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基于动态光照敏感调节的建筑节能照明方法研究

   2014-08-14 中国节能网3650
核心提示:  随着世界范围内的能源短缺,节能已经成为能源领域发展的一种必然趋势[1]。建筑照明是电力能源使用的一个主要途径,因此,需要利用节能方法
  随着世界范围内的能源短缺,节能已经成为能源领域发展的一种必然趋势[1]。建筑照明是电力能源使用的一个主要途径,因此,需要利用节能方法进 行建筑照明[2]。建筑节能照明,已经成为能源领域研究的主要课题,受到了诸多学者的关注[3]。现阶段,主要的建筑节能照明方法包括基于声控集成系统的 建筑节能照明方法、基于光照敏感算法的建筑节能照明方法和基于电力载波算法的建筑节能照明方法[4]。其中,最常用的是基于电力载波算法的建筑节能照明方 法[5]。但是,这些传统的方法不能根据实际光照条件随时改变,最终无法最大限度地节能[6]。建筑节能照明的应用范围十分广泛,因此受到了诸多专家的重 视,有着广泛的发展前景和实用价值。
  为了避免传统算法的弊端,提出了一种基于动态光调节的建筑节能照明方法。利用传感器采集建筑实际光照情况,选取合理的建筑照明模式,并建立建筑照明控制模型。实验证明,这种方法能够有效减少建筑照明的耗电量,取得了不错的效果。
  1动态光照敏感调节建筑节能照明方法
  1.1选取建筑照明设备的能耗模式
  为了得到建筑照明的能耗规律,需要建立一个照明设备的能耗模型。利用传感器,能够采集建筑中的光照条件信号。通过下面阐述的方法,能够将这些信号准确传递到建筑照明控制端,并根据实际情况,选取建筑照明模式。
  利用下述公式能够计算照明装置的网络地址。
  
  式中,Tp是建筑中全部照明装置的数量,Np是局域网络里覆盖范围参数,Ep是建筑照明区域面积参数。
  根据建筑照明装置网络地址,能够利用下述公式计算不同照明装置之间的距离:
  
  其中,建筑中照明装置的数量是f,照明装置数量极大值是Tpo。利用下述公式能够计算第个建筑照明装置的电压参数:
  
  利用下述公式能够计算建筑中照明装置的电流参数:
  
  利用下述公式能够得到建筑区域中任意照明装置的光照条件参数:
  
  根据上面的方法,能够将建筑中的光照条件传输到控制端,从而为建筑照明控制提供数据基础。根据建筑中的光照条件,能够获取建筑中的光照环境,则利用下述公式能够判断需要采取的建筑照明模式:
  
  根据上述公式可知,假设建筑中的光照非常好,则不需要使用建筑照明装置,依靠自然光就可以满足照明需求。假设建筑中的光照比较好,则使用低亮度的建筑 照明模式即可满足建筑的照明需求。假设建筑中的光照比较差,则需要使用中亮度的建筑照明模式才能满足建筑照明的需求。假设建筑中光照非常差,则需要使用高 亮度的建筑照明模式满足建筑照明需求。根据上面阐述的方法,能够选取合理的建筑照明模式,从而为建筑照明控制奠定基础。
  1.2建立建筑照明敏感性分析控制模型
  根据上面阐述的方法,能够为建筑选取合理的照明模式。而利用建筑照明控制模型,则可以实现照明模式的敏感性分析转换,其步骤如下所述:
  假设建筑照明装置中的电压参数是Uj,电流感应系数是l,电容参数是d,照明持续时间是T,则利用下述公式能够描述低亮度敏感性照明模式:
  
  利用下述公式能够描述这个照明模式变换过程中的电压敏感性变化情况:
  
  在使用中亮度照明模式时,照明装置中的输入电压敏感性被隔断了,需要使用保存的电压进行供电,因此能够利用下述公式描述中亮度敏感性照明模式:
  
  利用下述公式能够描述这个照明模式变换过程中的电压变化情况:
  
  利用下述公式能够描述高亮度敏感性照明模式:
  
  利用下述公式能够描述这个照明模式变换过程中敏感性变化,调节其中的电压变化情况:
  
  上述3种不同的照明模式的电压波形能够用图1进行描述。


  
 

根据上面阐述的方法,能够利用传感器采集建筑实际光照情况,根据敏感性变化,选取合理的电压照明模式。对电压进行变换处理,建立建筑照明控制模型。从而完成建筑节能照明。
  2实验结果分析
  利用传统算法进行建筑节能照明,不能根据实际光照条件随时改变,最终无法最大限度的节能。因此,提出了一种基于动态光照敏感调节的建筑节能照明方法。 利用传感器采集建筑实际光照情况,根据获得的电压在不同状态下的敏感性,选取合理的照明模式。对电压进行变换处理,建立建筑照明控制模型。从而完成建筑节 能照明。为了验证本文算法的有效性,需要进行一次实验。利用声控集成系统进行建筑节能照明,获取的
  实验结果如图2所示。
  


利用光照敏感算法进行建筑节能照明,获取的实验结果如图3所示。



 

利用电力载波算法进行建筑节能照明,获取的实验结果如图4所示。



 

利用动态光调节算法进行建筑节能照明,获取的实验结果如图5所示。
 


 

在上述4幅图像中,横轴是建筑照明装置数量,纵轴是单个建筑照明装置耗费的电力能源参数。通过对上述图像进行对比分析能够得知,利用动态光调节算法 进行建筑节能照明,单个建筑照明装置耗费的能源是最少的,从而有效降低了建筑节能照明消耗的电力能源。对实验数据进行整理分析,能够得到表1。
 


 

根据表1得知,利用动态光调节算法进行建筑节能照明,减少了建筑照明需要消耗的电力能源,取得了令人满意的效果。
  3结论
  本文提出了一种基于动态光敏感调节模型的建筑节能照明方法。利用传感器采集建筑实际光照情况,计算动态光照敏感系数,根据模型中光照敏感系数在不同供 电状态下的动态变化,选取合理的照明模式。对供电电压进行变换处理,优化建筑照明控制模型,从而完成建筑节能照明,取得了很好得效果,有很大的实用价值和 应用前景。
 
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