通常照明设计标准中规定的照度标准是指“维持照度冶,即在维护周期末还要能保持这个照度值。这样,新安装的照明系统提供的照度要比这个数值高20%~35%,以保证经过光源的光通量衰减、灯具的积尘、室内地面的积尘等,在维护周期末达到照度标准。维持光通量策略就是指根据照度标准,对初装的照明系统减少电力供应,降低光源的初始光通量,而在维护周期未达到最大的电力供应,这样就可减少每个光源在整个寿命期间的电能消耗。
维持光通量控制采用照度传感器和调光控制相结合的方法来实现。然而,当大批灯具采用这一控制方式时,初始投资会很大;而且,该控制方式要求所有的灯同时更换,而无法考虑有些灯的提前更换。
6)作业调整控制
在一个大空间内,通常要维持恒定的照度。采用作业调整控制策略,可以调节照明系统。改变局部的小环境照明,例如,改变工作者局部的环境照度,降低走廊、休息厅的照度。
提高作业精度要求较高区域的照度作业调整,控制的另一优点是,它能给予工作人员控制自身周围环境的权力,这有助于雇员心情舒畅,提高生产率。通常,这一策略通过改变一盏灯或几盏灯来实现,可以利用局部的调光面板或者使用红外线、无线遥控器等。
7)平衡照明日负荷控制
电力公司为了充分利用电力系统中的装置容量,提出了实时电价的概念,即电价随一天内不同的时间段而变化。我国已推出“峰谷分时电价冶,将电价分为峰时段、平时段、谷时段,即电能需求高峰时电价贵,低谷时电价廉,鼓励人们在电能需求低谷时段用电,以平衡电能量负荷曲线。
智能照明控制系统可以在电能需求高峰时降低一部分非关键区域的照度水平,这样同时降低了空调制冷耗电,也就降低了电费支出。
4.5.2艺术效果控制策略
艺术效果的照明控制策略有两方面含义:一方面,像多功能厅、会议室等场所,其使用功能是多样的,就是要求产生不同的灯光场景以满足不同的功能要求,维持好的视觉环境,改变室内空间的气氛;另一方面,当场景变化的速度加快时,就会产生动态变化的效果,形成视觉的焦点,这就是动态的变化效果。
艺术效果的控制可以利用开关或调光来产生。当照度水平发生变化时,人眼感受的亮度并不是与其成线性变化的,而是遵循“平方定律冶曲线。许多厂家的照明控制产品都利用了这一曲线,根据该曲线,当照度调节至初始值的25%时,人眼感受的亮度变化已达到初始亮度的50%。
艺术效果控制策略可以通过人工控制、预设场景控制和中央控制来实现。
(1)人工控制:指通过on/off开关或调光开关来实现,直接对各照明回路进行操作,其相对耗资少,但需要在面板上将回路划分注明得尽量简单,并讲究面板外形的选择。该方式多用于商业、教育、工业和住宅的照明中。
(2)预设场景控制:可以将几个回路同时变化来达到待定的场景,所有的场景都经过预设,每一个面板按键储存一个相应的场景。该方式多用于场景变化较大的场所,如多功能厅、会议室等,也可用于家庭的起居室、餐厅和家庭影院。
(3)中央控制:是最有效的灯光组群调光控制手段。例如,对于舞台灯光的控制,需要利用至少1个以上的调光台进行场景预设和调光,这也适用于大区域内的灯光控制,并可以与多种传感器联合使用,以满足要求。对于单独划分的小单元,也可采用若干控制小系统的组合集中控制,这常见于酒店客房的中央控制。近年来出现较多的还有整栋别墅的控制,主要利用中央控制及人工控制、预设场景控制等相结合,并需要与电动窗帘、电话、音响等配合使用,必要时还需要与报警系统有接口。
实际工程中,由于建筑物包含了各种空间以进行不同的活动,多种策略可以满足各种不同空间类型的需求。因此,设计智能照明控制系统时常常使用一种全面的方法,即结合几种不同类型的控制器和控制策略。具体方法将在后面章节介绍。
习题与思考题4
(1)智能照明控制系统的“智能冶特点体现在哪里?
(2)分析和比较红外遥控开关与无线遥控开关的区别。
(3)简述ZigBee灯光控制网络的特点。
(4)何谓智能照明控制策略?
(5)简述自然采光控制策略的优缺点。
(6)建筑物室内亮度平衡控制采用光照度传感器来实现时,其控制逻辑如何?
(7)一个零售商店的照明控制选用什么样的智能照明控制策略?具体说明如何实现。
(8)根据本章所学的知识,谈谈学校实现智能照明控制的策略。