某射擊館照明平面回路設(shè)計(jì)及智能照明控制分析

某射擊館照明平面回路設(shè)計(jì)及智能照明控制分析

摘要隨著體育賽事的開展，各地的體育建筑越來(lái)越多，體育館的照明設(shè)計(jì)變得尤為重要。本文針對(duì)山西射擊射箭場(chǎng)館比賽照明部分相關(guān)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。第一部分筆者對(duì)擬采納的五種場(chǎng)地照明平面的回路布線方式從賽事照明特點(diǎn)、如何抑制金鹵燈具頻閃現(xiàn)象對(duì)運(yùn)動(dòng)員的影響、燈具的開啟方式、配電線路過(guò)長(zhǎng)壓降過(guò)大時(shí)造成線路損耗以及是否經(jīng)濟(jì)合理等方面進(jìn)行推敲論述，通過(guò)對(duì)比分析選擇出最優(yōu)方案。再而筆者簡(jiǎn)要對(duì)低壓斷路器或手動(dòng)開關(guān)直接控制方式、樓宇自控系統(tǒng)照明控制和KNX智能照明控制系統(tǒng)三類照明控制技術(shù)的優(yōu)劣做了簡(jiǎn)要介紹對(duì)比，針對(duì)目前在重要賽事場(chǎng)所廣泛應(yīng)用的KNX智能照明控制系統(tǒng)在本項(xiàng)目的應(yīng)用從系統(tǒng)的組成、照明控制系統(tǒng)的配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖三方面做具體闡述，意在通過(guò)此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其智能、舒適、靈活、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。筆者通過(guò)對(duì)這些設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)思路的闡述，與大家共同進(jìn)行探討，目的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，為業(yè)主提供一個(gè)高質(zhì)量和高完成度的電氣設(shè)計(jì)產(chǎn)品。Keys：射擊射箭館布線方式樓宇自控系統(tǒng)照明控制KNX智能照明系統(tǒng)緒論2019年山西省圓滿承辦了第二屆全國(guó)青年運(yùn)動(dòng)會(huì)，其規(guī)模是僅次于全運(yùn)會(huì)的全國(guó)大型綜合性體育盛會(huì)?，F(xiàn)代化的射擊射箭場(chǎng)館不僅需要在外形上要吸取當(dāng)代建筑藝術(shù)的最新發(fā)展，塑造出符合當(dāng)代精神的體育場(chǎng)館建筑，同時(shí)要求有良好的照明環(huán)境。而射擊射箭運(yùn)動(dòng)又是一項(xiàng)準(zhǔn)確性要求較高的項(xiàng)目，影響運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造佳績(jī)的意外因素也是最多的，槍械、自然環(huán)境、基本技術(shù)和心理素質(zhì)都可以讓選手們?cè)诒荣愔械呐琶查g落后。射擊射箭館的照明要求極為嚴(yán)格，不僅要滿足彈道射區(qū)、靶位、射手位的照度要求外，合理的照明布線方式和恰當(dāng)?shù)恼彰骺刂品绞揭彩潜Ｕ险彰髋潆娤到y(tǒng)可靠運(yùn)行的重要一環(huán)。因此，本文結(jié)合山西射擊射箭項(xiàng)目的開展，在由飛利浦公司經(jīng)過(guò)專業(yè)照度計(jì)算布置出的照明燈具點(diǎn)位圖的基礎(chǔ)上，針對(duì)本項(xiàng)目中25m資格賽館比賽區(qū)域的照明回路布線如何更為合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行共羅列出5種回路布置方式進(jìn)行比較分析，繼而對(duì)比賽區(qū)域內(nèi)照明控制方式進(jìn)行探討，力求為青運(yùn)會(huì)的到來(lái)做好堅(jiān)實(shí)的硬件保障。一、工程概況山西射擊射箭訓(xùn)練基地及配套設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目為甲級(jí)體育建筑,本場(chǎng)館建成后承接了2019年全國(guó)青年運(yùn)動(dòng)會(huì)。該項(xiàng)目總建筑面積:75796.5㎡,地上面積54612.7㎡,地下面積21183.79㎡。由1#射擊射箭館、2#綜合訓(xùn)練館、3#體育比賽配套用房、4#室外射箭配套用房組成。其中，1#樓射擊射箭館建筑面積約18202㎡,層數(shù)3F，一層主要設(shè)置比賽用房,10米靶區(qū)射擊廳,25米靶區(qū),多功能報(bào)幕大廳和比賽管理用房；標(biāo)高4.500和標(biāo)高5.700層主要設(shè)置決賽館及觀眾廳；二層主要設(shè)置50米靶區(qū)和比賽管理用房；三層主要設(shè)置18米射箭練習(xí)館，70米射箭練習(xí)館及配套用房。下面主要就1#館25m資格賽館比賽區(qū)域電氣過(guò)程中遇到的問(wèn)題的難點(diǎn)及解決方案進(jìn)行闡述。二、照明的回路設(shè)計(jì)25m資格賽館比賽區(qū)域全長(zhǎng)為105m，共有比賽靶位14道，練習(xí)靶位2道，共計(jì)344套180W到400W不同功率的金鹵燈。建筑平面圖、剖面示意圖、局部照明示意圖分別如圖2-1、圖2-2、圖2-3所示：圖2-125m靶位練習(xí)區(qū)平面示意圖圖2-225m靶位練習(xí)區(qū)剖面示意圖圖2-325m靶位局部照明布置示意圖由于室外場(chǎng)地布置有多組橫向擋彈墻，擋彈墻高度約為4.0m，所以照明布線只能橫向排布，而場(chǎng)館橫向跨度較大，且對(duì)專業(yè)選手開放，人員密度較小，為實(shí)現(xiàn)照明的節(jié)能，有以下幾種方案進(jìn)行燈具的回路布置方式：2.1相鄰燈具同相序成排控制方式（方案a）圖2-4a方案局部回路排布平面圖2-4中每一云線內(nèi)燈具為一個(gè)支路，由于射擊場(chǎng)地內(nèi)大量使用高強(qiáng)度氣體放電燈，此種燈具在工頻50Hz下點(diǎn)燃會(huì)產(chǎn)生頻閃效應(yīng)，因而在照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用將同一組燈具分別連接在3相電源上以消除頻閃現(xiàn)象。眾而周知，射擊比賽對(duì)燈光質(zhì)量要求極高，頻閃會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的視力造成影響從而導(dǎo)致射擊成績(jī)不堪理想。此種回路控制方案未考慮頻閃對(duì)運(yùn)動(dòng)員的影響，應(yīng)予以否定。2.2相鄰燈具不同相序成排控制方式（方案b）圖2-5b方案局部回路排布平面方案b中，以第一排燈具的回路排布方式為例，相鄰燈具分別連接在3個(gè)相電源上，回路號(hào)由小到大順次排列，此方案避免了頻閃效應(yīng)，但采取的是橫向控制排布方式，燈具開啟方式為一排一排橫向開啟，當(dāng)場(chǎng)館內(nèi)訓(xùn)練人員較少，此方案只能將燈具大片開啟，用電量較大，造成不必要的能源浪費(fèi)。2.3相鄰燈具不同相序兩射道同時(shí)開啟方式（一）（方案c）圖2-6c方案局部回路排布平面方案c中，以最西側(cè)兩個(gè)最不利射道為例，兩射道為一控制區(qū)域，此方法規(guī)避了上述兩種方案的弊端，但仍有不妥之處，如WL51/L2支路分散分布于第一排、第二排和第三排槽盒內(nèi)，此支路由燈光控制室控制柜出線100余米引接第一排燈具后還需折返引至第二排、第三排分布的WL51/L2支路，電纜總使用長(zhǎng)度達(dá)500余米，折返距離過(guò)大造成線纜的浪費(fèi)，同時(shí)由于線路過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致電纜的壓降過(guò)大，因此還需適當(dāng)選擇截面較大的電纜，減少線路損耗。此方案經(jīng)濟(jì)耗費(fèi)過(guò)大，仍需繼續(xù)優(yōu)化。2.4相鄰燈具不同相序兩射道同時(shí)開啟方式（二）（方案d）圖2-7d方案局部回路排布平面此方案的同一支路燈具均布置在同一排金屬槽盒內(nèi)，雖然能夠靈活控制燈具，但是每一支路控制燈具只有2~3盞，出線回路數(shù)較多，回路越多需要的電氣元件、控制模塊越多，投資成本也就越高，故需要在靈活方便和控制投資之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，不是最優(yōu)選擇。2.5相鄰燈具不同相序四射道同時(shí)開啟方式（方案e）圖2-8e方案局部回路排布平面方案e同一支路燈具均布置在同一排金屬槽盒內(nèi)，相鄰燈具分別連接在3相電源上，經(jīng)過(guò)深入的比較分析，雖控制面積較方案e有所擴(kuò)大，但既避免了線路不必要的折返，又減少了燈具回路數(shù)，一定程度上避免了大面積燈具的同時(shí)點(diǎn)亮，頻閃問(wèn)題也得到了解決。通過(guò)多次回路排布方式的討論，最終確定e方案為最優(yōu)排布，力爭(zhēng)運(yùn)動(dòng)員們能夠在使用中感受到設(shè)計(jì)的精湛。三、智能照明控制系統(tǒng)3.1照明控制的技術(shù)分類項(xiàng)目組在本工程設(shè)計(jì)之前，調(diào)研了國(guó)內(nèi)很多已建射擊射箭場(chǎng)館，并作了仔細(xì)分析，調(diào)查表明，目前燈光控制的設(shè)計(jì)存在許多不盡如人意之處。這些體育館的照明控制所采用的技術(shù)大致可分為以下幾類：3.1.1低壓斷路器或手動(dòng)開關(guān)直接控制利用低壓斷路器或手動(dòng)開關(guān)直接控制照明燈具的運(yùn)行方式，在各類民用建筑中使用較為廣泛，在體育館照明控制中目前已經(jīng)很少使用。這種照明控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、制作方便，但需要人工逐一操作，適用不方便，另外由于低壓斷路器不是頻繁操作的保護(hù)設(shè)備，所以開關(guān)的損壞率較高。3.1.2樓宇自控系統(tǒng)照明控制樓宇自控系統(tǒng)照明控制在很多領(lǐng)域被廣泛使用，以往體育館燈光控制也常用繼電接觸控制方式。這種控制方式的弊端在于：a、DDC模塊不直接接入負(fù)載，而是通過(guò)控制接觸器方式控制負(fù)載；DDC需要單獨(dú)安裝一個(gè)控制箱，由控制箱連線至照明配電箱的接觸器，線路繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；DDC控制箱不僅占空間，而且增加成本。b、接觸器不是長(zhǎng)期帶電設(shè)備，長(zhǎng)期斷電會(huì)粘連；頻繁的開關(guān)又會(huì)使觸點(diǎn)老化，性能不可靠。c、DDC系統(tǒng)通常采用網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)行系統(tǒng)連接，所以必須鋪設(shè)在弱電橋架，這種與強(qiáng)電有交叉的系統(tǒng)沒(méi)有屏蔽功能，對(duì)施工要求很高，且極易受干擾而影響信號(hào)傳輸,施工及維護(hù)難度大。3.1.3智能照明控制系統(tǒng)本項(xiàng)目為甲級(jí)無(wú)電視轉(zhuǎn)播專業(yè)比賽，根據(jù)《體育建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，場(chǎng)地的照明控制應(yīng)采用智能照明控制。智能照明控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在照明領(lǐng)域的成功應(yīng)用，它能對(duì)大多數(shù)光源(包括白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高強(qiáng)氣體放電燈等)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光使室內(nèi)人工照明保持恒定照度。智能管理器用于定時(shí)啟動(dòng)、關(guān)閉、自動(dòng)調(diào)用場(chǎng)景，預(yù)設(shè)置和全部亮燈控制模式。本項(xiàng)目的智能照明控制系統(tǒng)采用KNX系統(tǒng)，下面就詳細(xì)介紹一下KNX系統(tǒng)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用。3.2KNX系統(tǒng)在射擊館中的應(yīng)用3.2.1射擊館照明控制系統(tǒng)配置本射擊射箭館的智能控制分為兩部分，比賽場(chǎng)地內(nèi)的照明采用KNX系統(tǒng)，附屬功能區(qū)域照明采用DDC控制，以利于節(jié)約工程造價(jià)。在此針對(duì)KNX系統(tǒng)做詳細(xì)介紹；25m靶區(qū)控制照明配電系統(tǒng)見圖3-1。本區(qū)內(nèi)采用344套金鹵燈，智能照明系統(tǒng)在此應(yīng)用中由開關(guān)控制模塊組成。其中AL-1-BQ2配電柜中由5組12路16A開關(guān)控制模塊和1組8路16A開關(guān)控制模塊組成，每個(gè)回路控制4~5個(gè)180W到400W不功率等的金鹵燈。圖3-1配電箱AL-1-BQ2系統(tǒng)圖3.2.2KNX系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)通過(guò)一條總線將所有的元器件連接起來(lái)，每個(gè)元器件均可獨(dú)立工作，同時(shí)又可通過(guò)中控電腦進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。通過(guò)電腦編程的各元件既可獨(dú)立完成諸如開關(guān)、控制、監(jiān)視等工作，又可根據(jù)要求進(jìn)行不同組合，從而實(shí)現(xiàn)不增加元件數(shù)量而功能卻可靈活改變的效果。KNX原理示意圖見圖3-2圖3-2KNX原理示意圖此系統(tǒng)總線采用具有屏蔽功能四芯雙絞線，總線為24V低壓信號(hào)，可單獨(dú)配管，也可與強(qiáng)電橋架共同鋪設(shè)而不用擔(dān)心信號(hào)干擾；驅(qū)動(dòng)設(shè)備直接接入負(fù)載而不用接觸器，驅(qū)動(dòng)模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的35mmDIN導(dǎo)軌安裝在照明配電箱內(nèi)，接線形式簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)明了，大大簡(jiǎn)化了施工安裝及維護(hù)程序。KNX系統(tǒng)配電柜安裝示意圖見圖3-3。圖3-3KNX系統(tǒng)配電柜安裝示意圖3.3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖3-4KNX系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖該系統(tǒng)主要由支線和干線組成，支線和干線均采用KNX總線電纜，每層支線的第一個(gè)配電箱內(nèi)配備一個(gè)電源控制器，此電源控制器為智能照明模塊供電。每個(gè)樓層的支線通過(guò)一個(gè)支線耦合器連接在干線上。燈光開關(guān)控制控制模塊可對(duì)燈光開關(guān)計(jì)時(shí)/計(jì)次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，施耐德KNX系統(tǒng)元件還支持帶電流檢測(cè)功能的開關(guān)模塊，此功能能夠檢測(cè)所控回路中燈具的正常、故障狀態(tài)，中控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)照明運(yùn)行的監(jiān)控能夠讓管理人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)比賽區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的問(wèn)題，確保賽事照明環(huán)境質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)論本文依據(jù)《體育建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》及業(yè)主相關(guān)要求，對(duì)山西射擊射箭館項(xiàng)目進(jìn)行平面回路排布方式及智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析，得到結(jié)果如下：1、大型建筑場(chǎng)所的合理的回路設(shè)計(jì)不僅能夠便于日常使用，更使配電線路長(zhǎng)度減少，降低線路損耗，合理的降低了材料的使用量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，也更利于節(jié)能。2、基于對(duì)手動(dòng)開關(guān)控制、樓宇自控系統(tǒng)照明控