老廠(chǎng)房智能照明監控系統改造方案分析

摘要：在國家政策支持及“雙碳目標"實(shí)施的大背景下，選用節能環(huán)保的照明設備替代傳統光源，積極采用智能化照明控制方式，已經(jīng)成為工業(yè)照明節能的發(fā)展方向。本文以一棟老廠(chǎng)房照明改造項目為例，對智能照明系統的選用，改造后的成果，經(jīng)濟適用性等方面進(jìn)行分析。智能照明有望推動(dòng)LED工業(yè)照明行業(yè)的快速發(fā)展。這定將有助于國家早日實(shí)現“碳達峰碳中和"的重要戰略目標。

關(guān)鍵詞：節能降碳；DALI控制系統；0-10V調光；智能控制；雙碳目標

0引言

隨著(zhù)國家各行各業(yè)的迅速發(fā)展，企業(yè)和工廠(chǎng)的規模越來(lái)越大型化、多元化。照明系統在一個(gè)項目中的占比不容小覷，照明能耗也是企業(yè)日常工作能耗中非常重要的一部分。有數據顯示，隨著(zhù)工業(yè)照明產(chǎn)品的使用需求不斷增長(cháng)，工業(yè)照明耗電量已占全國電力總消耗量的百分之十三。在國家強調加大節能減排力度的宏觀(guān)背景下，如何有效降低工業(yè)照明的能耗，成為當今國內節能減排的首要議題。在國家政策的扶持下，選用節能環(huán)保的照明設備，并積極采用智能化照明控制系統，已經(jīng)成為工業(yè)照明節能的發(fā)展趨勢。

1老廠(chǎng)房照明節能改造必要性

1.1國家政策引導

國家發(fā)展改革委員會(huì )同有關(guān)部門(mén)印發(fā)《關(guān)于發(fā)布<重點(diǎn)用能產(chǎn)品設備能效先進(jìn)水平、節能水平和準入水平（2022年版）>的通知》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《通知》）?！锻ㄖ分忻鞔_指示，國有企業(yè)要帶頭強化采購中的能效約束，積極采購先進(jìn)水平能效照明產(chǎn)品；鼓勵企業(yè)優(yōu)先選用先進(jìn)能效照明產(chǎn)品，開(kāi)展節能降碳改造。支持綠色建筑、超低能耗、近零能耗建筑等提高先進(jìn)水平能效照明產(chǎn)品應用比例。

《通知》進(jìn)一步規定，新建、改擴建項目不得采購使用能效水平低于準入水平的照明產(chǎn)品，優(yōu)先采購使用能效達到先進(jìn)水平的照明產(chǎn)品。重點(diǎn)用能單位實(shí)施照明產(chǎn)品設備更新?lián)Q代和改造升級，依法依規淘汰老舊落后照明產(chǎn)品。

1.2廠(chǎng)房照明現狀

目前待改造的老廠(chǎng)房?jì)日彰鳠艟呷圆捎脗鹘y金鹵燈，傳統燈具缺陷頻繁出現，不能有效穩定運行。使一大部分耗電量在無(wú)形中浪費，不符合“節能減排、增產(chǎn)減污"的國家環(huán)境保護政策，現場(chǎng)現有照明狀況無(wú)法更好的滿(mǎn)足生產(chǎn)工作需求，一定程度的開(kāi)關(guān)控制設備損壞，同時(shí)存在安全隱患。大量的熒光燈具和金鹵燈燈具含有汞及重金屬，對人體易造成傷害，同時(shí)也會(huì )污染環(huán)境，處理廢品時(shí)需要額外的費用投資。

1.3改造成果

（1）現有燈具老化及光衰情況嚴重，維護成本高，維護難度大，配件缺失，維護人員有限，照明質(zhì)量缺陷的問(wèn)題長(cháng)時(shí)間得不到解決。對全廠(chǎng)照明設備進(jìn)行一次性升級改造更新，專(zhuān)人維護，可根本解決廠(chǎng)房照明缺陷問(wèn)題，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

（2）改造后采用經(jīng)專(zhuān)業(yè)配光設計的工業(yè)LED燈具,通過(guò)智能化照明控制系統可二次節能50%-60%，有效降低非生產(chǎn)用電量。燈具壽命延長(cháng)，維護量減少，大大降低了生產(chǎn)成本，節能效益明顯。

（3）原金鹵燈啟動(dòng)時(shí)大電流沖擊，嚴重沖擊已經(jīng)老化的線(xiàn)路，啟動(dòng)及再啟動(dòng)時(shí)間可達3-8分鐘，都存在很大安全隱患。LED功率小啟動(dòng)電流小，即開(kāi)即亮，有效提高照明安全及線(xiàn)路的使用壽命。

（4）現場(chǎng)使用的是非三防燈具，防護等級低，進(jìn)水進(jìn)灰塵，燈具接線(xiàn)外露，固定粗暴，外殼老化損壞嚴重等，改造后燈具統一為具有防護等級的一體式LED長(cháng)壽節能燈具，長(cháng)期有效解決以上問(wèn)題。

（5）有利于規范化管理，統一解決同一區域多種燈型問(wèn)題。多種燈型既不便于維護，也不便于后期因燈具更換安裝規范簡(jiǎn)單固定造成的不安全不美觀(guān)等問(wèn)題。

2解決方案

2.1燈具布置

廠(chǎng)房長(cháng)115m，寬24m，燈具安裝高度15m。原有老舊燈具400w金鹵燈54只，擬采用200w高天棚L(fēng)ED燈一對一替換原有燈具。設計照度300lx。

燈具布置見(jiàn)圖1

圖1燈具布置

等照度圖見(jiàn)圖2，平均照度值為302lx，滿(mǎn)足設計要求。

圖2等照度圖

2.2 DALI控制系統

DALI是“Digital(數字)Addressable（可尋找地址）LightingInterface（照明接口）字母的縮寫(xiě)。DALI調光系統*大的特點(diǎn)是每個(gè)燈具都有獨立的地址，通過(guò)DALI系統軟件可以實(shí)現對每個(gè)燈具進(jìn)行控制；可實(shí)現對同一強電回路燈具、不同強電回路中的燈具進(jìn)行尋址，實(shí)現單獨控制、任意分組控制，調光具有非常大的靈活性。在不降低照明質(zhì)量的前提下，可根據生產(chǎn)辦公的時(shí)間、空間規律，針對性設計合理的照明控制方案，達到節能降耗的目的。

DAII系統主要由DALI燈具、外置調光驅動(dòng)器或DALI燈具（內置調光驅動(dòng)器）、調光控制網(wǎng)關(guān)、線(xiàn)路耦合器、DALI智能主機、系統電源、軟件系統、照明傳感器、調光面板等。

圖3智能控制拓撲圖

圖4照明配電箱系統圖

2.3實(shí)現功能

（1）定時(shí)開(kāi)關(guān)燈功能：可按任意設置時(shí)間表實(shí)現自動(dòng)開(kāi)/關(guān)燈。

（2）調光功能：可按任意設置時(shí)間表自動(dòng)調光，可根據不同區域分別設計傳感器（光控、雷達感應）實(shí)現0～100%全功率自動(dòng)調節。

（3）本地智能控制：在現場(chǎng)安裝智能觸摸屏，可實(shí)現一鍵開(kāi)啟和調光控制，實(shí)現就地智能控制功能，也可在本地恢復為自動(dòng)運行狀態(tài)。本地智能控制的優(yōu)先級高于遠程智能控制。

（4）遠程控制功能：運行部門(mén)PC能對所控燈具遠程控制，以及可對燈具重設編組方案和運行情景模式等。

（5）燈具自由編組：被控燈具應可以根據需要自由編組控制，同一燈具可以同時(shí)編在不同組，比如遠程管理組、傳感器管理組、智能檢修控制管理組等。

（6）單燈故障自動(dòng)報警：在某一燈具出現故障時(shí)，系統后臺自動(dòng)檢測并報警，屏幕顯示故障燈具信息，故障信息包括具體位置信息、編碼信息。

（7）數據統計分析：加入智能表計后，具有（電流、電壓、功率、功率因數、電能量）電量自動(dòng)分析功能和亮燈率統計分析、報警統計分析、單回路電能量統計分析等功能。

3節能分析

以54套燈具為例，改造前后能耗對比見(jiàn)表1。

3.1年耗電情況

（1）改造前年耗電量=改造前日能耗*250天=190.08*250=47520kWh;

（2）改造后一次節能年耗電量=改造后日能耗*250天=86.4*250=21600kWh;

（3）一次節省年耗電量=改造前–改造后=47520–21600=25920kWh;

（4）智能化后二次節能年耗電量=智能化日能耗*250天=51.84*250=12960kWh;

（5）二次節省年耗電量=改造前–智能化改造后=47520-12960=34560kWh。

（6）一次節能率=一次節省年耗電量÷改造前年耗電量=54.5%二次節能率=二次節省年耗電量÷改造前年耗電量=72.7%

3.2年節約電費估算（萬(wàn)元）（電價(jià)按1.0元/度）

（1）一次節能年節省電費=一次節省年耗電量*1.0元=25920*1=2.59萬(wàn)元

（2）智能化后二次節能年節省電費=二次節省年耗電量*1.0元=34560*1=3.46萬(wàn)元

3.3燈具質(zhì)保七年節約電費（萬(wàn)元）

（1）一次節能年節省電費*7年=18.13萬(wàn)元

（2）智能化后二次節能年節省電費*7年=24.22萬(wàn)元54套燈具加上智能化控制系統的投資成本約為7萬(wàn)元，由上述數據可見(jiàn)，經(jīng)智能化節能改造后，節能降耗成果顯著(zhù)。

3.4智能化系統的多元性

（1）照明環(huán)境的多樣性復雜性

隨著(zhù)節能型光源的推廣，僅僅使用節能型光源、節能型照明設備已經(jīng)不能滿(mǎn)足國家對節能降耗提出的更高要求。工業(yè)環(huán)境針對工廠(chǎng)、倉庫、物流等業(yè)態(tài)工作的時(shí)間特點(diǎn)，根據企業(yè)不同生產(chǎn)工藝流程的空間特點(diǎn)；辦公環(huán)境針對辦公、會(huì )議、休憩等情景，不同的時(shí)間段，不同的人員流動(dòng)情況等，綜合考慮，結合現場(chǎng)實(shí)際情況，選擇*合適的智能照明控制方式，達到*優(yōu)化的節能效果，并尋求投資與回報的平衡。

（2）控制系統的適用性

目前市場(chǎng)主流的照明控制系統有可控硅調光、0-10V調光、DALI調光等，各有優(yōu)缺點(diǎn)?？煽毓枵{光：成本相對較低，無(wú)須額外布線(xiàn)，施工成本較低，燈具容易兼容。0-10V調光：調光效果好，調光驅動(dòng)兼容性強，要增加一組信號線(xiàn)，對布線(xiàn)和施工接線(xiàn)要求較高。DALI調光：每個(gè)燈具驅動(dòng)具備地址碼，可實(shí)現同一回路內單個(gè)燈具的控制，但是燈具成本較高，布線(xiàn)時(shí)需多布一條DALI信號線(xiàn)，且后期燈具驅動(dòng)若要更換需重新枚舉驅動(dòng)地址。在智能照明控制系統的選擇上，需根據業(yè)主的需求和項目在時(shí)間與空間上的整體環(huán)境，對工作空間內的光源進(jìn)行分組、控制、管理。從施工成本、設備成本、日后維護成本等角度綜合考量，滿(mǎn)足每個(gè)項目的個(gè)性化需求。

表1改造前后能耗對比

4安科瑞智能照明控制系統解決方案

4.1概述

數據中心人流較少，面積大，機房多，合理使用照明控制系統，通過(guò)感應控制做到人來(lái)燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

系統在配電箱內的模塊主要有總線(xiàn)電源、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點(diǎn)輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現場(chǎng)的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過(guò)可以設定紅外感應控制亮燈，人離開(kāi)后在設定的時(shí)間內熄燈，智能面板等手動(dòng)控制設備，可實(shí)現自動(dòng)控制、現場(chǎng)控制和值班室遠程控制相結合。

4.2智能照明系統硬件選型

5結語(yǔ)

本文以老廠(chǎng)房照明改造為契機，從技術(shù)實(shí)施、成本估算到優(yōu)缺點(diǎn)描述等方面簡(jiǎn)單闡述了智能照明系統對于工業(yè)廠(chǎng)房的適用性。

智能照明將成為工業(yè)照明的發(fā)展方向。未來(lái)照明設備還將承載越來(lái)越多的功能，諸如圖像實(shí)時(shí)采集傳輸、環(huán)境溫濕度監測、人員感知定位識別、可燃氣體濃度探測等。

在國家政策支持及“雙碳目標"實(shí)施的大背景下，我國工業(yè)照明的節能降耗之路將成必然，這有望推動(dòng)LED工業(yè)照明行業(yè)的快速發(fā)展。根據《工業(yè)能效提升行動(dòng)計劃》，到2025年，重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)能效全面提升，綠色低碳能源利用比例顯著(zhù)提高，節能提效工藝技術(shù)裝備廣泛應用。鋼鐵、化工、有色金屬、建筑等行業(yè)能效達到國際水平，加大高效照明產(chǎn)品及系統的推廣力度。這定將有助于推進(jìn)國家早日實(shí)現“碳達峰碳中和"重要戰略目標。

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