一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置

摘要

本发明提供了一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置，包括设有开口的外环境箱、第一空气温度传感器、第二太阳能总辐射表、设有水泵的制冷水箱、第一水管、第二水管、第一控制装置和第二控制装置；所述外环境箱包括第一箱体和第二箱体，所述第二箱体嵌套在所述第一箱体内，其开口的四周与第一箱体开口的四周通过密封材料密封形成一水通道空间；所述水通道空间设有进水口和出水口，其进水口通过第二水管与水泵连通，出水口通过第一水管与制冷水箱连通；所述第一控制装置用于控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率。本发明结构简单，可有效提高检测装置的稳定性和准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑外窗节能性能检测领域，具体地说是一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置。

背景技术

在我国南方地区，因夏季太阳辐射造成建筑制冷能耗很高，夏季拉闸限电已经成常态，严重影响人们生活和社会经济发展。在建筑外窗设置遮阳设施或采用具有遮阳功能的外窗可有效降低夏季空调能耗，目前越来越多的建筑工程安装遮阳装置的外窗或遮阳系数低的外窗。

目前我国评价透光围护结构节能性能的参数是太阳得热系数，而检测透光围护结构太阳得热系数的方法主要有自然光检测法和人工模拟光源检测法，《透光围护结构太阳得热系数检测方法》GB/T30592-2014详细介绍了这两种方法。自然光检测法是利用自然光对外窗进行得热量检测，但该方法受自然条件影响较大，如检测时外界太阳辐射强度和温度发生较大变化，会导致进入热计量箱的热量不稳定，热计量箱温度稳定较为困难，检测的数据不稳定。

人工模拟光源检测法是利用人工模拟光对外窗进行得热量检测，人工模拟光不受外界条件影响，检测数据稳定，目前相关检测机构主要采用人工模拟光源检测法。虽然人工模拟光源检测法可稳定、准确地检测外窗的太阳得热系数，但人工模拟光源成本很高，人工模拟光的光谱越与自然光接近，其检测的数据越准确，外窗太阳得热系数检测需采用光谱与自然光接近的人工模拟光源，投入成本太高。

从成本考虑，利用太阳光检测外窗太阳得热系数最为经济，目前急需研究相关的技术使太阳光检测外窗的数据稳定和准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置，通过在计量箱一侧设置可调节光照强度和温度的外环境箱，使进入计量箱内的热量稳定，检测的数据的准确性大大提高。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置，包括太阳能总辐射表、安装试件的计量箱、设有开口的外环境箱、设置在外环境箱内的第一空气温度传感器、温度控制系统和数据处理系统，其特征在于，所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括第一加热器、第二太阳能总辐射表、设有水泵的制冷水箱、第一水管、第二水管、第一控制装置和第二控制装置；所述外环境箱包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体的开口和所述第二箱体的开口均朝向所述外环境箱的开口，所述第二箱体嵌套在所述第一箱体内，其开口的四周与第一箱体开口的四周通过密封材料密封形成一水通道空间；所述第一箱体包括顶壁、前侧壁、后侧壁、左侧壁和底壁，所述顶壁为第一电致变色玻璃，所述前侧壁为第二电致变色玻璃，所述后侧壁为第三电致变色玻璃，所述左侧壁为第四电致变色玻璃，所述第二箱体采用透光材料；所述水通道空间设有进水口和出水口，其进水口通过第二水管与水泵连通，出水口通过第一水管与制冷水箱连通；所述第一控制装置分别与第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃、第二太阳能总辐射表连接，用于根据第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率；所述第二控制装置分别与第一空气温度传感器、水泵连接，用于根据第一空气温度传感器检测的温度值与预设第一空气温度值控制水泵的运行。

进一步地，所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括设置在外环境箱外侧的第二温度传感器和第三控制装置，所述底壁为第五电致变色玻璃，所述第三控制装置分别与第二空气温度传感器、第五电致变色玻璃连接，用于根据第二空气温度传感器采集的温度值与预设第二空气温度值控制第五电致变色玻璃的透光率。

进一步地，所述透光材料的太阳光透光率不小于85%。

进一步地，所述透光材料为超白玻璃。

进一步地，所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括设置在底壁下方的电动水平卷帘和第四控制装置，所述电动水平卷帘表面设有反射涂料，所述第四控制装置用于根据第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度与预设箱外辐射强度控制所述电动水平卷帘的展开和收起。

进一步地，所述第一控制装置包括采集模块、计算模块、第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块、第四确定模块和控制模块，所述采集模块用于采集第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度；所述计算模块用于根据采集的第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度计算所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率；所述第一确定模块用于根据预设的第一电致变色玻璃的透光率与预设的第一电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第一电致变色玻璃的透光率对应的预设的第一电致变色玻璃的工作电压；所述第二确定模块用于根据预设的第二电致变色玻璃的透光率与预设的第二电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第二电致变色玻璃的透光率对应的预设的第二电致变色玻璃的工作电压；所述第三确定模块用于根据预设的第三电致变色玻璃的透光率与预设的第三电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第三电致变色玻璃的透光率对应的预设的第三电致变色玻璃的工作电压；所述第四确定模块用于根据预设的第四电致变色玻璃的透光率与预设的第四电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第四电致变色玻璃的透光率对应的预设的第四电致变色玻璃的工作电压；所述控制模块用于控制所述第一电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第一电致变色玻璃的工作电压，控制所述第二电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第二电致变色玻璃的工作电压，控制所述第三电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第三电致变色玻璃的工作电压，控制所述第四电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第四电致变色玻璃的工作电压。

进一步地，所述第一控制装置包括采集模块、计算模块、确定模块和控制模块，所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的接线端并联连接；所述采集模块用于采集第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度；所述计算模块用于根据采集的第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度计算所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率；所述确定模块用于根据预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率与预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压的对应关系，确定所述计算的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率对应的预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压；所述控制模块用于控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压运行至所述预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压。

本发明还采用如下的技术方案：一种利用模拟光检测建筑外窗太阳得热系数的装置，包括太阳能总辐射表、安装试件的计量箱、设有透光口的模拟光源箱、设有开口的外环境箱、设置在外环境箱内的第一空气温度传感器、温度控制系统和数据处理系统，所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括第二太阳能总辐射表、设有水泵的制冷水箱、第一水管、第二水管、第一控制装置和第二控制装置；所述外环境箱包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体的开口和所述第二箱体的开口均朝向所述外环境箱的开口，所述第二箱体嵌套在所述第一箱体内，其开口的四周与第一箱体开口的四周通过密封材料密封形成一水通道空间；所述第一箱体包括顶壁、前侧壁、后侧壁、左侧壁和底壁，所述模拟光源箱的透光口朝向左侧壁，所述顶壁为第一电致变色玻璃，所述前侧壁为第二电致变色玻璃，所述后侧壁为第三电致变色玻璃，所述左侧壁为第五电致变色玻璃，所述底壁为第四电致变色玻璃，所述第二箱体采用透光材料；所述水通道空间设有进水口和出水口，其进水口通过第二水管与水泵连通，出水口通过第一水管与制冷水箱连通；所述第一控制装置分别与第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃、第五电致变色玻璃连接，用于控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃和第五电致变色玻璃的透光率；所述第二控制装置分别与第一空气温度传感器、水泵连接，用于根据第一空气温度传感器检测的温度值与预设第一空气温度值控制水泵的运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）根据第二太阳能总辐射表检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率使照射到试件表面的太阳光处于预设试件表面辐射强度范围内，减少了太阳光变化对检测的不利影响，有效提高了检测装置的稳定性和准确性；

（2）将透光的第二箱体嵌套在可调光的第一箱体内形成水通道空间，并将该水通道空间通过水管与制冷水箱连通使冷水在水通道空间循环流动，具有降温功能的水通道空间可直接吸收第一箱体因吸收太阳光而产生的热量，减少了太阳光变化对外环境箱内空气温度的影响，有效提高了检测装置的稳定性和准确性；

（3）采用电致变色玻璃的第一箱体的底壁可根据第二空气温度传感器采集的温度值与预设第二空气温度值控制第五电致变色玻璃的透光率，有效降低了检测装置的运行能耗；

（4）不仅可用于利用自然光检测建筑外窗的太阳得热系数，还可用于利用模拟光检测建筑外窗的太阳得热系数，适用范围大。

附图说明

图1为一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置结构示意图。

图2为第一箱体的结构示意图。

图3为第一箱体和第二箱体的嵌套结构示意图。

图4为一种利用模拟光检测建筑外窗太阳得热系数的装置结构示意图。

附图标记说明：1-第一水管，2-制冷水箱，3-水泵，4-第一空气温度传感器，5-外环境箱，6-密封材料，7-太阳能总辐射表，8-计量箱，9-第一箱体，10-第二水管，11-第二箱体，12-第二温度传感器，13-第二太阳能总辐射表，14-电动水平卷帘，15-第一加热器，16-模拟光源箱，21-顶壁，22-左侧壁，23-后侧壁，24-底壁，25-前侧壁。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。

参见图1、图2、、图3和图4，图1为一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置结构示意图，图2为第一箱体的结构示意图，图3为第一箱体和第二箱体的嵌套结构示意图，图4为一种利用模拟光检测建筑外窗太阳得热系数的装置结构示意图。

实施例1：

如图1、图2、和图3所示，一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置，包括太阳能总辐射表7、安装试件的计量箱8、设有开口的外环境箱5、设置在外环境箱5内的第一空气温度传感器4、第一加热器15、温度控制系统和数据处理系统。

所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括第二太阳能总辐射表13、设有水泵3的制冷水箱2、第一水管1、第二水管10、第一控制装置和第二控制装置。

所述外环境箱5包括第一箱体9和第二箱体11，所述第一箱体9的开口和所述第二箱体11的开口均朝向所述外环境箱5的开口，所述第二箱体11嵌套在所述第一箱体9内，其开口的四周与第一箱体9开口的四周通过密封材料6密封形成一水通道空间10。

所述第一箱体9包括顶壁21、前侧壁25、后侧壁23、左侧壁22和底壁24，所述顶壁21为第一电致变色玻璃，所述前侧壁25为第二电致变色玻璃，所述后侧壁23为第三电致变色玻璃，所述左侧壁22为第四电致变色玻璃，所述第二箱体11采用透光材料。优选地，所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的接线端并联连接，所述第一控制装置可同时控制控制第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率。

具体地，所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率可通过改变电致变色玻璃的工作电压进行调节，所述第一控制装置内设置预设的电致变色玻璃的工作电压与透光率的变化公式或变化的对应数据，其中，预设的电致变色玻璃的工作电压与透光率的变化公式或变化的对应数据可通过大量的实验分析得出。

所述水通道空间10设有进水口和出水口，其进水口通过第二水管10与水泵3连通，出水口通过第一水管1与制冷水箱2连通。

所述第一控制装置分别与第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃、第二太阳能总辐射表13连接，用于根据第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率。

优选地，第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率最好同时变化，即第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率调节时各个时刻均相同，所述预设试件表面辐射强度优选为500W/m²～800W/m²。

需要说明的是，根据预设试件表面辐射强度和第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度计算得出的透光率与电致变色玻璃的透光率并不相同，该计算的透光率为电致变色玻璃的透光率乘以预设常值；所述预设常值为水通道空间与第二箱体组合后的透光率，该预设常值可通过理论分析得出，也可通过大量的实验分析得出的标定值。

所述第二控制装置分别与第一空气温度传感器4、水泵3连接，用于根据第一空气温度传感器4检测的温度值与预设第一空气温度值控制水泵3的运行，其中，预设第一空气温度值优选为26°C～35°C。

具体地，第二控制装置判断第一空气温度传感器4检测的温度值是否大于或等于预设第一空气温度值，当第一空气温度传感器4检测的温度值大于或等于预设第一空气温度值时，控制水泵3打开，当第一空气温度传感器4检测的温度值小于预设第一空气温度值时，控制水泵3关闭。

优选地，为了减少低温天气检测装置的加热能耗，所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括设置在室外的第二温度传感器12和第三控制装置，所述底壁24为第五电致变色玻璃，所述第三控制装置分别与第二空气温度传感器12、第五电致变色玻璃连接，用于根据第二空气温度传感器12采集的温度值与预设第二空气温度值控制第五电致变色玻璃的透光率。其中，预设第二空气温度值优选为10°C～18°C。

具体地，第三控制装置判断第二空气温度传感器4检测的温度值是否大于或等于预设第二空气温度值，当第二空气温度传感器4检测的温度值大于或等于预设第二空气温度值，则控制第五电致变色玻璃的透光率运行至第一预设透光率，第一预设透光率为80%～100%，当第二空气温度传感器4检测的温度值小于预设第二空气温度值，则控制第五电致变色玻璃的透光率运行至第二预设透光率，第二预设透光率为0%～30%。

优选地，所述透光材料的太阳光透光率不小于85%。

优选地，所述透光材料为超白玻璃。

优选地，所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括设置在底壁24下方的电动水平卷帘14和第四控制装置，所述电动水平卷帘14表面设有反射涂料，所述第四控制装置用于根据第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度与预设箱外辐射强度控制所述电动水平卷帘14的展开和收起。

具体地，所述第四控制装置判断第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度是否大于或等于预设箱外辐射强度，当第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度大于或等于预设箱外辐射强度时，控制所述电动水平卷帘14水平收起；当第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度小于预设箱外辐射强度时，控制所述电动水平卷帘14水平展开。

优选地，所述第一控制装置包括采集模块、计算模块、第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块、第四确定模块和控制模块；

所述采集模块用于采集第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度；

所述计算模块用于根据采集的第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度计算所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率；

所述第一确定模块用于根据预设的第一电致变色玻璃的透光率与预设的第一电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第一电致变色玻璃的透光率对应的预设的第一电致变色玻璃的工作电压；

所述第二确定模块用于根据预设的第二电致变色玻璃的透光率与预设的第二电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第二电致变色玻璃的透光率对应的预设的第二电致变色玻璃的工作电压；

所述第三确定模块用于根据预设的第三电致变色玻璃的透光率与预设的第三电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第三电致变色玻璃的透光率对应的预设的第三电致变色玻璃的工作电压；

所述第四确定模块用于根据预设的第四电致变色玻璃的透光率与预设的第四电致变色玻璃的工作电压的对应关系确定所述计算的第四电致变色玻璃的透光率对应的预设的第四电致变色玻璃的工作电压；

所述控制模块用于控制所述第一电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第一电致变色玻璃的工作电压，控制所述第二电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第二电致变色玻璃的工作电压，控制所述第三电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第三电致变色玻璃的工作电压，控制所述第四电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第四电致变色玻璃的工作电压。

优选地，由于第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃的接线端并联连接，第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃采用相同的工作电压，为了控制方便，所述第一控制装置包括采集模块、计算模块、确定模块和控制模块，所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的接线端并联连接；

所述采集模块用于采集第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度；

所述计算模块用于根据采集的第二太阳能总辐射表13检测的太阳光辐射强度与预设试件表面辐射强度计算所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率；

所述确定模块用于根据预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率与预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压确定所述计算的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的透光率对应的预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压；

所述控制模块用于控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压运行至预设的第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第四电致变色玻璃的工作电压。

实施例2：

如图2、图3和图4所示，一种利用太阳光检测建筑外窗太阳得热系数的装置，包括太阳能总辐射表7、设有透光口的模拟光源箱16、安装试件的计量箱8、设有开口的外环境箱5设置在外环境箱5内的第一空气温度传感器4、温度控制系统和数据处理系统。

所述检测建筑外窗太阳得热系数的装置还包括第二太阳能总辐射表13、设有水泵3的制冷水箱2、第一水管1、第二水管10、第一控制装置和第二控制装置。

所述外环境箱5包括第一箱体9和第二箱体11，所述第一箱体9的开口和所述第二箱体11的开口均朝向所述外环境箱5的开口，所述第二箱体11嵌套在所述第一箱体9内，其开口的四周与第一箱体9开口的四周通过密封材料6密封形成一水通道空间10。

所述第一箱体9包括顶壁21、前侧壁25、后侧壁23、左侧壁22和底壁24，所述模拟光源箱16的透光口朝向左侧壁22，所述顶壁21为第一电致变色玻璃，所述前侧壁25为第二电致变色玻璃，所述后侧壁23为第三电致变色玻璃，所述左侧壁22为第四电致变色玻璃，所述底壁24为第五电致变色玻璃，所述第二箱体11采用透光材料。

所述水通道空间10设有进水口和出水口，其进水口通过第二水管10与水泵3连通，出水口通过第一水管1与制冷水箱2连通。

所述第一控制装置分别与第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃、第五电致变色玻璃连接，用于控制所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃和第五电致变色玻璃的透光率。

具体地，所述第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃、第四电致变色玻璃和第五电致变色玻璃的透光率可通过改变电致变色玻璃的工作电压进行调节，所述第一控制装置内设置预设的电致变色玻璃的工作电压与透光率的变化公式或变化的对应数据，其中，预设的电致变色玻璃的工作电压与透光率的变化公式或变化的对应数据可通过大量的实验分析得出。

优选地，所述第四电致变色玻璃的透光率控制在预设最大透光率，第一电致变色玻璃、第二电致变色玻璃、第三电致变色玻璃和第五电致变色玻璃的透光率控制在预设最小透光率。

所述第二控制装置分别与第一空气温度传感器4、水泵3连接，用于根据第一空气温度传感器4检测的温度值与预设第一空气温度值控制水泵3的运行。

其中，预设第一空气温度值优选为26°C～35°C。

具体地，第二控制装置判断第一空气温度传感器4检测的温度值是否大于或等于预设第一空气温度值，当第一空气温度传感器4检测的温度值大于或等于预设第一空气温度值时，控制水泵3打开，当第一空气温度传感器4检测的温度值小于预设第一空气温度值时，控制水泵3关闭。

本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。