孫文遷 孫琳

【摘要】本文闡述了智能門窗系統(tǒng)作為智能建筑的一部分，涉及有效融合型材、電動傳動、傳感器、視頻監(jiān)控、空氣質量檢測、新風系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、啟閉系統(tǒng)，甚至移動互聯(lián)網(wǎng)、語音識別、指紋識別等多個領域，自動對室內(nèi)居住環(huán)境進行監(jiān)控，對門窗的啟閉、采光及遮陽進行調(diào)控，并利用互聯(lián)網(wǎng)進行遠程監(jiān)控。

【關鍵詞】智能門窗；啟閉系統(tǒng)；遮陽系統(tǒng)；凈化通風系統(tǒng)

1.前言

智能門窗與普通門窗不同，要實現(xiàn)智能控制，必須要由主機、各種傳感器、各種報警終端、遙控器，以及一系列機械傳動裝置配合門窗組裝而成。

智能門窗的基本功能：自動防風防雨、緊急救助（入室盜竊）、自動檢控燃氣、自動檢控火災、自動調(diào)控采光與遮陽、自動凈化室內(nèi)空氣。智能門窗產(chǎn)品可應用于機場、賓館酒店、展覽中心、會議中心、體育場館、大劇院、科技館、購物中心、溫室花園、工業(yè)廠房、現(xiàn)代物流倉庫等公共場所和個人場所的高檔別墅的陽光房，以及普通住宅的上懸窗、下懸窗、中懸窗、平開窗、推拉窗和屋頂天窗，通過與玻璃幕墻、透明屋頂?shù)鹊慕Y合，有效地解決建筑上將美觀、實用、便捷、通透性強、節(jié)能以及經(jīng)濟性等完美融為一體的技術問題。隨著門窗技術的發(fā)展及智能技術的普及，智能門窗必將在民用建筑上得到廣泛的應用。

智能門窗系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為三大子系統(tǒng)，即智能啟閉系統(tǒng)、智能遮陽系統(tǒng)及智能凈化通風系統(tǒng)。

2. 智能啟閉系統(tǒng)

開啟和關閉是門窗的基本功能，通過開啟和關閉可以實現(xiàn)門窗的通風換氣、噪音隔離及節(jié)能保溫。智能啟閉系統(tǒng)通過監(jiān)測設備，自動檢測室內(nèi)外空氣質量、噪音及溫度等參數(shù)，經(jīng)過中央控制單元輸出控制指令給執(zhí)行單元，自動控制門窗的開啟和關閉?？刂圃砜驁D如圖1所示。

在智能門窗啟閉系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過對室內(nèi)溫度、室外噪聲、室內(nèi)外PM2.5的數(shù)值分析，并綜合現(xiàn)時室外天氣情況，做出外窗的開啟或關閉動作。當室內(nèi)煤氣監(jiān)測值超標時，立即開啟門窗通風換氣并報警。門窗的開啟或關閉動作位置由各自的限位控制。

門窗的室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外空氣質量及室外噪聲等由分別設置于門窗內(nèi)外的檢測設備實時測量，室外天氣狀況由通信單元通過網(wǎng)絡獲取，開啟和關閉限位由門窗開啟或關閉極限限位傳感器獲取，所有檢測設備測得的參數(shù)傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，信息處理模塊根據(jù)設定的控制程序，對門窗的開啟或關閉進行控制，門窗的開啟或關閉動作由執(zhí)行機構完成。

通信單元可與網(wǎng)絡連接，可從網(wǎng)絡獲取所在地區(qū)天氣情況，并便于遠程控制。

門窗開啟/關閉控制設置手動/自動控制，手動控制級別優(yōu)于自動控制。

3. 智能遮陽系統(tǒng)

門窗遮陽指門窗玻璃遮陽。玻璃遮陽分為中空玻璃百葉遮陽和調(diào)光玻璃遮陽兩種。智能遮陽系統(tǒng)通過采取對中空玻璃遮陽百葉或調(diào)光玻璃智能控制，達到調(diào)節(jié)室內(nèi)采光和隔離太陽輻射熱及保護室內(nèi)隱私的目的。

3.1中空玻璃百葉遮陽是在中空玻璃內(nèi)部安裝遮陽百葉，以調(diào)節(jié)玻璃的遮陽性能。

3.2調(diào)光玻璃指通過調(diào)整玻璃的顏色達到調(diào)整玻璃的遮陽系數(shù)。調(diào)光玻璃根據(jù)玻璃變色原理分為光致變色玻璃和電致變色玻璃。

3.2.1光致變色玻璃

在適當波長光的輻照下改變其顏色，而移去光源時則恢復其原來顏色的玻璃，稱光致變色玻璃。

光致變色玻璃是在玻璃原料中加入光敏劑。通常光敏劑以微晶狀態(tài)均勻地分散在玻璃中，在日光照射下分解，降低玻璃的光透光度。當玻璃在暗處時，光敏劑再度化合，恢復透明度。玻璃的著色和退色是可逆的、永久的，這就是變色玻璃變色的基本原理。

光致變色玻璃的裝飾特性是玻璃的顏色和透光度隨日照強度自動變化。日照強度高，玻璃的顏色深，透光度低；反之，日照強度低，玻璃的顏色淺，透光度高。

3.2.2電致變色玻璃

電致變色玻璃是一種由基礎玻璃和電致變色材料組成的裝置，利用電致變色材料在電場作用下而引起的透光（或吸收）性能的可調(diào)性，可實現(xiàn)由人的意愿調(diào)節(jié)光照度的目的，同時，電致變色系統(tǒng)通過選擇性地吸收或反射外界熱輻射和阻止內(nèi)部熱擴散，可減少建筑物在夏季保持涼爽和冬季保持溫暖而必須耗費的大量能源。

3.2.3智能遮陽系統(tǒng)控制原理框圖

智能門窗遮陽系統(tǒng)原理見圖2所示。

智能門窗遮陽系統(tǒng)中，光照強度傳感器置于窗外，用于檢測室外太陽光照強度。中央控制單元通過檢測窗外光照強度，并與室外天氣狀況、室內(nèi)外溫度等比較分析，確定在炎熱的夏季，調(diào)節(jié)玻璃遮陽百葉或電致變色玻璃，將太陽熱隔絕在室外；在冬季取暖時，調(diào)節(jié)遮陽百葉或變色玻璃，利用太陽能取暖；在春/秋季節(jié)調(diào)整遮陽百葉的角度或變色玻璃的顏色，滿足室內(nèi)采光或獲取太陽熱能的需求。同時，智能遮陽系統(tǒng)還可根據(jù)季節(jié)變換，確定晚間自動關閉遮陽裝置，以保護個人隱私。圖中的開啟/關閉限位，僅適用于百葉遮陽系統(tǒng)。

室外天氣狀況可通過通信單元從網(wǎng)絡上自動獲取，并確定當前季節(jié)的夜晚時間，以便自動關閉遮陽系統(tǒng)。

遮陽系統(tǒng)的開啟/關閉設置手動與自動控制兩種方式，手動控制級別優(yōu)于自動控制。

4. 智能凈化通風系統(tǒng)

門窗通風首先是自然通風，即通過門窗本身的開啟達到室內(nèi)通風換氣的目的。

門窗凈化通風系統(tǒng)是指安裝在門窗上，能根據(jù)室內(nèi)及室外環(huán)境條件，自動進行室內(nèi)外換氣通風，并自動濾除室外粉塵，給以室內(nèi)潔凈、舒適的居住環(huán)境條件。

門窗凈化通風系統(tǒng)根據(jù)給風壓力分為負壓和正壓兩種方式。

負壓換氣以自室內(nèi)向室外抽風為主，通過施加室內(nèi)負壓，被動調(diào)整室內(nèi)空氣，達到室內(nèi)換氣的目的。負壓換氣由于通過抽風口向室外抽風，使室內(nèi)產(chǎn)生負壓，因向室內(nèi)進氣的位置無法保證，只要室內(nèi)外密封不好的位置都可以向室內(nèi)換氣，因此，也就無法保證進入室內(nèi)的空氣質量。

正壓換氣以通風系統(tǒng)通過風機向室內(nèi)鼓風，即向室內(nèi)施加正壓送風換氣，送風通道內(nèi)安裝空氣過濾系統(tǒng)，將室外污染物隔離過濾，達到向室內(nèi)輸送潔凈空氣的目的。

智能門窗凈化通風系統(tǒng)原理見圖3所示。

在智能門窗凈化通風系統(tǒng)中，系統(tǒng)信息處理模塊通過對室內(nèi)外PM2.5及室內(nèi)外溫度等參數(shù)值分析，并綜合當前所處季節(jié)情況，確定新風系統(tǒng)的開啟和關停。當系統(tǒng)確定當前處于門窗開啟狀態(tài)時，則關閉新風系統(tǒng)。

系統(tǒng)通過通信單元獲取指令或將監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳。

同樣，凈化通風系統(tǒng)的開啟/關閉設置手動與自動控制兩種方式，手動控制級別優(yōu)于自動控制。

5.結語

基于無線WIFI的應用，智能門窗系統(tǒng)通過網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)手機遠程云控制。將每個智能門窗作為單個Agent，可組成居住單元的多Agent智能門窗控制系統(tǒng)，智能門窗控制系統(tǒng)檢測與控制數(shù)據(jù)基于網(wǎng)絡可上傳共享，并且居住單元的各個智能門窗之間可根據(jù)需要組成控制聯(lián)動。同時，智能門窗系統(tǒng)與室內(nèi)智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、智能家電控制系統(tǒng)、家居垃圾處理系統(tǒng)及智能保潔系統(tǒng)共同組成家居智能系統(tǒng)。