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居住空间照明节能优化模型与仿真

一、模型
传统照明系统的节能目标：

居住空间照明节能优化模型
1、建筑空间和照度的表述：空间的类型、空间功能、子空间划分、子空间

大小和空间特征、空间层次关系等应具体确认和表示。例如,生活空间X根据不
同区域（如卧室、厨房、客厅等）被分割成x1、x2和x3等，面积分成A1、A2
和A3等。
2、照明模式选择：光源和灯具的选择基于不同环境的空间类型和功能,

例如种类、色温、功率、数量和位置。根据节能需求，空间功率选为W1、W2
和W3等。
照明控制系统建模
（1）健康和舒适的评价目标：确定是否与国家照明健康和舒适目标,或不同标准
的各种各样的实验方法的指标一致。
找出空间比例：功能空间的状态变量和范围应根据子空间划分来决定。子空间的

比率应根据不同建筑的不同场合来定，如指标一致的。空间功能需在
某种模式下确定，例如空间在不同情况下的应用和子空间组合。例如居民楼的住
户希望在有客人时把大部分灯都打开，当看电影时把大部分灯都关掉，桌面上的
灯也仅留少数。
（2）运营模式控制策略：运行模式和控制策略包括连续光照、分级调光和现场
控制、独特控制,应根据照明方式确定[4]。控制策略在学期应表现出来的量化
控制方法。限制条件,应当发现达到目标的健康与舒适。
居住空间的能耗模型

在各种能耗因素中，常用LPD（光能密度）和能效价值。居住空间的功率
为W，

h是相应的照度值。在某些特定场所，比率是可以根据经验值确定的。
照明空间照明系统的获取、计算和控制
居室里的传感器可以实时获取各种状态参数。可以用一种智能控制算法来建
立节能优化，例如粒子群算法，神经网络和模糊控制。
二、单体建筑物的模型和仿真实例
为了方便建模与仿真研究，房屋建筑空间的例子应选为单体建筑,由三个子
空间的地方,一间客厅、一间厨房和就餐区。建筑空间的房间参数如图2所示,计

算平面图如图3。②是客厅,①是餐厅,③是厨房面积,x1、x2和x3三部分面积。

为了设备控制,根据照明要求，LED灯广泛应用于各个领域。传统的光源,
主要包括热辐射光源和气体放电光源,都是基于源的发光机制，用目前的照明材

料。由于其独特的发光机制,LED光源具有低能耗、高光效、寿命长等许多其他
优势。特别是,它的可调谐光尤其适合于智能照明控制系统。
灯具位置如图4所示。

因为房屋建筑结构简单，可见光与暗适应的需求，照明系数和显色性可以
忽略。照度要求和眩光应该考虑。
忽视,影响很小的指标和显色性等照度指标要求和照明系统节能的目标,三种
典型的情况分别是集:客厅、餐厅和派对场面。关闭某些灯具或调暗亮度实现节

能的目的,但不影响健康和舒适。根据经验和计算区域面积A1、A2、A3，子空
间的相应的计算照度值如表1所示。

根据现行总线控制在当前的电力市场的情况,循环控制回路照明可以轻易的

实现。施耐德电气所产的KNX/EIB产品已经应用于建筑空间。欧洲安装的EIB
总线是一个二线总线的完全分布式智能控制系统。它主要应用于控制照明系统、
盲系统，空调系统(如图5),也应用于火灾、安全等联动控制系统。[5]

KNXEIB总线能促进照明系统机设置和控制现场,并促进了测定光的不同场
景亮度。DIALux仿真软件是照明领域流行的软件。在DIALux的计算、仿真三
种模式的伪等色图和灰度照明如图6--图11。

三、基于仿真结果的分析
比较实验数据与国家标准，判断指数的照明舒适和能量守恒。表2、表3

显示了国家标准的平均照度和LPD照度。[6]

仿真数据分析：
表4显示了建筑空间的主要照度值计算结果。

客厅和派对场景下的实际能效值(W/m2/100lx)分别为3.11和2.90.它满足
平均照度要求,因为欢迎模式在建筑空间一般比较活跃。比起表2、表4、平均水

平照度值和LPD都适合。
在餐饮模式下餐桌上的平均照度计算为245lx,符合国家标准及功率密度
值。