行政機關辦公樓節(jié)電設計與智慧照明應用探究

郭永坤　郭波　趙太強

近年來，節(jié)能減排技術在國內得到了快速發(fā)展，其在工業(yè)領域中的節(jié)能方式尤為完備，當前針對高功率設備的能耗分析技術已經(jīng)得到廣泛應用且日趨成熟。但是針對行政機關等單位的辦公樓節(jié)電的研究和技術改進卻較少，其能耗監(jiān)測分析技術尚在起步階段，因此具有巨大的市場潛力，基于此本文對行政機關辦公樓節(jié)電設計與智慧照明應用進行探究，以期進一步推廣其應用范圍。

能源;節(jié)能;研究

臨沂礦業(yè)集團有限責任公司是全國煤炭企業(yè)50強和山東省重點工業(yè)企業(yè)之一，總部位于山東省臨沂市羅莊區(qū)，近年來為實現(xiàn)總部機關智能化，按照“一切業(yè)務數(shù)據(jù)化，一切數(shù)據(jù)業(yè)務化”的建設思路，2019年總部機關建成后勤專業(yè)數(shù)據(jù)共享平臺。該平臺分區(qū)域、全覆蓋的實現(xiàn)了用電、用水、用汽等數(shù)據(jù)的實時采集，同時集成了能耗監(jiān)測、運行狀況、能源分析、安全保障四大模塊的功能。

用電采集通過在變電所負荷出線側安裝三相四線導軌電子式電能表實現(xiàn)，共在380V主電路及分支電路安裝57塊，該電能表不僅實時上傳數(shù)據(jù)，而且計量誤差遠低于國家標準。結合數(shù)據(jù)處理模塊，實現(xiàn)了機關各地點的全覆蓋、高精度、智能化數(shù)據(jù)采集與分析。

經(jīng)平臺查詢，2019年1月-12月總部機關辦公區(qū)總用電量200余萬度，總電費100余萬元。用電量占比前三分別為綜合樓、文體樓和中央空調機房，合計占比79%。其中綜合樓占比57%;文體樓占比13%;中央空調機房占比9%。

2019年度綜合樓（不含文體樓、財務共享中心）最大用電負荷是數(shù)據(jù)中心機房，占總部機關比例10.73%，占綜合樓比例18.68%;第二是十一樓照明及插座（主要負荷為數(shù)據(jù)中心機房空調），占總部機關比例8.45%，占綜合樓比例14.7%;該兩項負荷占綜合樓全年用電的33.38%，其它均為5%以下小負荷。

如圖1中所示，2019年度綜合樓夜間（23：00～6：00）用電量30余萬度，電費20余萬元，其中：

（1）室外公共照明用電12萬度，電費8萬元，占夜間用電量的41%，占綜合樓總用電量的9.75%，具備一定的節(jié)電潛力。

（2）各樓層辦公室夜間用電3萬度，電費1.98萬元，占夜間用電量的10%，存在用電浪費現(xiàn)象。

（3）通訊、數(shù)據(jù)中心機房、監(jiān)控等夜間必須用電設備，用電量14萬度，電費9.02萬元。

在利用高效節(jié)能燈具的基礎上，對公共照明實行一區(qū)域一方案，通過應用人體熱感識別技術、紅外線探測技術等智能化技術，實現(xiàn)礦區(qū)智慧照明。

臨礦集團總部機關智慧照明控制系統(tǒng)，從模塊組成上可以分為監(jiān)控系統(tǒng)、調節(jié)開關模塊、控制模塊這三個主要組成部分。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)中包含了有智慧照明控制系統(tǒng)的操作軟件及調試用軟件，同時還擁有前端的便攜式手持編程器及pc監(jiān)控設備。

（2）調節(jié)模塊中包含了燈光調節(jié)模塊及照片開關模塊兩部分。

控制模塊的組成為控制面板、前端輸入的觸摸屏設備以及各型傳感器等。

智慧照明控制系統(tǒng)各模塊通過五類四對數(shù)據(jù)通訊線進行連接后形成照明系統(tǒng)控制網(wǎng)絡。

該系統(tǒng)具備六大特點：

（1）分離模塊式控制。臨礦集團總部機關智慧照明控制系統(tǒng)采取分離式的控制方式，其組成部分均是智能化模塊，以“點到點”的方式作為主要通信方式，因此其信號傳輸高效。傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)往往采取中央控制方式，這種方式最大的問題就在于當中央控制元件損壞時，會導致整個系統(tǒng)癱瘓，這對于行政辦公單位來說會造成較大麻煩。即使是采取的網(wǎng)絡形式來控制，斷點發(fā)生依舊會導致所有設備斷電。而文中的智慧系統(tǒng)子系統(tǒng)中，各模塊均具有獨立CPU系統(tǒng)，即使出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，斷點兩側的設備依舊可以行成獨立運行的網(wǎng)絡進而繼續(xù)工作。

（2）啟動關閉的軟操作。白織燈燈泡由于其燈絲的特殊性，即燈絲低溫時的電阻較溫度高時的電阻低很多，因此，白織燈冷啟動的電流可以達到正常工作時電流的14倍以上。過大的電流容易造成燈絲熔斷，這解釋了為什么白織燈損壞大都發(fā)生在開燈瞬間。在智慧照明系統(tǒng)中，創(chuàng)新性的使用到了“軟啟動”技術，該技術在開關燈時會通過控制電壓達到控制通過燈泡電流大小的效果。這樣能夠大幅延長照明設備的使用壽命。減少因設備損壞造成的損失。

（3）穩(wěn)壓作用。通常情況下，白織燈燈泡的工作使用壽命同電壓息息相關，據(jù)研究表明降低5%的電壓能夠延長其一倍的壽命，電壓過高則降低使用壽命。實際生活中，電網(wǎng)供電電壓往往存在一定的波動，這會對燈泡使用造成較大影響。智慧照明系統(tǒng)中應用到了穩(wěn)壓調壓技術，能夠讓輸入電壓更加穩(wěn)定，減少電壓波動對照明設備造成的影響。

（4）照明場景控制。該智慧照明系統(tǒng)能夠最大控制256個調光回路，對于大型建筑內部的照明控制也能夠實現(xiàn)，并且，使用一個控制面板能夠實現(xiàn)對數(shù)十個照明場景燈光的控制。

（5）軟件控制功能。在系統(tǒng)前端，能夠將各照明系統(tǒng)的狀態(tài)顯示在顯示屏上面，能夠實現(xiàn)對照明設備直觀的監(jiān)控。

（6）遠程控制。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)遠程控制，通過電話線來連接照明網(wǎng)絡后，即可聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)，輕松實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的遠程控制及故障反饋處理等操作。

（7）安全防護系統(tǒng)。智慧照明系統(tǒng)在每個調光模塊中均安裝有報警開關，調光模塊中具備電子旁路，安裝發(fā)光二級管，這樣對電路安全進行保障提醒，同時方便故障診斷。

（8）監(jiān)控功能。通過控制軟件可以自動檢測壞燈及報告燈具壽命、工作運行狀態(tài)。

通過節(jié)電探究及分析，以七樓智慧照明改造為例，該樓層應用了紅外傳感器采集技術，分段控制、次第啟停，具備了智能反饋、自動運行功能。 經(jīng)測算，自2020年5月改造后，與改造前相比，節(jié)能33%。同時加入了安全保護功能，減少人為干預，燈具維修更換周期可延長50%，推動了智慧照明、健康照明、安全照明建設。

2019年12月對機關辦公區(qū)域的153盞公共照明安裝了14套聯(lián)網(wǎng)經(jīng)緯度時控器，按當?shù)亟?jīng)緯度自動測算啟停時間，可減少人工調整次數(shù)330余次、節(jié)省15%以上的電能，實現(xiàn)了精準亮燈、減人提效、有效節(jié)電的目的。

臨礦集團總部機關辦公區(qū)實現(xiàn)年節(jié)電10余萬元，該系統(tǒng)在節(jié)支降耗、安全管控方面發(fā)揮了重要作用，同時提高了精益化、精準化管理水平，助推臨礦集團“云上臨礦”建設，具備很高的推廣價值。

Power SavingDesign and Intelligent Lighting Application of Administrative Office Building

Energy-saving and emission-reducing technologies have developed rapidly in recent years. The energy-saving methods in the industrial field are particularly complete. Energy-consumption analysis techniques for high-power equipment have been widely used and are becoming more mature. However， there are few studies and technical improvements on the office building nodes of administrative agencies and other units， and its energy consumption monitoring and analysis technology is still in its infancy， so it has great potential.

energy;Energy saving;Research