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飞利浦张宇宁:办公室自然光最优利用方法与试验解析

2015-03-24 10:32
九一隐士
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  在智能照明领域,自然光的合理利用及以及自然光、遮阳系统与人工光的配合是个有趣的话题。本文是飞利浦(中国)投资有限公司张宇宁为描述我们的一些尝试和方法。

  1、平衡自然光与人造光

  通过先进技术平衡自然光与人造光,可以最大程度节省能源、提高室内舒适度。

  下图是欧洲的一个安装了智能照明控制系统和电动遮阳系统的成功合作典范,使得该建筑在完工以及随后的使用过程中降低了能耗。不仅如此,先进照明解决方案的应用也减少了该建筑的二氧化碳排放,这也符合项目业主的环境战略及其保护环境的制度。

  这个系统简单易懂、操作方便,在通过技术调节灯光以适应用户需求的同时,不仅能够为员工的办公空间提供舒适的照明效果,还帮助用户节省了能源。


  图1 Apator公司的智能办公楼

  类似的产品和解决方案在国内也并不鲜见,其基本原理是简单的,甚至是朴素的:尽可能多的利用自然光。在自然光过强或不足时,配合遮阳设备和人工光源进行调节,已达到目标区域的特定照度。

  本文从技术角度探索一个具体问题:控制精度。即,采用何种方法可以尽可能高的提高照度控制的精准度。

  一般来讲,作为照度控制的最主要依据,照度传感器安装在天花板上。而我们感兴趣的区域是人的办公区域,即办公桌面。按照一般的设计要求,办公环境下桌面照度应达到500lux。

  本文即以此作为设计的目标:动态调整自然光、遮阳设备(窗帘)和人工光源,使得特定的桌面照度保持500lux。

  下图是我们实验搭建的环境。

  其中,两个照度传感器分别用于采集室外照度的目标区域的照度,用做闭环控制的输入参数。放置于桌面的照度计作为校准设备,用于评估系统的精度,并不是系统中的设备。此外还有照明设备和遮阳设备的控制系统以及测试用的计算机。


  图2 实验搭建

  控制算法如图3所示:判断的输入条件为太阳光照度、桌面照度、灯光的亮度等级、窗帘的位置。输出为新的灯光亮度等级和窗帘位置。算法的目标是保持桌面照度恒定(500 lux)。


  图3 恒定照度控制算法

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