[發(fā)明專利]一種鏡箱式全陰天模擬裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410005166.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN103759959A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邊宇;馬源;陳建華;費(fèi)彥;遇大興;周毅剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬天空亮度的人工裝置，特別是涉及一種全陰天天空亮度模擬裝置，具體是一種鏡箱式全陰天天空亮度分布模擬裝置，該裝置用于建筑采光的模擬測(cè)試，在有限的人工空間中模擬了全陰天的天空亮度分布情況，屬于建筑技術(shù)科學(xué)中的建筑光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

建筑采光實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是建筑采光研究與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。建筑采光是營(yíng)造建筑光環(huán)境的最重要因素：一方面，高效利用自然光可節(jié)省建筑照明能耗，我國(guó)通常情況下建筑總能耗中約20%～40%用于人工照明，因此高效采光對(duì)于照明能耗的降低潛力巨大；另一方面，自然光照明可以提供更為舒適、健康的光環(huán)境，有利于人體的生理健康、心情愉悅以及視力保護(hù)。根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀調(diào)查：在室外自然光充足的工況下依然有大量建筑使用電光源進(jìn)行照明，究其原因欠佳的建筑采光設(shè)計(jì)難辭其咎，而我國(guó)系統(tǒng)性的采光設(shè)計(jì)理論水平低、應(yīng)用技術(shù)不成熟則是更深層次的原因，而這些問題的解決都依賴于基礎(chǔ)的建筑采光研究測(cè)試平臺(tái)。建筑采光研究主要以全陰天為測(cè)試環(huán)境基礎(chǔ)，因此一套可準(zhǔn)確模擬全陰天天況的實(shí)驗(yàn)裝置是開展建筑采光研究的基礎(chǔ)。人工天空的設(shè)計(jì)需解決一下兩個(gè)方面的要求：

（1）如何在“小空間”內(nèi)模擬“大天空”

人工天空要求在有限的空間內(nèi)模擬天空的亮度分布，傳統(tǒng)的天穹式人工天空構(gòu)造簡(jiǎn)單，但通常情況下形體龐大，且測(cè)試有效空間較小，僅適用于小比例測(cè)試模型，使得該類人工天空的應(yīng)用受到一定的限制。

（2）如何準(zhǔn)確地模擬標(biāo)準(zhǔn)的天空亮度分布

全陰天天況是建筑采光研究最常用到的天空亮度模型，是建筑采光系數(shù)測(cè)量的背景條件，而人工天空內(nèi)的光環(huán)境分布如何準(zhǔn)確符合CIE標(biāo)準(zhǔn)全陰天亮度分布數(shù)學(xué)模型是人工天空的關(guān)鍵技術(shù)。由于光環(huán)境營(yíng)造方式的限制，傳統(tǒng)的穹頂型人工天空難于準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)CIE標(biāo)準(zhǔn)的天空亮度分布，易導(dǎo)致采光系數(shù)測(cè)量結(jié)果失準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鏡箱式全陰天模擬裝置，為建筑采光研究與測(cè)試提供準(zhǔn)確易用的平臺(tái)，在有限的空間內(nèi)提供符合CIE標(biāo)準(zhǔn)的全陰天模擬，使建筑物采光系數(shù)的測(cè)量真實(shí)準(zhǔn)確。

本發(fā)明通過創(chuàng)造性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用光學(xué)鏡面成像原理，利用電光源材料，在小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了CIE標(biāo)準(zhǔn)全陰天的模擬，有效功能空間大，并且從光環(huán)境的形成機(jī)制上保證了裝置內(nèi)“天空”亮度分布的準(zhǔn)確性。模擬的準(zhǔn)確在小空間內(nèi)準(zhǔn)確模擬全陰天天況的新型人工天空。本發(fā)明所提出的新型人工天空可成為建筑采光實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)平臺(tái)。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種鏡箱式全陰天模擬裝置，包括光學(xué)反射結(jié)構(gòu)、電光源、光漫射膜和框架結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)為圍合結(jié)構(gòu)，圍合結(jié)構(gòu)的水平截面為正多邊形或圓形；框架結(jié)構(gòu)與光漫射膜和地面構(gòu)成封閉空間；框架結(jié)構(gòu)空間頂部設(shè)有電光源，電光源下端設(shè)有光漫射膜；光學(xué)反射結(jié)構(gòu)為設(shè)置在圍合結(jié)構(gòu)空間內(nèi)側(cè)的鏡面反射材料，鏡面反射材料由多片平面鏡無縫連接組成，鏡面反射材料與鉛垂線成0.77°夾角；光學(xué)反射結(jié)構(gòu)上端連接光漫射膜，下端位于受測(cè)模型放置平臺(tái)高度下端；光學(xué)反射結(jié)構(gòu)的高度要求不小于圍合結(jié)構(gòu)平面寬度的一半。

優(yōu)選地，所述電光源設(shè)置在光漫射膜的上端300mm處。所述電光源為線形光源、點(diǎn)光源或平面光源；線形光源優(yōu)選熒光燈管、EFFL、LED線條燈；點(diǎn)光源優(yōu)選緊湊型熒光燈或點(diǎn)狀LED燈；平面光源優(yōu)選LED導(dǎo)光板。

所述光學(xué)反射結(jié)構(gòu)的上沿平齊，與漫透射膜連接。

所述平面鏡的材料為玻璃鏡或剖光金屬板。

所述受測(cè)模型放置平臺(tái)的高度為1.2‐1.5米。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）本發(fā)明在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無限大的天空光環(huán)境模擬，通過鏡面無限次反射的原理營(yíng)造全陰天天況。相比傳統(tǒng)的天穹式人工天空更加先進(jìn)，適用于更大比例的建筑模型，可廣泛適用于建筑采光的研究與測(cè)試。

（2）由于通過無限次反射裝置頂部的均勻亮度發(fā)光平面，因此本裝置光環(huán)境分布準(zhǔn)確符合CIE標(biāo)準(zhǔn)全陰天天空亮度的數(shù)學(xué)模型，而傳統(tǒng)天穹式人工天空光環(huán)境亮度依靠燈具投射難于精確控制。

（3）全陰天模擬裝置是建筑采光研究的基礎(chǔ)工具與測(cè)試平臺(tái)，該發(fā)明建立了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效果準(zhǔn)確的建筑采光研究與測(cè)試環(huán)境，有利于采光分析與建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)。

附圖說明

圖1為鏡箱式全陰天模擬裝置的縱向剖面示意圖；

圖2為鏡箱式全陰天模擬裝置的爆炸圖；

圖3為光環(huán)境亮度分布值與CIE標(biāo)準(zhǔn)全陰天亮度分布值對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式