[发明专利]智能窗窗页基于太阳光线的转角方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种窗页的转角方法，具体地说，是涉及一种智能窗窗页基于太阳光线的转角方法。

背景技术

目前，楼宇室内灯光照度和/或大部分中央空调系统的调节均是通过人为主动调节的，进一步的，也有部分智能空调系统可根据室内温度进行自动调节工作温度；但是，室内灯光照度、中央空调系统无法根据实际的室外环境—自然光（太阳光）进行相适应的调整，导致室内热负荷、耗能增加。

另一方面，现有技术中的智能百叶窗（智能窗）虽然能调节太阳辐射能透过率，但是并不能有效地控制窗页的开度，将太阳入射光线反射至天花板，充分利用太阳光的照明效果。

因此，研发一种可根据不同时刻太阳入射角的变化，有效地将太阳入射光线反射至天花板，高效利用太阳光的照明效果，为室内提供自然光照明，减少了照明用电量的技术就成为本领域技术人员的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能旋转角计算方法，主要解决现有技术中存在的智能窗不能有效地控制窗页的开度，将太阳入射光线反射至天花板，充分利用太阳光的照明效果的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

智能窗窗页基于太阳光线的转角方法，包括以下步骤：

（1）计算太阳实际的高度角H和方位角A；根据单片窗页距屋顶的高度h和天花板采光长度L，计算满足光照条件的太阳光入射角                                               ，其中，智能窗所有窗页距屋顶的高度分别为：h₁、h₂、h₃……h_n，对应的，太阳光入射角分别为：₁、₂、₃……_n，其中，满足光照条件是指太阳光入射至窗页上再反射至天花板位置的太阳光入射角，L表示天花板上从南墙向里延伸的采光距离；

（2）根据计算得到的太阳光入射角和太阳实际的方位角A和高度角H，计算窗页的旋转角Θ和页片旋转后与入射光对应的线面角γ，使在该位置时刻的太阳入射光线，经窗页反射后能达到天花板的位置，智能窗所有窗页对应的旋转角Θ分别为：Θ₁、Θ₂、Θ₃……Θ_n，对应的线面角γ分别为：γ₁、γ₂、γ₃……γ_n。

所述步骤（1）中计算太阳实际的高度角H和方位角A时，给定北京时间和智能窗所处的地理位置。

计算太阳实际的高度角H和方位角A的步骤如下：

（11）根据给定的北京时间和智能窗所处的地理位置信息计算太阳的日地平均距离ER、计算积日N、计算太阳赤纬角ED、计算时差Et、然后对时差Et进行修订；其中，积日是指给定的北京时间在年内的顺序号；对时差Et修订的方法为现有技术中已知方法；

（12）将步骤（11）中得到的值代入太阳高度角和方位角的计算公式，得出太阳实际的高度角H和方位角A。

计算满足光照条件的太阳光入射角的方法如下：根据公式，反算满足光照条件的太阳光入射角。

所述步骤（2）的具体方法如下：

（21）建立场地“南—东—天”的右手坐标系，南轴指向南方，东轴指向东方，天轴为地面法线垂直向上所指方向；建立窗页坐标系“E—S—Z”的右手坐标系，E轴表示与窗页平行的方向，S轴表示指向室外的方向，Z轴表示垂直于E—S平面的方向，且该Z轴与“南—东—天”中的天轴平行；

（22）将太阳实际的高度角H和方位角A以入射法线的方式在场地“南—东—天”坐标系下表达，即太阳法向量，其表示为（S₀， E₀，Z₀），其表达式下： ；                                       （1）

（23）根据式（1）计算在“南—东—天”的坐标系下的太阳法向量（S₀， E₀，Z₀）；

（24）计算在场地“南-东-天”坐标系下的入射法线转换到窗页坐标系下的太阳法向量的表达式（S₁， E₁，Z₁），其表达式如下：

；             （2）

（25）将式（1）代入式（2），得到：