一種建築物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法及其裝置製造方法
2023-06-06 07:34:36 2
一種建築物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法及其裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種建築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：根據待測外遮陽建築物及其外遮陽構件的外形按比例構建一外遮陽建築物模型，然後，（1）在模擬地，根據待測外遮陽建築物的實際朝向以及當前時刻外遮陽建築物與太陽的相對位置關係轉動外遮陽建築物模型，使太陽高度角h與太陽方位角a均調為零；（2）根據待測外遮陽建築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，使外遮陽建築物模型繞水平軸線轉動太陽高度角h，繞垂直於外遮陽建築物模型底面的軸線轉動太陽方位角a；（4）測得光斑面積，並用所測得的光斑面積除以模型對應遮陽部位的面積，即得透光率。
【專利說明】一種建築物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用光學手段測試材料透射陽光機率的方法，該方法適用於測試建築物遮陽構件的透光率。
【背景技術】
[0002]隨著地球與太陽位置關係的變化，建築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，而建築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於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。
[0003]建築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築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。
[0004]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。計算法研究外遮陽係數時，首先要設計一個建築基本模型，通過建築能耗模擬計算程序對使用和不使用外遮陽構件的建築進行模擬計算。在計算過程中要定義外遮陽的特性尺寸，求出遮陽尺寸t匕(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採用二次線性回歸方程進行回歸分析，得到外遮陽係數。但是，要採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。圖解法研究外遮陽係數是採用圖形的投影關係研究外遮陽各時刻的陰影面積。圖解法使用複雜，不便，特別是複雜構件的驗證處理。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，裝置複雜。
[0005]華南理工大學碩士研究生王珍吾在其學位論文《建築外遮陽係數的光電法測試初探》中公開了一種採用光電探測器件建築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係，然後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係計算出透光率。但是，由於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、由於不同照度下光電池的光電轉換關係是不同的，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係；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係也僅局限於進行本地建築外遮陽構件透光率的檢測，即無法實現在本地檢測外地建築外遮陽構件的透光率。
【發明內容】
[0006]鑑於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築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於任何位置建築物外遮陽構件的透光率。
[0007]本發明解決上述問題的技術方案如下:
[0008]一種建築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:
[0009]根據待測外遮陽建築物及其外遮陽構件的外形按比例構建一外遮陽建築物模型，然後，
[0010](I)在模擬地，根據待測外遮陽建築物的實際朝向以及當前時刻外遮陽建築物與太陽的相對位置關係轉動外遮陽建築物模型，使太陽高度角h與太陽方位角a均調為零，即，先使外遮陽建築物模型的底面保持水平，再使外遮陽建築物模型在水平面上的投影所指方向與待測外遮陽建築物的北面所對方向一致，然後使外遮陽建築物模型底面的法線指向太陽；
[0011](2)根據待測外遮陽建築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 ；
[0012]( 3 )在步驟(1)的基礎上分別，使外遮陽建築物模型繞經過外遮陽建築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，使外遮陽建築物模型繞經過外遮陽建築物模型底面形心且垂直於外遮陽建築物模型底面的軸線轉動步驟(2)所計算出的太陽方位角a ；
[0013](4)測得太陽光線經各外遮陽構件直射到外遮陽建築物模型對應遮陽部位上所產生的光斑面積，並用所測得的光斑面積除以外遮陽建築物模型對應遮陽部位的面積，即得模擬時刻待測外遮陽建築物上外遮陽構件的透光率。
[0014]上述方案中，光斑面積可以通過照相法檢測獲得，也以採用光電法檢測獲得。其中，
[0015]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，然後先根據圖中位於陰影位置像素點的像素值和位於光斑位置像素點的像素值確定位於光斑位置像素點的數量，然後用該數量乘以一個像素點面積便得到所述的光斑面積。
[0016]所述光電法有以下兩種方法:
[0017]第一種方法的具體步驟如下:按外遮陽模擬建築物的對應遮陽部位的面積選擇光電池板的面積，再將光電池板鑲嵌在外遮陽模擬建築物的對應遮陽部位，然後分別檢測有外遮陽構件和無外遮陽構件情況下光電池板的短路電流I』 e和Ie，並按下式(I )計算出光斑面積:
【權利要求】
1.一種建築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: 根據待測外遮陽建築物及其外遮陽構件的外形按比例構建一外遮陽建築物模型，然後， (1)在模擬地，根據待測外遮陽建築物的實際朝向以及當前時刻外遮陽建築物與太陽的相對位置關係轉動外遮陽建築物模型，即，先使外遮陽建築物模型的底面保持水平，再使外遮陽建築物模型在水平面上的投影所指方向與待測外遮陽建築物的正北面所對方向一致，然後使外遮陽建築物模型底面的法線指向太陽； (2)根據待測外遮陽建築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，使外遮陽建築物模型繞經過外遮陽建築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，使外遮陽建築物模型繞經過外遮陽建築物模型底面形心且垂直於外遮陽建築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築物模型對應遮陽部位上所產生的光斑面積，並用所測得的光斑面積除以外遮陽建築物模型對應遮陽部位的面積，即得模擬時刻待測外遮陽建築物上外遮陽構件的透光率。
2.根據權利要求1所述的一種建築物外遮陽構件透光率的模擬檢測方法，其特徵在於，光斑面積採用下述照相法檢測獲得:用拍攝所述光斑的數碼照片，再將數碼照片轉換成二值圖，然後先根據圖中位於陰影位置像素點的像素值和位於光斑位置像素點的像素值確定位於光斑位置像素點的數量，然後用該數量乘以一個像素點面積便得到所述的光斑面積。
3.一種實施權利要求1所述方法的檢測裝置，該裝置包括底座、放置外遮陽建築物模型的平臺和設在平臺與底座之間的三軸轉動系統；該系統自上而下依次由第一旋轉驅動裝置、第二旋轉驅動裝置和第三旋轉驅動裝置連接組成，其中，所述的第一旋轉驅動裝置與其輸出軸端面相對的側面固定在第二旋轉驅動裝置輸出軸的側面，所述的第二旋轉驅動裝置與其輸出軸平行的側面固定在第三旋轉驅動裝置輸出軸的端面；所述的平臺的下表面固定在第一旋轉驅動裝置輸出軸的端面，且第一旋轉驅動裝置輸出軸與所述平臺的上表面垂直；所述的第三旋轉驅動裝置與其輸出軸端面相對的側面固定在底座的上表面，且第三旋轉驅動裝置輸出軸與所述底座的下表面垂直。
4.根據權利要求3所述的檢測裝置，其特徵在於，所述的第一旋轉驅動裝置與第二旋轉驅動裝置之間的連接結構為:第一旋轉驅動裝置與其輸出軸端面相對的側面上設有一倒U形的連接架，該連接架跨於第二旋轉驅動裝置的上部，其底部固定在第一旋轉驅動裝置上，兩根側根的頭部其分別與第二旋轉驅動裝置輸出軸兩伸出端固定連接。
5.根據權利要求3或4所述的檢測裝置，其特徵在於，所述的平臺上設有十字線定位標記，該十字線定位標記的十字線交叉點位於所述第一旋轉驅動裝置輸出軸的軸心線的延長線上。
6.根據權利要求5所述的檢測裝置，其特徵在於，所述的檢測裝置還包括一固定在所述的平臺上表面邊緣的指南針。
7.根據權利要求6所述的檢測裝置，其特徵在於，所述的檢測裝置還包括一控制器，該控制器依次由工業計算機、RS — 485接口、單片機和脈衝驅動電路，其中，工業計算機經RS — 485接口與單片機的RXD、TXD和INTO埠連接，脈衝驅動電路的輸入端與單片機的一組I/O 口連接，脈衝驅動電路的輸出端輸出三路脈衝信號分別驅動第一、第二和第三旋轉驅動裝 置。
【文檔編號】G05D3/12GK103743673SQ201410019025
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】丁雲飛 申請人:廣州大學