Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 6 декабря
 
 


Это интересно!

Новости

Итоги Форума и премии «Живая электроника России - 2016»


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

 

5 ноября

Cистемы управления освещением «Осрам» для решения задач энергосбережения

В последнее время перед инженерами-светотехниками и проектировщиками все чаще встают задачи создания осветительных установок с высокой энергоэффективностью, которые, кроме этого, предоставляли бы конечному пользователю максимальный комфорт и обладали простотой управления.



Р

ешение этих задач трудно себе представить без применения в инженерной практике систем управления освещением, благодаря которым можно или уменьшить световой поток источников света, в зависимости от дневного освещения и присутствия человека, или полностью отключить осветительную установку (ОУ). Принято считать, что успешное решение первой задачи позволяет уменьшить энергопотребление ОУ в пять раз, решение второй — в два. Оценки являются, конечно же, усредненными.
В офисных и административных зданиях затраты энергии на освещение могут составлять до 80% общих энергозатрат и применение систем управления приобретает в этих условиях особую актуальность. Далее на примере использования управляемых (диммируемых) электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) для люминесцентных ламп (ЛЛ) мы расскажем о системе компонентов OSRAM, позволяющих решать задачи создания энергоэффективных ОУ. В первой части статьи мы расскажем о системе компонентов для управления световым потоком ЛЛ и других источников света, во второй — о компонентах и датчиках, предназначенных для отключения ОУ или ее отдельных групп.
Энергосбережение в ОУ с управляемыми ЭПРА с люминесцентными лампами достигается благодаря тому, что при уменьшении светового потока ламп уменьшается и мощность системы «лампа+ЭПРА» как показано на рисунке 1.

Рис. 1. Зависимость мощности системы «лампа+ЭПРА» от светового потока ламп

Как видно из рисунка, мощность системы уменьшается прямо пропорционально уменьшению светового потока ламп. При уменьшении светового потока до 1% от номинального мощность системы составляет около 13% от номинальной. Данная зависимость является типовой, и нижний предел мощности системы может быть меньше или больше указанных на рисунке, в зависимости от типа ЭПРА. Отметим также, что для управления световым потоком люминесцентных ламп выпускаются специальные ЭПРА с возможностью управления (наиболее распространенными сигналами управления являются аналоговый 1...10 В и цифровой DALI — Digital Addressable Lighting Interface).
Если управление аналоговым сигналом 1...10 В и система компонентов для его осуществления достаточно хорошо известны проектировщикам и применяются уже несколько десятков лет, то компоненты с интерфейсом DALI появились несколько лет назад, и применение этой системы вызывает наибольшее число вопросов у инженеров.
Рассмотрим пример самой простой системы управления — управление ЭПРА DALI c помощью стандартного кнопочного выключателя — Touch DIM®. Tиповая схема показана на рисунке 2.

Рис. 2. Типовая схема управления Touch DIM©

Как видно из рисунка, один из двух входов управления DALI подключается к нулевому проводу, а другой — через исходно разомкнутую пружинную кнопку — к фазовому. ЭПРА распознает короткое нажатие на кнопку (менее 0,5 с) как сигнал включения/выключения, а длительное (более 0,5 с) — как сигнал уменьшения/увеличения светового потока. При использовании ЭПРА OSRAM серии QTi DALI … DIM с помощью двойного нажатия кнопки можно запомнить текущую яркость ламп — при последующем включении будет установлен именно этот уровень. Из-за проблем, связанных с возможной рассинхронизацией ЭПРА, количество одновременно подключенных ЭПРА ограничивается шестью приборами. Длина управляющих проводов не должна превышать 25 м (увеличение возможно с помощью трансформатора). Поскольку кнопки в исходном состоянии разомкнуты и работают по логике ИЛИ, возможна установка двух кнопок в разных частях помещения, чтобы обеспечить максимальное удобство управления. Для увеличения количества работающих по такой схеме ЭПРА до 64 необходимо применение повторителя сигнала DALI (DALI® Repeater), показанного на рисунке 3.

Рис. 3. Повторитель сигнала DALI Repeater

Вход DALI этого прибора подключается по схеме Touch DIM (см. рис. 2), а на выход можно подключить до 64 ЭПРА DALI. Возможно и каскадное включение повторителей. Таким образом, количество управляемых приборов можно наращивать для управления большими группами светильников.
Система управления Touch DIM® Radio (см. рис. 4) расширяет систему Touch DIM возможностью беспроводного управления.

Рис. 4. Система Touch DIM Radio

Система состоит из двухканального приемника сигнала Touch DIM® RС (Remote Control — дистанционное управление) с возможностью управления до 15 DALI ЭПРА по каждому каналу и пультов управления — настенного двухканального радиовыключателя Touch DIM WCU и/или ручного четырехканального радиопульта Touch DIM RMC, работающих на частоте 868,3 MГц. Последние устройства работают по технологии EnOcean (батарей питания не требуется) и совместимы с радиокнопками ряда других производителей, также использующих данную технологию. В системе можно задействовать до 30 радиокнопок или пультов. Дальность действия передатчиков в открытом помещении — до 100 м, через 2—3 стены — до 30 м.
Выключатель можно монтировать на любую гладкую поверхность, например на стеклянные перегородки.
Благодаря беспроводному управлению данная система наилучшим образом подходит для реконструкции уже существующих ОУ, когда прокладка проводов в стенах уже не представляется возможной. В программе компонентов управления существуют датчики освещенности и присутствия, предназначенные для совместной работы в системе Touch DIM, но в этом случае количество обслуживаемых датчиком ЭПРА не должно превышать четырех.
Наиболее полно возможности адаптивного управления освещением, в зависимости от присутствия человека и освещенности, реализованы в системе компонентов управления DALI® MULTI 3, конфигурация которой показана на рисунке 5.

Рис. 5. Система управления DALI® MULTI 3

«Сердцем» системы является устройство управления DALI® MULTI 3 (см. рис. 6).

Рис. 6. Устройство управления DALI® MULTI 3

К его выходу можно подключить до 32 ЭПРА DALI (расширение системы возможно с помощью DALI Repeater), а к входу — до четырех датчиков присутствия/освещенности, которые можно расположить в различных частях помещения. Выпускаются два вида датчиков — для встраивания в светильник и для монтажа в потолок. Кнопка позволяет включать/выключать ОУ и программировать параметры управления. Вместо стандартной кнопки можно применять устройство Touch DIM® RС, имеющее два электронных ключа. Таким образом, сочетание Touch DIM® RС и DALI® MULTI 3 позволяет реализовать простое беспроводное управление со всеми его преимуществами. Система DALI® MULTI 3 является модульной, и проектировщик может выбрать конфигурацию системы в зависимости от поставленной задачи и наращивать ее функциональность. Например, с помощью DALI® MULTI 3 возможно построение системы управления освещением в помещении с четырьмя группами светильников (каждая группа до 32 шт. и до четырех датчиков) с индивидуальными настройками каждой из групп. Это позволяет устанавливать недорогие системы управления для сравнительно больших офисных помещений со свободной планировкой и экономить при этом до 80% электроэнергии для освещения. За счет подключения четырех датчиков на одну группу достигается надежное распознавание присутствия в любом месте помещения. Система предполагает различные режимы работы, например «только контроль присутствия», «только контроль освещенности» или «включение только кнопкой».
В завершение первой части обзора хотелось бы отметить, что помимо ЭПРА DALI для ЛЛ могут применяться и другие компоненты для управления иными источниками света, например HTi DALI DIM (для управления низковольтными галогенными лампами) или OTi DALI DIM (светодиодными модулями).
На рисунках 7 и 8 показаны два устройства, также предназначенные для решения задач энергосбережения — MULTI ECO и DALI MULTI ECO.

Рис. 7. Устройство управления MULTI ECO

Рис. 8. Устройство управления DALI® MULTI ECO

Данные компоненты решают задачи управления группами светильников (до шести ЭПРА) в небольших помещениях. В сочетании с MULTI ECO, которое может только включать или выключать группу светильников, в зависимости от освещенности и присутствия, предполагается использование недорогих ЭПРА без возможности регулировки яркости светильников, что позволяет минимизировать начальные расходы на ОУ. Время выключения ОУ после выхода людей из поля обнаружения датчиков регулируется потенциометром, расположенным на корпусе прибора. Режим работы устройства выставляется с помощью DIP-переключателей. DALI MULTI ECO предполагает совместную работу с ЭПРА (или другими устройствами) DALI, что позволяет поддерживать освещенность на фиксированном уровне. Система компонентов, кроме исполнительного устройства, включает кнопку и комбинированные датчики присутствия и освещенности. Пример конфигурации системы с устройством управления DALI MULTI ECO показан на рисунке 9.

Рис. 9. Пример конфигурации системы DALI® MULTI ECO

Широкий спектр задач управления освещением внутри помещений (на лестничных клетках, в коридорах и т.д.) позволяет решать датчик освещенности и присутствия WALL SWITCH (см. рис. 10).

Рис. 10. Датчик WALL-SWITCH

Датчик имеет несколько режимов работы, выбор которых, а также настройка уровня освещенности и времени задержки (от 1 с до 30 мин.), осуществляется регуляторами, находящимися на корпусе прибора. Нагрузочная способность датчика WALL SWITCH при работе с активными нагрузками (лампы накаливания) составляет 2,3 кВт, а при работе с реактивными нагрузками (люминесцентные лампы) — 600 ВА, что, в зависимости от типа ЭПРА, позволяет подключать до 14 светильников. Дальность действия датчика WALL SWITCH составляет 8 м, а угол обзора — 180° в горизонтальном и 70° в вертикальном направлении, как показано на рисунке 11.

Рис. 11. Зона обнаружения датчика WALL SWITCH

Для работы в помещениях с высокими потолками наиболее оптимальным является применение датчика HIGH BAY (см. рис. 12).

Рис. 12. Датчик HIGH BAY

Этот датчик движения был разработан специально для решения задач энергосбережения в спортивных залах, складах, производственных помещениях и т.д. При попадании человека в зону действия датчика происходит автоматическое включение светильников. После выхода человека из зоны обнаружения датчика освещение автоматически выключается по истечении заданного времени. Время задержки отключения светильников варьируется от 30 с до 20 мин. и может быть изменено. Мощный электронный ключ датчика HIGH BAY, рассчитанный на ток 15 А, позволяет подключить на выход датчика, в зависимости от типа ЭПРА, до 15 светильников. Датчик HIGH BAY допускается монтировать на высоту до 13 м. При такой высоте установки диаметр зоны обнаружения под датчиком составляет 18 м. Для расширения зоны действия несколько датчиков можно включить параллельно. Зачастую подобная схема включения требуется для управления светильниками в складских помещениях. Отличительной особенностью датчика HIGH BAY является возможность изменения угла обнаружения. Типовая схема включения датчика HIGH BAY приведена на рисунке 13.

Рис. 13. Типовая схема работы ОУ с датчиком HIGH BAY

В тех случаях, когда проводится реконструкция существующих ОУ и прокладка проводов между датчиком и исполнительным устройством невозможна, оптимальным для решения задач энергосбережения может стать применение системы «датчик — исполнительное устройство» (SOLAR-SWITCH RC, см. рис. 14).

Рис. 14. Система компонентов SOLAR-SWITCH RC

SOLAR — датчик освещенности и присутствия, выполненный на базе технологии EnOcean, позволяющей отказаться от прокладки проводов, т.к. связь между датчиком и исполнительным устройством SWITCH RC осуществляется по радиоканалу. Система SOLAR-SWITCH RC обеспечивает включение и выключение одной группы светильников в зависимости от присутствия людей и уровня освещенности в помещении. Количество электронных пускорегулирующих аппаратов, которое может быть подключено к выходу SWITCH RC, зависит от типа применяемых ЭПРА (макс. 14 шт.). Система SOLAR-SWITCH RC поддерживает несколько режимов работы, в т.ч. полностью автоматический, при котором включение и выключение осветительной системы происходит без участия человека. При необходимости увеличения области обнаружения с одним исполнительным устройством SWITCH RC можно задействовать до 8 датчиков SOLAR. Типовая схема работы системы SOLAR-SWITCH RC приведена на рисунке 15.

Рис. 15. Типовая схема работы системы SOLAR-SWITCH RC

В зависимости от условий применения, датчик SOLAR может работать как от встроенных солнечных элементов (например, в холлах, офисах), так и от стандартных пальчиковых батареек (например, в коридорах, гаражах) типа ААА. Для работы датчика от солнечных элементов достаточно иметь в помещении уровень естественного освещения всего 50...100 лк. При использовании SOLAR в помещениях с недостаточным количеством уличного света или с полным его отсутствием (подвалы) одного комплекта батарей хватит на 5—7 лет работы датчика. Необходимо отметить, что ОУ с датчиками освещенности и присутствия позволяет сэкономить до 45% электроэнергии (По сравнению с недиммируемыми светильниками, в которых лампы работают в течение всего дня ).
В контексте энергосберегающих решений для офисного освещения нельзя не упомянуть и о датчиках, предполагающих использование аналогового сигнала управления 1...10 В. Один миниатюрный датчик освещенности DIM MICO, предназначенный для работы с управляемыми ЭПРА 1...10 В (см. рис. 16), может обслужить до 100 светильников.

Рис. 16. Датчик DIM MICO

Датчик DIM MICO подключается напрямую к управляющим входам ЭПРА и контролирует яркость светильников, в зависимости от уровня естественного освещения. Установка уровня освещенности осуществляется поворотным регулятором на корпусе датчика и может быть выставлена в диапазоне 15…800 лк. Менее функциональным является датчик DIM PICO (см. рис. 17), который имеет аналогичный принцип работы, но при этом может обслуживать только 10  светильников оборудованных ЭПРА 1...10  В, а для установки уровня освещенности используется поворотная диафрагма. В комплект каждого прибора входят две клипсы для крепления датчика непосредственно на люминесцентные лампы — Т8 (26 мм) и Т5 (16 мм).

Рис. 17. Датчик DIM PICO

Наиболее функциональным среди всех датчиков (1...10 В) компании OSRAM является DIM MULTI (см. рис. 18).

Рис. 18. Датчик DIM MULTI

Он является комбинированным датчиком освещенности и присутствия с возможностью управления яркостью ламп. Сенсор DIM MULTI подключается напрямую к светильникам, оборудованным ЭПРА 1...10 В, и увеличивает световой поток ламп ровно на столько, чтобы в помещении поддерживался заданный уровень освещенности. При достаточном количестве естественного света светильники в помещении отключатся автоматически и останутся в таком состоянии даже при появлении людей в помещении. Применение данного датчика позволит добиться максимального энергосбережения — 70% (По сравнению с недиммируемыми светильниками, в которых лампы работают в течение всего дня).
Во всех областях современной жизни управляемые системы освещения приобретают все более важное значение и позволяют снизить энергозатраты на величину до 80%. Область применения систем управления светом постоянно расширяется. Также расширяется и ассортимент компонентов управления, что позволяет решать задачи энергосбережения как для промышленных и общественных зданий, так и для домашнего освещения. Повышение светового комфорта, адаптация освещения к индивидуальным требованиям стали возможными благодаря техническому прогрессу последних лет, а современные электронные управляемые ПРА с интерфейсом DALI и 1...10 В, а также соответствующие компоненты управления и датчики позволяют создавать простые и недорогие осветительные установки для решения задач энергосбережения и повышения комфортности освещения.

Сергей Гвоздев-Карелин, к.т.н., руководитель отдела технических продаж ОАО «ОСРАМ».

 

Закончил в 1983 г. радиотехнический факультет Казанского авиационного института по специальности «Радио­электроныые устройства».
В компании ОСРАМ работает с 1999г.

Сергей Новожилов, специалист по техническому продвижению ОАО «ОСРАМ».

 

Закончил в 2006 г. Московский государственный институт электроники и математики по специальности «Электронное машиностроение».
В компании ОСРАМ работает с 2008 г.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Сергей Гвоздев-Карелин, к.т.н., руководитель отдела технических продаж ОАО «ОСРАМ»; Сергей Новожилов, специалист по техническому продвижению ОАО «ОСРАМ»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 
 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2016 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты