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(完整版)电动开窗器的应用与发展

电动开窗器的应用与发展
陈一飞

      电动开窗器的发展已有近20多年的历史.最初电动开 窗器仅仅工作于单体窗户的电动开启无 任何外接传感器的联动功能。随着越来越多现代化楼宇的建成，特别是高层、超高层楼宇的 建成,对高空窗户的如何自动开启,则使电动开窗器越来越受重视，且有的国家已明文规定 高空玻璃幕墙的窗户开启必须使用电动开窗器及相关联动系统。
      本文着重讨论单体电动开窗器在开窗应用，以及在智能楼宇联动方面的应用，同时探讨今后 的发展方向。
      一、电动开窗器的组成
      电动开窗器(英文Actuator for window或Windows opener）是电气自动化技术发展的产物. 由于它的出现一改以往手动开窗器的工作方式,使开窗变成一件容易的事。
      电动开窗器的分类如下:
      A。按驱动机构分：
      液压推杆式、链条式、齿条式、蜗杆式
      B。按工作电压分
      交流220V/50Hz、直流24V工作
      无论是何种电动开窗器，一般电动开窗器的组成如下图所示:

图中：1、电源AC/DC；2、电动机(MOTOR）；3、执行机构；4、限位开关；5、触 头
      为了有效地控制及改变行程，几乎所有的电动开窗器均加装行程限位微动开关。另外有的高 档电动开窗器在电动机中还加装过热保护及工作信号反馈等附件,且努力使电动开窗器向智 能化(Intelligent）方向发展。
      二、电动开窗器的一般指标
      不同类型的电动开窗器由于其工作方式不同，故电气指标不尽相同,但以下指标是必不可少 的.
      1驱动力（Thurst/Tractive Force)(含外推力及收缩力）
      此指标直接与被驱动窗的自重有关，单位一般为牛顿(N）.以目前掌握的国外资料看，单体 式电动开窗器的驱动力最大可达2000N。
      2伸缩行程（Opening/Closing stroke）
      直接影响窗开启的角度大小
      3行程工作速度（Translation Speed)
      一般以mm/s为单位。由于要求电动开窗的速度不宜过大，故现有指标均≤40mm/s。
      一般该速度是不可调的。
      4工作频率(Working Frequency)
      指单位时间内反复工作的次数。该指标直接影响电动开窗器的工作寿命。一般电动开窗器不太适合反复频繁开启窗户的场合。
      5工作电压(Operating Voltage)
      根据电动开窗器的应用场合，是一般通风开窗还是与消防跑烟功能联动来决定电压性质及等级。
      一般场合时可选AC220V电压工作方式；在与消防系统联动及要求安全电压的特殊场合应用时 ，则选DC24V电压工作方式。
      6功率(Power）
      7工作电流（Actuator Current Only)
      此指标可为选择大型电动开窗器联动系统的用电提供参考。通常场合在智能楼宇中电动开窗 器一般一次使用数量可达几百只.
      除以上几个主要指标外，还应注意的如:安装方式、绝缘等级、有无过热保护、工作环境温 度及有无信号反馈等。
      三、单体电动开窗器的应用
      大多数的电动开窗器机身的安装为外露式。根据其工作用途不同有不同的安装方式。
图A所示为单体电动开窗器最常见的安装方式。

说明：
工作方式：上悬窗（外平开）伸缩驱动
电动开窗器：意大利〈图兰朵〉EUR01型
安装方式:窗框中心固定（内置平推)

图B所示为通风百叶窗驱动方动。

说明：
工作方式：百叶窗连杆驱动
电动开窗器：意大利<图兰朵>EUR01型
安装方式：窗中梃固定(内置垂直）

图C所示为天窗驱动开启方式。

说明：
工作方式：弓形天窗推拉驱动
电动开窗器：意大利<图兰朵〉D31Fce型
安装方式：窗框中心固定（内置垂直）
图D所示为推拉窗驱动。

说明：工作方式：左右推拉式
电动开窗器：意大利〈图兰朵〉SI
安装方式：窗框固定（上置）
      除以上较常用的开启驱动方式外，电动开窗器还可用于推拉窗开启及其它应用，如折叠床、 升降工作与医用椅等的驱动。
图E所示为折叠床驱动方式。

说明：
工作方式：双头推拉式：
电动开窗器：意大利<图兰朵>D31Fce型
安装方式:联杆固定
图F所示为升工作台驱动

说明:
工作方式：升降式
电动开窗器：意大利〈图兰朵〉D20Fce
安装方式：垂直（内藏)
图G所示为医用椅姿态调整驱动

说明：
工作方式:升降联杆式
电动开窗：意大利〈图兰朵〉D31Fce型
安装方式:垂直（内藏)
      四、电动开窗器的联动应用
      这里的联动应用是指电动开窗器与楼宇自动化系统配合使用,一般有如下两个联动系统。
      1与消防系统联动
      电动开窗器在消防系统中主要作为窗户开启的执行机构，用于火灾情况下的紧急跑烟功能。
      一般要求电动开窗器具有一定的限时耐火性能及直流弱电（一般DC24V)驱动.同时在整套联 动系统中，开窗器的系统具备如下的功能:
      （1)后备直流电源浮充工作及断电后备直流电源自动切换功能。后备直流电源大小可根据现 场系统配置来选择蓄电池的A/H。
      （2）具有指示信号自动返回消防中心功能。此功能用来判断开窗器的工作状态。
      (3）可独立构成局域火灾预警系统。即在该系统中有外接烟感、温感接口。
      (4)具有独立的无源接触点.
      图H为电动开窗器与消防联动系统示意框图（见附页）。

      2与室内环境控制系统联动。
      在该联动系统中，一般是由电动开窗器根据楼宇监测中心的信号或自测信号自动开启/关闭 通风窗、遮阳百叶、窗体阳光反射角度等，用以调整及控制室内的湿度、温度及含氧量(新 风 量)等，以达到整个系统的环境指标要求.该联动系统的存在更能充分体现智能楼宇的优越性。
      图I为室内环境控制联动系统框图（见附图)。

      五、电动开窗器的发展及设想
      笔者认为电动开窗器虽为窗户开启的一种执行机构，但随着对现代化智能楼宇的要求及配置 越来 越高,电动开窗器应向智能化方向发展，而非仅仅是一种单体的执行机构，今后电动开窗器 的发展方向在如下两方面：
      A、模拟量行程控制
      目前的电动开窗器由于是开关量指令控制，单次全行程工作方式。而对于要求能根 据反馈信 号来控制开启行程（窗开启角度、百叶对阳光的折射角度等）的场合，则这种开启工作方式则 不 适用。模拟量行程控制即可将开窗器的工作行程设定为一种与反馈信号/驱动信号构成的 函数 关系（非开关量），由此根据实时检测的变量（要求）来决定这种行程的工作大小。这种电动开 窗器特别适用于室内环境控制系统中。它可根据室内外检测及计算的通风量要求，比较精确 地执行窗户的开启角度控制，进而对诸如通风量、含氧量、光照度、冷暖风等参数进行动态 调节。当然这种调节系统，首先要对系统建立起动态模型，并充分考虑环境参数的变量惯性 ,然后再设定开窗器的工作方式。扇上，下自由滑动。为了防止窗的左右晃动，我们还设计了四个压轮，用于安装在窗 扇的四个角上.
      6.2 平衡器重量的选择
      由于窗的长度，宽度的不同，窗扇的重量也就不同。为了使我们的平衡器适应不同的重量, 我们将平衡器里面的螺旋弹簧分成3种厚度.在平衡器的外部用不同的颜色来区分，分别为 红头,绿头和黑头.在这三种颜色中，红头的弹簧最薄，因此所承受的重量最轻，而黑头所 能承受的重量最重.但是,应该指出的是，不是说选择黑头的就最好。如果窗扇的重量轻而 选择黑头，那么后果就是弹力太大，窗扇按下去很困难，手指稍微拨一拨，窗扇即可弹上来 。所以，选择什么样的平衡器，应根据窗型,也就是窗扇的重量来定。
      6。3 平衡器安装时的调整
      为适应不同的窗扇重量,在选择弹簧厚度以后，安装时要对平衡器进行调整.最佳手感是， 窗扇的上，下移动的手感都一样。但是，由于机械本身的性能，我们要求窗扇在刚刚安装时 ，平衡器略微紧一点，具体的表现是往下来重一些,往上去轻一些.在使用了一个阶段后，会自然达到平衡.
      平衡器的调整很简单，但是，如果从来没有安装过的人觉得有点难,这是因为没有经验所至 .在平衡杆上端固定住以后，将平衡杆的下端可旋转部分推至最里端，然后顺时针旋转.窗 越重,所需旋转的圈数越多。但是，这里面有二个问题需要注意。
      1旋转圈数的多少.由于窗扇的重量的不同，自然旋转圈数也不同。但是到底需 旋转多 少圈，这里面就有一个经验的问题。我们经过测试后给出了一个理论圈数，但是，在实际的 操作中，还要根据具体的情况来定。
      2由于材料，加工淬火的过程不同，弹簧与弹簧之间可能会有不同.因此，如果前 一根弹簧转转了3圈,后一根弹簧可能只要转2圈半。这也给我们的安装带来了困难。
根据我们以及数年的安装经验，我们的很多客户是这样安装的。在安装第一扇窗时,根据窗 扇的重量先旋转数圈，再试窗扇的上下的手感，直到感觉舒服为止。然后用弹簧秤秤出这个 时候的弹簧的拉力。在调节以后的平衡杆时,就用这个拉力数据来决定旋转的圈数。 这样,调出来的弹簧的承受力都是一样的了。
      6.4 平衡器安装好，坏的标准
      平衡器安装是否好,其实是很容易判断的。那就是窗扇的上下的手感是否一致。窗扇是否左 右晃动，窗扇在关闭时,开关是否灵活等等。在有了安装经验以后，我们相信这些都不会成 问题的。因为多年的安装和使用的经验使我们很多的组装厂都已经具备了这个能力,并且在 不断地完善。
      最后，我们建议在安装平衡器的时候,尤其是美式窗型，需要加装副框。用木或者铁做一个 外框加装在窗扇的外部，以确保窗扇在安装以及打发泡剂以后仍然保持窗框的平直度。 