時間：2023-10-24 10:59:23
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關鍵詞：智能建筑；智能照明系統；發展與應用
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
現代建筑，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種的控制方案，使建筑物的照明藝術性更強，讓人們欣賞到美侖美奐的視覺效果。智能建筑中的照明系統光電感應開關通過借助各種不同的預設置控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和合理管理，實現節能。這種自動調節照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平。
1.智能照明與傳統照明系統的發展比較
1.1單控電路系統比較
傳統照明單控電路特點：控制開關直接在負載回路中；當負載較大時，需相應增大控制開關的容量；當開關離負載較遠時，大截面電纜用量增加 ；只能實
現簡單的開關功能。總線式智能照明簡單的開關特點 ：負載回路連線接到輸出單元的輸出端，控制開關用五類線與輸出單元相連。負載容量較大時僅考慮加大輸出單元容量，控制開關不受影響 ；開關距離較遠時，只須加長控制總線的長度，節省大截面電纜用量；可通過軟件設置多種功能（開/關、調光、定時等）。
1.2雙控電路系統比較
傳統照明雙控電路特點：實現雙控時用兩個單刀雙擲開關，開關之間連接照明電纜；進行多點控制時開關之間的電纜連線增多，使線路安裝變得非常復雜，工程施工難度大。總線式智能照明系統雙控電路特點：實現雙控時只需簡單地在控制總線上并聯一個開關即可 ；進行多點控制時，依次并聯多個開關即可，開關之間僅用一條五類線連接，線路安裝簡單省事。
1.3控制方式比較
傳統控制采用手動開關，必須一路一路地開或者關，控制方式也只有開和關，必須由工作人員到每個開關處對每條線路進行控制，開關距離較遠的，控制起來就較為麻煩了。智能照明控制，采用低壓二次小信號控制，控制功能強、方式多、范圍廣、自動化程度高，通過實現場景的預設置和記憶功能，操作時只須按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景（各照明回路不同的亮暗搭配組成一種燈光效果），各照明回路隨即自動變換到相應的狀態。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實現。
1.4照明方式比較
傳統控制方式單一，只有開和關。智能照明控制系統采用“調光模塊”，通過燈光的調光在不同使用場合產生不同燈光效果，營造出不同的舒適的氛圍。
1.5管理方式比較
傳統控制對照明的管理是人為化的管理 ；智能控制系統可實現能源管理自動化，通過分布式網絡，只需一臺計算機就可實現對整幢大樓的管理。
2.系統結構設計與實施策略
智能建筑照明系統實現控制功能較多，而且控制設備分布于整個智能大廈，要對它們進行全面、綜合及有效的監控和管理，就必須明確其種類、數量以及各自的控制要求和狀態參數等。要充分了解和掌握被控制對象在智能大廈中與進行智能控制有關的屬性(如分布位置、類屬、數量、狀態量和控制參數等)，從而確定系統網絡拓撲結構，以便科學、合理地設計智能照明系統，避免漏控或產生信息孤島及誤聯動等，同時也要為智能大廈建設方在設計、規劃和建設中進行投資分析提供充實的資料依據，從而為科學、合理地建設智能大廈樓宇設備自動化系統奠定良好的基礎。在工程設計中，針對控制對象的不同(即各功能區域的照明具有不同的特點)，智能照明控制系統可以采取不同的回路控制方式。對大樓里功能要求不高、人員出入少的區域，可采用簡單回路控制，這種控制方式在系統結構中只需調光模塊和控制面板就能實現照明回路的自動通斷控制;對大樓的走道、電梯廳等公用部位，不僅要實現簡單回路的控制，還須對局部回路實現照明的自動通斷控制。這種控制方式須在系統結構中加入動、靜探測器和智能探頭等電氣元件，通過每個調光模塊、控制面板和動靜探測器實現在各種狀態下對各區域正常工作狀態的照明燈具的自動開關控制。
3.智能建筑照明控制系統的優勢與應用
3.1良好的節能效果
當前我國的宏觀經濟建設中，節電節能的任務越來越緊迫。智能照明控制系統借助各種不同的“智能設置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和管理來實現最大的節能效果。這種自動調節照度的方式，充分利用室外的自然陽光，只有當必需時才把燈具開到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節電效果十分明顯，一般可達 30%以上。此外，智能照明控制系統中對熒光燈等也可以進行調光控制，由于熒光燈采用了有源濾波技
術的可調光電子鎮流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數，降低了低壓無功損耗，同樣實現節電目的。
3.2延長燈具壽命
延長燈具壽命不僅可以節省大量資金，而且大大減少更換燈具的維修工作量，降低了照明系統的故障率和運行費用，管理維護也變得輕松多了。無論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網電壓的波動是光源損壞的一個主要原因。因此，智能照明控制系統可以有效地抑制電網電壓的波動，通過系統對電壓的限定和軛流濾波等功能，有效避免了過電壓和欠電壓對燈具的損害。另外，智能照明控制系統同時還具備了軟啟動和軟關斷技術，避免了沖擊電流對光源的損害。通過上述方法，燈具的壽命通常可延長 2～4 倍。
3.3改善照明質量
良好的照明質量是提高工作和學習效率的一個必要條件。
智能照明控制系統以調光模塊控制面板代替傳統的平開關控制燈具，可以有效地控制各房間內整體的照度值，從而提高照度均勻性。同時，這種控制方式內所采用的電氣元件也解決了頻閃效應，不會使人產生頭昏腦脹、眼睛疲勞的感覺。
3.4實現多種照明效果
現代建筑，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種的控制方案，使建筑物的照明藝術性更強，讓人們欣賞到美侖美奐的視覺效果。如果在建筑物內的展廳、報告廳、大堂、中庭等以及外部的輪廓配備智能照明控制系統，按不同時間、不同用途、不同的效果而采用相應的預設置場景進行控制，就可以達到豐富的藝術效果。
3.5集中管理，減少人為浪費
現代高層辦公樓中，人為造成照明能源浪費的現象仍然非常嚴重，無論房間有人還是無人，經常是大面積“長明燈”。智能照明系統既能分散控制又能集中管理，在大樓的中央控制室，管理人員通過操作鍵盤即可關閉無人房間的照明燈。根據具體的要求，點亮部分回路，改變照明區域。
結語
隨著智能控制技術和計算機應用技術的快速發展，智能照明系統的建設水平將不斷提高和進步，并最終形成合理、科學、高效的實施策略。本文主要對智能照明系統與傳統照明做對比，對智能建筑的照明系統的系統結構、實施策略發展和應用幾個方面做出系統的分析和討論，希望隨著建筑和照明技術的進步，照明和建筑融為一體，讓更好的智能照明控制系統應用到智能建筑的設計中去，營造出藝術、智能化的光環境，賦予建筑多彩的生命。
參考文獻：
[1]張九根. 淺談智能建筑的照明設計[J]. 電工技術,1998,No.21612:40-43.
【關鍵詞】商務大廈；設計；室外環境；能源分布；生態
隨著可持續發展理念的完善,綠色建筑的概念應運而生,并將成為未來建筑的發展趨勢。 國外對于綠色建筑的研究起步較早,在綠色建筑實踐上已經取得了一定的成就。而我國對于綠色建筑的研究尚處于起步階段,雖然已經取得一定的成果,但在現階段綠色建筑發展緩慢,發展過程中仍然面臨著諸多問題,而這些也正是制約我國綠色建筑推廣的重要原因。
1 商務大廈的主要特點
1.1 室外環境
通常，商務大廈會選址在較繁華的地帶，在其建筑施工及使用過程中會對周圍產生較大的環境污染。所以，在設計過程中應該重點考慮和避免建筑布局或體形對周圍環境的不利影響，特別需要避免對周圍環境的光污染和對周圍居住建筑的日照遮擋。同時，在施工過程中還應考慮防噪、防光、防污等問題，采取有效的控制揚塵、噪聲、眩光等措施。
1.2 能源分布
商務大廈約50%～60%的能耗用于空調制冷與采暖系統，20%～30%的能耗用于照明系統。采暖空調能耗中，約20%～50%由建筑圍護結構傳熱所消耗。而住宅建筑中，熱工參數對建筑的整體能耗影響較大。
從時間分布情況看，辦公樓人員、設備和照明的作息以及空調的運行時間比較有規律；從負荷分配來看，室內人員、設備及照明的發熱量較大。所以，同樣的圍護結構，商務大廈的冷負荷指標要大于住宅，熱負荷指標要小于住宅。
2 商務大廈的綠色設計思路
2.1 項目定位及地理環境
在確定建筑的整體風格后，還應該分析建筑所在地的氣象及地理位置特點，包括干球溫度、相對濕度、風速分布、太陽輻射情況、周邊環境質量、交通狀況等。這些都是設計的基礎數據，也是進行綠色建筑設計的必備內容之一，應該根據不同的項目制定不同的綠色設計方案。
2.2 高舒適度標準
商務大廈室內的舒適度直接影響業主租賃房屋的市場情況。因此，在設計過程中可采用計算機模擬技術優化建筑形體，合理利用自然通風降低空調負荷，提高室內外舒適度與空氣質量。
2.2.1 室外環境質量設計策略
GB/T50378-2006《綠色建筑評價標準》規定，建筑物周圍人行區1.5m高處風速宜低于5m/s，以保證人們在室外的正常活動。此外，通風不暢還會嚴重阻礙風的流動，在某些區域形成無風區和渦旋區，不利于室外散熱和污染物的消散。通過計算機模擬技術，對大廈周邊的風環境進行模擬，預測建筑物所在區域的空氣流動情況，從而對規劃區氣候作出合理評價，指導建筑布局設計，有效改善建筑布局，為最大效率地利用通風等自然力進行節能設計提供有力依據，在創造良好室外環境的同時達到降低空調與采暖能耗的目的。
2.2.2 室內環境質量設計策略
室內環境質量控制包括：室內熱環境的控制、室內風環境的控制、室內光環境的控制、室內聲環境的控制、室內空氣品質的控制等。利用CFD模擬軟件對室內的PMV、PPD、溫度、濕度及平均空氣齡進行模擬分析，來判斷室內的空氣是否符合設計要求。
2.2.3 加大室內自然通風效果
通過對室內自然通風效果進行模擬，合理調整優化建筑布局。通過合理開窗和室內布局有效引導自然通風，達到良好的自然通風效果，從而達到降低空調能耗，提高人體舒適度，改善室內空氣質量的目的。在過渡季節盡量利用自然通風達到降低能耗的效果。
2.2.4 加大室內天然采光效果
通過計算機模擬技術對室內自然采光進行模擬，提出合理的開窗形式和導光方法。在滿足室內照度要求的前提下，最大限度地利用天然光，避免眩光，創造良好的室內光環境，降低全年照明能耗。
室內照明設計，就是在充分利用自然光的基礎上，運用現代人工照明手段，為人們的工作、生活、娛樂等創造一個優美舒適的燈光環境。建筑環境是創造燈光環境的基礎和前提，燈光因素是滿足照明要求的關鍵，二者相輔相承，建筑環境影響并決定室內照明，室內燈光的運用又對創造室內環境氣氛提供了條件，起到強化和補充的作用。因此，在建筑設計階段處理好日照遮陽與自然采光，既是實現建筑節能的根本環節和重要措施，又是改善室內光環境的重要手段。
2.2.5 提高室內綜合環境指標
室內的溫度、熱感覺、空氣質量、工作日及員工的情緒都嚴重影響員工的工作效率。
2.3 提高建筑的節能減排指標
建筑節能主要分為被動式節能和主動式節能。被動式節能方面：自然通風、自然采光及高效的圍護結構子系統設計在一定程度上可降低建筑本體能耗；主動式節能方面：余熱回收（包括新風回收）、水泵及風機的變頻調速、高效節能燈具、能源的梯級利用、能源的合理運營與管理等都需要認真考慮。例如，水泵的變頻調速技術不僅應考慮水泵及風機的負荷變化情況，還應考慮變頻技術會對電網產生一定的諧波沖擊。
2.3.1 建筑節能技術的研究與應用
建筑節能技術包括：主動式節能技術的綜合應用和被動式節能技術的綜合應用。
2.3.2 新能源的開發利用
利用可再生能源可以減少或完全代替常規能源，達到節能減排的效果，是建造綠色建筑的一項重要內容。可再生能源的利用不僅要符合當地的氣象條件，還應該根據實際情況綜合考慮。例如，太陽能和風力發電技術的應用，不僅要考慮當地的太陽輻射強度、日照天數、風場分布等氣象參數，還要考慮安裝位置及建筑的美觀要求。地源熱泵系統的應用應考慮當地的地質條件及地下換熱器的安裝面積等。
2.4 現代化的智能建筑
無線網絡系統實現公共領域全覆蓋。信息化基礎設施非常齊備，無線網絡覆蓋整個中庭等公共區域，可隨時隨地掌控世界資訊，輕松收集所需信息，使辦公、會議、商務洽談等更加便捷。
全面實現5A智能化系統。包括：設備管理自動化系統（BAS）、辦公自動化系統（OAS）、通信自動化系統（CAS）、安全防衛自動化系統（SAS）和防火災自動化系統（FAS）。同時配備24h電子監控、電子巡更，確保人身財產安全。
2.5 節能與經濟性掛鉤
新技術在其應用過程中難免存在一些不足。以太陽能技術為例，特別是太陽能光電技術，盡管運行費用可以忽略不計，但初投資卻十分驚人。一般光電系統的單位產值造價在45元/W左右，假設1W的電燈照明1年，每天照明10h，大概可提供1×365×10÷1000=3.65kWh的電力。以1度電1.0元/（kWh）計算，功率為1W的普通照明年運行費用為3.65元。所以，與普通照明相比，使用太陽能照明系統的回收周期約為45/3.65=12.33年。
3 某商務大廈的綠色設計思路
某高層建筑，總建筑面積32424m2，主要包括：多功能廳、餐廳、活動室、游泳池、地下車庫等，將其定位為一座具有時代特點的綠色建筑。
3.1 綠色技術
該項目從節地、室外環境到運營管理6個方面入手進行設計，所采用的綠色技術及產品見表1。
表1 某商務大廈綠色設計所采用的技術與產品
3.2 經濟性分析
3.2.1 投資分析
該項目在估算時只對與綠色設計有關的設備及材料進行估價，采用單價與經驗估算相結合的估算方法。各部分增加的費用估算（本文所涉及的費用均不包括土建、建材、稅金、利潤、建筑安裝費及設備費用等與綠色建筑無關的費用）。通過估算，采用綠色技術的成本為1200元/m2～1500元/m2。
注：節能50%參數要根據建筑體形系數及窗墻面積比來確定圍護結構的傳熱系數，但由于項目資料不全，資金投入也處于估算階段，選取較優的參數進行對比。
3.2.2 經濟性分析
應用綠色技術后，建筑圍護結構的保溫系統性能增加，照明系統的節能技術、智能化控制技術的應用等都進一步減少了建筑能耗，也提高了工作人員的工作效率及舒適度。
由此可知，采用冰蓄冷系統，造價增加1495-760=735元/m2，回收周期735/112=6.56年；采用VRV，造價增加1445-760=685元/m2，回收周期為685/102=6.72年。
通過分析和比較，一般采用新技術后，費用要增加650元/m2～750元/m2，運行費用節約100元/m2?y～120元/m2?y，回收周期約為5～7年。
4 結束語
總之，隨著經濟，環境，健康等諸多因素的迫切要求，綠色建筑正在迅速發展。綠色建筑設計首先應該以人為本，在保證舒適度的基礎上應用節能技術并且綠色建筑是一個廣泛的概念，綠色并不意味著高價和高成本不能單純考慮綠色技術，還需考慮整體的經濟性指標。在建筑領域里，我們呼吁更多的設計師投入到綠色建筑設計中，提倡各種建筑生態技術的應用，發展綠色建筑。
參考文獻
【關鍵詞】商務樓；節能建筑；設計思路
1.商務樓的主要特點
商務樓與住宅相比，有很多不同之處，受篇幅所限，本文僅從室外環境和能源分布兩方面進行比較。
1.1室外環境
通常，商務樓會選址在較繁華的地帶，在其施工及使用過程中會對周圍產生較大的環境污染。所以，在設計過程中應該重點考慮和避免建筑布局或體形對周圍環境的不利影響，特別需要避免對周圍環境的光污染和對周圍居住建筑的日照遮擋。同時，在施工過程中還應考慮防噪、防光、防污等問題，采取有效的控制揚塵、噪聲、眩光等措施。
1.2能源分布
商務樓約50%～60%的能耗用于空調制冷與采暖系統，20%～30%的能耗用于照明系統。采暖空調能耗中，約20%～50%由建筑圍護結構傳熱所消耗。而住宅建筑中，熱工參數對建筑的整體能耗影響較大。
從時間分布情況看，辦公樓人員、設備和照明的作息以及空調的運行時間比較有規律；從負荷分配來看，室內人員、設備及照明的發熱量較大。所以，同樣的圍護結構，商務樓的冷負荷指標要大于住宅，熱負荷指標要小于住宅。
2.商務樓的節能設計思路
2.1項目定位及地理環境
任何設計都需要明確的定位。在確定建筑的整體風格后，還應該分析建筑所在地的氣象及地理位置特點，包括干球溫度、相對濕度、風速分布、太陽輻射情況、周邊環境質量、交通狀況等。這些都是設計的基礎數據，也是進行綠色建筑設計的必備內容之一，應該根據不同的項目制定不同的節能設計方案。
2.2高舒適度標準
商務樓室內的舒適度直接影響業主租賃房屋的市場情況。因此，在設計過程中可采用計算機模擬技術優化建筑形體，合理利用自然通風降低空調負荷，提高室內外舒適度與空氣質量。
2.2.1室外環境質量設計策略
通過計算機模擬技術，對規劃區氣候作出合理評價，指導建筑布局設計，有效改善建筑布局，為最大效率地利用通風等自然力進行節能設計提供有力依據，在創造良好室外環境的同時達到降低空調與采暖能耗的目的。
2.2.2室內環境質量設計策略
室內環境質量控制包括：室內熱環境的控制、室內風環境的控制、室內光環境的控制、室內聲環境的控制、室內空氣品質的控制等。利用CFD模擬軟件對室內的PMV、PPD、溫度、濕度及平均空氣齡進行模擬分析，來判斷室內的空氣是否符合設計要求。
2.2.3加大室內自然通風效果
通過對室內自然通風效果進行模擬，合理調整優化建筑布局。通過合理開窗和室內布局有效引導自然通風，達到良好的自然通風效果，從而達到降低空調能耗，提高人體舒適度，改善室內空氣質量的目的。在過渡季節盡量利用自然通風達到降低能耗的效果。
2.2.4加大室內天然采光效果
通過計算機模擬技術對室內自然采光進行模擬，提出合理的開窗形式和導光方法。在滿足室內照度要求的前提下，最大限度地利用天然光，避免眩光，創造良好的室內光環境，降低全年照明能耗。
2.2.5提高室內綜合環境指標
室內的溫度、熱感覺、空氣質量、工作日及員工的情緒都嚴重影響員工的工作效率。
2.3提高建筑的節能減排指標
建筑節能主要分為被動式節能和主動式節能。被動式節能方面：自然通風、自然采光及高效的圍護結構子系統設計在一定程度上可降低建筑本體能耗；主動式節能方面：余熱回收（包括新風回收）、水泵及風機的變頻調速、高效節能燈具、能源的梯級利用、能源的合理運營與管理等都需要認真考慮。例如，水泵的變頻調速技術不僅應考慮水泵及風機的負荷變化情況，還應考慮變頻技術會對電網產生一定的諧波沖擊。
2.3.1建筑節能技術的研究與應用
建筑節能技術包括：主動式節能技術的綜合應用和被動式節能技術的綜合應用。
2.3.2新能源的開發利用
利用可再生能源可以減少或完全代替常規能源，達到節能減排的效果，是建造綠色建筑的一項重要內容。可再生能源的利用不僅要符合當地的氣象條件，還應該根據實際情況綜合考慮。例如，太陽能和風力發電技術的應用，不僅要考慮當地的太陽輻射強度、日照天數、風場分布等氣象參數，還要考慮安裝位置及建筑的美觀要求。地源熱泵系統的應用應考慮當地的地質條件及地下換熱器的安裝面積等。
2.4現代化的智能建筑
無線網絡系統實現公共領域全覆蓋。信息化基礎設施非常齊備，無線網絡覆蓋整個中庭等公共區域，可隨時隨地掌控世界資訊，輕松收集所需信息，使辦公、會議、商務洽談等更加便捷。全面實現5A智能化系統。包括：設備管理自動化系統（BAS）、辦公自動化系統（OAS）、通信自動化系統（CAS）、安全防衛自動化系統（SAS）和防火災自動化系統（FAS）。同時配備24h電子監控、電子巡更，確保人身財產安全。
2.5節能與經濟性掛鉤
新技術在其應用過程中難免存在一些不足。以太陽能技術為例，特別是太陽能光電技術，盡管運行費用可以忽略不計，但初投資卻十分驚人。一般光電系統的單位產值造價在45元/W左右，假設1W的電燈照明1年，每天照明10h，大概可提供1×365×10÷1000=3.65kWh的電力。以1度電1.0元/（kWh）計算，功率為1W的普通照明年運行費用為3.65元。所以，與普通照明相比，使用太陽能照明系統的回收周期約為45/3.65=12.33年。
3.某辦公樓的節能設計思路
蘇州圣力防爆電機有限公司辦公樓、車間方案與建筑施工圖設計，本工程在鳳凰鎮新區，鎮上領導對辦公樓的立面效果非常重視，根據甲方的要求，特意去甲方的上海的防爆電機有限公司參觀，按照他們的功能與設備布置要求來設計辦公樓與車間，在幾個方案讓甲方挑選一個最滿意的方案，圓滿完成了工程。
3.1綠色技術
該項目從節地、室外環境到運營管理6個方面入手進行設計。
3.2經濟性分析
3.2.1投資分析
該項目在估算時只對與節能設計有關的設備及材料進行估價，采用單價與經驗估算相結合的估算方法。通過估算，采用綠色技術的成本為2200元/m2～2500元/m2。
3.2.2經濟性分析
應用綠色技術后，建筑圍護結構的保溫系統性能增加，照明系統的節能技術、智能化控制技術的應用等都進一步減少了建筑能耗，也提高了工作人員的工作效率及舒適度。
4.結論與啟示
本文從室外環境及能源分布兩方面對商務樓的主要特點進行了分析，提供了商務樓的主要節能設計思路，并以張家港市某商務樓工程為例，分析其所在地的地理位置、功能和特點，在此基礎上提出適合該項目的綠色技術。通過分析，得出如下幾點結論與啟示：
（1）綠色建筑設計涉及廣泛，不僅包含技術問題，還包含社會問題。
（2）綠色建筑設計要考慮當地的氣象條件及地理位置，進而選擇適宜的綠色技術。
（3）對于一些商業性的辦公建筑，由于地理位置有限，是否大面積使用可再生能源要根據實際情況而定。
（4）通過對實例的經濟性分析，采用綠色技術并不會增加太大成本，且回收周期一般為5～7年，相對于建筑使用壽命而言，經濟效益比較明顯。
（5）綠色建筑設計首先應該以人為本，在保證舒適度的基礎上應用節能技術。
（6）綠色建筑設計不能單純考慮綠色技術，還需考慮整體的經濟性指標。
【參考文獻】
