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摘要：为实现建筑照明系统的节能，需要对照明系统进行详细的特征分析，因此，文章从照明控制系统发展过程的角度出发，关注各个阶段使用的技术手段及其节能理念，并在此基础上对影响照明系统能耗的因素进行总结，将其分为主要因素以及次要因素两类。根据节能角度的不同，提出了不同的节能方式，实现绿色照明。
关键词：照明系统；动态调光；节能
城市化步伐的加快，出现了大量的公共建筑，这就使得建筑能耗的问题日益突出。根据现有资料统计表明，2015年全国建筑能耗就已占据全国能源消费总量的20%。在电能消耗上，照明能耗占到整个建筑电量能耗的25%～35%，占全国电力总消耗量的13%[1]。因此，公共建筑的照明节能已经成为建筑节能的重要环节之一，为实现照明系统节能，需对其进行特征分析，以便使用适宜的照明控制技术。
1 照明控制系统
照明控制系统就是把多种照明控制方式有机整合，使它们相互配合、协调工作，达到控制光环境的目的。采用适宜的照明控制系统不仅能够满足人对光环境的需求，还能节约能源。通常依据人工照明控制方式的不同，可将系统分为3个不同阶段[2-3]。
1.1 传统照明
传统照明控制方式，控制的主要途径是使用手动控制，通过配电线路中的开关来控制回路的转台，以此来进行灯具的开关操作。传统照明控制方式虽然简单有效，但不足之处在于其严重依赖个人，系统的自动化程度较低，难以满足人们对光环境的要求。
1.2 自动照明
自动照明控制使用数字控制技术实现对灯具的远程控制。该方式在对灯具的统一管理方面做出很大的改进，其自动化程度有了明显提升，但该方式未实现灯具的调光控制，且存在不能提供预设置的场景功能等缺陷。
1.3 智能照明
通常，智能照明控制通过使用当前的科学技术，如自动控制以及光学知识等，对信息进行采集，并进行处理计算，之后对计算结果加以应用，最终完成控制需求。智能照明系统的出现、发展及应用，大幅度提升照明的质量，且通过各种技术手段降低了系统的运维成本。
2 照明系统的能耗分析
随着世界能源危机的爆发，人们在设计照明系统时，还需考虑照明系统的能耗。影响建筑照明系统能耗的因素有很多，在系统的运行中，线路及元器件的电能损耗不会因外部因素发生剧烈的波动，这些能耗是固定的。此外，墙壁的反光系数通过影响灯具数量间接地对照明能耗产生影响，影响程度较低，因此，这些因素都属于次要因素。在照明系统运行时，灯具的能耗会随着调光输入的大小、系统的控制方法、自然光等发生巨大波动，因此，这些因素是影响照明系统能耗的主要因素。
2.1 室内灯具类型
在建筑照明系统中能耗的主要对象为灯具的电能损耗，为减少建筑照明系统的能源消耗，在设计系统时选择合理的灯具至关重要。建筑照明中使用的灯具经历了从白炽灯至荧光灯、节能灯、LED灯的发展过程。回顾照明系统中灯具的变迁，其发展经历了无数次的变革创新，却始终离不开节能与环保这一理念。
2.2 室外自然光源
自然光主要通过采光口影响室内环境，当自然光利用受到时间和场合的限制，无法达到要求的照明标准时，需要开启人工光源来改善室内的光环境[4-6]。自然光随着季度的更替呈现不同的照明效果，如夏季日照时间较长，系统的运行时间缩短，而冬季日照时间较短，则系统的运行时间延长，照明系统能耗亦相应地随之呈现较为规律性的变化。
2.3 照明控制方法
建筑用途不同，则建筑照明系统依据不同的照度标准，以利用自然光、人工光源进行补充为原则，采用不同的控制方法，营造舒适、节能的光环境。当室内光环境的照度标准无法通过自然光的调节来达成，则需开启灯具补充照明。
2.3.1 分区控制
分区控制是将照明区域划分为具有不同照明需求的功能区域，通过照明控制器对不同功能区域的照明设备进行控制。对于有规律的活动场所，使用该控制方式，能够避免照明灯具长期处于开启状态带来的能源浪费。
2.3.2 场景控制
使用此控制方式可以预设置多个不同的场景，通过调节不同灯具的照度，与自然光照度相配合，使室内光环境达到设计标准中规定的指标，以满足使用要求。如办公建筑的会议室，在会议的不同阶段，出于不同的需求，调节照明灯具，以适应不同阶段的功能需求。
2.3.3 混合照度控制
混合照度控制通过光传感器检测空间中某片区域的自然光，并将检测到的信号送至控制器，控制器能够依据自然光的强度来动态调节灯具的亮度，当自然光不足时，通过控制人工光源进行补偿，以此来实现稳定光环境的供给。
2.3.4 人员活动控制
通过在照明区域内安装由声、光元件构成的传感器，以此来对区域内的人员进行检测，随后依据《建筑照明设计标准（GB50034）》[7]中有关照度的标准，并通过使用时序控制、场景控制等方法，对照明系统中的灯具进行控制。当人员离开该区域，系统程序会按照预先设定的时间延时后，自动切断照明系统的能源供给，以实现照明系统的节能。
2.4 人行为
在实际场景中，建筑环境每时每刻都在改变，是一个动态变化的过程，人在其中是参与者以及管理者。在建筑照明系统中，人们从自身所需的光环境出发，改变照明系统的运行状态，其行为的发生直接产生能耗[8-9]。例如，当室外照度较大时，人们往往倾向于利用自然光，这就使得开灯行为发生的可能性较低。而当照明系统运行时，人在其中担任管理者的角色，针对照明系统中的故障进行及时的排查、检修，行为的发生间接产生了照明系统的能耗。因此，建立能够准确描述人员行为的模型对照明节能具有至关重要的作用。
3 照明系统节能
在设计建筑照明系统时，根据选取影响能耗因素、控制方式以及应用场景等角度的不同，照明系统的节能方式可分为两大类型。（1）节能控制技术，通过使用系统节能技术减少系统的电能消耗实现节能。（2）从系统全生命周期的角度出发，通过构建照明系统能耗预测模型，对系统进行实时监测并预测能耗数据异常点，方便管理人员及时地对系统进行维护，以此间接地减少照明系统的能源消耗。
3.1 直接节能—控制模型
静态模型是指系统中描述的各个变量之间不能随时间变化而变化，如传统的照明控制系统，以及在采用定时分区及场景控制方法的智能照明系统中，系统中的灯具不能根据系统外部的因素变化，进而做出调整。随着人们对照明需求的增加，人们在静态控制模型的基础上不断地深化，将影响系统的动态因子加入其中，如自然光等，形成了照明动态控制模型，能够根据外部因素的变化，动态调节灯具，在提供稳定光环境的同时，还能减少照明系统的能源消耗。
3.2 间接节能—预测模型
随着机器学习的快速发展，诞生了一系列的预测算法，与传统的预测算法不同，其能够对历史数据能耗进行学习，不断地调整模型中的参数，来保证模型对未来数据预测的准确性。选取能够反映能耗变化的因素用于能耗预测模型时，不仅能提升模型预测的准确性，而且能通过模型发现能耗变化的趋势以及发展特性，这对节能工作的展开以及研究建筑定额用能具有指导性意义。
4 结语
本文介绍建筑照明控制系统的发展历程，并分析比较不同发展阶段控制系统的优缺点，其中的节能理念为能耗影响因素的分析做出铺垫。从影响能耗的主要因素以及次要因素出发，详细介绍了主要因素对系统能耗的影响表现。最后，从系统不同的节能角度出发，阐述了直接节能以及间接节能的思路，为后续照明系统的节能研究提供了理论基础。
参考文献：
[1]佚名.中国建筑能耗研究报告（2017年）[J].建筑设计管理，2017（12）：41-42.
[2]赵青青.智能照明控制系统的特点及应用综述[J].照明工程学报，2011（4）：119-123.
[3]周晓伟，蔡建平，郑增威，等.新型室内照明智能控制系统的研究与实现[J].计算机应用研究，2009（8）：2977-2981.
[4]王猛.基于天然采光的办公照明节能控制系统设计与研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015.
[5]和瑞.建筑光环境的智能照明控制模型研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015.
[6]张伟.结合天然采光的办公建筑节能研究[D].天津：天津大学，2005.
[7]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑照明设计标准[EB/OL].（2013-11-29）[2019-04-10].http：//www.doc88.com/p-6476926569290.html.
[8]任曉欣，燕达.基于人行为的办公建筑照明能耗计算模型研究[J].建筑科学，2014（6）：1-9.
[9]胡琥，陈彬，韩利红，等.基于人行为习惯的图书馆照明节能控制系统设计[J].建筑节能，2015（3）：96-98.