光環(huán)境控制系統(tǒng)在被動房中的應(yīng)用

摘要：都市發(fā)展設(shè)計(jì)集團(tuán)自主研發(fā)的被動式光環(huán)境控制系統(tǒng)，采用人工智能智慧算法，基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺技術(shù)，控制外遮陽百葉簾與工位燈聯(lián)動運(yùn)行，保證室內(nèi)光環(huán)境健康舒適。本文以某辦公項(xiàng)目為例，闡明系統(tǒng)智慧節(jié)能的控制邏輯，論證其顯著節(jié)能效果與未來市場潛力。

關(guān)鍵詞：光環(huán)境控制；遮陽；照明；被動式；辦公項(xiàng)目

在碳中和的背景趨勢之下，從高性能保溫、無熱橋節(jié)點(diǎn)、保溫門窗、氣密性到新風(fēng)熱回收設(shè)備的被動房設(shè)計(jì)原則出發(fā)，建筑及暖通專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，配套設(shè)備性能日趨高效。為使用者提供了健康舒適的室內(nèi)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)拓展也隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代趨勢日益進(jìn)步成熟。在室內(nèi)光環(huán)境智能控制領(lǐng)域產(chǎn)品主要由3種方式：

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

（2）遙控控制，通過APP、遙控器、無線控制面板等方式進(jìn)行無線遠(yuǎn)程人工控制；

（3）語音控制，通過智能家居物聯(lián)的方式，以語音指令來人工控制終端產(chǎn)品。

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

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)理念

1.理念

公共辦公建筑中用電主要由暖通空調(diào)、照明、電器及其他構(gòu)成。其中空調(diào)與照明能耗占大約70%。為了平衡建筑光熱環(huán)境舒適與節(jié)能的需求，一套被動式人工智能光環(huán)境控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

系列控制系統(tǒng)產(chǎn)品以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與云平臺大數(shù)據(jù)分析為框架，通過專家級人因智慧算法和用戶習(xí)慣自適應(yīng)學(xué)習(xí)將遮陽與照明有機(jī)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)建筑光環(huán)境節(jié)能與舒適的最優(yōu)平衡。

2.產(chǎn)品系統(tǒng)

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

百葉簾陽光管理控制器，收集傳感器數(shù)據(jù)，集成陽光追蹤算法，加入客戶習(xí)慣控制需求，通過物聯(lián)網(wǎng)云平臺整合計(jì)算，控制百葉簾智慧運(yùn)行，遮蔽多余陽光直射同時(shí)將散射光導(dǎo)入室內(nèi)采光，并保持視野景觀通透。太陽光譜線形燈內(nèi)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(shè)計(jì)使上發(fā)光照亮空間，下發(fā)光照亮工作平面，營造健康舒適的辦公環(huán)境。

適用于辦公、教育、醫(yī)療等高品質(zhì)公共空間，尤其對于被動式超低能耗建筑項(xiàng)目，實(shí)時(shí)控制外遮陽追蹤陽光角度翻轉(zhuǎn)，最大限度利用自然采光，降低夏季空調(diào)能耗。可減少照明能耗60% 以上，另外還能節(jié)省20%的取暖和制冷用電。

3.項(xiàng)目應(yīng)用

系統(tǒng)在太倉超低能耗示范項(xiàng)目中應(yīng)用于辦公、會議、展示等主要功能空間，采用智慧照明，依據(jù)人員占空狀態(tài)調(diào)節(jié)開關(guān)，依據(jù)環(huán)境光照情況調(diào)整亮度，并能根據(jù)全天時(shí)序與室外天光色溫保持同步運(yùn)行，智慧節(jié)能無需冗余手動操作，實(shí)現(xiàn)智慧照明（圖2）。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)理念

3.1 用電調(diào)節(jié)

3.1.1 各房間或場所照明功率密度值、統(tǒng)一眩光值、各功能區(qū)照度、照度均勻度、顯色指數(shù)滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034—2013 中的規(guī)定。本項(xiàng)目主要功能房間滿足照明功率密度現(xiàn)行值。

3.1.2 辦公室、會議室等室內(nèi)區(qū)域采用自帶光感人感的照明燈具，與外遮陽控制聯(lián)動，依據(jù)環(huán)境光照，燈具自動調(diào)整亮度，保證工作面500lx 照度恒定。并結(jié)合人員占空狀態(tài)，自動開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自然采光與人工照明的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

3.1.3 走廊區(qū)域采用光照傳感器來控制燈具的開啟。

3.1.4 樓梯間和衛(wèi)生間采用人體傳感器來控制燈具的開啟。

3.2 遮陽調(diào)節(jié)

項(xiàng)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的形式。遮陽的同時(shí)，阻隔熱量，引入陽光，降低建筑夏季空調(diào)制冷負(fù)荷。外遮陽使用面積占外窗總面積達(dá)80% 以上。建筑選用鋁合金外遮陽百葉簾，配備基于物聯(lián)網(wǎng)的云平臺自動控制系統(tǒng)，能夠做到在遮擋太陽直射和眩光的同時(shí)將陽光導(dǎo)入室內(nèi)。

3.2.1 項(xiàng)目選用堅(jiān)固穩(wěn)定的外遮陽設(shè)備，管狀電機(jī)控制80mm 寬鋁合金葉片運(yùn)行，結(jié)合窗洞口嵌入安裝，方便施工利于維護(hù)。

3.2.2 采用無線智能控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)感知天氣陰晴、陰影遮擋、太陽軌跡，自動運(yùn)行，無需冗余控制布線，大幅改善室內(nèi)光熱環(huán)境。

3.2.3 系統(tǒng)配備極端天氣保護(hù)，在大風(fēng)、凍雨、火災(zāi)等特殊情況下自動將外遮陽收起，保護(hù)設(shè)備使用壽命，同時(shí)不妨礙人員逃生疏散。

3.2.4 遮陽控制系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺，遇到網(wǎng)絡(luò)波動故障情況，自動遠(yuǎn)程報(bào)警，保證使用運(yùn)行維護(hù)，營造健康、節(jié)能、舒適的室內(nèi)光熱環(huán)境。

4.展望

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

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，人工智能光環(huán)境控制系統(tǒng)能夠降低建筑空調(diào)與照明運(yùn)行能耗，潛力巨大。