基于CIE标准一般天空的实际天空模型研究

本文围绕绿色照明中对天然光的利用问题,在照明领域引入群体智能理论的控制思想。通过对天然光动态模式的实时监测和采样,基于15种CIE标准一般天空模型和亮度分布计算,提出任意时刻天空模型的智能识别算法,并与构建的主观评价结果相一致。从而为天然光的开发利用,提供一定的理论支持。

基于无爬坡事件定义标准晴空集的短期光伏功率预测

光伏功率的输出受季节、气象条件及其他因素的影响具有随机性和不确定性,恶劣天气下功率输出具有较强的波动性也加大了预测的难度。提出了一种基于无爬坡事件定义标准晴空集的短期光伏功率预测模型。通过爬坡定义提取一天内均为无爬坡事件的样本点,将其定义为一个标准晴空集,并与历史实际功率做差,得到的差值作为输出目标变量,以数值天气预报作为输入变量,采用长短期记忆模型对差值进行建模预测,最后将标准晴空集与该预测差值做差,间接得到预测的光伏输出功率值。通过对某光伏电站进行仿真,并进行算例对比,所提模型的短期光伏功率预测精度提高了2%~4%,在恶劣天气下,该方法可以将平均绝对误差和均方根误差降低3%左右,验证了所提模型的性能和有效性。

国际上建筑天然采光研究的新动态

太阳光是随处可以利用的可再生能源,天然采光是建筑可持续发展的重要方面。本文回顾了近年来国际上比较关注的天然采光方面的研究及主要成果,提出了近期的主要研究热点和需要解决的问题。

三种标准天空分量叠加的天空亮度模型构建

天空亮度分布是研究建筑采光的基本资料。研究建筑动态采光要求量化年周期内天空亮度动态分布,本课题提出了通过三种标准天空亮度分布模型的分量进行叠加以近似拟合某时刻天空实际亮度分布的构想,并以此为基础建立动态天空亮度模型。本文主要介绍了三种标准天空确立的研究方法、分量叠加方式及该模型校验测试方式。

机载液晶显示器昼模式环境光动态照明模型的研究

座舱显示器上的环境光动态变化特征由两个因素决定 ,其一是飞行器的运动姿态 ,如机动动作姿态、飞行高度、飞行速度等 ,它决定了座舱环境光的亮度变化规律 ,即脉动、周期变化等 ;其二是天空光的相应参数 ,包括季节、时间、参考天空等 ,它决定了座舱环境光亮度的极值。通过对飞机的飞行姿态、天空光的分析可以得出照射在座舱显示器上的环境光亮度动态模型 ,从而为显示器的自动调光系统的研究奠定基础。

基于人工天穹的体育馆照度均匀度实验研究

照度均匀度是关系到体育场馆自然采光、运动员比赛和电视转播的重要建筑光学指标,现有研究多采用软件模拟方式,且多未全面考虑CIE 15种天空模式。针对中型体育场比赛厅,提出一种基于人工天穹和CIE 15种天空模型的照度均匀度实验方法。按照国内体育场馆设计标准,1∶10搭建建筑模型,给出其尺寸和高度选择依据;全面考虑顶界面采光、侧界面采光和顶、侧界面三种自然采光模式;选择5 mm磨砂玻璃作为采光材料,真实测量其透射比及内墙面材料的反射系数。在此基础上,基于哈尔滨工业大学寒地建筑研究院的人工天穹进行CIE 15种天空模型下的照度均匀度实验,其数据分析为体育场馆的工程设计提供重要理论借鉴价值。

建筑采光测量方法实验研究

采光系数和采光均匀度是评价建筑采光质量的重要指标。根据中国标准《采光测量方法》(GB/T 5699—2008)的相关规定,采光测量的天空条件应选择CIE标准全阴天空。但是,中国地域辽阔,各地光气候有很大区别,很难找到合适的天气条件进行采光测量。为了能在不同天气情况下进行采光测量,扩大其通用性,选择全阴天和全晴天时在同一地点、同一时间段对同一栋建筑实体模型的不同朝向(东南西北)分别进行采光测量,并将模型导入DIALux evo 6.1软件测试模拟。结果表明,全阴天和全晴天,采光口朝东向和北向的采光系数在10∶00—15∶00之间由高到低变化,西向和南向的采光系数则相反,数据在12∶00—13∶00之间产生交叉。全阴天北向的采光系数与软件模拟结果最为接近,其次为全晴天北向,全晴天东向和南向的偏差最大。天气和朝向对采光均匀度的影响均较小。

天然光照明研究的新进展

太阳光是随处可以利用的可再生能源,人类的生存健康以及环境的舒适度都取决于对于太阳光的有效利用。天然光照明是建筑可持续发展的重要方面。该文从天空模型、太阳辐射观测和建模、热带地区天然采光这三个方面介绍了目前国际上比较关注的天然光研究方面的新进展。

基于CIE天空模型计算任意时间天空亮度分布

掌握任意时间天空亮度的分布情况是充分利用自然光、实现智能照明的基础。以国际照明委员会(CIE)15种天空类型及其给出的天空亮度计算公式为基础,对天空亮度计算公式中各个参数的计算方法进行了研究。使用这一计算方法,只需知道当地的经纬度、日期以及当前天空属于哪种天空类型,就可计算出其任意时间的天空亮度分布。从已有的可靠的天空亮度分布实测数据出发,将天空亮度分布的计算值与实测值进行比较,分析了计算值与实测值之间的误差。结果表明,通过计算得出的天空亮度分布数据能较好地与实测数据相吻合,因此可以用天空亮度分布的计算值代替实测值作为节能调光的重要数据。

北京地区天空亮度的观测与研究

天空亮度分布是采光设计与计算的基础数据,也是定量描述和定义天空状态的重要参数。而相关仪器设备和观测数据的缺乏却制约了国内天空亮度方面的研究。本文利用自行研发的光谱式天空扫描亮度计,对北京地区的天空亮度分布进行了为期1年的跟踪观测,并首次给出了国内的天空与CIE标准天空的对应关系,本文的研究成果为国内光气候研究提供了数据支持。

基于图像亮度的实际天空类型识别

天空亮度分布是建筑采光设计及节能分析的重要技术依据。国际照明委员会(CIE)给出了天空亮度的计算方法。这一方法首先要确定实际天空类型,而确定天空类型需要采用全数字亮度计,或者通过计算天空指数值的方法。本文提出一种应用手机摄像头拍摄天空图像,利用亮度方程和散射函数计算天空亮度值,应用最小方差准则,确定基于CIE一般天空标准的实际天空类型,为进一步天空亮度计算提供数据支持。