2013年08月20日14:24
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并用兩種無線技術(shù)
戶田建設(shè)公司在工作照明和周圍照明系統(tǒng) （Task & Ambient）中，采用了利用ZigBee網(wǎng)關(guān)的無線通信技術(shù)，以及基于能量采集技術(shù)的無電池開關(guān)（無線通信采用EnOcean），目前正在驗證這種系統(tǒng)在實際空間中是否耐用。
系統(tǒng)的具體照明控制流程如下：（1）將按動開關(guān)的壓力通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換為電力，并利用該電力通過EnOcean的無線通信發(fā)送信號；（2）無線照明控制母機(jī)將EnOcean無線通信轉(zhuǎn)換成ZigBee無線通信；接著（3）無線照明控制子機(jī)接收ZigBee無線通信信號，啟動AC100V控制繼電器，以開關(guān)照明器具。
如果僅利用EnOcean，只能控制20～30組設(shè)備。而通過組合使用ZigBee和EnOcean，便可應(yīng)對精密控制整個樓層所需的50多個開關(guān)和傳感器。
ZigBee的耗電量很大，約為EnOcean模塊的10倍左右，但從可靠性方面考慮，必須配備。構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)時，采用可靠性高的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。對通信距離做了確認(rèn)，結(jié)果顯示，即使有鐵門和間壁，也能確保100米左右。
還面向醫(yī)院照明推廣應(yīng)用
不僅是辦公室，自2013年起，戶田建設(shè)還面向醫(yī)院推廣應(yīng)用這一照明系統(tǒng)（圖8）。2月，戶田建設(shè)、村田制作所公司和牛尾光源公司3家企業(yè)宣布，共同開發(fā)出了用于醫(yī)院的“智能醫(yī)院照明系統(tǒng)”。目前已啟動實證實驗，正對其效果進(jìn)行驗證。
其特點是，可利用無線通信技術(shù)，按照“晝夜節(jié)律”輕松構(gòu)建照明環(huán)境。晝夜節(jié)律是指生物體以24小時為周期變化的生理現(xiàn)象。3家公司強(qiáng)調(diào)，通過在病房等處配置該系統(tǒng)，有望維持患者因單調(diào)的住院生活而容易衰弱的晝夜節(jié)律，保持生活規(guī)律穩(wěn)定。
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圖8：通過控制色溫實現(xiàn)多種環(huán)境 “智能醫(yī)院照明系統(tǒng)”可實現(xiàn)日出（清晨）、白天（上午、下午）、日落（傍晚）、夜間（睡覺前）及深夜（關(guān)燈）5種環(huán)境。共配備了256個LED，其中冷暖色系各128個，通過對這些LED進(jìn)行控制，可調(diào)整照明的色溫。 |
以前，要按照晝夜節(jié)律對照明燈進(jìn)行調(diào)色調(diào)光，需要進(jìn)行調(diào)光專用的布線施工，并利用專用軟件進(jìn)行設(shè)定，存在工期長、不易采用等課題。而此次開發(fā)的智能醫(yī)院照明系統(tǒng)利用無線通信進(jìn)行調(diào)光等控制，因此無需進(jìn)行專用布線等即可采用。
利用二氧化碳傳感控制使換氣量減少30％
關(guān)于第三項舉措“利用二氧化碳傳感器等，使空調(diào)換氣系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能化”， 戶田建設(shè)目前正與村田制作所合作，在戶田建設(shè)的技術(shù)研究所共同進(jìn)行著相關(guān)實證實驗（圖9）。一定面積以上的建筑必須對換氣量進(jìn)行控制，使房間中央的二氧化碳濃度低于1000ppm。
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圖9：優(yōu)化控制二氧化碳濃度的換氣系統(tǒng) 通過采用二氧化碳傳感器，換氣控制系統(tǒng)可根據(jù)二氧化碳濃度進(jìn)行精密控制（a）。實驗采用了村田制作所開發(fā)的二氧化碳傳感器（b）。 |
在日本，學(xué)校和教室的二氧化碳濃度標(biāo)準(zhǔn)值為1500ppm以下。日本于1950年制定了《建筑基準(zhǔn)法》。從那時起，關(guān)于換氣量系統(tǒng)的思路就沒有什么大變動。因此，亟需采取新措施。通過精密控制換氣量，并與空調(diào)聯(lián)動，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。
此次實證實驗設(shè)定了房間可容納人數(shù)，并據(jù)此計算出可能產(chǎn)生的二氧化碳濃度，利用二氧化碳?xì)馄恐圃斐隽四M環(huán)境。然后花約2個月的時間，收集了各種數(shù)據(jù)。確認(rèn)了改變傳感器的安裝位置，或人體發(fā)熱等變化，會對傳感器造成何種影響等。
現(xiàn)已證實，通過采用控制二氧化碳濃度的系統(tǒng)，可削減約30％的換氣量（圖10）。這一數(shù)值對于一座面積約為1萬平方米的辦公樓而言，年用電量有望削減約1萬千瓦時。如果換算成金額，全年可削減約20萬日元。但實際上，要想采用該系統(tǒng)，首先需要花費約幾百萬日元的成本。目前正在驗證能否進(jìn)一步提高性能，以獲得與投資相符的性價比。
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圖10：通過控制使換氣量削減30％ 已經(jīng)確認(rèn)，通過利用二氧化碳傳感器進(jìn)行控制，可削減約30％的換氣量。如果是1萬平方米左右的辦公樓，年用電量有望削減約1萬千瓦時。 |
對于我們而言，與行業(yè)不同的電子企業(yè)開展合作研究才剛剛開始。為了達(dá)成2020年實現(xiàn)ZEB的目標(biāo)，我們打算今后繼續(xù)積極采取行動。不僅大廈，還要向智能住宅等領(lǐng)域進(jìn)行推廣。建筑業(yè)的目光已瞄準(zhǔn)電子業(yè)，尤其是電子部件行業(yè)。希望今后也能繼續(xù)開展合作。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
