1、智能控制技術(shù)在遮陽(yáng)裝置上的應(yīng)用卞樹(shù)義張長(zhǎng)江王振杰孔凡東(皇明太陽(yáng)能股份有限公司,山東德州253000摘要本文闡述了太陽(yáng)谷日月壇微排大廈北樓應(yīng)用了大型豎百葉智能遮陽(yáng)技術(shù),從而降低建筑物的冷、熱負(fù)荷。重點(diǎn)介紹了豎百葉遮陽(yáng)系統(tǒng)夏季遮陽(yáng)、冬季采光的運(yùn)行原理及智能控制技術(shù)在遮陽(yáng)裝置上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞豎百葉裝置,遮陽(yáng),采光,節(jié)能,智能控制中圖分類號(hào)TP29文獻(xiàn)標(biāo)志碼B文章編號(hào)1003-1324(2010-01-0043-0221世紀(jì)建筑材料21st CENTURY BUILDING MATERIALS2010年2月February 2010第2卷第1期0引言目前應(yīng)用于建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)大多為人工方式或人工操縱電動(dòng)

2、方式進(jìn)行的。這些方式控制的遮陽(yáng)有如下缺陷:1、遮陽(yáng)效果不佳2、對(duì)室內(nèi)的光線環(huán)境又沒(méi)有良好的有效控制;基于以上原因,在當(dāng)今高檔建筑中超大金屬玻璃幕墻的大量應(yīng)用,對(duì)建筑節(jié)能、建筑運(yùn)營(yíng)成本越發(fā)關(guān)注的今天,如何構(gòu)造一個(gè)智能化的遮陽(yáng)控制系統(tǒng),則顯得尤為重要與迫切1 。圖1太陽(yáng)谷日月壇微排大廈北樓1遮陽(yáng)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理及控制要求現(xiàn)代建筑廣泛的應(yīng)用大面積的玻璃幕墻,以提高建筑物的美觀,但同時(shí)也使室內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷也不斷提高;為此,遮陽(yáng)成為建筑這一掩體功能的重要組成部分,遮陽(yáng)系統(tǒng)也必然是建筑造型設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié),是現(xiàn)代建筑整體藝術(shù)形式重要的組成部分。目前國(guó)際上公認(rèn)的真正有效的遮陽(yáng)控制系統(tǒng)是針對(duì)戶外用遮陽(yáng)百葉的

3、控制,并應(yīng)成為室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)中的必要的子系統(tǒng),同時(shí)應(yīng)達(dá)到如下目的2。隨著所在區(qū)域陽(yáng)光入射的角度不同,按不同季節(jié)、不同的時(shí)間段進(jìn)行遮擋光線的控制。通過(guò)實(shí)時(shí)的對(duì)入射光線及室內(nèi)光照度的檢測(cè)來(lái)控制遮陽(yáng)板的收起、展開(kāi)及翻轉(zhuǎn),并控制遮陽(yáng)角度以使室內(nèi)處于最佳的遮陽(yáng)效果及舒適的光照環(huán)境。針對(duì)室外用遮陽(yáng)百葉進(jìn)行的有效的隨動(dòng)控制系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)視覺(jué)舒適最優(yōu)控制。針對(duì)大面積的玻璃幕墻的建筑結(jié)構(gòu),我們應(yīng)用了豎百葉遮陽(yáng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑物的夏季遮陽(yáng)、冬季采光的目的。本系統(tǒng)按照春、夏、秋、冬作為四種工況,春季工況根據(jù)冬季工況定,秋季工況根據(jù)夏季工況定,從而達(dá)到最大化的采光、遮陽(yáng)的目的,具體運(yùn)行工況如圖1,圖1-1,圖1-2 。圖

4、1-1 夏季的工況如圖圖1-2冬季的工況如圖根據(jù)以上的運(yùn)行工況提出了相應(yīng)的控制要求,確定該系統(tǒng)具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作狀態(tài)。自動(dòng)工作狀態(tài)有以下兩種模式。自動(dòng)運(yùn)行模式:對(duì)每組電機(jī)根據(jù)當(dāng)前工況,進(jìn)行計(jì)算出推桿的行程,從而調(diào)整百葉的位置,使豎百葉達(dá)到最佳的遮陽(yáng)效果,當(dāng)總控單元檢測(cè)風(fēng)、光、雨傳感器的異常信號(hào),則控制豎百葉旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)設(shè)定的角度,以達(dá)到提高室內(nèi)舒適度的目的。同時(shí),可以通過(guò)收稿日期:2010-01-0921世紀(jì)建筑材料2010上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前百葉的工作狀態(tài)。陽(yáng)光追蹤模式:系統(tǒng)根據(jù)光照射強(qiáng)度,可分幾個(gè)照度值設(shè)定,如10000MU 為中午最大值,遮陽(yáng)板關(guān)閉,當(dāng)光照強(qiáng)度為6000MU 時(shí),豎百葉旋

5、轉(zhuǎn)到45°角等,該控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)光感信號(hào),并通過(guò)內(nèi)部邏輯運(yùn)算,控制豎百葉旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的角度,已達(dá)到建筑物遮陽(yáng)、采光的目的。 手動(dòng)工作狀態(tài)有以下三種模式。(1電腦界面操作分手動(dòng)和自動(dòng)模式,手動(dòng)模式時(shí)全手動(dòng)運(yùn)行,不受自動(dòng)控制影響,切換到自動(dòng)運(yùn)行模式,系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)手動(dòng)控制轉(zhuǎn)到自動(dòng)控制時(shí),要求豎百葉在下一時(shí)刻旋轉(zhuǎn)到設(shè)定的角度,繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。(2遙控器操作當(dāng)遙控器運(yùn)行時(shí),自動(dòng)控制模式停止運(yùn)行,全手動(dòng)運(yùn)行;當(dāng)遙控器停止運(yùn)行后,要求豎百葉在下一時(shí)刻旋轉(zhuǎn)到設(shè)定的角度,繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。(3按鈕開(kāi)關(guān) 通過(guò)電機(jī)控制柜外接控制開(kāi)關(guān),來(lái)控制每一組電機(jī)的運(yùn)行,運(yùn)行停止后按下總控制器上的復(fù)位開(kāi)關(guān),使電機(jī)可以轉(zhuǎn)

6、到當(dāng)前時(shí)刻的百葉所處的角度。2遮陽(yáng)系統(tǒng)的控制方式針對(duì)以上所提出的技術(shù)要求,設(shè)計(jì)了一套完整的智能型遮陽(yáng)控制系統(tǒng)(圖2。智能軟件針對(duì)遮陽(yáng)系統(tǒng)專門開(kāi)發(fā)的軟件,并采用一線著名品牌德國(guó)西門子S7-200系列可編程控制器。運(yùn)用兩臺(tái)西門子S7-200進(jìn)行PLC 組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)主從控制;同時(shí),兩臺(tái)S7-200與總監(jiān)控室內(nèi)的一臺(tái)PC 機(jī)連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控,再配合其它控制設(shè)備來(lái)完成控制任務(wù)3。 圖2豎百葉智能遮陽(yáng)控制系統(tǒng)圖電動(dòng)百葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用進(jìn)口品質(zhì)較好的桿式電機(jī),其推力為450N,行程為400mm 。百葉的角度檢測(cè)裝置選用位移傳感器測(cè)量電機(jī)推拉桿的當(dāng)前的位置,再換算得出相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,用這種方法,元件尺寸更小,測(cè)量更

7、加可靠。環(huán)境檢測(cè)單元由風(fēng)速傳感器,陽(yáng)光傳感器、雨水傳感器及溫濕度傳感器組成。圖3豎百葉傳動(dòng)方式在這個(gè)系統(tǒng)中,S7-200作為整個(gè)控制系統(tǒng)的主控部分,通過(guò)接入控制箱的遙控器,風(fēng)速傳感器,陽(yáng)光傳感器,雨水傳感器等信號(hào),根據(jù)PLC 進(jìn)行內(nèi)部邏輯,來(lái)控制電機(jī)推拉運(yùn)行,并通過(guò)位移傳感器感應(yīng)當(dāng)前的位置,可以精確的控制百葉的角度(圖3。系統(tǒng)的控制過(guò)程如下4(圖4。圖4控制系統(tǒng)(下轉(zhuǎn)第49頁(yè)44第2卷第1期本控制方式可以分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就地手動(dòng)控制、就地遙控器控制、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)手動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制四種控制方式。3工程案例太陽(yáng)谷國(guó)際會(huì)議中心位于德州經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)中國(guó)太陽(yáng)谷規(guī)劃區(qū)內(nèi),是世界上最大的集太陽(yáng)能光

8、熱、光伏、建筑節(jié)能于一體的高層公共建筑,作為2010年第四屆世界太陽(yáng)城大會(huì)的主會(huì)場(chǎng),太陽(yáng)谷國(guó)際會(huì)議中心集展示、科研、辦公、會(huì)議、培訓(xùn)、賓館等功能于一身,符合節(jié)能環(huán)保、人性化、生態(tài)、未來(lái)時(shí)尚角度的“綠色五星級(jí)”建筑標(biāo)準(zhǔn),是當(dāng)之無(wú)愧的太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)與建筑節(jié)能技術(shù)結(jié)合的典范工程。太陽(yáng)谷國(guó)際會(huì)議中心將作為2010年第四屆世界太陽(yáng)城大會(huì)的主會(huì)場(chǎng),屆時(shí)可以通過(guò)本項(xiàng)目的示范向全世界展示我國(guó)可再生能源在建筑中的應(yīng)用成果。在太陽(yáng)谷日月壇微排大廈北樓一、二層安裝了豎百葉智能遮陽(yáng)系統(tǒng),該系統(tǒng)已無(wú)故障運(yùn)行1年,實(shí)現(xiàn)了建筑物的夏季遮陽(yáng)、冬季采光的功能,完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,以進(jìn)一步降低建筑冷、熱負(fù)荷。4結(jié)論采用智能化

9、遮陽(yáng)系統(tǒng)的最大的有點(diǎn)為:1、智能化遮陽(yáng)控制降低了人工控制帶來(lái)的不準(zhǔn)確性和不合理性2、使遮陽(yáng)效果更佳,有助于建筑節(jié)能效率的提高3、具有較高的性價(jià)比,降低建筑運(yùn)營(yíng)成本。該項(xiàng)目的順利實(shí)施提高了遮陽(yáng)系統(tǒng)的智能化水平,為科學(xué)有效的控制遮陽(yáng)系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1陳一飛.電動(dòng)開(kāi)窗器的應(yīng)用與發(fā)展J.門窗幕墻與設(shè)備,2002,(4:15.2陳武文.玻璃幕墻的遮陽(yáng)節(jié)能技術(shù)J.建筑門窗幕墻與設(shè)備,2004,(3:25.3陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.4王小明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.作者簡(jiǎn)介略。(上接第44頁(yè)魯秀銳唐超王振杰等:小型太陽(yáng)

10、能吸附式空調(diào)系統(tǒng)工程示范及配置優(yōu)化研究從圖811中可以看出,各水系統(tǒng)進(jìn)出口溫度周期性變化,數(shù)據(jù)正常,循環(huán)周期明顯,制冷過(guò)程運(yùn)行良好。從中可以看出,熱水進(jìn)口溫度越高,制冷功率也越大。額定制冷功率為10kW的制冷機(jī)組在5080的使用熱水范圍內(nèi),可以輸出715kW不等的制冷量,性能良好。4結(jié)論與展望4.1結(jié)論(1使用太陽(yáng)能制冷與采暖、熱水相結(jié)合的復(fù)合能量系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。(2在工程安裝地點(diǎn)德州,太陽(yáng)能集熱器與制冷機(jī)組以及建筑物設(shè)計(jì)選型配比可按1m2的集熱器匹配100W的制冷量的機(jī)組進(jìn)行配比。(3小型太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)適合家庭別墅安裝,可滿足建筑物本身50%以上制冷采暖以及熱水需求。(4系統(tǒng)還不是很完善,需要增加輔助能源,設(shè)計(jì)一系列的復(fù)合能量系統(tǒng)解決方案,來(lái)滿足各個(gè)不同氣候地區(qū)的需求是亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。(5系統(tǒng)設(shè)計(jì)以太陽(yáng)能作為主要能源,但是當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí),必須使用輔助能源來(lái)滿足建筑物制冷、采暖、熱水等需求,這就需要增加常規(guī)能源的基礎(chǔ)設(shè)施,增加了初投資。綜合經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性,太陽(yáng)能承擔(dān)的負(fù)荷越大,系統(tǒng)越節(jié)能,使用的年限越長(zhǎng),綜合費(fèi)用越低。4.2展望小型太陽(yáng)能吸附式空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)階段還存在一定的推廣瓶頸,但是通過(guò)我們的設(shè)計(jì)及測(cè)試,相應(yīng)的問(wèn)