摘要:基于傳統(tǒng)機房照明系統(tǒng)控制簡單、照度不足和燈具布局不合理等問題,提出了智能照明系統(tǒng)改造建議。將照明系統(tǒng)分為視頻照明模式、工作模式、手動模式和應急照明模式。根據(jù)實際工程案例,從實用性及安全性、可靠性及安全性、可維修性、年耗電量、年使用電費、年維護費、碳排放量以及回收期等方面,分析采用智能照明系統(tǒng)前后的經(jīng)濟效益,探析智能照明系統(tǒng)在機房應用的可行性,為建設綠色節(jié)能機房提供參考。
關鍵詞:智能照明;工作模式;經(jīng)濟效率;綠色節(jié)能機房
0、引言
隨著IT技術的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡信息化時代的到來,云計算在范圍內(nèi)大規(guī)模發(fā)展,但其高能耗、高費用、高污染等問題日益突出。機房用電主要包括照明用電、設備動力用電和空調(diào)用電三部分,其中設備動力用電和空調(diào)用電相是一種剛性需求。如果要減少機房能耗開銷和碳排放量,應從照明用電著手。由于老舊機房的照明系統(tǒng)為建設初期設計,因此后期機房使用和設備安裝過程中存在以下幾方面問題:(1)照明系統(tǒng)控制方式簡單,而機房燈具因視頻照明需要24h開啟,造成電量浪費嚴重;(2)照度不足,即機房中安裝了空調(diào)送風管路,使機房中上面一排的照明燈幾乎被*遮擋,下面一排的照明燈在風管與設備之間,光線有50%被遮擋;(3)部分燈具設置于設備上方,給通信設備安全運行帶來隱患;(4)燈具布局不合理,機房看起來雜亂無章。本文基于傳統(tǒng)機房照明系統(tǒng)控制簡單、照度不足以及燈具布局不合理等問題,提出了智能照明系統(tǒng)改造建議。將照明系統(tǒng)分成視頻照明模式、工作模式、手動模式和應急照明模式。通過實際工程案例,從實用性及安全性、可靠性及安全性、可維修性、年耗電量、年使用電費、年維護費、碳排放量和回收期等方面,分析采用智能照明系統(tǒng)前后的經(jīng)濟效益,探析智能照明系統(tǒng)在機房應用的可行性。
1、智能照明控制方式研究分析
根據(jù)現(xiàn)有的機房照明使用技術要求及實際使用需要,將照明系統(tǒng)分為四種工作模式,即視頻照明模式、工作模式、手動模式和應急照明模式。
1.1視頻照明模式智能控制
為了滿足機房中監(jiān)控系統(tǒng)的需求,視頻照明需保證機房24h不間斷照明,確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)嵤┯^察機房設備及安全狀況[3]。為了滿足機房視頻照明的工作需求,在機房中設計了獨立的視頻照明系統(tǒng)(約為照明系統(tǒng)的1/10),使用輪換模式進行工作,而輪換時間可以任意設計(0~999h)。正常工作狀態(tài)下,視頻照明系統(tǒng)中只有1/2或1/3的燈具工作。該工作模式的優(yōu)點如下:(1)節(jié)約了不低于50%的能源;(2)延長了燈具的使用壽命;(3)降低了照明系統(tǒng)故障率,提高了機房設備運行的可靠性。視頻照明模式智能控制系統(tǒng)如圖1所示。
1.2工作照明模式智能控制
由于視頻照明的存在,因此機房中的亮度*可以滿足一般安全日常檢查的需求。如果人員有在現(xiàn)場工作,工作人員到達工作區(qū)域后,該區(qū)域的燈具會自動開啟(為了確保有足夠的亮度,一般選用雙管日光燈)。工作完成后,人員離開120s(時間空調(diào))后,燈具會自動關閉,實現(xiàn)人來燈亮,人走燈滅。該控制方式具有以下優(yōu)點。(1)節(jié)約了不低于原系統(tǒng)80%的能源;(2)延長了燈具的使用壽命;(3)降低了照明系統(tǒng)故障率,提高了機房設備運行的可靠性。工作照明模式智能控制系統(tǒng)如圖2所示。
圖1視頻照明模式智能控制系統(tǒng)
圖2工作照明模式智能控制系統(tǒng)
1.3手動工作照明模式智能控制
智能照明系統(tǒng)中,手動控制的優(yōu)先級高。如果有大型檢修、割接、檢查等活動,需要機房的燈具全部開啟,此時只需達到手動功能即可。同時,為了防止智能系統(tǒng)發(fā)生整體或局部故障,其他意外因素導致智能失靈,可以使用手動控制功能開啟機房中任意區(qū)域的燈具。(1)使用手動功能時,所有的自動控制系統(tǒng)均被切除;(2)智能控制系統(tǒng)發(fā)生故障時,系統(tǒng)會自動將機房的照明系統(tǒng)局部或全部切換到手動開啟狀態(tài)。
1.4應急照明模式智能控制
應急照明系統(tǒng)是機房消防和安全的保證。機房開啟應急照明時,照度需不小于100lx,確保停電或消防報警時,人員及設備能夠穩(wěn)定工作。正常工作時,應急照明系統(tǒng)不工作(單管熒光燈為備用狀態(tài);雙管熒光燈的一支燈管為備用狀態(tài),另一支為正常工作狀態(tài)),防止因過度使用造成故障。為確保應急照明系統(tǒng)能滿足現(xiàn)場工作需求,一般選用雙管熒光燈。應急電源的引入方式有兩種,即熒光燈自帶應急電源和由電力機房UPS供電。
2、機房智能照明經(jīng)濟效益分析
以某網(wǎng)管機房為例,其裝設雙管燈具520套(1040支燈管),燈具處于常亮狀態(tài)(24h工作制)。普通明(T8)燈具雙管輸入功率為85W(燈管40W×2,整流器損耗5W),單位電價0.575元/(kW·h),100kW·h電=78.5kg碳排放量。假設有以下幾種條件。
一,普通照明。燈具每天工作24h,燈管使用壽命按5000h計算,需每8個月更換全部燈管,平均年更換燈管費用(每個T8系列40W燈管按10元計算);整流器使用壽命按10000h計算,每3年更換一批,每年更換整流器費用(每個整流器按24元計算)。二,LED智能照明。燈具每天工作24h,LED燈管使用壽命按8000h計算,需每60個月更換全部燈管;整流器使用壽命按10000h計算,每5年更換一批,每年更換整流器費用(每只整流器按30元計算)。三,智能照明系統(tǒng)改造費用約129萬元,主要包括智能照明控制系統(tǒng)、照明電源及控制系統(tǒng)、應急回路含蓄電池裝置及控制、LED燈具及應急組件、電源控制、保護及線纜、安裝及人工費和軟件及調(diào)試等費用[6-7]。照明系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析涉及實用性與安全性、可靠性與安全性、可維修性、年耗電量、年使用電費和年維護費等。采用智能照明系統(tǒng)前后的經(jīng)濟效益分析如表1所示。
3、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
安科瑞Acrel-Bus智能照明控制系統(tǒng),是基于KNX總線技術設計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術起源于歐洲,是在EIB、Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發(fā)展起來的,其中EIB(EuropeanInstallationBus,歐洲安裝總線)是該總線技術的主體。Acrel-Bus智能照明控制系統(tǒng)采用標準的2×2×0.8EIBBUS總線(即KNX總線)作為總線線纜,將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng),即可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制,又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論連接控制模塊數(shù)量達58000多個。安科瑞智能照明控制產(chǎn)品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制,特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。
產(chǎn)品介紹及選型
序號 | 產(chǎn)品分類 | 型號及對應名稱 | 主要功能 |
1 | 電源 | ASL100-P640/30 | 總線電源模塊,為KNX/EIB系統(tǒng)標準供電電源,該模塊可為與其在同一支線上的其他控制模塊進行供電。 該電源模塊輸入端接入普通的市電回路,輸出端使用KNX總線線纜將其他模塊接入系統(tǒng)中。該電源模塊不僅可以為總線提供電壓,耦合總線信號,并且監(jiān)測KNX/EIB/系統(tǒng)的電壓。另外該電源模塊還會提供一個30V的輔助直流電壓,為其他的外設(如觸摸屏幕、IP網(wǎng)關等)提供電壓。 |
2 | 開關驅(qū)動器 | ASL100-S2/16 | 該系列開關驅(qū)動器,有四路、八路、十二路三種型號可選擇。該模塊是用于對負載進行開關控制的驅(qū)動器,具有手動操作開關、開關延時設定、狀態(tài)反饋、總線電壓斷開和恢復后繼電器開關狀態(tài)的設定,還具有場景開關、閾值開關等功能。 |
ASL100-S4/16 | |||
ASL100-S8/16 | |||
ASL100-S12/16 | |||
3 | 調(diào)光驅(qū)動器 | ASL100-SD2/16 | 該系列0—10V調(diào)光驅(qū)動器,有兩路、四路兩種型號可選擇。該模塊既可以對負載進行開關控制,還可以輸出0—10V調(diào)光信號對具有0-10V調(diào)光接口的燈具進行調(diào)光,此外該模塊還可通過設置實現(xiàn)預設控制、場景控制功能。 |
ASL100-SD4/16 | |||
ASL100-TD2/5 | 可控硅調(diào)光驅(qū)動器,既可以對負載進行開關控制,還可以對支持可控硅調(diào)光的燈具進行調(diào)光此外該模塊還可通過設置實現(xiàn)預設控制、場景控制功能。 | ||
4 | 智能面板 |
ASL100-F1/2 | 該系列智能面板有一聯(lián)兩鍵、兩聯(lián)四鍵、四聯(lián)八鍵三種選擇。該系列面板使用標準接線端子和KNX總線線纜將面板接入系統(tǒng),無需額外的供電模塊。 該系列智能面板通過弱電控制強電,避免智能面板直接控制強電存在的危險。 該系列智能面板可通過區(qū)分按鍵短按長按并結合不同參數(shù)設置實現(xiàn)開關控制、調(diào)光控制、百葉窗控制、場景控制、數(shù)值發(fā)送控制等功能。 |
ASL100-F2/4 | |||
ASL100-F4/8 | |||
5 | 二合一傳感器 | ASL100-T2/BM | 該系列兩通道傳感器,分別探測人體移動(物體移動)和光照度,將感應的信號處理后傳遞給其他控制模塊(如調(diào)光驅(qū)動器、開關驅(qū)動器等)并實現(xiàn)相應的自動控制功能。 |
ASL100-T2/BR | |||
6 | 輸入模塊 | ASL100-DI4/20 | 干接點輸入模塊,通過外部輸入或(和)手動操作按鍵來控制驅(qū)動器的動作。該模塊自帶20V的DC輸入信號,因此無需外部電壓輸入,當檢測到外部干接點信號輸入時,模塊可根據(jù)功能設定向總線發(fā)送相應的報文。 該模塊的功能設定主要包括:四路開關信號,調(diào)光功能,窗簾功能,數(shù)值發(fā)送,場景控制,順序發(fā)送,計數(shù)功能,多重操作功能。 |
ASL100-WI4/230 | 濕接點模塊通過外部輸入或(和)手動操作按鍵來控制驅(qū)動器的動作。該濕接點模塊支持12V~230VACDC電壓輸入。當系統(tǒng)檢測到外部有源信號輸入時,模塊可根據(jù)預設功能向總線發(fā)送報文。 該模塊的功能設定主要包括:四路開關信號,調(diào)光功能,窗簾功能,數(shù)值發(fā)送,場景控制,順序發(fā)送,計數(shù)功能,多重操作功能 |
4、結論
機房智能照明系統(tǒng)改造不僅解決了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)控制簡單、照度不足和燈具布局不合理等問題,而且提高了機房照明系統(tǒng)的經(jīng)濟效益,增加了燈具的使用壽命,節(jié)約了電能,減少了碳排放量,提升了機房管理水平,符合綠色節(jié)能機房的要求。
參考文獻:
【1】楊曉敏.電力系統(tǒng)繼電保護原理及應用 [M]. 北京:中國電力出版社,2006.
【2】方曉然.智能照明系統(tǒng)在機房應用的可行性探析
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版