[发明专利]一种建筑物外遮阳构件透光率的模拟检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用光学手段测试材料透射阳光机率的方法，该方法适用于测试建筑物遮阳构件的透光率。

背景技术

随着地球与太阳位置关系的变化，建筑物通过设在其顶部和四周的开口（如窗户）获得太阳辐射的热量也在不停地变化，而建筑物获得太阳辐射热量的多少又是影响室内热舒适度的重要因素。因此，研究各种遮阳构件的透光率对于减少调节室内空气温度的能耗，提高室内热舒适度具有重要意义。

建筑物的遮阳系统包括外遮阳构件、玻璃的遮光性能及内遮阳设施（窗帘）等，其中外遮阳构件是建筑物的一种主要遮阳形式。现有的外遮阳构件分为固定遮阳系统和活动遮阳系统，根据遮阳构件的形式又可分为水平遮阳、竖直遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳。

现有计算遮阳构件影响的方法有计算法、图解法和模型试验等。计算法研究外遮阳系数时，首先要设计一个建筑基本模型，通过建筑能耗模拟计算程序对使用和不使用外遮阳构件的建筑进行模拟计算。在计算过程中要定义外遮阳的特性尺寸，求出遮阳尺寸比（遮阳尺寸比是指玻璃窗面到遮阳板顶端的垂直距离与遮阳板顶端到窗口对边的垂直距离比），对各种遮阳尺寸比的计算数据采用二次线性回归方程进行回归分析，得到外遮阳系数。但是，要采用计算法对外遮阳构件的全年的遮阳效果进行完整的评价，其计算工作量之大是可以预见的。图解法研究外遮阳系数是采用图形的投影关系研究外遮阳各时刻的阴影面积。图解法使用复杂，不便，特别是复杂构件的验证处理。试验法的是以热平衡的原理进行的，即建立一个带外窗的绝热房间，测试外窗带遮阳和不带遮阳进入的太阳辐射热量，从而评价外遮阳的遮阳效果。试验法的好处是可以针对各种遮阳构件，但它只能对有限的太阳位置进行模拟，且耗时长，装置复杂。

华南理工大学硕士研究生王珍吾在其学位论文《建筑外遮阳系数的光电法测试初探》中公开了一种采用光电探测器件建筑外遮阳构件透光率的方法，该方法通过一系列的实验找出了不同类型光电池的短路电流与阳光辐射照度之间的线性关系，然后利用一定照度下光电池的短路电流与透光率之间的线性关系计算出透光率。但是，由于不同时刻不同地理位置的阳光辐射照度是不同的，因此上述方法尚存在下属不足：1、由于不同照度下光电池的光电转换关系是不同的，因此无法建立不同时刻的阳光辐射照度与光电池的短路电流之间的线性关系；2、即使能够找到不同时刻的阳光辐射照度与光电池的短路电流之间的线性关系也仅局限于进行本地建筑外遮阳构件透光率的检测，即无法实现在本地检测外地建筑外遮阳构件的透光率。

发明内容

鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种建筑物外遮阳构件透光率的模拟检测方法，该方法不仅简单，而且可模拟检测任何时刻位于任何位置建筑物外遮阳构件的透光率。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种建筑物外遮阳构件透光率的模拟检测方法，该方法由以下步骤组成：

根据待测外遮阳建筑物及其外遮阳构件的外形按比例构建一外遮阳建筑物模型，然后，

（1）在模拟地，根据待测外遮阳建筑物的实际朝向以及当前时刻外遮阳建筑物与太阳的相对位置关系转动外遮阳建筑物模型，使太阳高度角h与太阳方位角a均调为零，即，先使外遮阳建筑物模型的底面保持水平，再使外遮阳建筑物模型在水平面上的投影所指方向与待测外遮阳建筑物的北面所对方向一致，然后使外遮阳建筑物模型底面的法线指向太阳；

（2）根据待测外遮阳建筑物所处地理位置和模拟时刻计算出太阳高度角h与太阳方位角a；

（3）在步骤（1）的基础上分别，使外遮阳建筑物模型绕经过外遮阳建筑物模型底面形心或该形心正下方的东西方向的水平轴线转动步骤（2）所计算出的太阳高度角h，使外遮阳建筑物模型绕经过外遮阳建筑物模型底面形心且垂直于外遮阳建筑物模型底面的轴线转动步骤（2）所计算出的太阳方位角a；

（4）测得太阳光线经各外遮阳构件直射到外遮阳建筑物模型对应遮阳部位上所产生的光斑面积，并用所测得的光斑面积除以外遮阳建筑物模型对应遮阳部位的面积，即得模拟时刻待测外遮阳建筑物上外遮阳构件的透光率。

上述方案中，光斑面积可以通过照相法检测获得，也以采用光电法检测获得。其中，

所述照相法的具体步骤如下：用拍摄所述光斑的数码照片，再将数码照片转换成二值图，然后先根据图中位于阴影位置像素点的像素值和位于光斑位置像素点的像素值确定位于光斑位置像素点的数量，然后用该数量乘以一个像素点面积便得到所述的光斑面积。

所述光电法有以下两种方法：