KNX智能照明系統在大型建筑辦公樓的應用

趙娜 

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：簡要介紹了KNX智能照明系統的組成，以某項目為例介紹了KNX智能照明系統的應用，闡述了智能照明系統在辦公樓類建筑應用的便利性和節能性。 

關鍵詞：智能照明，便利性，節能

1、系統簡介

        KNX照明管理控制系統主要應用于辦公大樓、酒店等建筑，在打造現代化的辦公環境的同時也能夠實現定的節能。

1.1系統組成

       a.開關驅動器。安裝在照明配電箱內，適用于照明回路的通、斷控制，本系統采用的開關驅動器分為4 路執行器和8路執行器，即可控制4路或8路照明回路，每回路電流為16A 或20A 。

       b.感應器。人體感應器和照度感應器安裝在燈具現場，可壁裝亦可吸頂安裝。人體感應器主要應用于博物館、辦公樓走道等，當有人經過時點亮燈具；照度感應器應用于可調光場所，通過控制燈具照度值來實現不同場景及節能的需要。

      c.調光控制器。應用于有調光要求的場所的照度控制，節能燈、熒光燈、LED燈等適用，燈具需配置相應的調光整流器。

1.2 系統功能

      通過程序設定能夠自動控制現場燈具的開關數量、照度標準、場景變化等。增加配件還能實現如：電動窗簾、室內恒溫、大門和路障等其它功能。

2、工程實例

      某項目建筑面積4萬余㎡，地上10 層，地下l層，樓內房間主要為辦公室和實驗室。

在圖紙的初步設計階段，筆者采用的是傳統燈具加蹺板開關的組合后參觀了某智能化大廈，對智能照明系統有了形象、直觀的認識。結合本項目特點和業主協商后確定，在本樓每層公共走道和2層400人報告廳分別設智能照明系統控制。

2.1 公共走道(走道平面布置見圖1)

圖1 走道面布置圖

        樓內公共走道寬 2.3m,吊頂高2.6m,吊頂材料為600*600方格鋁塑板。燈具均選用尺寸為 600*600mm三管格柵日光燈組,燈管選用T5日光燈配電子鎮流器,燈具間隔為4.2m。走道為U 型 ，總長度約 270m走道內設照明配電箱7臺，墻壁暗裝；應急照明配電箱4臺，分別設置在兩側4個強電豎井內。走道內普通照明燈具和應急照明燈具間隔設置。

系統人體感應器探測半徑為5-6m。感應器在走道內設置間距控制在 10-15m，電梯廳、每

層出入口另外設置感應器。在走道照明相關照明配電箱和應急照明配電箱內設置開關驅動器。走道照明配電系統見圖2。

圖2 走道照明配電系統圖

        本樓層中控室內(與消防控制室合用 )設*控制器，在設備調試時可根據業主需求設定控制程序。早8點至晚8點為工作時間，人體感應器休眠，般設置半數日光燈長明即能滿足13常需要，即日光燈間隔長明；當走道光線足夠充足時，亦可點亮 1/3或關閉全部燈具。晚 8點下班以后和節假日，走道內日光燈全部關閉，人體感應器工作：當有人經過走廊

時，局部普通照明燈具點亮，并延時 10s關閉。

樓梯間的燈具沒有納入智能控制系統，基于以下考慮：辦公類建筑在有電梯的情況下，樓梯的使用率不高，如果納入智能照明系統，則需要每個樓梯間都設置感應器，而且需要樓梯間的兩個燈具單獨設置回路。故樓梯間燈具采用了傳統聲光控延時開關控制。

2.2 報告廳(報告廳平面布置見圖3)

圖3 報告廳平面布置圖

        本樓報告廳位2層，主開間面積為600㎡，能夠同時容納400人進行會議等活動。報告廳照度按300lx計算，采用雙管格柵日光燈矩形布置，7行*12列。燈具選用T5燈管。普通照明和應急照明燈具按列間隔布置，相應配電箱設在報告廳控制室內。

        報告廳內燈具沒有調光要求，每列燈具單獨回路，由配電箱內開關驅動器控制。投影幕布共3塊，每塊幕布單獨回路供電，并納入開關驅動器控制。

        報告廳能夠實現會議時隔行點亮或全部點亮；當有投影需求時，投影幕布降下，幕布處燈具點亮，其它座位處燈具熄滅。

        如在報告廳頂棚增加照度感應器，則可根據設定不同的照度標準來實現多的場景。并可配備紅外遙控器現場控制。

2.3 室外照明

        本樓外立面照明和大樓周 圍室外照明納入智能照明系統，由中控室統管理。采用定時循環控制來實現不同的燈光效果和場景控制。

3、節能分析

        通過與業主交流了解到，該單位科研人員夜間加班情況非常頻繁，現有科研樓內照 明系統均采用傳統開關就地控制方式，白天和夜間各樓內走道燈具基本都處于長明狀態。

以公共走道為例，若采用智能照明系統，白天可根據現場實際照度調整燈具的點亮數量，而夜間則實現走道有人時亮燈，無人時熄燈，基本杜絕了“人走燈不滅”的浪費現象。樓內走道沒有了蹺板開關，提升了建筑內部的美觀性。下面以該辦公樓走道為例校驗采用智能照明系統的節能性。

3.1  采用傳統燈具開關

       每層走道三管格柵燈72 套，共10層，每套燈具功率3*14W =42W，電子鎮流器功率損耗按 4%計算，總功率為72*10*42*1.04=31.4kW。

按天工作12h， 年工作日265天，科研辦公樓照明用電按0.8元/kW h計算，則年電費為31.4*12*265*0.8=8萬元 。

3.2  采用智能照明系統

       采用智能照明系統后，白天工作時可開啟走道燈具的1 /2 或1/3即能滿足日常需要。按工 作時開啟總燈具的1 /3，每年工作日為265天計算：8 *1 /3 =2 .4 萬元，每年節省電費5.6 萬元。

該工程走道內采用智能照明系統初期投資約為24萬元。即在大樓運行4-5年后即可收回智能照明系統初期投資。

4、智能照明系統設計要點

     a.先明確具體實施部位，納入本智能照明系統的場所包括:地下車庫、層大堂、開放式大開間辦公室、中大型會議室、多功能廳等。再根據各部位的特點，逐明確使用功能。

     b.智能照明系統通過條2*2*0.8的EIB總線電纜將系統所有部件連通。在施工圖次設 計中需要在平面圖中預留SC25鋼管，以備施工后期穿線用。

5、安科瑞智能照明控制系統

5.1系統簡介

       Acrel-BUS智能照明控制系統，是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術的主體。

       Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到起并組成套完整的控制系統，既可實現照明燈具的遠程集中控制，又可實現就近控制功能。該系統理論連接控制模塊數量達580000多個。

      安科瑞智能照明產品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。

5.2系統工作原理示意圖（見圖4）

圖4  系統工作原理示意圖

5.3產品選型

5.3.1開關驅動器

5.3.2調光驅動器

5.3.3可控硅調光模塊

5.3.4傳感器

5.3.5總線電源

5.3.6智能面板

5.3.7干接點、濕接點輸入模塊

5.4系統功能

      1）光照度（需要配照度傳感器）監測，對利用自然光照明區域，根據自然光照度變化，進行照明控制和調節，滿足照明和節能要求；

      2）公共區域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類人體感應器，并結合智能控制面板，實現各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮時間；

      3）樓梯間照明采用人體感應探測控制；

      4）設備房、設備房走道采用分組就地控制；

      5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結合時控的集中控制方式；

      6）監控系統界面友好，畫面美觀,實時顯示各區照明工作狀態；

      7）應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作；

5.5系統的控制勢

      1）系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制加方便智能，用戶體驗舒服；

      2）系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶操作加可靠、舒服；

      3）系統在實施過程中，充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節能效果；

      4）系統采用分布分布式KNX總線結構，搭建簡單靈活，系統內各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性高；

      5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式靈活；

      6)系統的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；

      7)升級系統內控制模塊或改系統功能時，無需增加連接線，不需關閉整個系統，只需改設備參數即可實現，維護方便，操作簡單；

      8)系統可與消防系統聯動，在出現消防報警時，強制打開應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風險，提高了建筑的安全性。

5.6安科瑞組網方案

      智能照明控制系統組網方式靈活，擴展方便，當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時，各設備以樹形枝狀延伸，構成支路系統智能照明控制系統；當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構成區域智能照明控制系統；當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。（見圖5）

圖5 組網方案

6、結語

      智能照明系統初期投入高是業主選用的顧慮,以“性價比”概念來說服業主選用是個可行的方案。本項目只選擇報告廳和公共走道做了智能照明，選用簡單的系統附件和功能，既提升了建筑的整體檔次，也在定程度上控制了初期投資。還大大提高了日后業主使用的便利性和節能性。

【參考文獻】

[1]李家駒，instabus KNX智能照明系統在辦公樓中的應用

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版 

作者簡介：趙娜，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明的研發與應用