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【零能耗建筑】(3)精密的二氧化碳浓度传感控制使换气量减少30%

2013年08月20日14:24    

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并用两种无线技术

户田建设公司在工作照明和周围照明系统 (Task & Ambient)中,采用了利用ZigBee网关的无线通信技术,以及基于能量采集技术的无电池开关(无线通信采用EnOcean),目前正在验证这种系统在实际空间中是否耐用。

系统的具体照明控制流程如下:(1)将按动开关的压力通过电磁感应转换为电力,并利用该电力通过EnOcean的无线通信发送信号;(2)无线照明控制母机将EnOcean无线通信转换成ZigBee无线通信;接着(3)无线照明控制子机接收ZigBee无线通信信号,启动AC100V控制继电器,以开关照明器具。

如果仅利用EnOcean,只能控制20~30组设备。而通过组合使用ZigBee和EnOcean,便可应对精密控制整个楼层所需的50多个开关和传感器。

ZigBee的耗电量很大,约为EnOcean模块的10倍左右,但从可靠性方面考虑,必须配备。构建无线网络时,采用可靠性高的网状网络。对通信距离做了确认,结果显示,即使有铁门和间壁,也能确保100米左右。

还面向医院照明推广应用

不仅是办公室,自2013年起,户田建设还面向医院推广应用这一照明系统(图8)。2月,户田建设、村田制作所公司和牛尾光源公司3家企业宣布,共同开发出了用于医院的“智能医院照明系统”。目前已启动实证实验,正对其效果进行验证。

其特点是,可利用无线通信技术,按照“昼夜节律”轻松构建照明环境。昼夜节律是指生物体以24小时为周期变化的生理现象。3家公司强调,通过在病房等处配置该系统,有望维持患者因单调的住院生活而容易衰弱的昼夜节律,保持生活规律稳定。

图8:通过控制色温实现多种环境

“智能医院照明系统”可实现日出(清晨)、白天(上午、下午)、日落(傍晚)、夜间(睡觉前)及深夜(关灯)5种环境。共配备了256个LED,其中冷暖色系各128个,通过对这些LED进行控制,可调整照明的色温。

以前,要按照昼夜节律对照明灯进行调色调光,需要进行调光专用的布线施工,并利用专用软件进行设定,存在工期长、不易采用等课题。而此次开发的智能医院照明系统利用无线通信进行调光等控制,因此无需进行专用布线等即可采用。

利用二氧化碳传感控制使换气量减少30%

关于第三项举措“利用二氧化碳传感器等,使空调换气系统实现节能化”, 户田建设目前正与村田制作所合作,在户田建设的技术研究所共同进行着相关实证实验(图9)。一定面积以上的建筑必须对换气量进行控制,使房间中央的二氧化碳浓度低于1000ppm。

图9:优化控制二氧化碳浓度的换气系统

通过采用二氧化碳传感器,换气控制系统可根据二氧化碳浓度进行精密控制(a)。实验采用了村田制作所开发的二氧化碳传感器(b)。

在日本,学校和教室的二氧化碳浓度标准值为1500ppm以下。日本于1950年制定了《建筑基准法》。从那时起,关于换气量系统的思路就没有什么大变动。因此,亟需采取新措施。通过精密控制换气量,并与空调联动,应该能够实现节能。

此次实证实验设定了房间可容纳人数,并据此计算出可能产生的二氧化碳浓度,利用二氧化碳气瓶制造出了模拟环境。然后花约2个月的时间,收集了各种数据。确认了改变传感器的安装位置,或人体发热等变化,会对传感器造成何种影响等。

现已证实,通过采用控制二氧化碳浓度的系统,可削减约30%的换气量(图10)。这一数值对于一座面积约为1万平方米的办公楼而言,年用电量有望削减约1万千瓦时。如果换算成金额,全年可削减约20万日元。但实际上,要想采用该系统,首先需要花费约几百万日元的成本。目前正在验证能否进一步提高性能,以获得与投资相符的性价比。

图10:通过控制使换气量削减30%

已经确认,通过利用二氧化碳传感器进行控制,可削减约30%的换气量。如果是1万平方米左右的办公楼,年用电量有望削减约1万千瓦时。

对于我们而言,与行业不同的电子企业开展合作研究才刚刚开始。为了达成2020年实现ZEB的目标,我们打算今后继续积极采取行动。不仅大厦,还要向智能住宅等领域进行推广。建筑业的目光已瞄准电子业,尤其是电子部件行业。希望今后也能继续开展合作。(日经能源环境网 供稿) 

(责编:值班编辑、庄红韬)

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