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商业照明将在高科技照明领域重点爆发

2014-7-13    来源:    作者:佚名  阅读:次  【打印此页】

商用建筑物能源消耗可望大幅降低。各国能源法规对建筑物能源消耗的要求愈来愈严格,促使商用照明系统整合商开始将大楼原有暖通空调(HAVC)控制网路,与照明系统相结合,让控制中心能自动根据空间使用状况和光线条件,调整温度及亮度,提高能源使用效率。

由于建筑物内的照明系统耗用大量能源,因此相关法规已重新修订,并要求照明能源损耗须降低,而此亦将影响照明系统的设计与应用。以往照明系统的能源控制较难管理,开关须透过人工操作。虽有少部分空间已采用低成本的被动红外线(PIR)感测器进行自动化控制,但若要大幅减少能源消耗、改良建筑照明控制系统,以提供舒适的环境及良好的使用经验,尚有很大的努力空间。

全球主要国家皆要求全面降低能源消耗,而修建更多的发电厂将花费高额的成本,实属不切实际的作法。像加州等跟随国家先进环保观念的州政府,则规定在未来10年内,要达到大幅降低能源消耗的目标。加州全球气候暖化解决法案(AssemblyBill32)要求在2018年之前,建筑物的能源消耗须减少50%,其他如California"sTitle24等建筑规章则进一步规定,以窗户和天窗的日光采集与自动照明控制来节能。当然,美国并不是唯一对商业照明要求提高节能效率的政府,欧盟目前正在讨论一项淘汰无效灯泡的计划,并制定要求时间控制自动化的商业照明法规。

新一代LED照明系统应运而生

首先简单检视一下能源都用在什么地方:在一栋传统商业大楼的电费帐单中,照明费用占40%;在所有使用的照明能源中,商业照明占近70%。其他主要包括暖通空调(HVAC)系统的能源消耗占商业建筑使用能源的40%,以及其他如电机等商用项目消耗20%的能源。

HVAC系统于1980年代被建筑网路控制采用,而如ProfiBus的专利FieldBus网路则演变成现今像BacNet用来连接HVAC系统的标准网路。BACnet系针对建筑自动化和网路管理所制定的ASHRAE、ANSI和ISO标准协定。它不仅允许系统自动化,还有加热、通风、空调控制、照明控制、存取控制、火灾探测系统以及设备相关的其他应用控制系统。

照明与HVAC系统同样由网路集中管控是理所当然的,有什么系统可比现有的建筑控制网路更好的控制照明呢?

现今照明系统发展自脉宽调变(PWM)、单结型场效应电晶体(FET)、电阻、电容、感测器等较难控制的分离电源元件,因此如同过去各种技术革命一样,照明系统也须要革新才能进入数位化的新时代。

若将电力电子与控制照明的网路连结并整合,将为如发光二极体(LED)等新一代照明系统大幅减少能源的消耗。


与大楼控制网路连结HVAC/照明管理更智慧

如果能在照明系统亮度从0调至100%的同时,还与大楼的控制网路进行连接,不仅能满足使用需求,还能发展成建筑自主控制系统(图2)。此外,能检空间使用和光线条件的智慧感测器,亦能提升公众环保意识。大楼的使用资讯透过网路传送至中央控制处,照明控制器也能接收到讯息,如此一来,中央控制处可根据时间和空间使用情形,对照明和HVAC系统进行自动化管理。

这些由智慧感测器驱动的联网照明系统能大幅节能。假设有一个地下停车场,在停车场中灯光24小时全天候全亮运作,而在没有检测到动静的情况下,这些灯光会自动变暗,将能节省50%以上的能源。这个系统还可与邻近的感测器整合,帮助侦测停车格空位,并告知驾驶适合停放的位置,缩短找寻空车位的过程,可降低燃气消耗及碳足迹。

其他主要应用还包括街灯和户外停车场照明。在这两种环境中,无论有无车辆或行人经过,照明从黄昏到清晨都是全亮的。由感测器驱动的街灯,可在淩晨两点以后亮度降低50%,感测器间也互相连结,所涵盖的探测范围距离长,若探测到来往车辆时,将自动让街灯转为全亮。其他环境例如办公室和高楼大厦,即使无人使用照明系统通常也还是全亮,因此可设定为在「没有探测到动静」或是「晚上8点以后」,就让这些场所的灯光变暗或关闭。

采取自动节能策略商用照明效率提升

商业照明注重的是效率,同时也需要新数位架构,以提供新功能和降低成本。自主控制和感测器能降低维护成本与大幅节能,省下充裕的资源,以帮助汰换过时的传统照明系统。LED照明使用寿命为30,000?50,000小时,与萤光灯的10,000?25,000小时,以及卤素/白炽灯的5,000?11,000小时相比,可使用时间较久。

萤光灯在交流电(AC)线频率时,会有微小的闪烁,加上它的光谱有限,无法呈现所有色彩,因此有些人不喜欢用萤光灯。尽管现今的萤光灯运作效率高,但加入可调低亮度的元件之后,将变得非常昂贵,此外萤光灯的安定系统无法缩短开/关回圈的时间,对动作感测器或近接侦测(ProximityControl)方案来说,并非十分理想。

当LED照明的设计适当,就能达到长达30,000?50,000小时的寿命、效果更佳的光谱、无闪烁和更迅速的亮度调整。


商用照明环境中的自动节能策略,能够检视空间使用情形与近接侦测,并侦测房间里的人什么时候离开、控制时间和环境光感测适应等。侦测所得的资讯可透过多种方式来控制照明:

变暗

照明控制器采用标准的回馈回圈和控制机制,可在不需要时,减少灯具的照明输出,以避免能源浪费。与LED灯光一起运作时效果最佳。

可选灯光转换

在大房间中,可设定固定步骤,如开启第二或第三个光源,以增强照明输出或降低亮度。

自主照明控制

低耗能无线网路,如ZigBee、无线区域网路(Wi-Fi);或有线网路如DALI、DMX,能针对个别地点提供专门照明方案,亦能依政策与需求建立中央控制系统,以控管照明。

改善能源管理建筑连接照明系统献计

商用灯具与照明系统的设计人员正面临新的挑战,除政府制定的新规范之外,客户开始对高效能绿色产品产生兴趣。建筑连接照明能应用在HVAC能源管理与照明管理,使企业内部的总能源管理更容易。建筑连接照明系统让企业能掌控每个房间的整体温度和照明所需的能源,并自动检视已占用的空间和时间,改善整体能源管理。

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