智能遮阳系统在超高层建筑中的应用

陈成绩

[摘要]在超高层建筑中，智能遮阳系统已经得到了有效的应用。它的应用不仅给人们带来了美观舒服的环境，还对节能减排有很大的好处。所以，本文主要就关于遮阳系统的特点以及应用实例进行简单介绍。

文章编号：2095-4085（2015）02-0070-02

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。智能遮阳系统主要依靠它的智能控制系统来实现节能的目的。智能遮阳控制系统基于控制网络的技术，可实现下列功能：系统依据当地气象资料和日照分析结果，对不同季节、日期、不同时段不同朝向的太阳仰角和方位角进行计算。再由智能控制器按照设定的时段，控制不同朝向的百叶翻转角度。通过屋顶设置的多方位阳光感应器检测晴天还是阴天。阴天，系统控制百叶水平打开;晴天，则按阳光自动跟踪模式执行，同时还根据大楼自身形体及周边建筑的情况建立遮挡模型，将参考点每天的阴影变化计算出来，存储在电机控制器里，再按照结果自动运行。

1 遮阳百叶的简介

现在的智能遮阳系统主要由三部分组成：电动机，百叶帘和遮阳控制体系。控制体系在整个智能遮阳系统中起着非常重要的作用，智能遮阳控制系统软件包括计算机监控软件和智能节点控制软件两个部分。它和硬件配合着使用，根据系统外部环境的不断变化，自动地对百叶帘进行调整，即整体进行升降操作。通过控制百叶帘，能够有效地降低太阳的照射，能够阻断一部分强光的辐射，同时又能够对自然界的光能进行合理地应用，减小其他能源的消耗。智能遮阳整个系统可以划分为两类，即感应智能和人工电动这两种控制方法。前者主要是通过系统的探头感知太阳的高度以及光强程度实现自动调整遮阳百叶帘的角度和位置等参数，从而实现智能遮阳的效果。而后者则主要通过人为的调整，它是依据一天之内光的照射方位以及光的强弱程度来人为地调节该智能系统的角度。

2 遮阳百叶的系统

该智能遮阳的系统是通过智能调控来实现的。目前应用最多的控制系统主要能够实现以下功能：智能系统可以结合天气情况对太阳光的强度进行分析，然后根据时间和季节等变化的因素对太阳光进行角度等方面的计算，而智能体系针对计算结果进行控制遮阳百叶帘的方位以及角度等。建筑顶部的感应系统可以很敏感的感应出天气情况，当天气为阴天时，系统会自动水平打开百叶，而若为晴天，阳光会进行追踪操作，并结合建筑本身的特点以及周围的环境进行遮挡，并将这些变化记录并存储，最后按照显示的结果自动控制。

3 遮阳百叶的设计

3.1 太阳光自动跟踪以及叶片的翻转

目前能够应用软件实现在不同时期对阳光进行角度和方位的计算，计算结果会直接存储到相应的控制器内，该控制器会根据记忆自动地确定太阳光的位置，然后进行预设角度来实现遮阳的目的。

3.2 太阳光的追踪

（1）在建筑的立面设置一些参考点，结合该建筑物的特征来进行分析;（2）利用软件计算出每一个参考点在不同时期的方位和仰角;（3）对计算出来的结果进行存储，并自动运行该控制器;（4）不断翻转叶片，在保证阳光不会直接射进室内的前提下，将角度尽可能的调大，这样才能实现太阳光的反射，从而保证了视觉效果。

3.3 建筑物阴影的计算

在太阳光的照射下，建筑物会有阴影投射到旁边的建筑物上，而周围的高楼以及树木等都会起到一定的遮挡效果。当阴影照射的时候是不需要进行遮阳处理的，因此需要调节遮阳板使其保持水平或者将其收起。

首先根据建筑物的特点画出平面图并建立模型，然后对每一个参考点的方位角以及仰角的计算值进行应用，并结合周围建筑物的阴影和朝向来计算阴影在每时每刻的变化。对计算后的数据记录在百叶控制器内，并进行自动存储。根据结果可以知道哪些参考点处于阴影中，将这些存在阴影的参考点进行翻转叶片使其保持水平，从而可以进行更多的阳光。

4 遮阳百叶在超高层建筑中应用的实

例——广州发展中心大厦

广州发展中心大厦建立于美丽的珠江河畔，作为广州新城区的支柱建筑物，该建筑的设计简单大气、外形新颖、设备高端并且实用经济形成了一种非常独特的建筑风格。广州发展中心大厦的建立应用了智能遮阳，该系统是可以活动的、处于外部的一种金属遮阳体系。广州发展中心大厦是世界上第一个在超高层建筑中进行安装遮阳装置的建筑物。在二十一世纪初期，国家就推行了关于建设节能的建筑物这种理念，在该理论的设计中对节能这个要求已经进行了应用，设计师对各个方面的要求都进行了严密的分析和计算，最终确立了一种最好的设计方案。该方案的设计思路大致为：根据建筑物的外部结构进行设计，采取智能遮阳，对室内的光照按照要求进行调节，从而实现节能环保的最终目的。

这个项目主要针对的是珠江地区的高层建筑物，应用的遮阳构件是铝合金材质的，设立在正方形结构中，网格中的竖向遮阳件能够实现光照的变化调节，遮阳板后部的结构是玻璃幕墙，这种结构和网格状结构形成强烈的比较，并朝向南北方向。广州发展中心大厦的职能遮阳构件主要应用在第四到第三十三层之间，并且每一个网格中间都会设置三个智能遮阳板，并保持东西方向向外。智能遮阳板采用的是铝合金材质的遮阳叶片，这样能够保证有良好的视野范围。控制器的智能控制，使得遮阳板可以结合建筑物的外部和内在两者的具体情况进行自我调控，来满足设计的要求。当然人为地进行控制也是可以实现的。

为了满足太阳光的方位要求以及智能遮阳的功能实现，每一块竖着的板的转动方向都是不一样的，西面和南面是顺时针转动，东面和北面是逆时针转动。早上的时候，东面的板是关闭的，西面和南面的板开启，到了正午的时候，南面的板是关闭着的，随着太阳的不停转动，到下午东、南、北三面的遮阳板都是半开半闭的情况，只有西面的板处于完全关闭状态。

如果遮阳板处于闭合状态，那么叶片就会处在玻璃的外部，这个时候室内的景象是不会被遮挡的，而若遮阳板打开时，就会发现竖着的遮阳板和玻璃的立面相互垂直，从远处看，建筑物显得非常典雅、大气。

这座大厦从开始设计到建成用来五年时间，不仅采取了智能遮阳这种新型节能的调控方式，还使得超高层的中心大厦在外观上不失高贵和美观，同时又具有良好的经济价值。智能遮阳系统的成功应用，对我国的经济和社会地位都有很大的意义，这种标新立异的独特设计，为超高层建筑带了一个好头，也为国家节能减排理念的实现做了很好的榜样。

5 结语

遮阳板是建筑中的一个强有力的工具，对节能来说也是一个非常有效的途径。通过智能化的遮阳板在超高层建筑实施中的应用，对超高层建筑的立面以及整体外观来说都是很有价值的。遮阳板控制系统在建筑领域内是不能缺少的，符合人们高层次的需求，达到最理想的效果。