浅谈智能建筑中的智能遮阳系统

发表时间:2021/7/8   来源:《建筑实践》2021年第8期   作者:车北京
[导读] 智能遮阳系统运用在智能建筑中,不仅为人们提供舒适的室内环境,
        车北京
        徐州市爱立特工程造价咨询事务所有限公司 江苏省徐州市 221006
        摘要:智能遮阳系统运用在智能建筑中,不仅为人们提供舒适的室内环境,而且在节能方面也有突出贡献。建筑遮阳技术的使用能够减少建筑能耗的20%-30%,对可持续性建筑的发展协助很大。本文就智能遮阳技术在建筑上的运用展开探讨,提出了智能遮阳技术的设计方法,关注了遮阳技术发展的价值,引起对可持续性建筑的思考。?
关键词:智能遮阳系统;智能建筑;节能?
现代建筑对开放的空间和开阔外部视野的追求,使得建筑表皮上的窗洞越开越大或者形成大面积的玻璃幕墙。玻璃建筑将室内外空间融为一体,使人们充分感受自然景观、自然光线的同时,也带来建筑内部空间的采暖和制冷能耗提高的隐患。因此,针对不同朝向在建筑设计中采取适宜合理的遮阳措施是改善室内环境、降低空调能耗、提高节能效果的有效途径。而且良好的遮阳构件和构造做法是反映建筑高技术和现代感的重要组成因素。从节能效果来讲,遮阳设计是不可缺少的一种实用技术,在夏季和冬季都有很好的节能和提高舒适性的效果。建筑的室内外环境以智能化的或以自动化的方式控制,以达到建筑物的安全、节能,当暖通和照明系统的智能化逐渐被人们接受时,遮阳系统智能化的诸多优点却被忽略。
1建筑遮阳的含义?
以减少太阳直接辐射热进入室内为主要目的的隔热、放热措施称为建筑遮阳[1]。建筑遮阳系统是与遮阳有关的建筑构件、配件以及建筑布局绿化等要素共同作用,相互补充的一个完整系统。建筑遮阳系统涉及范围复杂,广义上,建筑布局、朝向、风向、气象、日照、植被等一系列建筑外环境的设置,都蕴藏着建筑遮阳因素;建筑围护构件如墙体、屋面等也都有遮阳效果。狭义上,遮阳主要指采光口、建筑物出入口等外墙开洞部分的隔热、防热设施。衡量窗户遮阳效果的好坏,主要采用遮阳系数的概念,同时还要保证窗户玻璃的可见光透过率,以满足窗户采光的基本要求。?
2发挥建筑遮阳技术积极作用
建筑遮阳能够阻挡来自天然的自然光线,降低室内温度,改善室内的采光效果,折射建筑的外观,它对建筑的环境及节能方面都具有很重要的意义。建筑遮阳是绿色建筑的一种独创的建筑风格。建筑遮阳的设计要根据地域、气候不同选择适合的设计。而合适的室内采光对遮阳设计发展发挥重要的功能。建筑遮阳就可以调节紫外线照射的角度和照射的强度,遮挡了强光线的直接照射,从而调节室内的光线更加适合于人们学习和工作环境。随着人们的环境保护意识日益增加,建筑能源的消耗也在不断增加,因而人们对建筑节能的关注日益增加。建筑遮阳的设计能够阻挡大量的紫外线照射,使室内的温度适宜,解决室内温度过高的问题,也不同程度地降低了能源消耗,推动节约建筑能源的发展,也提高人们的节约意识。而建筑遮阳的设计不仅仅能够节约能源,而且还能美化建筑外观。
3建筑遮阳分类?
3.1固定遮阳?
固定遮阳分为水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳等[2]。选择何种形式的遮阳需根据地区气候特点、太阳高度角、纬度、遮阳日期、遮阳时间以及朝向不同来综合考虑。例如水平遮阳能够遮挡从窗口上方射来的阳光,适用于南向外窗;垂直遮阳能够遮挡从窗口两侧射来的阳光,适用于北向外窗;挡板遮阳能够遮挡平射到窗口的阳光;适用于接近于东西向外窗。实际工作中中可以单独选用或者进行组合。?
3.2可调节遮阳?
可调节遮阳方式主要有两个优点:?
1)可以进行调整,以适应室外气候条件的变化,最充分地利用太阳能和阳光的好处,同时又可以遮挡刺眼强光和多余的热量。?
2)在遮挡炫目阳光的同时,尽可能多地获取漫射自然光。避免光线不足时采用人工照明而浪费能源。夏季夜晚打开遮阳板,加快建筑物的散热速度;冬季的白天不关闭保持建筑物内部的天然采光,夜晚关闭遮阳板,减少建筑物内部热量的损失。?
3.3智能遮阳系统
?  智能遮阳系统,根据其自身特点,可分为人工电动控制及感应智能控制。人工电动控制可以人为根据一天内太阳光的照射角度及强弱对遮阳系统进行角度的调节。而感应智能控制则是通过探头对太阳照射高度位置、方向及太阳光强弱的感应而自动调节遮阳板的遮阳方向、角度、位置、遮阳面积大小等,以达到遮阳的目的。这种遮阳系统对用于屋面采光系统的遮阳具有特别好的效果。?
4智能遮阳技术  
所谓智能遮阳技术,其实质就是遮阳产品的智能化控制,把对遮阳产品的控制纳入智能建筑管理系统中,共创一个节能、生态的环境[3]。智能建筑中的遮阳产品都由电机驱动。何时,在何种情况下,哪些产品以何种方式启动,何时停止,个别产品出了故障需要维修/报警,等等,都由计算机自动控制。因此,对于计算机而言,采集相关信息就显得非常重要了。  实现智能遮阳技术需要的信息可以分为:环境信息和状态信息两类。  
4.1. 环境信息
气候环境信息:风、雨、雪、雷、太阳光(烈度/入射角)、热和大气污染情况,等等; 室内环境信息:温度、湿度、空气新鲜度、光照度、采光均匀度,等等。上述各类信息由不同的传感器采集,并输入计算机进行数据处理后,通过执行机构分别 向建筑物不同的区域,不同的遮阳产品发出不同的动作指令,以达到或符合“生态”(各种 给定值)的要求。
4.2  状态信息
状态信息主要是指这样产品的工作状态。每当计算机发出指令,遮阳产品启动一段时间后,室内环境状态变化是否符合“生态”要求,这一状态反馈信息同样必须及时输入计算机进行重新的数据处理。  环境和状态信息是动态的,随着时间变化而不断的变化,并需要不断的向计算机输入,以及时向遮阳系统发出调整的指令,方可以始终保持“生态”环境的要求。  
实际上,智能化控制系统是一套极为复杂的系统工程,是从功能要求到控制模式,从信息采集到执行指令全过程的控制。而智能遮阳技术仅仅是智能建筑技术中的一个部分,但却又是不可忽略的一部分。智能遮阳技术的控制过程可以简化为如下图所示的流程图。      
图  智能遮阳技术的控制过程

5智能建筑智能遮阳的发展方向
遮阳是夏季建筑物节能的重要措施的一个方面。一般意义上讲,不管是哪一类遮阳产品,也不管遮阳产品是安装在建筑的什么部位,其主要功能还是“遮挡”,或者再加上“调节光线”的功能。  目前,随着世界对能源需求的增大,随着科学技术的不断进步,部分遮阳产品在“遮挡”阳光的同时,还在充分利用太阳的光能。比如户外遮阳板——在遮阳板的向阳面上覆盖半导体太阳能电池板,吸收太阳辐射能,直接转换为电能——光/电转换——光伏电池发电,或供自身负载使用,或蓄能/并入电网供其他负载使用。这样,遮阳板用于户外,它的遮阳效果好——节能,光伏发电——充分利用太阳能。可以肯定,把光伏发电技术与户外遮阳板技术结合起来,是建筑遮阳行业急需研究解决的一个课题,也是大有前途的。
结束语:
智能遮阳是建筑节能的有效途径,通过良好的遮阳设计在节能的同时又可以丰富室内的光线分布,还可以丰富建筑造型及立面效果。作为建筑智能化系统不可或缺的智能遮阳系统,随着技术的不断进步和建筑智能化的普及,建筑遮阳将会有更加完备的智能控制系统,相信越来越多的建筑将采用智能遮阳系统,并在设计阶段就应被集成汲取,智能化角度使遮阳达到最优的效果。?
参考文献:
[1]阙平. 绿色建筑智能外遮阳与自然采光集成系统设计与性能研究[J]. 建筑科学,2021,37(2):77-87.
[2]徐俊彦,王汉青. 智能遮阳百叶技术研究进展[J]. 建筑热能通风空调,2020,39(12):54-58.
[3]黄广鹏. 智能遮阳系统施工技术在高层办公楼的应用[J]. 广东土木与建筑,2020,27(6):80-82.
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