基於某老廠房智能照明監控係統改造方案分析

摘要：在國家政策支持及“雙碳目標"實施的大背景下，選用節能環保的照明設備替代傳(chuan) 統光源，積極采用智能化照明控製方式，已經成為(wei) 工業(ye) 照明節能的發展方向。本文以一棟老廠房照明改造項目為(wei) 例，對智能照明係統的選用，改造後的成果，經濟適用性等方麵進行分析。智能照明有望推動LED工業(ye) 照明行業(ye) 的快速發展。這定將有助於(yu) 國家早日實現“碳達峰碳中和"的重要戰略目標。

關(guan) 鍵詞：節能降碳；DALI控製係統；0-10V調光；智能控製；雙碳目標

0引言

隨著國家各行各業(ye) 的迅速發展，企業(ye) 和工廠的規模越來越大型化、多元化。照明係統在一個(ge) 項目中的占比不容小覷，照明能耗也是企業(ye) 日常工作能耗中非常重要的一部分。有數據顯示，隨著工業(ye) 照明產(chan) 品的使用需求不斷增長，工業(ye) 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背景下，如何有效降低工業(ye) 照明的能耗，成為(wei) 當今國內(nei) 節能減排的首要議題。在國家政策的扶持下，選用節能環保的照明設備，並積極采用智能化照明控製係統，已經成為(wei) 工業(ye) 照明節能的發展趨勢。

1老廠房照明節能改造必要性

1.1國家政策引導

國家發展改革委員會(hui) 同有關(guan) 部門印發《關(guan) 於(yu) 發布<重點用能產(chan) 品設備能效先進水平、節能水平和準入水平（2022年版）>的通知》（以下簡稱《通知》）。《通知》中明確指示，國有企業(ye) 要帶頭強化采購中的能效約束，積極采購先進水平能效照明產(chan) 品；鼓勵企業(ye) 優(you) 先選用先進能效照明產(chan) 品，開展節能降碳改造。支持綠色建築、超低能耗、近零能耗建築等提高先進水平能效照明產(chan) 品應用比例。

《通知》進一步規定，新建、改擴建項目不得采購使用能效水平低於(yu) 準入水平的照明產(chan) 品，優(you) 先采購使用能效達到先進水平的照明產(chan) 品。重點用能單位實施照明產(chan) 品設備更新換代和改造升級，依法依規淘汰老舊落後照明產(chan) 品。

1.2廠房照明現狀

目前待改造的老廠房內(nei) 照明燈具仍采用傳(chuan) 統金鹵燈，傳(chuan) 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形中浪費，不符合“節能減排、增產(chan) 減汙"的國家環境保護政策，現場現有照明狀況無法更好的滿足生產(chan) 工作需求，一定程度的開關(guan) 控製設備損壞，同時存在安全隱患。大量的熒光燈具和金鹵燈燈具含有汞及重金屬，對人體(ti) 易造成傷(shang) 害，同時也會(hui) 汙染環境，處理廢品時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(yan) 重，維護成本高，維護難度大，配件缺失，維護人員有限，照明質量缺陷的問題長時間得不到解決(jue) 。對全廠照明設備進行一次性升級改造更新，專(zhuan) 人維護，可根本解決(jue) 廠房照明缺陷問題，提高生產(chan) 質量。

（2）改造後采用經專(zhuan) 業(ye) 配光設計的工業(ye) LED燈具,通過智能化照明控製係統可二次節能50%-60%，有效降低非生產(chan) 用電量。燈具壽命延長，維護量減少，大大降低了生產(chan) 成本，節能效益明顯。

（3）原金鹵燈啟動時大電流衝(chong) 擊，嚴(yan) 重衝(chong) 擊已經老化的線路，啟動及再啟動時間可達3-8分鍾，都存在很大安全隱患。LED功率小啟動電流小，即開即亮，有效提高照明安全及線路的使用壽命。

（4）現場使用的是非三防燈具，防護等級低，進水進灰塵，燈具接線外露，固定粗暴，外殼老化損壞嚴(yan) 重等，改造後燈具統一為(wei) 具有防護等級的一體(ti) 式LED長壽節能燈具，長期有效解決(jue) 以上問題。

（5）有利於(yu) 規範化管理，統一解決(jue) 同一區域多種燈型問題。多種燈型既不便於(yu) 維護，也不便於(yu) 後期因燈具更換安裝規範簡單固定造成的不安全不美觀等問題。

2解決(jue) 方案

2.1燈具布置

廠房長115m，寬24m，燈具安裝高度15m。原有老舊燈具400w金鹵燈54隻，擬采用200w高天棚LED燈一對一替換原有燈具。設計照度300lx。

燈具布置見圖1

圖1燈具布置

等照度圖見圖2，平均照度值為(wei) 302lx，滿足設計要求。

圖2等照度圖

2.2 DALI控製係統

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

DAII係統主要由DALI燈具、外置調光驅動器或DALI燈具（內(nei) 置調光驅動器）、調光控製網關(guan) 、線路耦合器、DALI智能主機、係統電源、軟件係統、照明傳(chuan) 感器、調光麵板等。

圖3智能控製拓撲圖

圖4照明配電箱係統圖

2.3實現功能

（1）定時開關(guan) 燈功能：可按任意設置時間表實現自動開/關(guan) 燈。

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

（3）本地智能控製：在現場安裝智能觸摸屏，可實現一鍵開啟和調光控製，實現就地智能控製功能，也可在本地恢複為(wei) 自動運行狀態。本地智能控製的優(you) 先級高於(yu) 遠程智能控製。

（4）遠程控製功能：運行部門PC能對所控燈具遠程控製，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製，同一燈具可以同時編在不同組，比如遠程管理組、傳(chuan) 感器管理組、智能檢修控製管理組等。

（6）單燈故障自動報警：在某一燈具出現故障時，係統後台自動檢測並報警，屏幕顯示故障燈具信息，故障信息包括具體(ti) 位置信息、編碼信息。

（7）數據統計分析：加入智能表計後，具有（電流、電壓、功率、功率因數、電能量）電量自動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(wei) 例，改造前後能耗對比見表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）改造後一次節能年耗電量=改造後日能耗*250天=86.4*250=21600kWh;

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

（4）智能化後二次節能年耗電量=智能化日能耗*250天=51.84*250=12960kWh;

（5）二次節省年耗電量=改造前–智能化改造後=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(wan) 元）（電價(jia) 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(wan) 元

（2）智能化後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(wan) 元

3.3燈具質保七年節約電費（萬(wan) 元）

（1）一次節能年節省電費*7年=18.13萬(wan) 元

（2）智能化後二次節能年節省電費*7年=24.22萬(wan) 元54套燈具加上智能化控製係統的投資成本約為(wei) 7萬(wan) 元，由上述數據可見，經智能化節能改造後，節能降耗成果顯著。

3.4智能化係統的多元性

（1）照明環境的多樣性複雜性

隨著節能型光源的推廣，僅(jin) 僅(jin) 使用節能型光源、節能型照明設備已經不能滿足國家對節能降耗提出的更高要求。工業(ye) 環境針對工廠、倉(cang) 庫、物流等業(ye) 態工作的時間特點，根據企業(ye) 不同生產(chan) 工藝流程的空間特點；辦公環境針對辦公、會(hui) 議、休憩等情景，不同的時間段，不同的人員流動情況等，綜合考慮，結合現場實際情況，選擇*合適的智能照明控製方式，達到*優(you) 化的節能效果，並尋求投資與(yu) 回報的平衡。

（2）控製係統的適用性

目前市場主流的照明控製係統有可控矽調光、0-10V調光、DALI調光等，各有優(you) 缺點。可控矽調光：成本相對較低，無須額外布線，施工成本較低，燈具容易兼容。0-10V調光：調光效果好，調光驅動兼容性強，要增加一組信號線，對布線和施工接線要求較高。DALI調光：每個(ge) 燈具驅動具備地址碼，可實現同一回路內(nei) 單個(ge) 燈具的控製，但是燈具成本較高，布線時需多布一條DALI信號線，且後期燈具驅動若要更換需重新枚舉(ju) 驅動地址。在智能照明控製係統的選擇上，需根據業(ye) 主的需求和項目在時間與(yu) 空間上的整體(ti) 環境，對工作空間內(nei) 的光源進行分組、控製、管理。從(cong) 施工成本、設備成本、日後維護成本等角度綜合考量，滿足每個(ge) 項目的個(ge) 性化需求。

表1改造前後能耗對比

4安科瑞智能照明控製係統解決(jue) 方案

4.1概述

數據中心人流較少，麵積大，機房多，合理使用照明控製係統，通過感應控製做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決(jue) 照明用電。

係統在配電箱內(nei) 的模塊主要有總線電源、開關(guan) 驅動器、IP網關(guan) 、耦合器、幹接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控製現場的模塊主要有光照度傳(chuan) 感器、紅外傳(chuan) 感器和智能麵板。有人經過可以設定紅外感應控製亮燈，人離開後在設定的時間內(nei) 熄燈，智能麵板等手動控製設備，可實現自動控製、現場控製和值班室遠程控製相結合。

4.2智能照明係統硬件選型

5結語

本文以老廠房照明改造為(wei) 契機，從(cong) 技術實施、成本估算到優(you) 缺點描述等方麵簡單闡述了智能照明係統對於(yu) 工業(ye) 廠房的適用性。

智能照明將成為(wei) 工業(ye) 照明的發展方向。未來照明設備還將承載越來越多的功能，諸如圖像實時采集傳(chuan) 輸、環境溫濕度監測、人員感知定位識別、可燃氣體(ti) 濃度探測等。

在國家政策支持及“雙碳目標"實施的大背景下，我國工業(ye) 照明的節能降耗之路將成必然，這有望推動LED工業(ye) 照明行業(ye) 的快速發展。根據《工業(ye) 能效提升行動計劃》，到2025年，重點工業(ye) 行業(ye) 能效全麵提升，綠色低碳能源利用比例顯著提高，節能提效工藝技術裝備廣泛應用。鋼鐵、化工、有色金屬、建築等行業(ye) 能效達到水平，加大高效照明產(chan) 品及係統的推廣力度。這定將有助於(yu) 推進國家早日實現“碳達峰碳中和"重要戰略目標。

安科瑞侯文莉