ledpha gioi-thieu-lighting-control 0969738871
TRANSCRIPT
.vn
- A PUBLICATION OF LEDPHA.COM -
CĂN BẢN VỀĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG
TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ TIỆN NGHI
LEDPHA.COM
Tôi biên soạn cơ bản dựa theo tài liệu Fundamental of Lighting Control do WattStopper phát hành, tham khảo thêm các tài liệu của Lutron Electronics., và có điều chỉnh, bổ sung, lược gọn sao cho dễ hiểu.
Với những ai còn xa lạ với khái niệm “Lighting Control”, Ebook “Căn bản về điều khiển chiếu sáng” này cung cấp cho bạn các nền tảng thiết thực nhất.
-KSOR NGUYÊN người biên soạn“2
.vnNỘI DUNG
Giới thiệu (trang 4)
Các Lợi Ích (trang 6)
Các Chiến Lược Điều Khiển Chiếu Sáng(trang 4)
Sản Phẩm Công Nghệ (trang 12)
Một Số Ví Dụ Ứng Dụng (trang 18)
Lời Kết (trang 27)
1
2
3
4
3
.vn
GIỚI THIỆU
MỤC 1
4
.LEDPHA.COM
VÌ SAO CẦN ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG?
Tiện nghi và Tiết kiệm Năng lượng
Có 2 bài toán được đặt ra, thứ nhất là sự khan hiếm năng lượng, thứ hai là nhu cầu giải trí và thẩm mỹ của con người ngày càng tăng.
Đối với việc chiếu sáng, bài toán thứ nhất đòi hỏi phải chiếu sáng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, bài toán thứ hai đòi hỏi áp dụng công nghệ kỹ thuật tiên tiến để ánh sáng “trình diễn” theo ý muốn. Đó chính là 2 động lực cơ bản để việc Điều khiển chiếu sáng (lighting control) được chú ý và phát triển, và đồng thời cũng là 2 mục tiêu căn bản.
Trong một tòa nhà, cùng với hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC) thì hệ thống chiếu sáng luôn là một trong 2 hệ thống tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Trung bình khoảng 20-40% năng lượng của một tòa nhà là giành cho chiếu sáng. Ở Mỹ và nhiều nước phát triển, việc triển khai hệ thống lighting control gần như là bắt buộc trong mọi tòa nhà thương mại. Tất nhiên với các hộ gia đình thì hệ thống lighting control cũng là một lựa chọn đáng giá.
5
.vn
CÁC LỢI ÍCH củaLIGHTING CONTROL
MỤC 2
6
.LEDPHA.COM
LỢI ÍCH THIẾT THỰC
Tiết kiệm năng lượng : đây có lẽ là lợi ích chính yếu và căn bản nhất. Trong một tòa nhà, triển khai lighting control có thể giảm thiểu năng lượng tiêu thụ cho việc thắp sáng lên đến 30%, giúp giảm năng lượng của toàn bộ tòa nhà lên đến khoảng 10% hoặc cao hơn.
Sự tiện nghi : lighting control là một hệ thống công nghệ cao, một hệ thống điều khiển tự động, do đó nó đem lại sự tiện nghi nhiều hơn cho con người. Việc chiếu sáng được tự động, được giám sát, được lập trình sao cho đem đến sự thoải mái cho con người.
Cung cấp thông tin : từ các bộ điều khiển kỹ thuật số, thông tin về trạng thái, thông số vận hành, quá trình hoạt động, điện năng tiêu thụ .v.v. liên tục được hiển thị, lưu giữ và truyền tải về các khu vực quản lý trung tâm của tòa nhà. Các thông tin từ đó được phân tích, giám sát và cải tiến hiệu quả của việc chiếu sáng.
Gia tăng hiệu năng làm việc : đây cũng là một lợi ích thú vị của hệ thống lighting control. Các nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa chiếu sáng sẽ giúp cho con người trong không gian sống làm việc hiệu quả hơn. Học sinh có thể gia tăng 26% của việc tiếp thu bài, hay là công nhân gia tăng gần 40% năng suất khi việc chiếu sáng kết hợp với ánh sáng ban ngày được triển khai hợp lý.
An ninh, an toàn : với hệ thống lighting control, các đèn thoát hiểm hay các khu vực bãi xe, hành lang, lối đi sẽ được giám sát và vận hành có chương trình, từ đó tăng cường khả năng an ninh cho khu vực người sinh sống.
7
.LEDPHA.COM
.vn
CÁC CHIẾN LƯỢCLIGHTING CONTROL
MỤC 3
8
LÀM CÁCH NÀO? BIỆN PHÁP RA SAO ĐỂ ĐẠT MỤC TIÊU?
Như đã trình bày ở trên, 2 mục tiêu và cũng là lợi ích trọng yếu nhất của hệ lighting control là : tiết kiệm năng lượng và tiện nghi. Vậy làm cách nào, và những biện pháp nào cần sử dụng để đạt được mục tiêu của lighting control ? Trả lời cho câu hỏi này ta có thuật ngữ Chiến lược điều khiển (control strategy). Hiểu đơn giản thì Chiến lược điều khiển là biện pháp, phương thức để đạt mục tiêu lighting control.
Các chiến lược điều khiển căn bản là :
1. Occupancy-based (Dựa theo việc có người sử dụng hay không): Chiến lược này sẽ bật hoặc tắt đèn tùy theo việc không gian phòng có người sử dụng hay không. Không phụ thuộc vào chu kỳ thời gian, cứ miễn có người trong phòng là mở đèn, không có người thì điều khiển tắt đèn.
2. Scheduled (Lịch trình) : Chiến lược này là cài đặt sẵn các chutrình tắt-mở khác nhau trong ngày cho từng khu vực riêng biệt. Ví dụ văn phòng làm việc sẽ tự động mở đèn từ 07:00 và tắt đèn lúc 19:00, hoặc là đèn đường sẽ mở 18:00 và tắt lúc 05:00.
3. Light level control (Điều khiển theo độ chiếu sáng) : chiến lượcnày sẽ hiệu chỉnh độ sáng của đèn theo nhiều cách để đạt được các mục tiêu chiếu sáng cụ thể và riêng biệt. Chiến lược này bao gồm các kiểu tinh chỉnh sau đây :
9
.LEDPHA.COM
● Daylighting (ánh sáng ban ngày) : khu vực chiếu sáng cónhiều ánh sáng ban ngày hoặc ưu tiên ánh sáng ban ngày.Ánh sáng đèn là phụ trợ và sẽ được bổ sung mức độ nhiềuhay ít tùy theo lượng ánh sáng ban ngày hiện có
● Task lighting (chỉnh sáng theo tác vụ) : mức độ sáng sẽ đượcchỉnh tùy theo loại tác vụ của người hoạt động trong khônggian chiếu sáng. Ví dụ trong phòng đọc sách, thư viện hayxưởng lắp ráp sẽ cần đến ánh sáng nhiều hơn shop bán hàngtạp hóa, phòng sinh hoạt công cộng…
● Lumen maintenance (duy trì quang thông) : chiến lược điềukhiển này xét thêm đến việc suy giảm độ sáng của đèn theothời gian sử dụng. Như vậy ban đầu đèn sẽ được chỉnh ở độsáng thấp và theo thời gian, độ sáng sẽ được chỉnh tăng lênđể đảm bảo quang thông của đèn trong khu vực chiếu sángvẫn duy trì không đổi.
4. Load shedding (cắt giảm tải) : cắt giảm tải là chiến lược điềukhiển trực tiếp giảm bớt tải chiếu sáng của các trang thiết bị tòa nhà để giảm tổng thể toàn diện lượng điện năng tiêu thụ , thường là ở các thời điểm tải lên đỉnh (giữa trưa).
10
.LEDPHA.COM
.vn
BẠN CẦN THÊM THÔNG TIN?
LUTRON là một công ty được thành lập từ năm 1961, nổi danh trên thế giới về các giải pháp Điều
khiển Chiếu sáng tiết kiệm năng lượng.
Hãy liên hệ Lutron Vietnam, các chuyên gia của chúng tôi luôn sẵn lòng hỗ trợ bạn.
LIÊN HỆ CHÚNG TÔ 0969738871I
11
.vn
SẢN PHẨM CÔNG NGHỆ
LIGHTING CONTROL
MỤC 4
12
DÙNG CÁC THIẾT BỊ NÀO?
Các thiết bị điện tử dùng trong lãnh vực điều khiển, tự động hóa có rất đa dạng, phong phú và nhiều tính năng cao cấp, phức tạp. Tuy nhiên, với hệ thống lighting control, để đạt được các chiến lược điều khiển cơ bản thì cần dùng đến các thiết bị sau:
Occupancy sensors (cảm biến có người) : Hiện nay có nhiều công nghệ mới để thực thi việc xác định xem khi nào thì có người ở trong phòng. Trong lãnh vực an ninh (security), các sensor loại này cũng rất phổ biến và dùng để xác định có người lạ đột nhập vào khu vực giám sát. Có 3 dạng thiết bị cảm biến có người thường gặp :
Cảm biến PIR [Passive Infra-Red] (Hồng ngoại thụ động) : Đúng như tên gọi, chữ “thụ động” để chỉ việc sensor PIR sẽ phản ứng với sóng hồng ngoại phát ra từ thân nhiệt và các chuyển động phát nhiệt. Bằng cách so sánh sự khác biệt về nhiệt của sóng hồng ngoại từ mặt đất với nguồn nhiệt từ con người, sensor PIR có thể xác định được trạng thái có người và sẽ gửi tín hiệu để mở đèn. Để vận hành chính xác, yêu cầu sensor PIR phải được đặt với góc nhìn thẳng, không có vật cản nhiệt giữa sensor và vùng cảm biến.
Chi tiết về nguyên lý hoạt động và chọn lựa loại cảm biến này, tôi đã có một bài viết trên blog cá nhân. Có thể tìm đọc ở địa chỉ sau:
http://i.lde.vn/pirbasic 13
.LEDPHA.COM
DÙNG CÁC THIẾT BỊ NÀO?
Cảm biến Ultrasonic (Siêu âm) : cảm biến này phát hiện sự hiện diện của người bằng cách gửi đi liên tục các sóng siêu âm theo nhiều hướng vào không gian cần kiểm soát, sau đó phân tích các sóng siêu âm phản hồi lại. Khi có người hay vật thế chuyển động, tần số và lượng thời gian đo đạc của sóng siêu âm sẽ phản hồi lại khác biệt, từ đó sensor sẽ gửi tín hiệu để mở đèn. Sensor loại này sử dụng tốt trong trường hợp không gian cần kiểm soát có sẵn nguồn nhiệt hoặc có vật cản nhiệt giữa sensor và vùng cảm biến mà sensor PIR có thể bị vô hiệu.
Cảm biến Dual (PIR + Ultrasonic) : để triệt để tận dụng ưu thế của 2 loại sensor kể trên, người ta cho ra đời loại sensor dual. Với loại này thì độ chính xác sẽ được nâng cao. Gần như chắc chắn có người và chuyển động của người sẽ kích hoạt đèn sáng. Các cảm biến dual có độ nhạy cao ngày càng phổ biến trong cả lãnh vực lighting control và security.
14
.LEDPHA.COM
DÙNG CÁC THIẾT BỊ NÀO?
Photo-sensitive sensor (Cảm biến nhạy quang) : cảm biến này chủ yếu dùng để đo độ sáng của ánh sáng tự nhiên ban ngày (daylight) hay ánh sáng ngoài trời. Các thiết kế mới chú trọng đến loại sensor quang này. Từ tín hiệu độ sáng ngoài trời do sensor gửi về, bộ xử lý trung tâm sẽ phân tích và điểu chỉnh độ sáng của đèn sao cho tối ưu, tận dụng được ánh sáng ngoài trời.
Timer (bộ định thời) : thiết bị này có lẽ khá thông dụng, không chỉ trong lãnh vực lighting control mà còn trong nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Chức năng timer đơn giản như một công tắc đóng mở theo một chu kỳ thời gian định sẵn. Timer có loại cơ, loại số và ngày nay nhiều timer còn có màn hình cảm ứng, giúp lập trình cài đặt các chu kỳ thời gian cực kỳ phong phú.
15
.LEDPHA.COM
DÙNG CÁC THIẾT BỊ NÀO?
Dimmer (Bộ giảm ánh sáng) : các dimmer có nhiều loại, từ loại cơ vặn tay cho đến dimmer điện tử bán dẫn cao cấp, từ loại nhỏ như ngón tay đến loại to như một tủ điện chính. Cơ bản chức năng của dimmer là làm giảm lượng điện đi qua đèn, dẫn đến giảm độ sáng đèn đúng theo yêu cầu , và đương nhiên giúp làm giảm điện năng tiêu thụ.
Load controller (Bộ điều khiển tải) : Các controller có thể coi là trung tâm của cả hệ thống lighting control. Controller tập trung các bo mạch điện tử, vi xử lý cùng nhiều linh kiện bán dẫn, linh kiện điện, các terminal đấu nối…v.v. Các dãy đèn và sensors, timer…đều kết nối về controller. Từ controller các tín hiệu sẽ được xử lý, phân tích và gửi đi đến các đèn để điều khiển bật/tắt, sáng/mờ, thay đổi màu sắc…Một số bộ controller còn có thể tích hợp khả năng điều khiển nhiều hệ thống khác của tòa nhà như HVAC, security…
16
.LEDPHA.COM
DÙNG CÁC THIẾT BỊ NÀO?
User panel (thiết bị tương tác người dùng) : hệ thống chiếu sáng thông thường dùng các công tắc đóng/mở đơn giản. Với lighting control, các công tắc này được thay bằng user panel cao cấp hơn, có thể gồm nhiều nút bấm chức năng, cũng có thể có màn hình cảm ứng để điều khiển. Người dùng sẽ không chỉ còn bị giới hạn trong việc bật/tắt đèn.
Network and Integration device (thiết bị nối mạng và tích hợp) : ngày nay trong một tòa nhà nhiều hệ thống kỹ thuật người ta đang hướng đến việc quản lý tập trung, liên kết các hệ thống riêng này thành một thể thống nhất. Chính vì thế lighting control cũng được phát triển theo hướng ứng dụng thiết lập mạng và tích hợp vào hệ thống quản lý tòa nhà cùng với nhiều hệ thống khác. Đây là một đặc trưng hiện đại và cũng là ưu điểm của lighting control so với hệ thống thông thường. 17
.LEDPHA.COM
.vn
ỨNG DỤNGGIẢI PHÁP
LIGHTING CONTROL
MỤC 5
18
SỬ DỤNG Ở ĐÂU?
19
.LEDPHA.COM
SỬ DỤNG Ở ĐÂU VÀ RA SAO?
A- Chiến lược điều khiển dựa theo việc có người sử dụng hay không (Occupancy-based) :
Ứng dụng 1 : Văn phòng cá nhân, phòng làm việc nhỏ trong một tòa nhà thương mại
Tình huống : Người dùng phòng là một quản lý, vị này thường xuyên rời phòng trong thời gian 15-30 phút, có khi là 1-2 tiếng để họp và gặp gỡ khách hàng. Ngoài ra cũng thường xuyên trong ngày có nhân viên trực thuộc ra vào văn phòng để gửi tài liệu (thời gian ngắn).
Thiết bị điều khiển : Cảm biến hồng ngoại PIR, kèm chức năng có nút bật “ON bằng tay” (Vacancy Mode hay Manually On)
Phân tích : Trong một tòa nhà lớn, hệ thống quản lý năng lượng sẽ điều khiển đèn theo chu trình đặt sẵn và áp dụng trên diện rộng (ví dụ tất cả đèn trong khu vực sẽ sáng từ 07:00 đến 18:00). Việc trang bị thêm cảm biến hồng ngoại PIR trong phòng riêng sẽ tối ưu hóa việc tiết kiệm điện năng khi không có người trong phòng. Chức năng nút bật “ON bằng tay” (Vacancy Mode) dùng để tối đa hóa việc tiết kiệm trong trường hợp nhân viên chỉ tạt ngang vài giây vào phòng để gửi tài liệu. Khi đó nếu kích hoạt Vacancy Mode thì dù có người đèn vẫn không sáng.
20
.LEDPHA.COM
SỬ DỤNG Ở ĐÂU VÀ RA SAO?
A- Chiến lược điều khiển dựa theo việc có người sử dụng hay không (Occupancy-based) :
Ứng dụng 2 : Lớp học
Tình huống : Một lớp học sẽ có nhiều khoảng thời gian không sử dụng trong ngày, như giờ ăn trưa, ra chơi giữa tiết học…Trong lớp cũng có nhiều hoạt động, có khi thì là học nhóm đông với nhiều vận động, cũng có khi chỉ riêng lẻ, dạy kèm một vài học sinh với hầu như không có vận động gì đáng kể.
Thiết bị điều khiển : Cảm biến Dual (kết hợp hồng ngoại PIR và sóng siêu âm ultrasonic)
Phân tích : Sử dụng cảm biến Dual để tắt mở đèn sẽ giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể trong những lúc lớp học không sử dụng. Nó sẽ đảm bảo là mọi đèn sẽ được tắt sau khi tan học. Việc chọn cảm biến Dual sẽ giúp thích ứng với các mức độ vận động khác nhau của học sinh trong một lớp học. Nó sẽ tránh báo sai, báo giả khi lớp học yên tĩnh hoặc ít người (đèn tắt do PIR nhận ít bức xạ hồng ngoại) hay khi có gió đưa vật lạ vào lớp (ultrasonic tự mở đèn)
21
.LEDPHA.COM
.vn
BẠN CẦN GIẢI PHÁP CHUYÊN NGHIỆP?
Công ty Liên Dương (LDE) sở hữu một đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp, nhiều năm kinh nghiệm trong lãnh vực điều khiển thông minh, tự động hóa, an
ninh, viễn thông và mạng máy tính.
Điều Khiển Chiếu Sáng và Chất Lượng Không Khí (IAQ) là những thứ chúng tôi tinh thông.
LIÊN HỆ CHÚNG TÔI
HTTP://WWW.LEDPHA.COM
CALL : 0969738871 EMAIL:
SỬ DỤNG Ở ĐÂU VÀ RA SAO?
B- Điều khiển theo lịch trình :
Ứng dụng : siêu thị và khu vực bán lẻ trung tâm thương mại
Tình huống : các trung tâm này sẽ được sử dụng làm việc theo từng quãng, ví dụ từ 04:00 đến 09:00 là thời gian cho người bán vào siêu thị chuẩn bị quầy và trữ hàng hóa, sau đó từ 09:00 đến 22:00 là thời gian khách hàng vào trung tâm tham quan mua sắm, tiếp đó là khoảng thời gian ngắn 1-2 tiếng để các nhân viên và kế toán thu dọn và tổng kết kinh doanh ngày.
Thiết bị điều khiển : các tủ điều khiển chiếu sáng tập trung và được nối mạng với nhau. Hệ thống này còn phải được kết nối với hệ thống an ninh (security). Ngoài ra còn cần có cảm biến ánh sáng ban ngày (photosensor) và cả cảm biến PIR bật tắt đèn các nhà kho.
Phân tích : Một trong những vấn đề quan trọng nhất đối với các trung tâm bán lẻ đó là việc các hệ thống kỹ thuật có vận hành ổn định và tiện nghi hay không. Việc chiếu sáng được lập trình có lịch trình sẽ giúp cho nhà quản lý phân bổ hợp lý các trách nhiệm bảo trì, từ đó tối thiểu hóa lượng năng lượng tiêu thụ cho chiếu sáng khi không cần thiết. Bên cạnh đó, việc kết nối giữa hệ thống chiếu sáng và an ninh cũng làm tăng thêm độ an toàn cho nhân viên và cho các quầy hàng. Ví dụ như khi có sự xâm nhập trái phép, hệ thống an ninh sẽ gửi tín hiệu về tủ điều khiển chiếu sáng để bật sáng các khu vực xung quanh, giúp cho các nhân viên an ninh và cảnh sát có thể xuất hiện và can thiệp kịp thời.
23
.LEDPHA.COM
SỬ DỤNG Ở ĐÂU VÀ RA SAO?
C- Điều khiển theo tác vụ (Task tuning)
Ứng dụng : các khu vực làm việc cá nhân trong tòa nhà văn phòng
Tình huống : Đa số nhân viên khi làm việc giấy tờ thì sẽ phải cần nhiều ánh sáng hơn là khi ngồi trước máy vi tính
Thiết bị điều khiển : tăng giảm độ sáng đèn đặt trên bàn làm việc, có kèm chức năng phát sóng radio (wireless)
Phân tích : trong các thời điểm khác nhau của ngày làm việc, với nhu cầu ánh sáng khác nhau, nhân viên có thể chủ động tự điều chỉnh ánh sáng đèn từ bàn làm việc của mình. Với chức năng gửi sóng radio, nhân viên sẽ thuận tiện hơn, có thể điều khiển từ xa không cần phải rời chỗ ngồi.
24
Remote điều khiển từ xa Pico của hãng Lutron
.LEDPHA.COM
SỬ DỤNG Ở ĐÂU VÀ RA SAO?
D- Điều khiển duy trì quang thông (lumen maintenance)
Ứng dụng : hành lang của các bệnh viện
Tình huống : thông thường thì các hành lang trong bệnh viện sẽ cần ít ánh sáng hơn so với phòng y tá và phòng của bệnh nhân. Với các đèn lắp mới, độ sáng mà đèn phát ra có thể là dư thừa đối với các khu hành lang.
Thiết bị điều khiển : cảm biến quang (photosensor) kết hợp với các bộ dimmer cho đèn huỳnh quang (ballast dimmer). Hoặc là sử dụng các tủ điều chỉnh tải đèn (load controller)
Phân tích : bộ cảm biến quang sẽ đo và gửi tín hiệu về độ sáng hiện tại của khu hành lang, từ tín hiệu này các dimmer sẽ điều chỉnh độ sáng đèn tương ứng với các giá trị cài đặt trước.
25
.LEDPHA.COM
SỬ DỤNG Ở ĐÂU VÀ RA SAO?
E- Điều khiển cắt giảm tải (load shedding)
Ứng dụng : Nhà máy sản xuất
Tình huống : nhà máy vận hành 24 giờ một ngày, chia làm 3 ca 8 tiếng. Thời điểm tiêu thụ điện cao nhất là khoảng giữa trưa (từ 10:00 đến 15:00)
Thiết bị điều khiển : các bộ điều khiển trung tâm (lighting control panel) kết hợp với các cảm biến có người (occupancy sensor)
Phân tích : do nhu cầu sử dụng năng lượng của nhà máy khá lớn, vào thời điểm tải cao nhất, mọi hệ thống phục vụ việc sản xuất cần phải được cắt giảm tải. Điện năng cho dây chuyền sản xuất thì gần như không thể thay đổi ,cho nên việc sử dụng các bộ điều khiển đèn trung tâm, kết hợp với cảm biến có người cho từng phòng sẽ giúp cắt giảm điện năng tiêu thụ đáng kể.
26
.LEDPHA.COM
.vn
LỜI KẾT
MỤC 6
27
Tôi hy vọng ebook nhỏ này đem đến cho bạn - các kỹ sư, kỹ thuật viên, nhà thiết kế, kiến trúc sư, nhà phát triển dự án - những kiến thức nền tảng cơ bản hữu ích về Lighting Control, một khái niệm tương đối mới ở Việt Nam.
Điều cần ghi nhớ là mọi giải pháp kỹ thuật - công nghệ sinh ra là để phục vụ cho một nhu cầu nào đó của con người. Và với Lighting Control, nhu cầu đó là Tiết Kiệm Năng Lượng và Sự Tiện Nghi.
Hãy thử bắt đầu bằng một cải tiến đơn giản: lắp đặt cảm biến phát hiện có người trong các phòng công cộng như WC, hành lang, cầu thang...bạn sẽ thấy hóa đơn tiền điện cuối tháng sẽ giảm đi một lượng nào đó...và sau một tháng sử dụng, bạn sẽ dần quen và quên hẳn việc phải ngó ngang ngó dọc tìm “công tắc đèn”. Ánh sáng sẽ được cung cấp ngay cho bạn, theo một cách hoàn toàn mới.
28
.LEDPHA.COM