光環(huán)境控制系統在被動(dòng)房中的應用

摘要：都市發(fā)展設計集團自主研發(fā)的被動(dòng)式光環(huán)境控制系統，采用人工智能智慧算法，基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺技術(shù)，控制外遮陽(yáng)百葉簾與工位燈聯(lián)動(dòng)運行，保證室內光環(huán)境健康舒適。本文以某辦公項目為例，闡明系統智慧節能的控制邏輯，論證其顯著(zhù)節能效果與未來(lái)市場(chǎng)潛力。

關(guān)鍵詞：光環(huán)境控制；遮陽(yáng)；照明；被動(dòng)式；辦公項目

在碳中和的背景趨勢之下，從高性能保溫、無(wú)熱橋節點(diǎn)、保溫門(mén)窗、氣密性到新風(fēng)熱回收設備的被動(dòng)房設計原則出發(fā)，建筑及暖通專(zhuān)業(yè)節能設計標準不斷提升，配套設備性能日趨高效。為使用者提供了健康舒適的室內環(huán)境。而建筑光環(huán)境作為工作生活中重要組成，其技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)拓展也隨著(zhù)大數據、物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代趨勢日益進(jìn)步成熟。在室內光環(huán)境智能控制領(lǐng)域產(chǎn)品主要由3種方式：

（1）總線(xiàn)控制，布設控制線(xiàn)，以分組群控的形式進(jìn)行總體人工控制；

（2）遙控控制，通過(guò)APP、遙控器、無(wú)線(xiàn)控制面板等方式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遠程人工控制；

（3）語(yǔ)音控制，通過(guò)智能家居物聯(lián)的方式，以語(yǔ)音指令來(lái)人工控制終端產(chǎn)品。

本產(chǎn)品系統理念是打破人工控制的場(chǎng)景束縛，實(shí)現真正的自主智能（圖1）。

圖1 系統架構理念

1.理念

公共辦公建筑中用電主要由暖通空調、照明、電器及其他構成。其中空調與照明能耗占大約70%。為了平衡建筑光熱環(huán)境舒適與節能的需求，一套被動(dòng)式人工智能光環(huán)境控制系統應運而生。

系列控制系統產(chǎn)品以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與云平臺大數據分析為框架，通過(guò)專(zhuān)家級人因智慧算法和用戶(hù)習慣自適應學(xué)習將遮陽(yáng)與照明有機聯(lián)動(dòng)，實(shí)現建筑光環(huán)境節能與舒適的最優(yōu)平衡。

2.產(chǎn)品系統

自主研制遮陽(yáng)管理系統與太陽(yáng)光譜線(xiàn)型燈，平衡自然采光與人工照明。與建筑師及遮陽(yáng)企業(yè)協(xié)作，旨在降低能耗同時(shí)營(yíng)造健康舒適的工作及生活空間。

百葉簾陽(yáng)光管理控制器，收集傳感器數據，集成陽(yáng)光追蹤算法，加入客戶(hù)習慣控制需求，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)云平臺整合計算，控制百葉簾智慧運行，遮蔽多余陽(yáng)光直射同時(shí)將散射光導入室內采光，并保持視野景觀(guān)通透。太陽(yáng)光譜線(xiàn)形燈內置控制算法芯片與環(huán)境感知探頭，搭配優(yōu)良的光學(xué)設計使上發(fā)光照亮空間，下發(fā)光照亮工作平面，營(yíng)造健康舒適的辦公環(huán)境。

適用于辦公、教育、醫療等高品質(zhì)公共空間，尤其對于被動(dòng)式超低能耗建筑項目，實(shí)時(shí)控制外遮陽(yáng)追蹤陽(yáng)光角度翻轉，最大限度利用自然采光，降低夏季空調能耗?？蓽p少照明能耗60% 以上，另外還能節省20%的取暖和制冷用電。

3.項目應用

系統在太倉超低能耗示范項目中應用于辦公、會(huì )議、展示等主要功能空間，采用智慧照明，依據人員占空狀態(tài)調節開(kāi)關(guān)，依據環(huán)境光照情況調整亮度，并能根據全天時(shí)序與室外天光色溫保持同步運行，智慧節能無(wú)需冗余手動(dòng)操作，實(shí)現智慧照明（圖2）。

圖2 系統架構理念

3.1 用電調節

3.1.1 各房間或場(chǎng)所照明功率密度值、統一眩光值、各功能區照度、照度均勻度、顯色指數滿(mǎn)足《建筑照明設計標準》GB 50034—2013 中的規定。本項目主要功能房間滿(mǎn)足照明功率密度現行值。

3.1.2 辦公室、會(huì )議室等室內區域采用自帶光感人感的照明燈具，與外遮陽(yáng)控制聯(lián)動(dòng)，依據環(huán)境光照，燈具自動(dòng)調整亮度，保證工作面500lx 照度恒定。并結合人員占空狀態(tài)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)，實(shí)現自然采光與人工照明的協(xié)調運行。

3.1.3 走廊區域采用光照傳感器來(lái)控制燈具的開(kāi)啟。

3.1.4 樓梯間和衛生間采用人體傳感器來(lái)控制燈具的開(kāi)啟。

3.2 遮陽(yáng)調節

項目建筑各朝向立面外窗所占面積較大，因此采用可控金屬百葉外遮陽(yáng)的形式。遮陽(yáng)的同時(shí)，阻隔熱量，引入陽(yáng)光，降低建筑夏季空調制冷負荷。外遮陽(yáng)使用面積占外窗總面積達80% 以上。建筑選用鋁合金外遮陽(yáng)百葉簾，配備基于物聯(lián)網(wǎng)的云平臺自動(dòng)控制系統，能夠做到在遮擋太陽(yáng)直射和眩光的同時(shí)將陽(yáng)光導入室內。

3.2.1 項目選用堅固穩定的外遮陽(yáng)設備，管狀電機控制80mm 寬鋁合金葉片運行，結合窗洞口嵌入安裝，方便施工利于維護。

3.2.2 采用無(wú)線(xiàn)智能控制系統，實(shí)時(shí)感知天氣陰晴、陰影遮擋、太陽(yáng)軌跡，自動(dòng)運行，無(wú)需冗余控制布線(xiàn)，大幅改善室內光熱環(huán)境。

3.2.3 系統配備極端天氣保護，在大風(fēng)、凍雨、火災等特殊情況下自動(dòng)將外遮陽(yáng)收起，保護設備使用壽命，同時(shí)不妨礙人員逃生疏散。

3.2.4 遮陽(yáng)控制系統基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺，遇到網(wǎng)絡(luò )波動(dòng)故障情況，自動(dòng)遠程報警，保證使用運行維護，營(yíng)造健康、節能、舒適的室內光熱環(huán)境。

4.展望

家用與商用光環(huán)境控制領(lǐng)域，存在一些問(wèn)題亟待解決，包括智能化程度不足、控制策略落后、遮陽(yáng)與照明缺乏互動(dòng)。公司自主研發(fā)的控制系統，正是切中上述問(wèn)題要害，積極對接主流物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

經(jīng)統計，人工智能光環(huán)境控制系統能夠降低建筑空調與照明運行能耗，潛力巨大。