1.本公开涉及户外遮阳领域，具体的涉及一种基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统。


背景技术：

2.目前，公共建筑大多都采用玻璃幕墙，因其较大的窗墙比，得以保证房间内良好的采光效果，但与此同时，由于更多的阳光进入室内，影响到室内的光热环境，进而影响到人员的光热舒适以及建筑耗能，所以在实际工程中，往往采用百叶遮阳的措施来降低能耗及改善光热环境。
3.当前普遍的百叶遮阳方式有两种：内百叶遮阳和外百叶遮阳，其中内百叶遮阳阻挡太阳辐射的有效率往往低于外遮阳方式，并且在百叶和玻璃之间易形成热岛效应，造成热量向室内扩散，从而不能在源头上组挡太阳辐射进入室内，减少室内的辐射量，因此相比于外遮阳，其改善光热环境能力有限。
4.采用外百叶遮阳以后，会同时影响室内光热环境以及房间照明和空调系统的综合能耗。以夏季为例，在阻挡阳光进入室内，降低冷负荷的同时，也会影响采光，可能需要开启照明设备，导致照明能耗增加。冬季，则希望更多的阳光进入室内，降低热负荷，可以改善采光效果。而且，无论冬夏季，都应避免炫光，同时考虑人体的热舒适；现有技术中，并没有充分考虑人体舒适度进行智能化调节的遮阳系统。


技术实现要素：

5.针对现有的技术方案的不足，本实用新型旨在提供一种基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统，在结合光热耦合因素后，保证室内人员的热舒适同时确保房间的照明能耗空调能耗满足标准。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型的一个或多个实施例提供了下述技术方案：
7.本实用新型公开了一种基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统，包括遮阳调节系统和电动外遮阳百叶；电动外遮阳百叶位于房间外部；遮阳调节系统包括建筑信息模块，环境与人员参数记忆设定模块与建筑信息模块连接；监测模块连接环境与人员参数记忆设定模块；环境与人员参数记忆设定模块与监测模块相连；监测模块与数据处理模块连接；记忆存储模块与数据处理模块连接，数据处理模块与控制模块连接；遮阳调节系统的控制模块与电动外遮阳百叶连接；
8.作为进一步的技术方案，电动外遮阳百叶与驱动控制器连接；
9.作为进一步的技术方案，建筑信息输入模块用于输入建筑信息，相关建筑信息包括：建筑物的高度，朝向，外墙、外窗类型，输入控制房间的朝向、面积、高度，窗户朝向及数量、尺寸，外遮阳百叶类型及结构尺寸。
10.作为进一步的技术方案，环境与人员参数记忆设定模块，输入相关参数包括：夏季
空调设计温度、运行时间，人员数量，工作时间，活动水平，不同着装情况下服装热阻。
11.作为更进一步的技术方案，环境与人员参数记忆设定模块具有记忆功能，次日采用记忆推荐值或进行参数的重新设定。
12.作为进一步的技术方案，建筑信息输入模块将输入的建筑相关信息、环境与人员参数记忆设定模块输入的相关信息传输至监测模块。
13.作为进一步的技术方案，监测模块包括热环境监测及分析模块、空调负荷预测模块和光环境监测及分析模块；
14.作为更进一步的技术方案，热环境监测及分析模块用于监测房间的空气温度，空气流速，壁面温度，相对湿度，进入室内的太阳辐射强度，结合输入的建筑信息，采用ecotect软件动态分析房间内太阳光斑变化，划分室内直射区与非直射区覆盖范围，计算室内不同地点平均辐射温度；并且通过空气温度、壁面温度、人员服装热阻参数预测计算平均热感觉pmv投票。
15.作为更进一步的技术方案，热环境监测及分析模块采用温度计仪和太阳辐射记录仪。
16.作为更进一步的技术方案，空调负荷预测模块根据进入室内的太阳辐射强度和室内温度，采用dest热环境模拟软件，计算实时空调冷热负荷。
17.作为更进一步的技术方案，光环境监测及分析模块监测室内空间照度、计算人员眩光值。
18.作为更进一步的技术方案，光环境监测及分析模块采用照度计。
19.作为进一步的技术方案，数据处理模块将监测模块处理的数据进行对光环境指标、热环境指标和综合能耗指标分别进行评分，并再对三个指标进行综合评分，通过各时间段最高评分，得出外遮阳逐时控制策略。
20.作为进一步的技术方案，光环境指标评分标准根据照度、眩光值进行评分；热环境指标评分标准根据热感觉pmv预测值进行评分；综合能耗指标评分标准根据照明能耗、空调能耗进行评分。
21.作为进一步的技术方案，记忆存储模块将经数据处理模块数据处理得出的逐时控制策略储存并反馈，重新经过光环境监测与分析模块、热环境监测及分析模块分析评估，看是否满足人体光热舒适，节能等条件。
22.作为更进一步的技术方案，记忆存储模块还用于对得出的控制策略记忆储存，为下一年的控制提供数据的模拟对比。
23.作为进一步的技术方案，控制模块包括计时控制模块、逐时控制模块和人工控制模块；计时控制模块用于当间处于夜间时，自动将各个电动遮阳百叶关停；逐时控制模块根据上述计时控制模块得出的控制策略，对外百叶遮阳角度进行逐时调整；人工控制模块用于当有一段时间控制角度为满足人员需求时，采用手动进行调整。
24.作为进一步的技术方案，所述监测模块的热环境监测及分析模块对监测房间的空气温度，空气流速，壁面温度，相对湿度，进入室内的太阳辐射强度，结合输入的建筑信息，采用ecotect软件动态分析房间内太阳光斑变化，划分室内直射区与非直射区覆盖范围，计算室内不同地点平均辐射温度；并且通过空气温度、壁面温度、人员服装热阻参数预测计算平均热感觉pmv投票。
25.作为进一步的技术方案，所述监测模块的环境监测及分析模块监测室内空间照度、计算人员眩光值。
26.作为进一步的技术方案，所述监测模块的空调负荷预测模块根据进入室内的太阳辐射强度和室内温度，采用dest热环境模拟软件，计算实时空调冷热负荷。
27.以上一个或多个技术方案的有益效果是：
28.本实用新型提供了一种基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统，利用综合评分判断室内光、热环境的舒适性以及不同百叶角度对能耗的影响，实现充分考虑人体的热舒适，保证室内人员的热舒适同时确保房间的照明能耗空调能耗满足标准。
附图说明
29.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
30.图1为本实用新型基于光热耦合热舒适节能自动化房间外遮阳系统的模块关系图；
31.图2为本实用新型基于光热耦合热舒适节能自动化房间外遮阳系统的流程图；
32.图3为本实用新型在青岛市某写字楼西向房间内的人员眩光值变化图；
33.图4为本实用新型在青岛市某写字楼西向房间内的人员pmv变化图；
34.图5为本实用新型在青岛市某写字楼西向房间内综合能耗变化图；
35.图中，1、建筑信息模块，2、环境与人员参数记忆设定模块，3、监测模块，4、数据处理模块，5、记忆存储模块，6、控制模块。
具体实施方式
36.实施例1
37.请参阅如图1-5，本实用新型公开了一种基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统，如图1所示，基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统包括遮阳调节系统和电动外遮阳百叶；电动外遮阳百叶位于房间外部；分别安装在房间的各个受遮阳部位，驱动控制器用来驱动上述各个电动外遮阳百叶。
38.遮阳调节系统包括建筑信息模块，环境与人员参数记忆设定模块与建筑信息模块连接；监测模块连接环境与人员参数记忆设定模块；环境与人员参数记忆设定模块与监测模块相连；监测模块与数据处理模块连接；记忆存储模块与数据处理模块连接，数据处理模块与控制模块连接；遮阳调节系统的控制模块与电动外遮阳百叶连接，用于实现对电动外遮阳百叶的控制。
39.建筑信息模块用于输入目标建筑的相关信息，包含建筑物的高度，整体朝向，外墙和外窗类型面积，还应输入控制房间的朝向，面积，高度，窗户朝向数量及尺寸，以及需要的百叶类型及结构尺寸。
40.建筑信息模块同环境与人员参数记忆设定模块连接，建筑信息模块、环境与人员参数记忆设定模块的数据一起上传至监测模块中进行监测分析。
41.环境与人员参数记忆设定模块用于将环境及人员参数提提前预设，环境及人员参数具体包括夏季空调设计温度，运行时间，人员数量，工作时间、活动水平、不同着装情况下的服装热阻。而且，环境与人员参数记忆设定模块具有记忆功能，次日采用记忆推荐值或进
行参数的重新设定
42.建筑信息模块和环境与人员参数记忆设定模块的数据上传至监测模块中进行热环境、光环境和综合能耗的分析。具体的，监测模块分为：热环境监测与分析模块、光环境监测与分析模块和空调负荷预测模块，这三个模块分别进行热环境、光环境以及综合能耗的分析；具体的：
43.热环境监测及分析模块采用温度计仪和太阳辐射记录仪。热环境监测及分析模块用于监测房间的空气温度，空气流速，壁面温度，相对湿度，进入室内的太阳辐射强度，结合输入的建筑信息，采用ecotect 软件动态分析房间内太阳光斑变化，划分室内直射区与非直射区覆盖范围，计算室内不同地点平均辐射温度；并且通过空气温度、壁面温度、人员服装热阻参数预测计算平均热感觉pmv投票。
44.光环境监测及分析模块采用照度计。光环境监测及分析模块监测室内空间照度、计算人员眩光值。
45.空调负荷预测模块根据进入室内的太阳辐射强度和室内温度，采用dest热环境模拟软件，计算实时空调冷热负荷。
46.监测并分析完光热环境以后，将数据传输至数据处理模块开始对数据进行处理，数据处理模块将监测模块处理的数据进行对光环境指标、热环境指标和综合能耗指标分别进行评分，并再对三个指标进行综合评分，通过各时间段最高评分，得出外遮阳逐时控制策略。分两部分进行：第一部分，计算房间人员的照明能耗，空调能耗，然后按照能耗指标评价标准进行评分，同时也把监测过程中得到的人员眩光值，热感觉投票按照相应的dgi、pmv评分标准进行评分；第二部分，将得出的评分进行标准化处理，再计算每个指标的信息熵，再将信息熵转化为各指标权重，最后把三个指标的评分代入公式6得出各工况房间综合评分，在汇总的评分标准中，选取每个时间段评分最高角度作为逐时外百叶控制角度。
47.监测模块的热环境监测及分析模块对监测房间的空气温度，空气流速，壁面温度，相对湿度，进入室内的太阳辐射强度，结合输入的建筑信息，采用ecotect软件动态分析房间内太阳光斑变化，划分室内直射区与非直射区覆盖范围，计算室内不同地点平均辐射温度；并且通过空气温度、壁面温度、人员服装热阻参数预测计算平均热感觉 pmv投票。
48.监测模块的环境监测及分析模块监测室内空间照度、计算人员眩光值。
49.监测模块的空调负荷预测模块根据进入室内的太阳辐射强度和室内温度，采用dest热环境模拟软件，计算实时空调冷热负荷。
50.数据处理模块中的光环境指标，热环境指标及综合能耗指标的具体评分标准分别如下：
51.(1)光环境评价指标的评分标准
52.根据gb 50033-2013《建筑采光设计标准》，不舒适眩光指数(dgi)的评价标准见下表：
53.眩光指数的评价标准
[0054][0055]
室内光环境评价指标为不舒适眩光指数dgi。设定dgi≤16时，室内光环境舒适性为优；16～18时，舒适性为良；18～20时，舒适性为中；20～22时，舒适性为差；dgi＞22时，舒适性为不可接受。舒适性的优、良、中、差、不可接受分别对应评分100/75/50/25/0，如下图所示。
[0056][0057]
dgi相对应的评分标准
[0058]
(2)热环境评价指标的评分标准
[0059]
结合英国标准bs en iso 7730-2016《建筑热湿环境领域的标准》和中国标准gb 50019-2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》中对室内pmv的规定，把pmv对应的评分分成五等，
ꢀ‑
0.2《pmv《+0.2，热舒适性为优；-0.5≤pmv≤-0.2和+0.2≤pmv≤+0.5，热舒适性为良；-0.7《pmv《-0.5和+0.5《pmv《+0.7，热舒适性为中；
ꢀ‑
1≤pmv≤-0.7和+0.7≤pmv≤+1，热舒适性为差；-3《pmv《-1和 +1《pmv《+3，热舒适性为不可接受。舒适性的优、良、中、差、不可接受分别对应评分100/75/50/25/0，如下图所示。
[0060][0061]
pmv相对应的评分标准
[0062]
(3)能耗评价指标的评分标准
[0063]
能耗的评分根据实际模拟出来的能耗数据对比所得，能耗最大时评分为0，能耗最小时评分为100，如下图所示：
[0064][0065]
能耗相对应的评分标准
[0066]
再把各指标得出的评分进行标准化处理：
[0067][0068]
然后计算出每个指标的信息熵值ej：
[0069][0070]
其中，常数k与样本数m有关，对于一个信息绝对无序系统的系统，其熵值最大，此时e＝1，且根据上式可得：
[0071][0072]
由此可得：
[0073] k＝(lnm)-1，0≤e≤13
[0074]
信息效用值hj与信息熵值ej的关系为：
[0075] hj＝1-e
j4[0076]
将信息效用值相对化后即可得到各个指标的权重：
[0077][0078]
即w1、w2、w3分别代表了光环境、热环境、能耗三个指标的权重。
[0079]
综合评分则为：
[0080] z＝x
i1
·
w2+x
i2
·
w2+xi3·
w36
[0081]
再分别把三个指标的评分带入公式6可得出各个工况下房间综合评分。利用综合评分判断室内光、热环境的舒适性以及不同百叶角度对能耗的影响。最终得出不同遮阳角度下评分汇总表，选取每个时间段评分最高的角度作为逐时段外百叶遮阳的控制角度。
[0082]
数据处理完后，将相应的控制策略进行记忆储存为下一年的控制提供数据的模拟对比。记忆存储模块将经数据处理模块数据处理得出的逐时控制策略储存并反馈，重新经过数据模块中进行光环境、热环境等模块分析评估，看是否满足人体光热舒适，节能等条件。
[0083]
数据处理模块处理完后，将控制策略通过控制模块对外遮阳百叶实施控制，可以采取计时控制、逐时控制、人工控制方式，计时控制是当房间处于夜间时，自动将各个电动遮阳百叶关停，逐时控制是根据上述得出的控制角度策略，对外百叶遮阳角度进行逐时调整，人工控制是如有一段时间控制角度未满足人员舒适需求，可手动进行调整。
[0084]
工作原理：将建筑信息输入至建筑信息模块，所述的建筑信息包括建筑物的高度，朝向，外墙、外窗类型，输入控制房间的朝向、面积、高度，窗户朝向及数量、尺寸，外遮阳百叶类型及结构尺寸；提前在环境及人员参数记忆设定模块中预设环境及人员参数，环境及人员参数具体包括夏季空调设计温度，运行时间，人员数量，工作时间、活动水平、不同着装情况下的服装热阻；通过上述输入的建筑信息、环境及人员参数经过监测模块的热环境监测与分析模块、光环境监测与分析模块和空调负荷预测模块进行热环境、光环境以及综合能耗的分析；数据处理模块根据监测模块得出的热环境、光环境及综合能耗的分析数据分别进行热环境指标、光环境指标和综合能耗指标的评分，并再对三个指标进行综合评分，通过各时间段最高评分，得出外遮阳逐时控制策略。将处理后的相应的控制策略通过记忆存储模块存储，为下一年的控制提供数据的模拟对比；记忆存储模块将经数据处理模块数据处理得出的逐时控制策略储存并反馈，重新经过光环境、热环境等模块分析评估，看是否满足人体光热舒适，节能等条件。数据处理模块将得出的控制策略输出至控制模块中，控制模块实现对外遮阳百叶的控制；控制模块通过计时控制模块、逐时控制模块和人工控制模块分别对外遮阳百叶进行计时控制、逐时控制和人工控制的方式；计时控制模块用于当间处于夜间时，自动将各个电动遮阳百叶关停；逐时控制模块根据上述计时控制模块得出的控制策略，对外百叶遮阳角度进行逐时调整；人工控制模块用于当有一段时间控制角度为满足人员需求时，采用手动进行调整。
[0085]
实施例2
[0086]
根据本技术涉及的一种基于光热耦合舒适智能化户外遮阳系统，应用于具体的实际工程中案例进行举例说明。
[0087]
工程实施时间为夏季6月12日至6月28日，实际地点为青岛市某写字楼西向房间，办公室尺寸为24.8
×
8.6
×
3.9m,西向为玻璃幕墙，北向，南向，东向墙体为内墙。
[0088]
空调夏季运行时间为9:00到17:00，具体设计温度为26℃，工作人员工作时间为9:00到17:00，具体服装热阻为0.5clo。
[0089]
监测过程中分别进行热环境，光环境和综合能耗评分进行评分，使用照度计监测人员的眩光值变化如图3所示。根据热环境参数和人员服装热阻预测计算的热感觉投票变化如图4所示。数据计算处理过程中，房间的综合能耗能耗变化如图5所示。
[0090]
相应的夏季西向房间综合能耗指标评分见下表：
[0091]
[0092][0093]
光环境指标评分见下表：
[0094][0095]
热环境指标评分见下表：
[0096][0097]
综合评分得出的最佳控制策略为，即夏季不同外百叶遮阳角度下近窗处的评分汇总结果：
[0098]
时间最高评分角度评分10：00120
°
80.1311：00150
°
84.2912：00150
°
83.3613：0030
°
85.58
14：0060
°
79.7815：0090
°
61.1516：0090
°
53.7117：0030
°
32.71
[0099]
由各时间段的最高评分可得，夏季外百叶角度遮阳的控制如下：9:00～10:00，120
°
；10:00～11:00，150
°
；11:00～12:00，150
°
； 12:00～13:00，30
°
；13:00～14:00，60
°
；14:00～15:00，60
°
； 15:00～16:00，90
°
；16:00～17:00，30
°
。
[0100]
上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。