浅谈玻璃幕墙建筑的智能百叶外遮阳设计

浅谈玻璃幕墙建筑的智能百叶外遮阳设计
随着时代的发展和科技的进步，玻璃幕墙作为建筑（特别是公共建筑和办公建筑）的外围护结构被更多的建筑师所采用。

玻璃幕墙作为建筑围护结构打破了以往建筑的实体墙与门窗之间的界限，能巧妙地将建筑围护结构的使用功能和装饰功能融为一体，使建筑具有时代感、艺术性。

但是玻璃幕墙建筑的大量使用，也随之产生了建筑高能耗的问题，而智能外遮阳能够有效地降低玻璃幕墙建筑的能耗，也是建筑智能化系统的一个发展方向。

關键词：玻璃幕墙建筑；智能百叶；外遮阳设计
随着近年来高层建筑的发展，其遮阳问题也一直被人们所关注。

高层建筑，受安全性以及其自身高度等的局限性，很难安装较为节能的大型铝合金遮阳板，现如今普遍使用的仍是小型塑料百叶窗以及遮阳布。

1玻璃幕墙建筑外遮阳的作用
在玻璃幕墙建筑上设置适合的外遮阳（保证室内采光和视野），可以有效地遮挡太阳光线的直接照射，避免室内因直接得热而温度升高，减少了空调能耗，提高了建筑的节能效果；可以防止阳光直接照射进室内产生炫光，使室内的采光变得更加均匀，提高了人们生活和工作的视觉舒适度；可以避免太阳光线直射到玻璃幕墙建筑表面产生反射炫光以及一定程度地阻挡夜间的室内灯光透过玻璃幕墙照射到街道上，减少光污染；也可以在一定程度上保证室内人员的隐私。

2玻璃幕墙智能外遮阳控制原理
智能外遮阳控制系统是从功能要求到控制模式到信息采集到执行命令到传动机构的全过程控制系统。

目前智能外遮阳常采用的控制模式有两种，分别是传感器自动控制模式和智能化自动控制模式。

其中传感器自动控制模式的遮阳控制原理是：通过收集风速、光强、温度、湿度等传感器感应的数据，依据设定的数据指标，自动控制外遮阳的伸展、收回、开启、闭合和翻转角度。

可以看出在对智能化自动控制模式的外遮阳进行设计时需要设计者提前进行大量的数据计算和分析，然后得出智能外遮阳控制节点的数据。

3玻璃幕墙建筑的智能外遮阳设计
3.1确定外遮阳日期
遮阳日期的确定是玻璃幕墙建筑外遮阳设计的前提。

玻璃幕墙建筑外遮阳与气候因素息息相关，夏季遮阳的隔热和冬季房间的采光得热，在不同气候条件下
的主要性和次要性大不一样，而且遮阳设计与该地区的太阳辐射强度、日照分布情况和气温变化也有着密切的关系。

3.2太阳高度角和方位角的计算
外遮阳形式的选取和遮阳时间的确定与该地区的太阳运行高度角、方位角有密切的关系，需对太阳高度角和方位角进行计算。

3.2.1太阳赤纬角δ
太阳赤纬角是太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角，不同日期有不同的太阳赤纬角，其计算式为：
3.2.2太阳时角t
太阳时角是指日面中心的时角，即从观测点天球子午圈沿天赤道量至太阳所在时圈的角距离，其计算式为：
3.3分析智能外遮阳控制节点
根据上述确定的遮阳日期和计算出的太阳高度角和方位角，结合玻璃幕墙建筑的采光和节能要求，以在遮阳期不同时间段都能阻挡太阳光直射室内和在采暖期不同时间段不遮挡太阳光照射室内为判断依据，分析得出以下结论：
1）根据玻璃幕墙建筑在不同遮阳日期内不同朝向的太阳高度角和方位角的变化，确定该建筑不同朝向适合的遮阳方式；
2）根据不同朝向适合的遮阳方式，再结合玻璃幕墙建筑自身和周围环境的情况，确定采用智能外遮阳的必要性及可行性；
3）根据不同朝向玻璃幕墙建筑的墙面的大小和对市场上百叶遮阳产品的调查，确定合适的百叶叶片尺寸及各叶片之间的距离；
4）根据太阳高度角和方位角的变化，以遮挡太阳直射光线和最大限度增强采光效果为前提，确定玻璃幕墙建筑不同朝向在不同季节和不同日期内的遮阳时间段；
5）根据遮阳百叶叶片的尺寸、叶片之间的距离以及太阳高度角和方位角，结合上述确定的遮阳时间段，分析确定遮阳叶片在不同时间段翻转的角度；
6）确定遮阳在过度季节以及阴天或雨天等特殊天气情况下的的运行方式或百叶的翻转角度。

7）将百叶遮阳在不同季节、不同时间段的叶片翻转角度和在特殊天气情况
下的运行方式作为智能遮阳的控制节点，并选取合适高效的智能控制系统来控制玻璃幕墙建筑智能外遮阳的运行。

通过分析得出玻璃幕墙智能外遮阳的遮阳时间段、不同时间段内百叶翻转角度以及特殊天气情况下的运行方式，并将这些数据整理、储存到智能控制器中作为智能百叶外遮阳控制节点，使得智能百叶外遮阳系统能良好有效的运行。

4结论
文章通过对玻璃幕墙建筑的优缺点进行分析，得出了采用外遮阳措施能够很好的弥补玻璃幕墙建筑的缺陷。

其中智能外遮阳能够对玻璃幕墙建筑的东、西向起到良好的遮阳效果，指出了玻璃幕墙智能外遮阳将会是玻璃幕墙建筑外遮阳发展的必然趋势。

并提出了智能自动控制模式的百叶外遮阳设计的要点，为智能外遮阳设计提供了思路。

参考文献：
[1]张凯莉，邓艳美，高策.光伏发电智能百叶窗系统[J].科技资讯，2017，12（21）：4-5.
[2]黄永.智能百叶与建筑遮阳[J].华中建筑，2017（05）：77-78.。