智能遮陽系統(tǒng)施工技術(shù)在高層辦公樓的應用

黃廣鵬

（廣東省第一建筑工程有限公司 廣州510010）

0 前言

我國幅員遼闊，南北氣候差異巨大。南方冬季無供暖設(shè)施導致舒適度不足，北方供暖耗能巨大，南北夏季較長制冷的高能耗及相應設(shè)備的高成本，要求建筑本身應對氣候的變化做出適應，通過利用外部條件提高建筑的應變能力?，F(xiàn)代建筑普遍使用大面積的窗戶或玻璃幕墻可最大限度地利用太陽光來提高室內(nèi)采光率，在大面積的窗戶或玻璃幕墻設(shè)置適當?shù)恼陉栂到y(tǒng)可有效減少太陽輻射，也避免陽光直射產(chǎn)生眩光及導致房間局部過熱，改善室內(nèi)熱環(huán)境和提高生活或辦公舒適度［1］。

1 工程概況和設(shè)計要點

某大樓位于廣州市先烈東路，地處東經(jīng)113°，北緯23°，海拔32.55 m，坐北偏西，屬夏熱冬暖地區(qū)。大樓地上12層，地下5層，建筑面積17 629 m2，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；大樓3～12 層為敞開式辦公區(qū)，其南面及西面采用玻璃幕墻圍護結(jié)構(gòu)+智能控制外遮陽系統(tǒng)。智能外遮陽系統(tǒng)把鋁合金遮陽葉片放在玻璃幕墻外擋住強烈光線及反射吸收熱量［2］；通過感應器及智能控制系統(tǒng)，根據(jù)陽光角度不同實時自動調(diào)節(jié)葉片方向控制室內(nèi)溫度，與建筑的智能自動化系統(tǒng)掛接，實現(xiàn)遠程控制［3］。遮陽葉片構(gòu)件輕巧、造型美觀與建筑合為一體，使建筑物外觀更加美麗和宏偉壯觀，符合現(xiàn)代化建筑節(jié)能環(huán)保模式［4］。

該智能外遮陽系統(tǒng)包括遮陽葉片、驅(qū)動系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)（見圖1、圖2），其中遮陽葉片是鋁合金龍骨外包鋁皮的構(gòu)件（見圖3），驅(qū)動系統(tǒng)是由葉片軸、安裝六角頭螺栓、螺桿、端蓋連接組件、馬達底盤及相應的配件驅(qū)動盤連接組件組成［5］；智能遮陽系統(tǒng)與建筑智能自動化系統(tǒng)掛接實現(xiàn)遠程控制。本系統(tǒng)遮陽葉片由43 組電機控制，其中頂層層高5.2 m 每區(qū)間采用2 組電機，標準層層高3.6 m 每區(qū)間采用1 組電機；由D-01（3～5 層）、D-02（6～9 層）和D-03（10～12 層）組成3 個回路供電系統(tǒng)，每臺電機150 kW，共6 450 kW，采用BV 3×4 mm2三相供電方式；首層中央控制室電腦系統(tǒng)連接至各樓層，分別為T-01 串接3～8 層驅(qū)動器、T-02 串接9～12 層驅(qū)動器、且兩回路首尾相接，T-03接到屋頂機電房氣象站3 個回路，采用普通雙絞屏蔽型2×1.0 mm2通信電纜。

2 技術(shù)原理和創(chuàng)新點

2.1 技術(shù)原理

智能遮陽系統(tǒng)根據(jù)氣象資料和日照分析結(jié)果，計算出不同季節(jié)、日期、時段和朝向的太陽仰角和方位角；在智能控制器中設(shè)定不同時段不同朝向的翻轉(zhuǎn)葉片角度，并通過在屋頂上的多方位陽光感應器氣象站檢測天氣情況；按照晴天、陰天的天氣建立模型將參考點的每天陰影變化進行計算，存儲在電機控制盒里自動運行，滿足遮陽和采光最佳的效果［6］。該系統(tǒng)在夏天遮蔽陽光，阻截光線和過多熱量透過窗戶，降低室內(nèi)溫度；在冬天利用陽光給室內(nèi)加熱，提高室內(nèi)的熱舒適度，調(diào)節(jié)室內(nèi)空間光照，實現(xiàn)節(jié)能減排和降低能源消耗，節(jié)省空調(diào)運作成本［7］。

圖1 遮陽板安裝Fig.1 Sun Shield Installation

圖2 遮陽板節(jié)點Fig.2 Shade Node

圖3 葉片構(gòu)造Fig.3 Blade Configuration

2.2 技術(shù)創(chuàng)新點

⑴驅(qū)動方式采用電機連桿驅(qū)動，可通過感應器及智能控制系統(tǒng)高精準同步驅(qū)動葉片調(diào)整角度（可轉(zhuǎn)角度達180°）控制室內(nèi)溫度，夏天減少空調(diào)負荷，抵擋紫外線；冬天增加通光量，減少供暖時間及提高舒適度，實現(xiàn)節(jié)能減排［8］。

⑵ 葉片采用鋁合金龍骨外包鋁皮的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)輕、取材方便、經(jīng)濟合理，葉片的鋁合金板噴氟碳漆，易于清理維護。中空金屬葉片也能隔音、保護玻璃幕墻、反射熱量［9］。

⑶驅(qū)動系統(tǒng)的頁片軸、安裝六角頭螺栓、螺桿、端蓋連接組件、馬達底盤及相應的配件驅(qū)動盤連接組件、驅(qū)動桿均用304不銹鋼。

⑷百葉開啟時清晰地顯露后面的玻璃幕墻；關(guān)閉后百葉在建筑外立面形成一個整體，使建筑物外觀更加美麗和宏偉壯觀，符合現(xiàn)代化建筑裝飾美學特點［10］。

⑸配合太陽能供電系統(tǒng)，實現(xiàn)自主控制，降低能耗。

⑹ 智能遮陽系統(tǒng)與建筑智能自動化系統(tǒng)掛接，實現(xiàn)遠程控制。

3 施工關(guān)鍵控制點

3.1 工藝流程

施工準備?測量放線?安裝預埋件?混凝土澆筑（主體結(jié)構(gòu)驗收）?基座槽鋼制作?遮陽板各構(gòu)件加工?測量放線?基礎(chǔ)槽鋼安裝焊接?防銹防腐處理?安裝遮陽百葉板?安裝驅(qū)動系統(tǒng)及感應器?安裝智能控制盒?清潔桿件、支座、葉片?運行調(diào)試?驗收交付使用。

3.2 施工要點

3.2.1 施工準備

①對進場的主要材料和部件進行檢查檢測；②結(jié)構(gòu)施工期間預留安裝洞口和預埋管線；③基礎(chǔ)槽鋼安裝前進行建筑整體測量放樣，其尺寸須符合設(shè)計要求。

3.2.2 預埋件制安

⑴預埋件的錨板用Q235 級鋼，錨筋用HPB235鋼筋；加工前須檢查原材料合格證。

⑵加工好的預埋件進行熱鍍鋅處理，并掛牌標識，分類堆放。

⑶梁底預埋件在樓面模板完后或梁頂預埋件在梁鋼筋綁扎完后按設(shè)計位置埋設(shè)，其錨筋與梁鋼筋點焊固定；混凝土澆筑時專人跟蹤。

3.2.3 基礎(chǔ)槽鋼制安

⑴基礎(chǔ)采用10號槽鋼，按葉片間距開孔，轉(zhuǎn)軸固定螺絲焊接固定，槽鋼除銹后油刷2道富鋅底漆防銹。

⑵從最高支座至最底支座按樓層高度進行的垂直放線，保證立面方向同一位置的葉片安裝開孔為同一條垂直線，并將其彈畫在梁上。

⑶基礎(chǔ)槽鋼就位采用點焊加木楔暫時固定，進行水平調(diào)平和垂直放線復核合格后焊接固定，焊縫清理后刷2道富鋅底漆防銹。

⑷基礎(chǔ)槽鋼完后用厚2.5 mm的氟碳漆白色鋁板包邊收口。

3.2.4 葉片的加工

根據(jù)現(xiàn)場實測和設(shè)計圖紙制作加工圖，由廠家進行生產(chǎn)加工，加工好部件裝箱運至工地，到工地后開箱對每件貨品進行檢查，符合設(shè)計要求才能收貨。

3.2.5 安裝遮陽葉片

⑴安裝前對已完成的基座進行復核，符合要求后安裝龍骨并保證處于同一個水平面。

⑵將上下葉片軸安裝到基座，下部軸承套在相應的葉片軸上。

⑶將葉片軸插入兩端的軸承塊內(nèi)，注意不要讓軸滑入葉片內(nèi)部。

⑷葉片安裝到位后，復核其垂直度、上下兩面水平并同一樓層的處于同一水平線。符合要求后，緊固葉片軸并固定軸鎖。

3.2.6 驅(qū)動桿件、電機等安裝

⑴將驅(qū)動端蓋連接組件滑入驅(qū)動桿，用螺栓初步固定在驅(qū)動端蓋的連接孔上。

⑵從左到右的葉片控制在同一個角度，固定左右兩頁葉片的端蓋連接件與驅(qū)動桿，調(diào)整好各驅(qū)動桿連接件間相等間距，將螺栓固定所有的端蓋連接件。

⑶安裝馬達固定盤，固定盤與收口鋁板間設(shè)隔離墊片，將馬達固定在固定盤上。

⑷用驅(qū)動盤把馬達與驅(qū)動桿固定，按說明書要求調(diào)整驅(qū)動盤與驅(qū)動桿和葉片的位置關(guān)系（見圖4）。

⑸電機控制盒和驅(qū)動器安裝在室內(nèi)天花內(nèi)控制箱，根據(jù)葉片的運行狀態(tài)調(diào)整馬達驅(qū)動桿上行程感應器的位置（見圖5）。

圖4 馬達驅(qū)動桿、驅(qū)動盤Fig.4 Motor Drive Rod，Drive Disc

圖5 控制盒及智能控制設(shè)備Fig.5 Control Box and Intelligent Control Equipment

3.2.7 智能系統(tǒng)安裝

⑴室內(nèi)天花龍骨定位后管路敷設(shè)φ 25 鍍鋅金屬管，驅(qū)動器到電機敷設(shè)φ 25 鍍鋅軟管，天花板在控制盒預留檢修孔。

⑵系統(tǒng)的布線，電源線采用BV 3×4 mm2電纜，控制線采用RVV 3×0.75 mm2電纜，通信線采用普通雙絞屏蔽型2×1.0 mm2電纜。

⑶電源線接強電井配電箱，電機自帶電纜接入驅(qū)動器，通信線連接各層控制盒、電腦系統(tǒng)和屋頂氣象站。

⑷電腦系統(tǒng)和屋頂氣象站安裝。

3.2.8 測試

全部部件安裝完成后進行連續(xù)3 次測試，包括百葉全行程運行和電動控制裝置轉(zhuǎn)動。傳動系統(tǒng)測試運行平穩(wěn)，無明顯噪聲，電控、遙控開關(guān)按照左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止三工位進行點動或連動控制；百葉片轉(zhuǎn)動順暢、自如，無卡滯現(xiàn)象［11］。

4 結(jié)語

本施工技術(shù)在該大樓的應用實施能夠節(jié)省空調(diào)用量、降低資源消耗，改善室內(nèi)熱環(huán)境，提高舒適度。智能外遮陽系統(tǒng)與建筑的智能自動化系統(tǒng)掛接實現(xiàn)遠程控制，讓建筑變的更聰明，符合本大樓打造“綠色三星”建筑理念，實現(xiàn)國家綠色建筑示范工程的節(jié)能減排、資源低消耗和健康舒適的建筑環(huán)境；以其為示范推行綠色綜合技術(shù)，形成綠色建筑實施與應用體系，有著較強的示范意義和廣泛的推廣價值。