智能建筑中的智能遮陽系統(tǒng)

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如今建筑的室內(nèi)外環(huán)境是以智能化的或以自動(dòng)化的方式控制，以達(dá)到建筑物的安全、節(jié)能，當(dāng)暖通和照明系統(tǒng)的智能化逐漸被人們接受時(shí)，遮陽系統(tǒng)智能化的諸多優(yōu)點(diǎn)卻被忽略。智能遮陽系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)不可或缺的一部分，作為能改善建筑室內(nèi)環(huán)境、提高建筑居住質(zhì)量的遮陽系統(tǒng)，其智能化將是建筑智能化系統(tǒng)最新和最有潛力的分支，也將為節(jié)能做出巨大貢獻(xiàn)。

　　1 智能遮陽百葉的概念及特點(diǎn)

　　不同與老式遮陽系統(tǒng)，智能遮陽系統(tǒng)通常是由遮陽百葉（簾）、電機(jī)及控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)軟件是智能遮陽控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，與控制系統(tǒng)硬件配套使用，根據(jù)周圍自然條件的變化，通過系統(tǒng)線路，自動(dòng)調(diào)整簾片角度或作整體升降，完成對(duì)遮陽百葉的智能控制功能，既阻斷輻射熱、減少陽光直射、避免產(chǎn)生眩光，又充分利用自然光，節(jié)約能源。

　　智能遮陽系統(tǒng)，根據(jù)其自身特點(diǎn)，可分為人工電動(dòng)控制及感應(yīng)智能控制。人工電動(dòng)控制可以人為根據(jù)一天內(nèi)太陽光的照射角度及強(qiáng)弱對(duì)遮陽系統(tǒng)進(jìn)行角度的調(diào)節(jié)。而感應(yīng)智能控制則是通過探頭對(duì)太陽照射高度位置、方向及太陽光強(qiáng)弱的感應(yīng)而自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽板的遮陽方向、角度、位置、遮陽面積大小等，以達(dá)到遮陽的目的。這種遮陽系統(tǒng)對(duì)用于屋面采光系統(tǒng)的遮陽具有特別好的效果。

　　2 智能遮陽百葉的智能系統(tǒng)

　　智能遮陽系統(tǒng)主要依靠它的智能控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

　　現(xiàn)在運(yùn)用最多的智能遮陽控制系統(tǒng)是基于LONWORKS控制網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)下列功能：系統(tǒng)依據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料和日照分析結(jié)果，對(duì)不同季節(jié)、日期、不同時(shí)段及不同朝向的太陽仰角和方位角進(jìn)行計(jì)算。再由智能控制器按照設(shè)定的時(shí)段，控制不同朝向的百葉翻轉(zhuǎn)角度。通過屋頂設(shè)置的多方位陽光感應(yīng)器檢測(cè)晴天還是陰天。陰天，系統(tǒng)控制百葉水平打開；晴天，則按陽光自動(dòng)跟蹤模式執(zhí)行，同時(shí)還根據(jù)大樓自身形體及周邊建筑的情況建立遮擋模型，將參考點(diǎn)每天的陰影變化計(jì)算出來，存儲(chǔ)在電機(jī)控制器里，再按照結(jié)果自動(dòng)運(yùn)行。

　　智能遮陽控制系統(tǒng)軟件包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件和智能節(jié)點(diǎn)控制軟件兩個(gè)部分，主要功能模塊。

　　3 智能遮陽百葉在智能建筑中的設(shè)計(jì)

　　3.1 陽光自動(dòng)跟蹤和葉片翻轉(zhuǎn)原理

　　依照建筑所在地的經(jīng)緯度，可以利用軟件對(duì)不同季節(jié)和不同時(shí)間的陽光仰角和方位角進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果直接儲(chǔ)存到電機(jī)控制器內(nèi)。電機(jī)控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出與之相對(duì)應(yīng)的陽光角度，并自動(dòng)以設(shè)定角度為步長將葉片翻轉(zhuǎn)到合適角度來遮擋陽光的直射。

　　3.2 設(shè)置陽光跟蹤

　　（1）根據(jù)建筑的形體和朝向，在大樓的立面設(shè)定若干參考點(diǎn)，并對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行四季日照分析；

　?。?）用LONWORKS軟件根據(jù)大樓朝向和高度計(jì)算每個(gè)參考點(diǎn)在不同季節(jié)和不同時(shí)刻的陽光仰角和方位角；

　　（3）將計(jì)算結(jié)果儲(chǔ)存在LONWORKS的電機(jī)控制器中，自動(dòng)運(yùn)行；

　?。?）隨時(shí)翻轉(zhuǎn)葉片的角度，在防止陽光直接射入室內(nèi)的同時(shí)，盡可能張大角度，保持良好的視覺效果，讓自然光反射到室內(nèi)天花板。

　　3.3 計(jì)算建筑物陰影對(duì)遮陽

　　在太陽的運(yùn)行過程中，建筑物本身對(duì)鄰樓投下陰影，而周邊高大建筑物對(duì)本建筑物也可能有遮擋作用。在陰影投射到的窗戶實(shí)際上并不需要遮陽，否則房間會(huì)變暗，因此需要葉片水平或收起。

　?。?）根據(jù)建筑平面圖和立面圖建立模型；

　?。?）利用剛才計(jì)算的各個(gè)參考點(diǎn)的仰角和方位角，根據(jù)大樓周圍建筑的陰影及本身的形狀和朝向來計(jì)算每一天及一年的陰影變化；

　?。?）這些數(shù)據(jù)一旦計(jì)算后被記錄在LONWORKS百葉控制器內(nèi)；

　?。?）在不同時(shí)刻百葉控制器自動(dòng)根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)算結(jié)果知道哪些參考點(diǎn)位于陰影下，而翻轉(zhuǎn)葉片到水平位置，讓更多的光線進(jìn)入室內(nèi)。

　　4 智能遮陽百葉在智能建筑中的應(yīng)用實(shí)例

　　德國郵政大廈

　　大廈在雙層呼吸式幕墻和室內(nèi)都安裝了不同型號(hào)的百葉。百葉從上到下有不同的角度。在頂上的百葉是開啟的，隨著高度的下降百葉片逐漸閉合，到底部時(shí)與地面成約30o的夾角。扁平簾片厚度大約0.45mm，向一面彎曲成淺弧形。整棟大廈的百葉系統(tǒng)是由采用了基于LONWORKS技術(shù)的氣象站以及分布安裝的500只電機(jī)控制器共同控制的。根據(jù)自動(dòng)計(jì)算陽光角度的結(jié)果而改變百葉角度的年度陽光跟蹤程序，和計(jì)算周邊建筑物投射陰影的陰影跟蹤程序，都能在電機(jī)控制器內(nèi)自動(dòng)運(yùn)行，隨時(shí)能調(diào)節(jié)精確到每扇窗戶的百葉角度，以達(dá)到最佳的遮陽和采光的綜合效果。

　　上海久事大廈

　　大廈主控制室能對(duì)所有的百葉簾進(jìn)行監(jiān)控，每個(gè)樓面、每個(gè)朝向或整棟大廈的百葉簾能同時(shí)動(dòng)作，或能在不同的時(shí)間間隔內(nèi)相繼動(dòng)作。當(dāng)百葉簾的指令未被順利執(zhí)行時(shí)，畫面報(bào)警并顯示該百葉簾的狀態(tài)。當(dāng)百葉簾下降并到達(dá)底部閉合位置后，百葉能自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)的角度。

　　廣州發(fā)展中心大廈

　　作為世界上首個(gè)在高層建筑外部裝置遮陽板的建筑，大廈遮陽系統(tǒng)每三片遮陽板為一個(gè)單元，彼此聯(lián)動(dòng)。每一個(gè)遮陽板葉片兩側(cè)的邊框上配有兩個(gè)輪軸，葉片被固定在輪軸上，并通過輪軸用緊固件固定在邊框上。葉片通過可調(diào)節(jié)的傳動(dòng)桿連接到電動(dòng)馬達(dá)上，以使葉片按需要角度旋轉(zhuǎn)，遮陽板葉片角度可在0o到120o之間做任意調(diào)整。大廈采用LONWORKS智能控制系統(tǒng)，通過軟件對(duì)陽光進(jìn)行跟蹤，自動(dòng)計(jì)算陽光角度及陰影大小，從而隨時(shí)能調(diào)節(jié)精確到每扇窗戶的百葉角度，以達(dá)到最佳的遮陽和采光的綜合效果。在有陰影的位置百葉簾會(huì)自動(dòng)收起，而且全部隱藏在幕墻框內(nèi)，達(dá)到隔熱、節(jié)能、環(huán)保、舒適等效果。

　　5 結(jié)語

　　遮陽是建筑節(jié)能的有效途徑，通過良好的遮陽設(shè)計(jì)在節(jié)能的同時(shí)又可以豐富室內(nèi)的光線分布，還可以豐富建筑造型及立面效果。作為建筑智能化系統(tǒng)不可或缺的智能遮陽系統(tǒng)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和建筑智能化的普及，建筑遮陽將會(huì)有更加完備的智能控制系統(tǒng)，相信越來越多的建筑將采用智能遮陽系統(tǒng)，并在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)被集成汲取，智能化角度使遮陽達(dá)到最優(yōu)的效果。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 建筑外遮陽（一）06J506-1。

　　[2] 李繼建.智能遮陽板節(jié)能技術(shù)在我國首例成功應(yīng)用，材料與應(yīng)用，2006.5。

　　[3] 金國祥.德國郵政大廈智能遮陽百葉.百年建筑。

　　[4] 楊志，鄧仁明，周齊國.建筑智能化系統(tǒng)及工程應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社。