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技術文章

基于某老廠房智能照明監(jiān)控系統(tǒng)改造方案分析

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摘要:在國家政策支持及“雙碳目標"實施的大背景下,選用節(jié)能環(huán)保的照明設備替代傳統(tǒng)光源,積極采用智能化照明控制方式,已經成為工業(yè)照明節(jié)能的發(fā)展方向。本文以一棟老廠房照明改造項目為例,對智能照明系統(tǒng)的選用,改造后的成果,經濟適用性等方面進行分析。智能照明有望推動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現(xiàn)“碳達峰碳中和"的重要戰(zhàn)略目標。

關鍵詞:節(jié)能降碳;DALI控制系統(tǒng);0-10V調光;智能控制;雙碳目標

0引言

隨著國家各行各業(yè)的迅速發(fā)展,企業(yè)和工廠的規(guī)模越來越大型化、多元化。照明系統(tǒng)在一個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(shù)據(jù)顯示,隨著工業(yè)照明產品的使用需求不斷增長,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(jié)能減排力度的宏觀背景下,如何有效降低工業(yè)照明的能耗,成為當今國內節(jié)能減排的首要議題。在國家政策的扶持下,選用節(jié)能環(huán)保的照明設備,并積極采用智能化照明控制系統(tǒng),已經成為工業(yè)照明節(jié)能的發(fā)展趨勢。

1老廠房照明節(jié)能改造必要性

1.1國家政策引導

國家發(fā)展改革委員會同有關部門印發(fā)《關于發(fā)布<重點用能產品設備能效先進水平、節(jié)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(yè)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品;鼓勵企業(yè)優(yōu)先選用先進能效照明產品,開展節(jié)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水平能效照明產品應用比例。

《通知》進一步規(guī)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品,優(yōu)先采購使用能效達到先進水平的照明產品。重點用能單位實施照明產品設備更新?lián)Q代和改造升級,依法依規(guī)淘汰老舊落后照明產品。

1.2廠房照明現(xiàn)狀

目前待改造的老廠房內照明燈具仍采用傳統(tǒng)金鹵燈,傳統(tǒng)燈具缺陷頻繁出現(xiàn),不能有效穩(wěn)定運行。使一大部分耗電量在無形中浪費,不符合“節(jié)能減排、增產減污"的國家環(huán)境保護政策,現(xiàn)場現(xiàn)有照明狀況無法更好的滿足生產工作需求,一定程度的開關控制設備損壞,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,對人體易造成傷害,同時也會污染環(huán)境,處理廢品時需要額外的費用投資。

1.3改造成果

(1)現(xiàn)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,照明質量缺陷的問題長時間得不到解決。對全廠照明設備進行一次性升級改造更新,專人維護,可根本解決廠房照明缺陷問題,提高生產質量。

(2)改造后采用經專業(yè)配光設計的工業(yè)LED燈具,通過智能化照明控制系統(tǒng)可二次節(jié)能50%-60%,有效降低非生產用電量。燈具壽命延長,維護量減少,大大降低了生產成本,節(jié)能效益明顯。

(3)原金鹵燈啟動時大電流沖擊,嚴重沖擊已經老化的線路,啟動及再啟動時間可達3-8分鐘,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(xiàn)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,外殼老化損壞嚴重等,改造后燈具統(tǒng)一為具有防護等級的一體式LED長壽節(jié)能燈具,長期有效解決以上問題。

(5)有利于規(guī)范化管理,統(tǒng)一解決同一區(qū)域多種燈型問題。多種燈型既不便于維護,也不便于后期因燈具更換安裝規(guī)范簡單固定造成的不安全不美觀等問題。

2解決方案

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只,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302lx,滿足設計要求。

圖2等照度圖

2.2 DALI控制系統(tǒng)

DALI是“Digital(數(shù)字)Addressable(可尋找地址)LightingInterface(照明接口)字母的縮寫。DALI調光系統(tǒng)*大的特點是每個燈具都有獨立的地址,通過DALI系統(tǒng)軟件可以實現(xiàn)對每個燈具進行控制;可實現(xiàn)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(xiàn)單獨控制、任意分組控制,調光具有非常大的靈活性。在不降低照明質量的前提下,可根據(jù)生產辦公的時間、空間規(guī)律,針對性設計合理的照明控制方案,達到節(jié)能降耗的目的。

DAII系統(tǒng)主要由DALI燈具、外置調光驅動器或DALI燈具(內置調光驅動器)、調光控制網(wǎng)關、線路耦合器、DALI智能主機、系統(tǒng)電源、軟件系統(tǒng)、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(tǒng)圖

2.3實現(xiàn)功能

(1)定時開關燈功能:可按任意設置時間表實現(xiàn)自動開/關燈。

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

(3)本地智能控制:在現(xiàn)場安裝智能觸摸屏,可實現(xiàn)一鍵開啟和調光控制,實現(xiàn)就地智能控制功能,也可在本地恢復為自動運行狀態(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(jù)需要自由編組控制,同一燈具可以同時編在不同組,比如遠程管理組、傳感器管理組、智能檢修控制管理組等。

(6)單燈故障自動報警:在某一燈具出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)后臺自動檢測并報警,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(shù)據(jù)統(tǒng)計分析:加入智能表計后,具有(電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能量)電量自動分析功能和亮燈率統(tǒng)計分析、報警統(tǒng)計分析、單回路電能量統(tǒng)計分析等功能。

3節(jié)能分析

以54套燈具為例,改造前后能耗對比見表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)改造后一次節(jié)能年耗電量=改造后日能耗*250天=86.4*250=21600kWh;

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

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

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

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

3.2年節(jié)約電費估算(萬元)(電價按1.0元/度)

(1)一次節(jié)能年節(jié)省電費=一次節(jié)省年耗電量*1.0元=25920*1=2.59萬元

(2)智能化后二次節(jié)能年節(jié)省電費=二次節(jié)省年耗電量*1.0元=34560*1=3.46萬元

3.3燈具質保七年節(jié)約電費(萬元)

(1)一次節(jié)能年節(jié)省電費*7年=18.13萬元

(2)智能化后二次節(jié)能年節(jié)省電費*7年=24.22萬元54套燈具加上智能化控制系統(tǒng)的投資成本約為7萬元,由上述數(shù)據(jù)可見,經智能化節(jié)能改造后,節(jié)能降耗成果顯著。

3.4智能化系統(tǒng)的多元性

(1)照明環(huán)境的多樣性復雜性

隨著節(jié)能型光源的推廣,僅僅使用節(jié)能型光源、節(jié)能型照明設備已經不能滿足國家對節(jié)能降耗提出的更高要求。工業(yè)環(huán)境針對工廠、倉庫、物流等業(yè)態(tài)工作的時間特點,根據(jù)企業(yè)不同生產工藝流程的空間特點;辦公環(huán)境針對辦公、會議、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(xiàn)場實際情況,選擇*合適的智能照明控制方式,達到*優(yōu)化的節(jié)能效果,并尋求投資與回報的平衡。

(2)控制系統(tǒng)的適用性

目前市場主流的照明控制系統(tǒng)有可控硅調光、0-10V調光、DALI調光等,各有優(yōu)缺點??煽毓枵{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:每個燈具驅動具備地址碼,可實現(xiàn)同一回路內單個燈具的控制,但是燈具成本較高,布線時需多布一條DALI信號線,且后期燈具驅動若要更換需重新枚舉驅動地址。在智能照明控制系統(tǒng)的選擇上,需根據(jù)業(yè)主的需求和項目在時間與空間上的整體環(huán)境,對工作空間內的光源進行分組、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,滿足每個項目的個性化需求。

表1改造前后能耗對比

4安科瑞智能照明控制系統(tǒng)解決方案

4.1概述

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

系統(tǒng)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網(wǎng)關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈,人離開后在設定的時間內熄燈,智能面板等手動控制設備,可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。

4.2智能照明系統(tǒng)硬件選型

5結語

本文以老廠房照明改造為契機,從技術實施、成本估算到優(yōu)缺點描述等方面簡單闡述了智能照明系統(tǒng)對于工業(yè)廠房的適用性。

智能照明將成為工業(yè)照明的發(fā)展方向。未來照明設備還將承載越來越多的功能,諸如圖像實時采集傳輸、環(huán)境溫濕度監(jiān)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"實施的大背景下,我國工業(yè)照明的節(jié)能降耗之路將成必然,這有望推動LED工業(yè)照明行業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)《工業(yè)能效提升行動計劃》,到2025年,重點工業(yè)行業(yè)能效全面提升,綠色低碳能源利用比例顯著提高,節(jié)能提效工藝技術裝備廣泛應用。鋼鐵、化工、有色金屬、建筑等行業(yè)能效達到水平,加大高效照明產品及系統(tǒng)的推廣力度。這定將有助于推進國家早日實現(xiàn)“碳達峰碳中和"重要戰(zhàn)略目標。

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【5】邊疆.某老廠房智能照明改造方案分析.

【6】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.


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