CN107194119A - 固定式遮阳板网形状参数的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定式遮阳板网形状参数的确定方法，固定式遮阳板网表面均匀开设阵列分布单元网孔，每个单元网孔由四个形状相同的斜片单元围成，斜片单元形状确定方法具体如下：1）模型参数化；2）优化参数选择；3）性能指标设计；4）透光特性计算；5）形状参数确定。本发明的遮阳板网的形状参数的确定方法，通过三维建模和光照模拟计算，并结合全阴天、晴天等极端光照仿真实验，获取遮阳板网的光学参数，从而确定板网形状参数，适用于不同纬度，不同光照地区的遮阳板网形状设计，实用性和适用性较高。

Description

固定式遮阳板网形状参数的确定方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种固定式遮阳板网形状参数的确定方法。

背景技术

随着我国建筑事业的发展，大量民用建筑的建造，各种类型的玻璃采光顶(玻璃屋顶、玻璃天窗)、玻璃幕墙，亦开始被广泛应用于宾馆饭店、车站、机场、商业城、百货大厦、展览馆、体育馆、博物馆及医院等。

现有玻璃采光顶、幕墙一般是由玻璃和金属结构组成，而玻璃表面具有换热性强和热透射率高的特点，对室内热条件有极大的影响；玻璃采光顶、幕墙已成为建筑物热交换和热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体失热损失5～6倍，采光顶、幕墙的能耗能占到整个建筑能耗的40％左右，故对于玻璃墙体的节能措施有及其重要的地位。其中，采用遮阳措施是玻璃幕墙建筑节能设计的必要手段。

目前，遮阳的具体方案一般都是在玻璃内侧设置布帘、竹帘、软百页、帆布蓬等临时性遮阳装置，或者通过设置遮阳板或遮阳帘等永久性遮阳装置来实现，其中临时性的遮阳装置，其受限于本身条件而具有遮阳性能有限的特点；而对于永久性遮阳装置，其进一步又分为水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳以及挡板式遮阳，永久性遮阳装置最大的问题就是不能很好的遮挡能量辐射密度大的直射光，并且不影响散射光进入，从而影响室内采光。

针对以上现有技术存在的问题，申请人进行了深入研究，设计了一种固定式遮阳板网，其中遮阳板网的形状对其遮阳性能的影响较大，为了获得具有较高遮阳性能的板网形状，提出了本发明。

发明内容

本发明提供了一种固定式遮阳板网形状参数的确定方法，解决了遮阳板网形状选取的问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种固定式遮阳板网形状参数的确定方法，固定式遮阳板网表面均匀开设阵列分布单元网孔，每个单元网孔由四个形状相同的斜片单元围成，相邻斜片单元沿连接线旋转对称；斜片单元形状确定方法具体如下：

1)模型参数化

建立长、宽、高分别为B、A、H的立方体坐标系，斜片单元在立方体端面内沿高H方向的投影的长度为C，斜片单元横板长度X/2；

2)优化参数选择

选择斜片单元待优化形状参数分别为宽度参数a＝A/H、长度参数b＝B/H、倾斜参数c＝C/H、宽比参数x＝X/B；

3)性能指标设计

遮阳板网主要性能指标为采光系数，采光系数包括采光特性、遮阳特性，其中采光特性包括光通量通过率T_skylum、水平照度透过率T_skylux，遮阳特性包括直射阳光透过率T_sunlum；

光通量通过率T_skylum是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以CIE全阴天模型的亮度分布作为密度函数L_overcast的半个球面的数值积分，具体如式(1)：

直射阳光透过率T_sunlum是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以日光的法向辐射量作为密度函数L_solar的数值积分，其中辐射方向和辐射量统计值的选取，根据当地气候数据选取，具体如式(2)：

水平照度透过率T_skylux是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以CIE全阴天模型的亮度分布乘以投射角度造成的水平照度分量比作为密度函数L_overcast的半个球面的数值积分，具体如式(3)：

式(1)、(2)、(3)中i为日光投射方向与竖直方向的夹角；板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t通过计算机模拟程序获取；

4)透光特性计算

根据纬度位置，确定遮阳方向，计算不同形状参数a、b、c、x对应板网的光通量通过率T_skylum、水平照度透过率T_skylux、直射阳光透过率T_sunlum；

5)形状参数确定

分析光通量通过率T_skylum、直射阳光透过率T_sunlum的离散分布情况，筛选出T_skylum高，而T_sunlum低的形状参数范围，再此范围内筛选次水平照度透过率T_skylux＞60％的形状参数组合，最终结合加工工艺水平、成本要求确定最优形状参数，从而确定斜片单元形状。

本发明的有益效果是：

本发明的遮阳板网的形状参数的确定方法，通过三维建模和光照模拟计算，并结合全阴天、晴天等极端光照仿真实验，获取遮阳板网的光学参数，从而确定板网形状参数，适用于不同纬度，不同光照地区的遮阳板网形状设计，实用性和适用性较高。

附图说明

图1为遮阳板网结构示意图；

图2为斜片单元建模示意图；

图3为光通量通过率T_skylum、直射阳光透过率T_sunlum的离散分布图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种固定式遮阳板网形状参数的确定方法，固定式遮阳板网形状，如图1所示，表面均匀开设阵列分布单元网孔1，每个单元网孔1由四个形状相同的斜片单元2围成，相邻斜片单元2沿连接线旋转对称；斜片单元2形状确定方法具体如下：

1)模型参数化

如图2所示，建立长、宽、高分别为A、B、H的立方体坐标系，斜片单元在立方体端面内沿高H方向的投影的长度为C，斜片单元横板长度X/2。

2)优化参数选择

选择斜片单元待优化形状参数分别为长度参数a＝A/H、宽度参数b＝B/H、倾斜参数c＝C/H、宽比参数x＝X/B；以上a、b、c、x决定了斜片单元的空间形状，也就间接决定了单元孔网的形状，从而直接影响光学参数。立方体高度H的大小变化会等比例缩放斜片单元，不会影响光学参数。

3)性能指标设计

遮阳板网主要性能指标为采光系数，采光系数包括采光特性、遮阳特性，其中采光特性包括光通量通过率T_skylum、水平照度透过率T_skylux，遮阳特性包括直射阳光透过率T_sunlum；

光通量通过率T_skylum是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以CIE全阴天模型的亮度分布作为密度函数L_overcast的半个球面的数值积分，具体如式(1)：

全阴天是指天空全部被云层遮盖的天气，全阴天中室外天然光全部为天空扩散光，其天空亮度分布想对稳定。

直射阳光透过率T_sunlum是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以日光的法向辐射量作为密度函数L_solar的数值积分，其中辐射方向和辐射量统计值的选取，可以根据气象部门发布的当地气候数据选取，具体如式(2)：

水平照度透过率T_skylux是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以CIE全阴天模型的亮度分布乘以投射角度造成的水平照度分量比作为密度函数L_overcast的半个球面的数值积分，具体如式(3)：

经测算，此数相当接近于以板网作为整个顶面的开阔房间中央区域的采光系数(不考虑二次反射)。

式(1)、(2)、(3)中i为日光投射方向与竖直方向的夹角；板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t通过计算机模拟程序获取，如主流设计软件Autodesk EcotectAnalysis可以针对各自自然采光、人工照明提供精确地模拟结果，自动计算空白区域比例。

4)透光特性计算

根据纬度位置，确定遮阳方向，计算不同形状参数a、b、c、x对应板网的光通量通过率T_skylum、水平照度透过率T_skylux、直射阳光透过率T_sunlum；

5)形状参数确定

分析光通量通过率T_skylum、直射阳光透过率T_sunlum的离散分布情况，如图3所示，首先筛选出T_skylum高，而T_sunlum低的形状参数范围，再此范围内筛选次水平照度透过率T_skylux＞60％的形状参数组合，最终结合加工工艺水平、成本要求确定最优形状参数，从而确定斜片单元形状。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种固定式遮阳板网形状参数的确定方法，其特征在于，固定式遮阳板网表面均匀开设阵列分布单元网孔，每个单元网孔由四个形状相同的斜片单元围成，相邻斜片单元沿连接线旋转对称；斜片单元形状确定方法具体如下：

1)模型参数化

建立长、宽、高分别为B、A、H的立方体坐标系，斜片单元在立方体端面内沿高H方向的投影的长度为C，斜片单元横板长度X/2；

2)优化参数选择

选择斜片单元待优化形状参数分别为宽度参数a＝A/H、长度参数b＝B/H、倾斜参数c＝C/H、宽比参数x＝X/B；

3)性能指标设计

遮阳板网主要性能指标为采光系数，采光系数包括采光特性、遮阳特性，其中采光特性包括光通量通过率T_skylum、水平照度透过率T_skylux，遮阳特性包括直射阳光透过率T_sunlum；

光通量通过率T_skylum是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以CIE全阴天模型的亮度分布作为密度函数L_overcast的半个球面的数值积分，具体如式(1)：

直射阳光透过率T_sunlum是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以日光的法向辐射量作为密度函数L_solar的数值积分，其中辐射方向和辐射量统计值的选取，根据当地气候选取需要遮阳时段的数据，具体如式(2)：

水平照度透过率T_skylux是以板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t，以CIE全阴天模型的亮度分布乘以投射角度造成的水平照度分量比作为密度函数L_overcast的半个球面的数值积分，具体如式(3)：

式(1)、(2)、(3)中i为日光投射方向与竖直方向的夹角；板网在日光辐射方向投射到水平面的空白区域比率t通过计算机模拟程序获取；

4)透光特性计算

根据纬度位置，确定遮阳方向，计算不同形状参数a、b、c、x对应板网的光通量通过率T_skylum、水平照度透过率T_skylux、直射阳光透过率T_sunlum；

5)形状参数确定

分析光通量通过率T_skylum、直射阳光透过率T_sunlum的离散分布情况，筛选出T_skylum高，而T_sunlum低的形状参数范围，再此范围内筛选次水平照度透过率T_skylux＞60％的形状参数组合，最终结合加工工艺水平、成本要求确定最优形状参数，从而确定斜片单元形状。