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化的方式控制，以達到建筑物的安全、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，遮陽系統(tǒng)智能化的諸多優(yōu)點卻被忽略。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。

　　1 智能遮陽百葉的概念及特點

　　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）、電機及控制系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)軟件是智能遮陽控制系統(tǒng)的一個組成部分，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，自動調(diào)整簾片角度或作整體升降，完成對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，可分為人工電動控制及感應(yīng)智能控制。人工電動控制可以人為根據(jù)一天內(nèi)太陽光的照射角度及強弱對遮陽系統(tǒng)進行角度的調(diào)節(jié)。而感應(yīng)智能控制則是通過探頭對太陽照射高度位置、方向及太陽光強弱的感應(yīng)而自動調(diào)節(jié)遮陽板的遮陽方向、角度、位置、遮陽面積大小等，以達到遮陽的目的。這種遮陽系統(tǒng)對用于屋面采光系統(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)來實現(xiàn)節(jié)能的目的。

　　現(xiàn)在運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，對不同季節(jié)、日期、不同時段及不同朝向的太陽仰角和方位角進行計算。再由智能控制器按照設(shè)定的時段，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，則按陽光自動跟蹤模式執(zhí)行，同時還根據(jù)大樓自身形體及周邊建筑的情況建立遮擋模型，將參考點每天的陰影變化計算出來，存儲在電機控制器里，再按照結(jié)果自動運行。

　　智能遮陽控制系統(tǒng)軟件包括計算機監(jiān)控軟件和智能節(jié)點控制軟件兩個部分，主要功能模塊。

　　3 智能遮陽百葉在智能建筑中的設(shè)計

　　3.1 陽光自動跟蹤和葉片翻轉(zhuǎn)原理

　　依照建筑所在地的經(jīng)緯度，可以利用軟件對不同季節(jié)和不同時間的陽光仰角和方位角進行計算，并將結(jié)果直接儲存到電機控制器內(nèi)。電機控制器會自動計算出與之相對應(yīng)的陽光角度，并自動以設(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

　?。?）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，并對參考點進行四季日照分析；

　　（2）用LONWORKS軟件根據(jù)大樓朝向和高度計算每個參考點在不同季節(jié)和不同時刻的陽光仰角和方位角；

　　（3）將計算結(jié)果儲存在LONWORKS的電機控制器中，自動運行；

　　（4）隨時翻轉(zhuǎn)葉片的角度，在防止陽光直接射入室內(nèi)的同時，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 計算建筑物陰影對遮陽

　　在太陽的運行過程中，建筑物本身對鄰樓投下陰影，而周邊高大建筑物對本建筑物也可能有遮擋作用。在陰影投射到的窗戶實際上并不需要遮陽，否則房間會變暗，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；

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

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

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

　　4 智能遮陽百葉在智能建筑中的應(yīng)用實例

　　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只電機控制器共同控制的。根據(jù)自動計算陽光角度的結(jié)果而改變百葉角度的年度陽光跟蹤程序，和計算周邊建筑物投射陰影的陰影跟蹤程序，都能在電機控制器內(nèi)自動運行，隨時能調(diào)節(jié)精確到每扇窗戶的百葉角度，以達到最佳的遮陽和采光的綜合效果。

　　上海久事大廈

　　大廈主控制室能對所有的百葉簾進行監(jiān)控，每個樓面、每個朝向或整棟大廈的百葉簾能同時動作，或能在不同的時間間隔內(nèi)相繼動作。當(dāng)百葉簾的指令未被順利執(zhí)行時，畫面報警并顯示該百葉簾的狀態(tài)。當(dāng)百葉簾下降并到達底部閉合位置后，百葉能自動翻轉(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單元，彼此聯(lián)動。每一個遮陽板葉片兩側(cè)的邊框上配有兩個輪軸，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)的傳動桿連接到電動馬達上，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)，通過軟件對陽光進行跟蹤，自動計算陽光角度及陰影大小，從而隨時能調(diào)節(jié)精確到每扇窗戶的百葉角度，以達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自動收起，而且全部隱藏在幕墻框內(nèi)，達到隔熱、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)計在節(jié)能的同時又可以豐富室內(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)的不斷進步和建筑智能化的普及，建筑遮陽將會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)計階段就應(yīng)被集成汲取，智能化角度使遮陽達到最優(yōu)的效果。

　　參考文獻：

　　[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。