★ 增強智慧照明系統，為建築物節省能源

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Klacci 凱樂奇智慧住宅解決方案
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瞭解如何利用新興的智慧照明技術，來降低能源消耗並增強建築自動化

內容分享目標

瞭解智慧照明系統控制的組成，以及它如何與建築物的其他方面整合。

辨識代碼要求的照明控制裝置，可以利用技術提供不僅僅是照明控制的不同方式。

認識到團隊協作對智慧照明控制，以按預期執行的重要性。

智慧照明見解

雖然智慧照明系統提供了許多好處，但其實施也存在相關挑戰，包括系統編寫程式、裝置連線、通訊協議，和對足夠網際網路頻寬的需求。

智慧照明系統提供先進的控制、自動化和資料驅動的決策能力，可以顯著降低能源消耗、提高舒適度和最佳化照明。

在每個專案開始時，重要的是要了解兩個主要的增強能源規範，即國際節能規範（IECC）和 ASHRAE 標準 90.1：低建築除外的建築能源標準，以及它們如何與建築城市採用的建築規範保持一致。這兩個程式每三年更新一次，最新版本是 IECC 2021，涵蓋住宅、商業、住宅和建築，以及 ASHRAE 90.1-2022，涵蓋四層以上建築的效率。兩者都為建築物制訂了最低能效要求。

根據專案預算、規模和目標，建築和工程設計團隊，應討論如何為整體建築外殼選擇最佳合規路線，照明和控制要求處於最前沿。

根據美國的說法，能源資訊管理局的商業建築能源消耗調查顯示，照明佔建築能源消耗的15%-20%，從長遠來看，降低這種能源消耗，可以節省數百萬美元。IECC 2021 和 ASHRAE 90.1-2022 的最新變化，現在對內部和外部空間的功率密度要求較低，引入了二級日光區、高階日光控制、額外的佔用感測器要求（包括使用佔用感測器的公共空間，和走廊的雙級照明控制）和基於時間的排程。

隨著智慧照明的進步，實現符合規範的設計現在提供了一個高效率的解決方案。智慧照明系統可以提供靈活性和可調整性，作為滿足 IECC 和ASHRAE 90.1 程式要求的關鍵推動因素。瞭解需要什麼將有助於設計師闡明照明文件上需要什麼，以展示如何控制空間。

近年來，隨著物聯網（IoT）的進步，智慧照明裝置和智慧感測器，徹底改變了我們與照明和建築環境的互動方式。智慧感測器正在透過運動、溫度、溼度和光強度等多種感測功能，改變照明控制環境，為建築物效能的全面概述提供資訊。授權設施經理建立策略排程、建築自動化和追蹤建築維護，可以幫助他們做出明智的決策，以提供舒適的工作環境。

根據西北太平洋國家實驗室進行的一項研究，物聯網和智慧照明系統的使用允許整合各種建築系統，並促進了約 29% 的節能。增加物聯網可調節性有幾個驅動因素，例如為建築物提供能夠應對內部和外部，環境變化的智慧基礎設施。

智慧照明系統的組成部分

在智慧照明系統中，有幾個組成和互連的裝置，它們一起工作，並根據系統和應用程式的複雜性，以多種方式進行配置。瞭解它們的工作方式和溝通，對於成功安裝適當的工作系統很重要。

圖1：網路照明控制支援優質照明，並提供醫院工作人員識別或定位物品所需的工具。禮貌：Certus — 圖1：網路照明控制支援優質照明，並提供醫院工作人員辨識或定位物品所需的工具。源自：Certus

以下是智慧照明系統中常見的組成。

雲/網路基礎設施：網路基礎設施確保了可以透過雲端連線訪問的智慧照明組成之間的穩定通訊。提供智慧照明系統的遠端連線和管理，允許使用行動應用程式，或基於網際網路的平台，從任何地方對其進行監控。
能源經理：使操作員能夠使用軟體報告，和監控能源消耗模式，追蹤成本或節省，並最佳化照明效率。
智慧照明閘道器：閘道器可以預處理來自多個裝置的通訊，以整合資料，然後將其傳送到基於雲的平台。閘道器要處理裝置之間的通訊，它必須辨識從感測器網路，到傳統通訊網路的協議對話。閘道器接收資料，從傳輸的協議中消化，然後將接收到的資料轉換為訊號和控制指令。智慧閘道器允許集中管理，以簡化各種裝置和第三方系統的整合，在一個保護傘下建立無縫通訊。
通訊協議：智慧照明系統的不同組成之間，交換的資料建立了通訊協議。商業用途的常見通訊協議包括 0-10 伏/脈衝寬度調製、乙太網供電、數位可定址照明介面、數位多路複用、藍牙和 Wi-Fi。請注意，不同的通訊協議在不同的通訊範圍、頻率和速度下執行。瞭解系統限制對於擴充智慧照明系統，以獲得最佳效能非常重要。
智慧照明控制器：這些裝置管理智慧燈具的控制和操作方式。這些控制器接收和傳輸從系統自動化，或使用者介面到控制夾具的訊號。
智慧燈具：配備整合感測器的 LED 燈具，可遠端控制，根據可程式參數調整光強度、軌道位置、Kelvin 溫度和功能。
智慧感測器：感測器根據環境和佔用情況接收和傳輸資料，提供即時資料。智慧感測器被設計為可升級韌體，適應不斷變化的通訊標準，並融合功能，以提供面向未來的基礎設施。
即時定位系統（RTLS）：一個能夠即時準確定位物品或人員的系統。RTLS 技術允許使用者透過工作站或行動應用 app 連線系統網路，以即時追蹤庫存、監控和定位資產或員工位置。

結合這些物聯網和相關聯網設備組成，智慧照明系統提供了先進的控制，並使用自動化和邏輯規則，來控制室內和室外照明。這種系統增強了對環境變化的響應方式，如一天中的時間、佔用率和感測器讀數。這永遠改變了建築物照明的實際使用，以促進其居住者的最佳化、舒適和福祉。

自動化照明控制

當前趨勢技術使用智慧照明控制，來自動化相互獨立控制的採光區域，並在整個建築中融入以人為本的照明。自然日光會觸發大腦產生血清素，減輕壓力，改善整體情緒。

康奶爾大學教授 Alan Hedge 的研究指出，日光會減少 84% 的眼疲勞和頭痛，減少 10% 的嗜睡。大多數工人 90% 以上的時間都在室內度過，因此提供儘可能多的自然光，對人類的體驗、生理和舒適度非常重要。

人工照明的藝術，可以控制自動調節色溫和光強度，這已被證明可以刺激一個人的晝夜節律。這可以提高生產力和情緒，提高能量並調節睡眠/清醒週期。透過使用智慧照明控制，可以對日常排程程式進行編程，以控制全天的照明，監控光照水準並相應地調整 LED 燈具。

表1：ASHRAE 90.1 2019和IECC 2018中各種醫療保健空間的內部控制要求摘要。來源：Certus

透過建築物的生命週期創造自動化，照明系統的日常調整可以為居住者提供更好的體驗，並提高整體福祉。深思熟慮的設計考慮，必須考慮到原始裝置製造商、夾具相容性、夾具調光和控制能力，以及照明如何根據空間和功能進行分組和控制。這些都是創造光線充足的環境，和使用者體驗的重要方面。

美國能源資訊管理局估計，2022 年，該國的照明消耗了 2130 億千瓦時的電力，佔美國能源消耗的 5%。根據所有部門和報告，供暖、通風和冷氣機（HVAC）佔商業建築能源使用的 44%。

建築系統控制

所有建築的兩個核心方面都圍繞著照明和熱舒適度。分析這些建築系統是如何控制的，是降低整體建築能源消耗的關鍵。預計到 2030 年，全球照明控制系統市場的適應成長，將達到 298 億美元，預計複合年成長率為 7.6%。能源浪費和碳排放量正在上升，因此，行業經理傾向於透過自動化使用節能照明解決方案。

智慧照明系統的一個重要組成部分，是在建築物內使用智慧感測器，這些感測器提供了資料和見解，為資料驅動的決策過程提供資訊。智慧感測器每分鐘對資料進行幾次取樣，全天彙編豐富的資訊。根據建築物的大小，工程師和業主可以同時接收和傳輸數千個感測器。分析和利用即時資料，來辨識環境變化和追蹤居住者活動，使系統能夠追蹤模式，並使用機器學習來增強建築最佳化。

不是每個空間都可以被同等對待。追蹤活動模式可以幫助辨識過度利用和不足的空間，就建築翻新、辦公室佈局、座位安排和房間安排，做出更明智的決策。它還提供了關於何時透過整合暖通冷氣機控制，調整加熱和冷卻的見解。其中許多感測器可以為每層生成視覺熱圖，這有助於設施經理瞭解哪些區域最繁忙，哪些區域使用最少。瞭解模式有必要控制居住者人群，並解決暖通冷氣機需求，以有效地加熱和冷卻整個建築的空間。

智慧照明整合

其他流行的第三方智慧照明整合，包括建築管理系統（BMS）、資產追蹤、尋路和安全控制，這可以提高員工的生產力，和平穩的建築營運。

工作場所應該是現代的，技術先進，以便能夠高效地工作。當新員工正在尋求資訊或人員，並且需要在建築物內找到各種物品時，情況尤其如此。在智慧照明系統中，使用 RTLS 技術可能會幫助員工連線系統資訊，以追蹤庫存、人員，並使用 RFID 辨識標籤定位共享裝置。員工徽章中使用了相同的 RFID 技術，在整個大樓內提供一定程度的連線控制，並監控整個大樓的位置。

BMS 控制被高度追捧，可以從一箇中心位置監控和控制各種整合系統。在這些智慧照明系統上，實現標準化的大型企業實體，可以透過 BMS 控制為整個企業園區提供覆蓋。視覺化概述可以幫助確定哪些資源可用，或需要哪些資源來更順利地營運，並最佳化業務的能源管理。隨著技術幫助解決常見的日常問題，智慧照明控制的適應性將繼續提高。因為企業重視時間，所以為員工提供高效的工作環境是關鍵。

在實施智慧建築系統時，設計師必須對系統架構有一定程度的瞭解，以便設計文件對系統效能和期望有明確性。在設計這些系統時，重要的是所有相關方都要瞭解，什麼是智慧照明系統以及專案的目標。這包括業主團隊、設計團隊、安裝承包商、供應商和終端使用者。這種合作的關鍵是安裝一個可連線、可用的完整系統，並在一天結束時，完成它打算做的事情。