建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，属于外遮阳百叶自然采光调节技术领域，具体包括：1)确定垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例；2)确定直射透射率；3)确定漫射透射率；4)确定平均等效反射率；5)确定窗口初始发光度；6)确定室内各个表面相互反射之后的发光度；7)确定计算点与各个室内表面之间的角系数；8)确定计算点光照度。本发明专利技术能够准确计算出室内任意点光照度，实现对百叶调节的优化控制。

Calculating Method of Relation Model between Rotation Angle of Outer Shading Louver and Indoor Illumination

The invention relates to a calculation method of the relationship model between the rotation angle of the outer shading louver and the indoor illumination, belonging to the technical field of natural lighting regulation of the outer shading louver, which includes: 1) determining the proportion of the area covered by the vertical projection louver; 2) determining the direct transmittance; 3) determining the diffuse transmittance; 4) determining the average transmittance; Equivalent reflectance; 5) Determine the initial luminosity of the window; 6) Determine the luminosity of each indoor surface after reflecting each other; 7) Determine the angular coefficient between the calculation point and each indoor surface; 8) Determine the calculation point illumination. The invention can accurately calculate the illumination of any point in the room and realize the optimal control of louver regulation.

【技术实现步骤摘要】
建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法
本专利技术属于外遮阳百叶自然采光调节
，涉及一种建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型计算方法。
技术介绍
建筑外遮阳百叶是一个复杂的系统，也是智能建筑的一个重要组成部分，因为其在节能减排方面的巨大潜力和极大提高居住者舒适性而得到了快速发展。百叶系统的目标是工作平面的光照度，而控制对象是电机，因此需要光照度模型将光照度变化量与电机转动角度关联起来，建立准确的光照度模型是选择系统控制策略的重要基础和依据，具有重要意义。百叶的调节方式会极大地影响使用者的舒适度和建筑能耗，若百叶调节不合理，不仅会导致能耗加大，还会影响百叶的推广。目前市场上现有的百叶控制方式大多比较简单，很多研究中的百叶系统还无法投入实用，所以遮阳百叶系统的发展空间巨大。目前在对百叶光照度模型的研究中，一般会做以下假设：第一，忽略百叶片的厚度；第二，百叶片是平直且不透明的；第三，忽略边缘效应；这就造成所得的计算结果和实际采样结果相差较大，参考价值比较有限。提高百叶光照度模型计算结果准确性，是百叶光照度模型研究的一个难点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型计算方法，考虑了百叶片之间以及百叶片和玻璃之间的相互反射，通过直接透射光和反射光的真实入射角或者有效入射角，来计算百叶系统入射角和透射率之间的关系。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，该方法包含如下步骤：S1：确定百叶片的具体尺寸参数；S2：根据百叶片的具体尺寸参数，确定百叶片的旋转角度与遮光区域的关系表达式，计算出百叶片垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例；S3：根据垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例计算出百叶片直射透射率；S4：根据百叶片具体尺寸参数和平直百叶片直射透射率，确定平直百叶片截止角，计算出百叶片的漫射透射率；S5：根据百叶片具体尺寸参数和百叶片的漫射透射率，计算出百叶系统平均等效反射率；S6：根据百叶片直射透射率、百叶片的漫射透射率、百叶系统平均等效反射率计算出窗口的初始发光度；S7：根据百叶系统平均等效反射率和窗口的初始发光度计算出室内各个内表面相互反射之后的发光度；S8：根据辐射角系数计算方法，计算出计算点与室内各个内表面之间的角度系数；S9：根据室内各个内表面相互反射之后的发光度和计算点与室内各个内表面之间的角度系数计算出计算点的光照度。进一步，步骤S1中，所述百叶片的具体尺寸参数包含：平直百叶片具体尺寸参数：宽度，厚度，相邻两片百叶中心点之间的距离和旋转角度；弧形百叶片具体尺寸参数：半径，中心角，特征角和旋转角度。进一步，步骤S2中，平直百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例的关系表达式为：式中，Fb(β)表示百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例，β为平直百叶片旋转角度，δ为平直百叶片厚度，L为平直百叶片宽度；弧形百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例的关系表达式为：其中，Fb(β)表示百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例，β′为弧形百叶片旋转角度，θ为弧形百叶片的中心角。进一步，步骤S3中，平直百叶片的直射透射率的关系表达式为：式中，τdir表示百叶片直射透射率，D是百叶片尺寸比，D＝δ/L，L为平直百叶片宽度，Ω是轮廓角，满足：式中，α是太阳高度角，γ是太阳方位角；弧形百叶片的直射透射率的关系表达式为：其中，表示特征角。进一步，步骤S4中，平直百叶片的漫射透射率的关系表达式为：式中，表示百叶片的漫射透射率，M是天空或地面的漫射光照度，μ1和μ2为平直百叶片截止角，μ为天空或地面积分区间切片轮廓角；弧形百叶片的漫射透射率的关系表达式为：式中，μ′2和μ′1为弧形百叶片的截止角，μ为天空或地面积分区间切片轮廓角。进一步，步骤S5中，百叶系统平均等效反射率满足：式中，ρb是百叶漫反射率，ρg是釉面漫反射率。进一步，步骤S6中，窗口初始发光度的关系表达式满足：式中，M0表示窗口初始发光度，Mout是室外光照度。进一步，步骤S7中，室内各个内表面相互反射之后的发光度满足：式中，Mi是表面i相互反射之后的发光度，是表面i的初始发光度，ρi是表面i的漫反射率，Fij是表面i和j之间的角系数。进一步，步骤S8中，计算点与室内各个内表面之间的角度系数满足：式中，Fk,i为计算点与内表面i之间的角系数，u1为垂直面法线与该平面上的点与要计算点之间连线的夹角，u2为计算点法线与平面上的点与要计算点之间连线的夹角，r为两点之间的距离，A为室内表面面积。进一步，步骤S9中，计算点的光照度满足：Mk＝∑Fk,i×Mi式中，Mk为计算点的光照强度。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术提供了一种建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型计算方法，提高了计算室内任意点光照度准确性。2.本专利技术建立了平直百叶片和弧形百叶片旋转角度与遮光区域的关系表达式，从而得到垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例。3.本专利技术建立了平直百叶片和弧形百叶片直射透射率的关系表达式。4.本专利技术建立了平直百叶片和弧形百叶片漫射透射率的关系表达式。5.本专利技术建立了室内任意点光照度的关系表达式。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术流程图；图2为本专利技术实施例平直百叶片几何参数示意图；图3为本专利技术实施例弧形百叶片几何参数示意图；图4为本专利技术实施例百叶片漫射透射光示意图；图5为本专利技术实施例百叶片漫射透射光示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，如图1所示，具体步骤如下：1)确定百叶片形状，并确定百叶片具体尺寸参数，若为平直百叶片，下接步骤2)，若为弧形百叶片，下接步骤5)；2)以步骤1)所得百叶片具体尺寸参数为已知条件，确定平直百叶片旋转角度与遮光区域的关系表达式，从而得到垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例；3)以步骤2)所得垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例为已知条件，确定平直百叶片直射透射率；4)以步骤1)所得百叶片具体尺寸参数和步骤3)所得平直百叶片直射透射率为已知条件，确定平直百叶片截止角，从而得到平直百叶片漫射透射率，下接步骤8)；5)以步骤1)所得百叶片具体尺寸参数为已知条件，确定弧形百叶片旋转角度与遮光区域的关系表达式，从而得到垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例；6)以步骤5)所得垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例为已知条件，确定弧形百叶片直射透射率；7)以步骤1)所得百叶片具体尺寸参数和步骤6)所得弧形百叶片直射透射率为已知条件，确定弧形百叶片截止角，从而得到弧形百叶片漫射透射率8)以步骤1)所得百叶片具体尺寸参数和材料漫射率表为已知条件，确定百叶系统平均等效反射率；9)以步骤3)所得平直百叶片直射透射率、步骤4)所得平直百叶片漫射透射率和步骤8)所得百叶系统平均等效反射率，或以步骤6)所得弧形百叶片直射透射率、步骤7)所得弧形百叶片漫射透射率为已知条件，确定窗口初始发光度；10)以步骤8)所得百叶系统平均等效反射率、步骤9)所得窗口初始发光度和发光方程为已知条件，确定室内各个内表面相互反射之后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：S1：确定百叶片的具体尺寸参数；S2：根据百叶片的具体尺寸参数，确定百叶片的旋转角度与遮光区域的关系表达式，计算出百叶片垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例；S3：根据垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例计算出百叶片直射透射率；S4：根据百叶片具体尺寸参数和平直百叶片直射透射率，确定平直百叶片截止角，计算出百叶片的漫射透射率；S5：根据百叶片具体尺寸参数和百叶片的漫射透射率，计算出百叶系统平均等效反射率；S6：根据百叶片直射透射率、百叶片的漫射透射率、百叶系统平均等效反射率计算出窗口的初始发光度；S7：根据百叶系统平均等效反射率和窗口的初始发光度计算出室内各个内表面相互反射之后的发光度；S8：根据辐射角系数计算方法，计算出计算点与室内各个内表面之间的角度系数；S9：根据室内各个内表面相互反射之后的发光度和计算点与室内各个内表面之间的角度系数计算出计算点的光照度。

【技术特征摘要】
1.建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：S1：确定百叶片的具体尺寸参数；S2：根据百叶片的具体尺寸参数，确定百叶片的旋转角度与遮光区域的关系表达式，计算出百叶片垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例；S3：根据垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例计算出百叶片直射透射率；S4：根据百叶片具体尺寸参数和平直百叶片直射透射率，确定平直百叶片截止角，计算出百叶片的漫射透射率；S5：根据百叶片具体尺寸参数和百叶片的漫射透射率，计算出百叶系统平均等效反射率；S6：根据百叶片直射透射率、百叶片的漫射透射率、百叶系统平均等效反射率计算出窗口的初始发光度；S7：根据百叶系统平均等效反射率和窗口的初始发光度计算出室内各个内表面相互反射之后的发光度；S8：根据辐射角系数计算方法，计算出计算点与室内各个内表面之间的角度系数；S9：根据室内各个内表面相互反射之后的发光度和计算点与室内各个内表面之间的角度系数计算出计算点的光照度。2.根据权利要求1所述的建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，其特征在于：步骤S1中，所述百叶片的具体尺寸参数包含：平直百叶片具体尺寸参数：宽度，厚度，相邻两片百叶中心点之间的距离和旋转角度；弧形百叶片具体尺寸参数：半径，中心角，特征角和旋转角度。3.根据权利要求2所述的建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，其特征在于：步骤S2中，平直百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例的关系表达式为：式中，Fb(β)表示百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例，β为平直百叶片旋转角度，δ为平直百叶片厚度，L为平直百叶片宽度；弧形百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例的关系表达式为：其中，Fb(β)表示百叶片的垂直投影被百叶遮挡部分所占面积比例，β′为弧形百叶片旋转角度，θ为弧形百叶片的中心角。4.根据权利要求3所述的建筑外遮阳百叶旋转角度与室内光照度关系模型的计算方法，其特征在于：步骤S3中，平直百叶片的直射透射率的关系...

【专利技术属性】
技术研发人员：林景栋，杨琰冰，郑锡，曾宪杰，潘攀，王坤，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50