基于常规照明系统的照明节能装置

《基于常规照明系统的照明节能装置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于常规照明系统的照明节能装置（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、照明设计及应用基于常规照明系统的照明节能装置收稿日期: 2008 ?09?04作者简介: 杨光(1963- ), 男, 工程师, 供配电技术负责, 研究方向为照明节能、 照明电器。杨 ? 光( 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 合肥 230029)摘? 要: 在公共照明场合中常规照明系统被广泛的应用。由于其固有的缺陷使得在这些场合长明灯 现象普遍存在, 浪费了大量的电能。文章结合常规的照明系统控制及实际照明现场情况, 设计和实施了开关灯照度分别独立可调的照明节能装置。经过实际应用, 此装置取得了良好的节能效果。 关键词: 常规照明系统; 照度独立可调; 照明节能装置The Energy-

2、Saving Unit about Illumination Based on Normal Lighting SystemYang Guang(TheNational Synchrotron Radiation Laboratory, University o f Science and Technology o f China, He Fei 230029)Abstract: Normal lighting system is used widely in public lighting. Because of its intrinsic defect, It causes the pro

3、blem of uninterrupted lighting universally and squander a large number of electrical energy. Based on normallighting system and situation, the article gives the design and appliance on energy- saving unit about illumina?tion. The unit has the function of separate adjustable set value of illumination

4、. The effect of energy- saving can be obtained by using the unit.Keywords: normal lighting system; separate adjustable set value of illumination; energy- saving unit about illumi? nation0 ? 引言在众多的工业及商业照明应用场合, 一方面常规的、 采用手动控制的照明系统的突出特点是: 使用 面广泛、 使用简单、 维护方便、 造价相对低等; 另一方面由此带来的不利影响是满足不同场合照明要求的 能力较差、 运行管理

5、不易到位、 长明灯现象经常出现, 以及由此带来的灯具损耗量大、 能源浪费严重等诸多的实际问题。 本文介绍的照明节能装置主要是基于对常规照明系统的一种有效的改良措施。通过与现有的手动操作的常规照明系统的组合来实现照明功能的多样 化,达到杜绝长明灯、 减少能源的无谓损耗、 提高灯具使用寿命的目的。1 ? 常规照明系统的特点现有的、 用途最为广泛的、 最具有代表性的常规 照明系统的特点归纳如下:( 1) 常规照明系统的构成具有最简单化和易用性,施工和安装方便快捷, 整体造价低廉, 使用维修 方便, 对设计、 施工及管理的技术要求较低;( 2) 在日常使用过程中, 照明灯具的工作与否?38?2008

6、年 12 月 ? ? ? ? ? 灯与照明? ? ? ? ? 第 32 卷第 4 期完全由管理者( 或使用者) 根据个人认知来判定, 采用手动机械开关( 如翘板开关) 进行操作, 人为的因素较多; (3) 对于公共照明场合, 往往存在着管理缺位的问题, 并由此造成常规照明系统的工作与使用场 合的要求不相一致, 比如, 晚上灯不亮, 白天灯长明。长此以往, 就造成能源浪费、 照明灯具过度耗费、 寿命锐减、 维修费用和维修量都加大等问题; (4) 简单的照明控制无法及时有效的满足在不同工作状态下的照明要求。比如, 夜间安防对最低 照度的要求、 在线运行设备巡视对一般照度的要求、设备检修改造对高照度

7、的要求等。2 ? 节能装置的原理与使用2. 1 ? 节能装置设计的考虑从实际应用的角度出发, 本节能装置的设计主 要是基于以下几种情况的考虑。2. 1. 1? 应用场合的实际条件 在公共照明应用中, 所面临的现场条件较为复杂。图 1 示出了较为典型的两种室内天然采光情况。从中可以看出: 对室内照度的要求高低, 照明灯 具的安装位置及走向, 手动控制灯回路的组别划分,有无体积高大设备、 柜体的遮挡, 以及天然采光条件的优劣等都将影响到实际的照明效果。图 1? 典型的现场示例表1 ? 常用场合照度范围编号使用场合Em(lx)参考平面2门厅、 休息室50- 200地面3操作间、 泵房200地面4控制

8、室300- 5000. 75 m 水平面5办公、 设计室300- 7500. 75 m 水平面6教室300- 7500. 75 m 水平面7会议室300- 5000. 75 m 水平面2. 1. 2? 光照度的设定范围室内照明光照度的设定范围可以参照 CIE 及国 家制定的相关标准( 参见表 1) 。不同的场合对照度的要求也不同, 需要的水平照度范围一般在 50 lx750 lx。对于需要进行较为精细操作的场合, 如控制室、 仪表间、 教室、 会议室等需要的照度较高, 否则将影响到设备的安全运行及正常使用。2. 1. 3? 照度探测头的安装位置 照度探测头的安装位置需要依据现场的条件来安排,

9、不能够一概而论, 主要依据是: ( 1) 对于无高大物体遮挡的自然光采光较好的房间, 为了获得较为准确的照度控制, 照度探测头的位置可以靠近窗户, 并且尽量避开被控制灯的灯光 直射, 防止对照度探测头的干扰, 同时将开灯照度( 室内天然光) 设定为需要开灯的下限值( 如150 lx) , 关 灯照度的设定需要避开灯光的影响( 如: 200 lx250 lx) , 并留有一定的余量;( 2) 对于有遮挡的房间, 为了获得较为准确的照 度控制, 照度探测头的位置需要靠近被照明区域相对照度最低的位置( 如图 1 中的阴影区) , 高度一般在 0. 75 m 1 m 左右, 尽量减少被控制灯点亮时灯

10、光直射对照度探测头的影响, 开灯照度与关灯照度的设定要求与上述 1) 中的相同, 可以仿照进行。 2. 1. 4? 照度检测单元的温度补偿照度检测元件选用与人眼对无然光响应曲线较为一致的 CaS 光敏电阻。由于 CaS 光敏电阻固有的特性使然, 需要对由其构成的检测桥路进行适当的温度补偿, 以减少由于使用环境温度的影响而造成的照度检测误差。2. 1. 5? 非常规状态的照明控制非常规状态是指, 无论是白天还是夜晚, 都需要照明灯具开启, 为此设置有手动开关K 来进行长亮?自动的功能切换, 以满足使用时的需要。2. 2? 节能装置的工作原理节能装置的工作原理框图见图 2所示。其设计特点和原理表述

11、如下:图 2? 节能装置工作原理框图2. 1. 1? 电路设计的特点电路设计的特点主要表现在以下方面: ( 1) 不改动原有的照明系统线路, 通过与原有KS的组合, 可以获得多种的照明方式, 以满足不同?39?2008 年 12 月 ? ? ? ? ? 灯与照明? ? ? ? ? 第 32 卷第 4 期的照明需求;(2) 采用独立的照度检测探头, 安装于适当的位置对室内照度进行准确的检测, 并且在检测电路 中采用温度补偿元件补偿, 减少由于使用环境温度的变化而引起的控制误差;( 3) 开灯、 关灯照度的双阈值设定, 相互间独立调节而不受牵制; (4) 设有长亮? 自动切换开关 K, 方便不同的

12、使用要求;( 5) 整个装置工作时的耗电约 1. 2W, 待机时的 功耗约 0. 6 W, 非常省电。2. 2. 2? 电路原理简介由图 2 所示, 电路主要由照度检测及补偿单元、逻辑比较控制单元、 延时执行单元和直流电源等构 成。简述如下:(1) 照度检测及补偿单元 ? 主要由 CaS 光敏电阻和温度补偿电阻构成。当外界的光照度变化,检测出电压信号并送至逻辑比较控制单元; (2) 逻辑比较控制单元? ? 一方面接收照度检测及补偿单元的信号, 并与预先的设定值进行比较,一但超出上? 下限设定值时电路将输出开灯? 关灯信 号给后面的单元; 另一方面还设有照度调整电阻和长亮? 自动控制开关 K;(

13、3) 延时防误及动作执行单元? 在动作执行单元的前端加有延时环节, 防止干扰而引起的误动。 当有开灯? 关灯信号时, 驱动执行元件动作, 使灯打开或关闭;(4) 直流电源? ? 为上述的各单元电路提供合 适的低压工作电源。2. 3. 3? 装置的安装与调试图 3? 安装接线示意图 3 给出了本节能装置的安装接线示意图( 图中示出的是采用 KS进行控制的三路常规照明系统) 。? ? 调试工作需要依据现场的条件来进行, 建议选择在晴天的傍晚时分。首先将原有照明灯的手动开关KS全部合上( 灯处于全开状态) , 并将节电装置的开? 关灯照度分别设定到最小? 最大, 等到自然光线变 暗需要开灯时( 可以

14、借助照度计来参考) , 将开灯照度设定值调大, 直到灯点亮为止, 然后调小关灯照度值到灯恰好关闭后, 再反向调节留有一定的余量( 差 值约 50 lx 100 lx) 。以上工作需要反复多次, 以便于找到最佳的设定点。2. 3? 节能装置的使用效果按照上述的思路设计制作了照明节电装置( 输 入电压 220 V, 可控制灯具负载为 20 A) , 并将其用于单位公共设备间低压配电室的照明控制( 原系统为人工手动操作, 处于长明灯状态) , 通过几个月实际运行来检验, 并选取了其中具有代表性 7 天的节 能运行情况, 详见表 2所列。表 2? 使用前后效果对比编号天气开灯时间( h)关灯时间(h)

15、节电效果1晴- 多云141041. 7%2晴- 多云13. 510. 543. 8%3阴15937. 5%4阴- 小雨14. 59. 539. 6%5少云121250. 0%6晴101458. 3%7晴- 多云111354. 2%? 注: 1. 改造前为 24 h 长明灯; 2. 节电器自耗电未计入。3 ? 结束语对于工业及商业等公共照明场合来说, 常规的采用手动调控的照明系统广泛存在着。基于原有照 明系统上的节能改造具有广大的应用范围和积极的节约意义。通过改造前后照明用电时间的对比, 可以看出改造后灯具的照明时间大大减少, 由此带来的益处是: 延长了灯具的有效使用时间、 节约了大量 的电能和配件检修更换费用, 具有广泛的实用价值。参考文献:1 ? 国家经贸委?UNDP ?GEF 中国绿色照明工程项目办公室, 中国建筑科学研究院. 绿色照明工程实施手册M .北京: 2003 年 11月2 ? 方大千. 电工速算手册M. 福州: 福建科学技术出版社2003年 4 月3 ? 曾保全. 当前照明电器中的常见问题 J . 电器应用.2005年, 24(2)?40?2008 年 12 月 ? ? ? ? ? 灯与照明? ? ? ? ? 第 32 卷第 4 期