装配式钢结构住宅中无线技术的应用探索

装配式钢结构住宅与传统住宅结构相比，拥有空间布置灵活、自重轻、承载力高、抗震性能优越、施工工期短、绿色环保等优势，在欧美及日本等国家已得到大力发展。

美国的钢结构住宅是一项结构主体与建筑节能、防火、隔声、型材的设计施工为一体的集成化技术，依靠统一的设计施工标准使钢结构房屋的建设数量迅猛增长，占比保持在25%以上。

日本根据其预制装配建筑协会的统计，到20世纪90年代末，预制装配住宅中木结构占18%、混凝土结构占11%、钢结构占比则高达71%。

当前，我国住宅建筑在借鉴国际先进SI（Skeleton承重结构骨架与Infill内部空间）技术的经验之上，开拓出一种新型的具有中国住宅产业化特色的建造模式，装配化率高（大于70%）、建设周期短（较传统体系可缩短30%）、人工数量少（较传统体系可减少60%）、绿色节能（在主要构件的循环再利用、环境保护等方面达到国家绿色建筑三星级标准）而广受开发商和承建商的追赞；同时，因具有住户参与设计、户型灵活可变、建筑长寿命、健康舒适、智慧家居等特点，也深受居住者的欢迎。


1.1现状
随着云社区时代的到来，越来越多的家庭与公共网络建立了多点连接，包括用于传递语音和互联网信息的对绞电缆，用于电视图像传输的同轴射频电缆，用于可视对讲、家居紧急求助报警等安全防范的信号电缆等，并且家庭与外界的新连接处于逐年攀升的态势。

与日俱增的家居智能化系统之间只有互联互通，才能最大化发挥作用，但不管是户内与户外的连接，还是户内系统之间的连接，现状是有线居多、无线偏少。

1.2需求
1.2.1家居智能化
家居智能化的迅猛发展激发人们对家里共享计算机及各种各样的外设产生了强烈的需求，例如，足不出户通过互联网获取信息；

计算机之间共享文件、共享打印机和扫描仪，无论它们放在家中的任何地方；在户内、住宅周围或者远离住宅的地方，能灵活自如地控制家里的灯具、热水器、空调以及入侵报警系统、视频安防监控系统、访客可视对讲系统等。


诸多的家居智能化功能，仅靠有线连接极不现实，必须尽量使用无线技术给住户提供信息和资源共享的途径。


说到底，只有无线技术才能随时随地连接家里不同的设备，适应日新月异的家居智能化增值服务和挑战。


1.2.2装配特殊性
装配式钢结构住宅建筑出于对保温、防火、防腐等考虑，当电气管线敷设穿越建筑主体时，必须预留孔洞或保护管；户内电气管线敷设主要依托吊顶、内隔墙和地面架空夹层（北方地区安装模块化地暖后，地面无法利用，仅靠吊顶和内隔墙夹层）；当通过移动内隔墙调整户型时，户内所有的电气管线都要随之改动，工作量之大可想而知。


为适应装配式钢结构住宅的特殊需求，如果弱电系统使用无线技术，不仅减少了保护管、线槽预埋预留的施工量，而且在住宅使用过程中，如遇户型改造，能免去弱电线路二次改造增加施工量的问题。


1.3问题
无线网络利用电磁波发送和接收数据，不需线缆；使计算机及外设具有可移动性，能快速解决有线网络不易实现的网络连接问题；具有高度的灵活性和便捷性，广受住户喜爱。但增值的同时，各种各样的问题也相继浮出水面：


a.经常在家中使用手机接/打电话时信号不好，或在与无线路由器隔了1或2堵墙的房间无法上网等，究其原因，是无线信号穿墙时产生了衰减，尤其是钢结构住宅中钢材对无线信号有很强的屏蔽作用。


b.由于无线网速不达标，使用无线网络看电视时，常常出现画面停顿现象。


c.为防止非法入侵，家用无线网络必须具备很高的安全性；同时随着家用RF（Radio Frequency，即射频）设备的增多，无线连接还应具备有效的抗干扰性。


d.户内无线路由器的安装位置必须足以覆盖典型的住宅，保证户内无线设备的连接畅通无阻。


e.因大多数住户没有处理复杂网络问题的经验，这就要求无线网络易于安装、配置和使用。


基于此，无线网络一旦使用不当，将导致住户在家中不能享受真正的“漫游”。





按照安装位置有无要求，户内无线功能终端可分为两部分：


①对安装位置有要求，包括网关、门/窗磁、人体移动探测器、水位探测器、感烟火灾探测器、燃气探测器和智能插座。


②对安装位置无要求，如生活节奏异常感应装置、防跌倒预测报警装置和多功能腕表，随身携带即可；手机、计算机、外设等依照住户的使用习惯自行放置；


灯光、电视影音、空调、窗帘、场景设置的无线控制模块就近安装，集成操控面板放在茶几、床头柜等处。下面就安装位置有要求的无线功能终端施工要点逐一阐述。


2.1网关
无线网关选用壁挂式安装以最大角度覆盖到接入设备。因无线网关兼有电视/机顶盒/空调等多个设备的遥控功能，在安装和使用时，要确保被控制设备处于无线网关红外发射方向范围内，且与被控制电器之间无障碍，无线网关与电视之间直线距离不超过5m，安装位置如图4所示。





2.2门/窗磁
门/窗磁应安装在室内基础牢固的门/窗处，避免被雨淋，不能将门/窗磁安装在高压线旁或磁体附近。固定安装方法有挂墙螺丝固定和泡棉胶固定。


主件发射器安装在门/窗固定的区域，副件磁铁安装在可移动的区域。当门/窗关闭时，主件与副件距离必须小于1.5cm，安装位置如图5所示。





2.3人体移动探测器
人体移动探测器安装在基础牢固的位置，避免被雨淋，不能近距离对着冷/热源及高压线。吸顶式安装，安装高度为2.5～4m，安装位置如图6所示。





2.4水位探测器
水位探测器适宜安装在易漏水的区域，不能安装在柜内等报警声音不易发出的地方。远离雨水、油烟、蒸气，不能安装在已浸水的地方。


用螺丝钉将探测器底盘固定在墙面或台面上，将水位传感器主体挂扣在底盘上，设备触头接触室内水易泄漏区域的低洼处或需要探测水的地方，安装位置如图7所示。





2.5感烟火灾探测器
感烟火灾探测器安装于探测空间中央的天花板上（例如：卧室顶、客厅顶、走道顶），用安装螺丝将探测器底座固定在合适位置，把探测器卡入、旋转并检查是否牢固。


不能安装在正常情况下有烟雾滞留，相对湿度大于95%，有较大粉尘、水雾、油雾污染，风速较高（大于5m/s）的场所；安装位置如图8所示。





2.6可燃气体探测器
可燃气体探测器安装距离灶台1.5m以外，远离油烟，以免损坏设备。不要用清洁剂或溶剂擦拭探测器，化学物品会永久性损坏或短暂性污染传感器。


当被探测气体密度小于空气密度时，可燃气体探测器设置在被保护空间的顶部，安装位置如图9所示；当被探测气体密度与空气密度相当时，可燃气体探测器设置在被保护空间的顶部或中间部位，安装位置如图9和图10所示；当被探测气体密度大于空气密度时，可燃气体探测器设置在被保护空间的下部，向下距地面0.3m，安装位置如图11所示 。





2.7智能插座
智能插座安装于距离无线网关30m以内（非穿墙）的三孔插座上，然后将其它通电产品的电源插头插到无线智能插座上即可使用，安装位置如图12所示。





随着户内无线技术的日臻完善，无源（光能、机械能、温差能转化为电能）技术也将成为无线技术的并蒂莲，使无线技术彻底摆脱有线的牵绊，无源无线技术将促使装配式钢结构住宅内的弱电系统实现真正意义上的布线少和终端“漫游”。


同时，亟待制订无源无线技术标准，促使行业健康有序发展。


作者：
张霄云，中国建筑标准设计研究院有限公司，高级工程师，副总工程师。
本文有删减，全文载于《建筑电气》2017年第2期，详文请见杂志。

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