时间：2023-10-24 10:59:23
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关键词：智能建筑；智能照明系统；发展与应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
现代建筑，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物的照明艺术性更强，让人们欣赏到美仑美奂的视觉效果。智能建筑中的照明系统光电感应开关通过借助各种不同的预设置控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平。
1.智能照明与传统照明系统的发展比较
1.1单控电路系统比较
传统照明单控电路特点：控制开关直接在负载回路中；当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加 ；只能实
现简单的开关功能。总线式智能照明简单的开关特点 ：负载回路连线接到输出单元的输出端，控制开关用五类线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响 ；开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量；可通过软件设置多种功能（开/关、调光、定时等）。
1.2双控电路系统比较
传统照明双控电路特点：实现双控时用两个单刀双掷开关，开关之间连接照明电缆；进行多点控制时开关之间的电缆连线增多，使线路安装变得非常复杂，工程施工难度大。总线式智能照明系统双控电路特点：实现双控时只需简单地在控制总线上并联一个开关即可 ；进行多点控制时，依次并联多个开关即可，开关之间仅用一条五类线连接，线路安装简单省事。
1.3控制方式比较
传统控制采用手动开关，必须一路一路地开或者关，控制方式也只有开和关，必须由工作人员到每个开关处对每条线路进行控制，开关距离较远的，控制起来就较为麻烦了。智能照明控制，采用低压二次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景（各照明回路不同的亮暗搭配组成一种灯光效果），各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。
1.4照明方式比较
传统控制方式单一，只有开和关。智能照明控制系统采用“调光模块”，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适的氛围。
1.5管理方式比较
传统控制对照明的管理是人为化的管理 ；智能控制系统可实现能源管理自动化，通过分布式网络，只需一台计算机就可实现对整幢大楼的管理。
2.系统结构设计与实施策略
智能建筑照明系统实现控制功能较多，而且控制设备分布于整个智能大厦，要对它们进行全面、综合及有效的监控和管理，就必须明确其种类、数量以及各自的控制要求和状态参数等。要充分了解和掌握被控制对象在智能大厦中与进行智能控制有关的属性(如分布位置、类属、数量、状态量和控制参数等)，从而确定系统网络拓扑结构，以便科学、合理地设计智能照明系统，避免漏控或产生信息孤岛及误联动等，同时也要为智能大厦建设方在设计、规划和建设中进行投资分析提供充实的资料依据，从而为科学、合理地建设智能大厦楼宇设备自动化系统奠定良好的基础。在工程设计中，针对控制对象的不同(即各功能区域的照明具有不同的特点)，智能照明控制系统可以采取不同的回路控制方式。对大楼里功能要求不高、人员出入少的区域，可采用简单回路控制，这种控制方式在系统结构中只需调光模块和控制面板就能实现照明回路的自动通断控制;对大楼的走道、电梯厅等公用部位，不仅要实现简单回路的控制，还须对局部回路实现照明的自动通断控制。这种控制方式须在系统结构中加入动、静探测器和智能探头等电气元件，通过每个调光模块、控制面板和动静探测器实现在各种状态下对各区域正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。
3.智能建筑照明控制系统的优势与应用
3.1良好的节能效果
当前我国的宏观经济建设中，节电节能的任务越来越紧迫。智能照明控制系统借助各种不同的“智能设置”控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然阳光，只有当必需时才把灯具开到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达 30%以上。此外，智能照明控制系统中对荧光灯等也可以进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技
术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗，同样实现节电目的。
3.2延长灯具寿命
延长灯具寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯具的维修工作量，降低了照明系统的故障率和运行费用，管理维护也变得轻松多了。无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，智能照明控制系统可以有效地抑制电网电压的波动，通过系统对电压的限定和轭流滤波等功能，有效避免了过电压和欠电压对灯具的损害。另外，智能照明控制系统同时还具备了软启动和软关断技术，避免了冲击电流对光源的损害。通过上述方法，灯具的寿命通常可延长 2～4 倍。
3.3改善照明质量
良好的照明质量是提高工作和学习效率的一个必要条件。
智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。
3.4实现多种照明效果
现代建筑，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物的照明艺术性更强，让人们欣赏到美仑美奂的视觉效果。如果在建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等以及外部的轮廓配备智能照明控制系统，按不同时间、不同用途、不同的效果而采用相应的预设置场景进行控制，就可以达到丰富的艺术效果。
3.5集中管理，减少人为浪费
现代高层办公楼中，人为造成照明能源浪费的现象仍然非常严重，无论房间有人还是无人，经常是大面积“长明灯”。智能照明系统既能分散控制又能集中管理，在大楼的中央控制室，管理人员通过操作键盘即可关闭无人房间的照明灯。根据具体的要求，点亮部分回路，改变照明区域。
结语
随着智能控制技术和计算机应用技术的快速发展，智能照明系统的建设水平将不断提高和进步，并最终形成合理、科学、高效的实施策略。本文主要对智能照明系统与传统照明做对比，对智能建筑的照明系统的系统结构、实施策略发展和应用几个方面做出系统的分析和讨论，希望随着建筑和照明技术的进步，照明和建筑融为一体，让更好的智能照明控制系统应用到智能建筑的设计中去，营造出艺术、智能化的光环境，赋予建筑多彩的生命。
参考文献：
[1]张九根. 浅谈智能建筑的照明设计[J]. 电工技术,1998,No.21612:40-43.
【关键词】商务大厦；设计；室外环境；能源分布；生态
随着可持续发展理念的完善,绿色建筑的概念应运而生,并将成为未来建筑的发展趋势。 国外对于绿色建筑的研究起步较早,在绿色建筑实践上已经取得了一定的成就。而我国对于绿色建筑的研究尚处于起步阶段,虽然已经取得一定的成果,但在现阶段绿色建筑发展缓慢,发展过程中仍然面临着诸多问题,而这些也正是制约我国绿色建筑推广的重要原因。
1 商务大厦的主要特点
1.1 室外环境
通常，商务大厦会选址在较繁华的地带，在其建筑施工及使用过程中会对周围产生较大的环境污染。所以，在设计过程中应该重点考虑和避免建筑布局或体形对周围环境的不利影响，特别需要避免对周围环境的光污染和对周围居住建筑的日照遮挡。同时，在施工过程中还应考虑防噪、防光、防污等问题，采取有效的控制扬尘、噪声、眩光等措施。
1.2 能源分布
商务大厦约50%～60%的能耗用于空调制冷与采暖系统，20%～30%的能耗用于照明系统。采暖空调能耗中，约20%～50%由建筑围护结构传热所消耗。而住宅建筑中，热工参数对建筑的整体能耗影响较大。
从时间分布情况看，办公楼人员、设备和照明的作息以及空调的运行时间比较有规律；从负荷分配来看，室内人员、设备及照明的发热量较大。所以，同样的围护结构，商务大厦的冷负荷指标要大于住宅，热负荷指标要小于住宅。
2 商务大厦的绿色设计思路
2.1 项目定位及地理环境
在确定建筑的整体风格后，还应该分析建筑所在地的气象及地理位置特点，包括干球温度、相对湿度、风速分布、太阳辐射情况、周边环境质量、交通状况等。这些都是设计的基础数据，也是进行绿色建筑设计的必备内容之一，应该根据不同的项目制定不同的绿色设计方案。
2.2 高舒适度标准
商务大厦室内的舒适度直接影响业主租赁房屋的市场情况。因此，在设计过程中可采用计算机模拟技术优化建筑形体，合理利用自然通风降低空调负荷，提高室内外舒适度与空气质量。
2.2.1 室外环境质量设计策略
GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》规定，建筑物周围人行区1.5m高处风速宜低于5m/s，以保证人们在室外的正常活动。此外，通风不畅还会严重阻碍风的流动，在某些区域形成无风区和涡旋区，不利于室外散热和污染物的消散。通过计算机模拟技术，对大厦周边的风环境进行模拟，预测建筑物所在区域的空气流动情况，从而对规划区气候作出合理评价，指导建筑布局设计，有效改善建筑布局，为最大效率地利用通风等自然力进行节能设计提供有力依据，在创造良好室外环境的同时达到降低空调与采暖能耗的目的。
2.2.2 室内环境质量设计策略
室内环境质量控制包括：室内热环境的控制、室内风环境的控制、室内光环境的控制、室内声环境的控制、室内空气品质的控制等。利用CFD模拟软件对室内的PMV、PPD、温度、湿度及平均空气龄进行模拟分析，来判断室内的空气是否符合设计要求。
2.2.3 加大室内自然通风效果
通过对室内自然通风效果进行模拟，合理调整优化建筑布局。通过合理开窗和室内布局有效引导自然通风，达到良好的自然通风效果，从而达到降低空调能耗，提高人体舒适度，改善室内空气质量的目的。在过渡季节尽量利用自然通风达到降低能耗的效果。
2.2.4 加大室内天然采光效果
通过计算机模拟技术对室内自然采光进行模拟，提出合理的开窗形式和导光方法。在满足室内照度要求的前提下，最大限度地利用天然光，避免眩光，创造良好的室内光环境，降低全年照明能耗。
室内照明设计，就是在充分利用自然光的基础上，运用现代人工照明手段，为人们的工作、生活、娱乐等创造一个优美舒适的灯光环境。建筑环境是创造灯光环境的基础和前提，灯光因素是满足照明要求的关键，二者相辅相承，建筑环境影响并决定室内照明，室内灯光的运用又对创造室内环境气氛提供了条件，起到强化和补充的作用。因此，在建筑设计阶段处理好日照遮阳与自然采光，既是实现建筑节能的根本环节和重要措施，又是改善室内光环境的重要手段。
2.2.5 提高室内综合环境指标
室内的温度、热感觉、空气质量、工作日及员工的情绪都严重影响员工的工作效率。
2.3 提高建筑的节能减排指标
建筑节能主要分为被动式节能和主动式节能。被动式节能方面：自然通风、自然采光及高效的围护结构子系统设计在一定程度上可降低建筑本体能耗；主动式节能方面：余热回收（包括新风回收）、水泵及风机的变频调速、高效节能灯具、能源的梯级利用、能源的合理运营与管理等都需要认真考虑。例如，水泵的变频调速技术不仅应考虑水泵及风机的负荷变化情况，还应考虑变频技术会对电网产生一定的谐波冲击。
2.3.1 建筑节能技术的研究与应用
建筑节能技术包括：主动式节能技术的综合应用和被动式节能技术的综合应用。
2.3.2 新能源的开发利用
利用可再生能源可以减少或完全代替常规能源，达到节能减排的效果，是建造绿色建筑的一项重要内容。可再生能源的利用不仅要符合当地的气象条件，还应该根据实际情况综合考虑。例如，太阳能和风力发电技术的应用，不仅要考虑当地的太阳辐射强度、日照天数、风场分布等气象参数，还要考虑安装位置及建筑的美观要求。地源热泵系统的应用应考虑当地的地质条件及地下换热器的安装面积等。
2.4 现代化的智能建筑
无线网络系统实现公共领域全覆盖。信息化基础设施非常齐备，无线网络覆盖整个中庭等公共区域，可随时随地掌控世界资讯，轻松收集所需信息，使办公、会议、商务洽谈等更加便捷。
全面实现5A智能化系统。包括：设备管理自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）、通信自动化系统（CAS）、安全防卫自动化系统（SAS）和防火灾自动化系统（FAS）。同时配备24h电子监控、电子巡更，确保人身财产安全。
2.5 节能与经济性挂钩
新技术在其应用过程中难免存在一些不足。以太阳能技术为例，特别是太阳能光电技术，尽管运行费用可以忽略不计，但初投资却十分惊人。一般光电系统的单位产值造价在45元/W左右，假设1W的电灯照明1年，每天照明10h，大概可提供1×365×10÷1000=3.65kWh的电力。以1度电1.0元/（kWh）计算，功率为1W的普通照明年运行费用为3.65元。所以，与普通照明相比，使用太阳能照明系统的回收周期约为45/3.65=12.33年。
3 某商务大厦的绿色设计思路
某高层建筑，总建筑面积32424m2，主要包括：多功能厅、餐厅、活动室、游泳池、地下车库等，将其定位为一座具有时代特点的绿色建筑。
3.1 绿色技术
该项目从节地、室外环境到运营管理6个方面入手进行设计，所采用的绿色技术及产品见表1。
表1 某商务大厦绿色设计所采用的技术与产品
3.2 经济性分析
3.2.1 投资分析
该项目在估算时只对与绿色设计有关的设备及材料进行估价，采用单价与经验估算相结合的估算方法。各部分增加的费用估算（本文所涉及的费用均不包括土建、建材、税金、利润、建筑安装费及设备费用等与绿色建筑无关的费用）。通过估算，采用绿色技术的成本为1200元/m2～1500元/m2。
注：节能50%参数要根据建筑体形系数及窗墙面积比来确定围护结构的传热系数，但由于项目资料不全，资金投入也处于估算阶段，选取较优的参数进行对比。
3.2.2 经济性分析
应用绿色技术后，建筑围护结构的保温系统性能增加，照明系统的节能技术、智能化控制技术的应用等都进一步减少了建筑能耗，也提高了工作人员的工作效率及舒适度。
由此可知，采用冰蓄冷系统，造价增加1495-760=735元/m2，回收周期735/112=6.56年；采用VRV，造价增加1445-760=685元/m2，回收周期为685/102=6.72年。
通过分析和比较，一般采用新技术后，费用要增加650元/m2～750元/m2，运行费用节约100元/m2・y～120元/m2・y，回收周期约为5～7年。
4 结束语
总之，随着经济，环境，健康等诸多因素的迫切要求，绿色建筑正在迅速发展。绿色建筑设计首先应该以人为本，在保证舒适度的基础上应用节能技术并且绿色建筑是一个广泛的概念，绿色并不意味着高价和高成本不能单纯考虑绿色技术，还需考虑整体的经济性指标。在建筑领域里，我们呼吁更多的设计师投入到绿色建筑设计中，提倡各种建筑生态技术的应用，发展绿色建筑。
参考文献
【关键词】商务楼；节能建筑；设计思路
1.商务楼的主要特点
商务楼与住宅相比，有很多不同之处，受篇幅所限，本文仅从室外环境和能源分布两方面进行比较。
1.1室外环境
通常，商务楼会选址在较繁华的地带，在其施工及使用过程中会对周围产生较大的环境污染。所以，在设计过程中应该重点考虑和避免建筑布局或体形对周围环境的不利影响，特别需要避免对周围环境的光污染和对周围居住建筑的日照遮挡。同时，在施工过程中还应考虑防噪、防光、防污等问题，采取有效的控制扬尘、噪声、眩光等措施。
1.2能源分布
商务楼约50%～60%的能耗用于空调制冷与采暖系统，20%～30%的能耗用于照明系统。采暖空调能耗中，约20%～50%由建筑围护结构传热所消耗。而住宅建筑中，热工参数对建筑的整体能耗影响较大。
从时间分布情况看，办公楼人员、设备和照明的作息以及空调的运行时间比较有规律；从负荷分配来看，室内人员、设备及照明的发热量较大。所以，同样的围护结构，商务楼的冷负荷指标要大于住宅，热负荷指标要小于住宅。
2.商务楼的节能设计思路
2.1项目定位及地理环境
任何设计都需要明确的定位。在确定建筑的整体风格后，还应该分析建筑所在地的气象及地理位置特点，包括干球温度、相对湿度、风速分布、太阳辐射情况、周边环境质量、交通状况等。这些都是设计的基础数据，也是进行绿色建筑设计的必备内容之一，应该根据不同的项目制定不同的节能设计方案。
2.2高舒适度标准
商务楼室内的舒适度直接影响业主租赁房屋的市场情况。因此，在设计过程中可采用计算机模拟技术优化建筑形体，合理利用自然通风降低空调负荷，提高室内外舒适度与空气质量。
2.2.1室外环境质量设计策略
通过计算机模拟技术，对规划区气候作出合理评价，指导建筑布局设计，有效改善建筑布局，为最大效率地利用通风等自然力进行节能设计提供有力依据，在创造良好室外环境的同时达到降低空调与采暖能耗的目的。
2.2.2室内环境质量设计策略
室内环境质量控制包括：室内热环境的控制、室内风环境的控制、室内光环境的控制、室内声环境的控制、室内空气品质的控制等。利用CFD模拟软件对室内的PMV、PPD、温度、湿度及平均空气龄进行模拟分析，来判断室内的空气是否符合设计要求。
2.2.3加大室内自然通风效果
通过对室内自然通风效果进行模拟，合理调整优化建筑布局。通过合理开窗和室内布局有效引导自然通风，达到良好的自然通风效果，从而达到降低空调能耗，提高人体舒适度，改善室内空气质量的目的。在过渡季节尽量利用自然通风达到降低能耗的效果。
2.2.4加大室内天然采光效果
通过计算机模拟技术对室内自然采光进行模拟，提出合理的开窗形式和导光方法。在满足室内照度要求的前提下，最大限度地利用天然光，避免眩光，创造良好的室内光环境，降低全年照明能耗。
2.2.5提高室内综合环境指标
室内的温度、热感觉、空气质量、工作日及员工的情绪都严重影响员工的工作效率。
2.3提高建筑的节能减排指标
建筑节能主要分为被动式节能和主动式节能。被动式节能方面：自然通风、自然采光及高效的围护结构子系统设计在一定程度上可降低建筑本体能耗；主动式节能方面：余热回收（包括新风回收）、水泵及风机的变频调速、高效节能灯具、能源的梯级利用、能源的合理运营与管理等都需要认真考虑。例如，水泵的变频调速技术不仅应考虑水泵及风机的负荷变化情况，还应考虑变频技术会对电网产生一定的谐波冲击。
2.3.1建筑节能技术的研究与应用
建筑节能技术包括：主动式节能技术的综合应用和被动式节能技术的综合应用。
2.3.2新能源的开发利用
利用可再生能源可以减少或完全代替常规能源，达到节能减排的效果，是建造绿色建筑的一项重要内容。可再生能源的利用不仅要符合当地的气象条件，还应该根据实际情况综合考虑。例如，太阳能和风力发电技术的应用，不仅要考虑当地的太阳辐射强度、日照天数、风场分布等气象参数，还要考虑安装位置及建筑的美观要求。地源热泵系统的应用应考虑当地的地质条件及地下换热器的安装面积等。
2.4现代化的智能建筑
无线网络系统实现公共领域全覆盖。信息化基础设施非常齐备，无线网络覆盖整个中庭等公共区域，可随时随地掌控世界资讯，轻松收集所需信息，使办公、会议、商务洽谈等更加便捷。全面实现5A智能化系统。包括：设备管理自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）、通信自动化系统（CAS）、安全防卫自动化系统（SAS）和防火灾自动化系统（FAS）。同时配备24h电子监控、电子巡更，确保人身财产安全。
2.5节能与经济性挂钩
新技术在其应用过程中难免存在一些不足。以太阳能技术为例，特别是太阳能光电技术，尽管运行费用可以忽略不计，但初投资却十分惊人。一般光电系统的单位产值造价在45元/W左右，假设1W的电灯照明1年，每天照明10h，大概可提供1×365×10÷1000=3.65kWh的电力。以1度电1.0元/（kWh）计算，功率为1W的普通照明年运行费用为3.65元。所以，与普通照明相比，使用太阳能照明系统的回收周期约为45/3.65=12.33年。
3.某办公楼的节能设计思路
苏州圣力防爆电机有限公司办公楼、车间方案与建筑施工图设计，本工程在凤凰镇新区，镇上领导对办公楼的立面效果非常重视，根据甲方的要求，特意去甲方的上海的防爆电机有限公司参观，按照他们的功能与设备布置要求来设计办公楼与车间，在几个方案让甲方挑选一个最满意的方案，圆满完成了工程。
3.1绿色技术
该项目从节地、室外环境到运营管理6个方面入手进行设计。
3.2经济性分析
3.2.1投资分析
该项目在估算时只对与节能设计有关的设备及材料进行估价，采用单价与经验估算相结合的估算方法。通过估算，采用绿色技术的成本为2200元/m2～2500元/m2。
3.2.2经济性分析
应用绿色技术后，建筑围护结构的保温系统性能增加，照明系统的节能技术、智能化控制技术的应用等都进一步减少了建筑能耗，也提高了工作人员的工作效率及舒适度。
4.结论与启示
本文从室外环境及能源分布两方面对商务楼的主要特点进行了分析，提供了商务楼的主要节能设计思路，并以张家港市某商务楼工程为例，分析其所在地的地理位置、功能和特点，在此基础上提出适合该项目的绿色技术。通过分析，得出如下几点结论与启示：
（1）绿色建筑设计涉及广泛，不仅包含技术问题，还包含社会问题。
（2）绿色建筑设计要考虑当地的气象条件及地理位置，进而选择适宜的绿色技术。
（3）对于一些商业性的办公建筑，由于地理位置有限，是否大面积使用可再生能源要根据实际情况而定。
（4）通过对实例的经济性分析，采用绿色技术并不会增加太大成本，且回收周期一般为5～7年，相对于建筑使用寿命而言，经济效益比较明显。
（5）绿色建筑设计首先应该以人为本，在保证舒适度的基础上应用节能技术。
（6）绿色建筑设计不能单纯考虑绿色技术，还需考虑整体的经济性指标。
【参考文献】
