[發明專利]一種建筑物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410019025.6
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103743673A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 丁云飛
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G05D3/12
• 代理公司: 廣州市天河廬陽專利事務所 44244
• 代理人: 胡濟元

技術領域

本發明涉及利用光學手段測試材料透射陽光機率的方法，該方法適用于測試建筑物遮陽構件的透光率。

背景技術

隨著地球與太陽位置關系的變化，建筑物通過設在其頂部和四周的開口（如窗戶）獲得太陽輻射的熱量也在不停地變化，而建筑物獲得太陽輻射熱量的多少又是影響室內熱舒適度的重要因素。因此，研究各種遮陽構件的透光率對于減少調節室內空氣溫度的能耗，提高室內熱舒適度具有重要意義。

建筑物的遮陽系統包括外遮陽構件、玻璃的遮光性能及內遮陽設施（窗簾）等，其中外遮陽構件是建筑物的一種主要遮陽形式。現有的外遮陽構件分為固定遮陽系統和活動遮陽系統，根據遮陽構件的形式又可分為水平遮陽、豎直遮陽、綜合式遮陽、擋板式遮陽。

現有計算遮陽構件影響的方法有計算法、圖解法和模型試驗等。計算法研究外遮陽系數時，首先要設計一個建筑基本模型，通過建筑能耗模擬計算程序對使用和不使用外遮陽構件的建筑進行模擬計算。在計算過程中要定義外遮陽的特性尺寸，求出遮陽尺寸比（遮陽尺寸比是指玻璃窗面到遮陽板頂端的垂直距離與遮陽板頂端到窗口對邊的垂直距離比），對各種遮陽尺寸比的計算數據采用二次線性回歸方程進行回歸分析，得到外遮陽系數。但是，要采用計算法對外遮陽構件的全年的遮陽效果進行完整的評價，其計算工作量之大是可以預見的。圖解法研究外遮陽系數是采用圖形的投影關系研究外遮陽各時刻的陰影面積。圖解法使用復雜，不便，特別是復雜構件的驗證處理。試驗法的是以熱平衡的原理進行的，即建立一個帶外窗的絕熱房間，測試外窗帶遮陽和不帶遮陽進入的太陽輻射熱量，從而評價外遮陽的遮陽效果。試驗法的好處是可以針對各種遮陽構件，但它只能對有限的太陽位置進行模擬，且耗時長，裝置復雜。

華南理工大學碩士研究生王珍吾在其學位論文《建筑外遮陽系數的光電法測試初探》中公開了一種采用光電探測器件建筑外遮陽構件透光率的方法，該方法通過一系列的實驗找出了不同類型光電池的短路電流與陽光輻射照度之間的線性關系，然后利用一定照度下光電池的短路電流與透光率之間的線性關系計算出透光率。但是，由于不同時刻不同地理位置的陽光輻射照度是不同的，因此上述方法尚存在下屬不足：1、由于不同照度下光電池的光電轉換關系是不同的，因此無法建立不同時刻的陽光輻射照度與光電池的短路電流之間的線性關系；2、即使能夠找到不同時刻的陽光輻射照度與光電池的短路電流之間的線性關系也僅局限于進行本地建筑外遮陽構件透光率的檢測，即無法實現在本地檢測外地建筑外遮陽構件的透光率。

發明內容

鑒于現有技術存在上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種建筑物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法，該方法不僅簡單，而且可模擬檢測任何時刻位于任何位置建筑物外遮陽構件的透光率。

本發明解決上述問題的技術方案如下：

一種建筑物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法，該方法由以下步驟組成：

根據待測外遮陽建筑物及其外遮陽構件的外形按比例構建一外遮陽建筑物模型，然后，

（1）在模擬地，根據待測外遮陽建筑物的實際朝向以及當前時刻外遮陽建筑物與太陽的相對位置關系轉動外遮陽建筑物模型，使太陽高度角h與太陽方位角a均調為零，即，先使外遮陽建筑物模型的底面保持水平，再使外遮陽建筑物模型在水平面上的投影所指方向與待測外遮陽建筑物的北面所對方向一致，然后使外遮陽建筑物模型底面的法線指向太陽；

（2）根據待測外遮陽建筑物所處地理位置和模擬時刻計算出太陽高度角h與太陽方位角a；

（3）在步驟（1）的基礎上分別，使外遮陽建筑物模型繞經過外遮陽建筑物模型底面形心或該形心正下方的東西方向的水平軸線轉動步驟（2）所計算出的太陽高度角h，使外遮陽建筑物模型繞經過外遮陽建筑物模型底面形心且垂直于外遮陽建筑物模型底面的軸線轉動步驟（2）所計算出的太陽方位角a；

（4）測得太陽光線經各外遮陽構件直射到外遮陽建筑物模型對應遮陽部位上所產生的光斑面積，并用所測得的光斑面積除以外遮陽建筑物模型對應遮陽部位的面積，即得模擬時刻待測外遮陽建筑物上外遮陽構件的透光率。

上述方案中，光斑面積可以通過照相法檢測獲得，也以采用光電法檢測獲得。其中，

所述照相法的具體步驟如下：用拍攝所述光斑的數碼照片，再將數碼照片轉換成二值圖，然后先根據圖中位于陰影位置像素點的像素值和位于光斑位置像素點的像素值確定位于光斑位置像素點的數量，然后用該數量乘以一個像素點面積便得到所述的光斑面積。

所述光電法有以下兩種方法：