專利名稱：一種可收放式屋面遮熱裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔熱控制方法，具體是一種可收放式屋面遮熱裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
提高屋面的隔熱性能，對減少夏季通過屋面進入建筑物室內(nèi)的太陽輻射熱量尤其重要， 是改善室內(nèi)熱環(huán)境的一個重要措施。目前常用的屋面保溫隔熱技術(shù)，是在屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)層上， 鋪保溫隔熱層，再鋪防水層及保護層構(gòu)造的屋面，但是這種屋面結(jié)構(gòu)在夏季較為炎熱的氣候 條件下，其隔熱性能并不能完全保證室內(nèi)達到良好的熱環(huán)境。
利用高反射性材料來改善屋面的夏季隔熱能力是一種新的技術(shù)措施，通常用于雙層通風(fēng) 屋面，在上層屋面下表面貼附一層高反射性材料，在夏季可降低通過屋面?zhèn)鬟f到室內(nèi)的太陽 輻射熱量，但因材料層固定，在冬季室內(nèi)溫度較低室外太陽輻射較強時反而阻擋了太陽輻射 熱量進入室內(nèi)，未能有效利用這一熱量來提高室內(nèi)溫度。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，可根據(jù) 室內(nèi)熱環(huán)境需求以及屋面與室內(nèi)相對圍護結(jié)構(gòu)之間的輻射熱流方向?qū)υO(shè)置在屋面下的遮熱 裝置的展開和收起進行自動控制，控制通過屋面進出室內(nèi)的輻射熱量，達到改善室內(nèi)熱環(huán)境 的目的。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是 一種可收放式屋面遮熱裝置的控制 方法，實時檢測屋面下表面與屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面的溫度，通過比較得出的溫度差異判 斷出屋面與屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)之間的熱流方向；再將檢測出的室內(nèi)溫度與預(yù)先設(shè)置的基準
值比較來判斷室內(nèi)熱環(huán)境狀況，結(jié)合上述兩個因素來控制遮熱裝置的展開或收起。 本發(fā)明通過控制在建筑物屋面與屋面下室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)之間設(shè)置的遮熱裝置來達到改善室內(nèi)熱壞境的目的，遮熱裝置布置在屋面及屋面下室內(nèi)相對圍護結(jié)構(gòu)之間，可展開亦可收起， 展開時與屋面上表面平行并相距一定距離，遮熱裝置由低發(fā)射率高反射率材料制成，具有較 小的厚度，在屋面下形成遮熱層。對于建筑物來說，夏季氣候炎熱太陽輻射較強時，通過建 筑物屋面進入室內(nèi)的太陽輻射熱量嚴重影響了室內(nèi)的熱環(huán)境，根據(jù)輻射換熱的削弱原理，夏 季在屋面下布置遮熱裝置，能夠有效減少進入室內(nèi)的輻射熱量，改善室內(nèi)熱環(huán)境；在冬季室 外太陽輻射較強，而室溫較低時，通過屋面進入室內(nèi)的太陽輻射熱量對于改善室內(nèi)熱環(huán)境來 說是一種有利因素，此時如仍在屋面下布置遮熱裝置，則反而減弱了通過屋面進入室內(nèi)的太 陽輻射熱量；除了冬夏季太陽輻射較強時的典型情況，在夜間、過渡季節(jié)、陰雨天氣等氣候 狀況下，屋面與屋面下室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)之間如有溫度差異，仍有輻射熱量通過屋面進出室內(nèi)， 對室內(nèi)熱環(huán)境起著有利或不利的影響。
通過本發(fā)明所述可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，能夠有效的改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境， 降低室內(nèi)空調(diào)或采暖能耗，是一種高效的、具有自適應(yīng)性的屋面隔熱控制方法。該方法適用 于坡屋面(有吊頂層或無吊頂層)、平屋面(有吊頂層或無吊頂層)、雙層通風(fēng)屋面等屋面形 式。


圖l是遮熱板原理圖2是實現(xiàn)本發(fā)明所述控制方法的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明的控制原理圖4是實施例中所述控制流程在附圖中
1 一上表面 2 —下表面 3 —遮熱板
201-屋面下表面溫度傳感器 202-屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度傳感器 203-室內(nèi)氣溫傳感器 204-控制器205-遮熱裝置
具體實施例方式
參照圖1，遮熱裝置對屋面與屋面下相對的室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)之間的輻射換熱的消弱作用是 通過如下原理實現(xiàn)的
根據(jù)傳熱學(xué)中輻射換熱的基本原理為了降低兩物體表面間的輻射換熱，可以采用在兩 輻射表面之間布置遮熱板的方法。所謂遮熱板，是指布置在兩個輻射換熱表面之間以削弱輻 射換熱的薄板。
以下是在平行平板之間布置一塊具有低發(fā)射率的遮熱板來降低兩塊平行平板之間的輻 射換熱為例說明遮熱板的工作原理，假設(shè)兩塊平板的發(fā)射率^=&=0.8，遮熱板的發(fā)射率 f3=0.2，貝'J:
《n"。d五w) (1) fe巧2(五M-。 (2) 式中q。和q3,2分別為上表面1對遮熱板3和遮熱板3對下表面2的輻射換熱熱流密度。 表面l、 3及表面3、 2兩個系統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)射率分別為<formula>formula see original document page 5</formula>
兩個系統(tǒng)發(fā)射率相等，因此有^ =e32 =0.1905 。
在熱穩(wěn)態(tài)條件下，《13=&2=仏2，將式(1)和(2)相加得
當未布置遮熱板時，上表面1對下表面2的輻射換熱熱流密度為<formula>formula see original document page 6</formula>
比較有無布置遮熱板的輻射換熱熱流密度，表明布置遮熱板后表面1對表面2的輻射換 熱為未布置遮熱板時的1/7，輻射換熱大幅度降低。為使削弱輻射換熱的效果更為顯著，實 際上可采用發(fā)射率更低的材料制成遮熱板。如在發(fā)射率為0.8的兩個平行表面之間布置一塊 發(fā)射率為0.05的遮熱板，則可使輻射熱量減小到原來的1/27。
參見圖2，屋面下表面溫度傳感器201布置在最上層屋面的下表面，屋面下相對圍護結(jié) 構(gòu)表面溫度傳感器202對于不同的屋面形式布置在不同的位置對于無吊頂層的平屋面或坡 屋面，則布置在屋面下室內(nèi)地表面；對于有吊頂層的平屋面或坡屋面，則布置在吊頂層的上 表面；對于雙層通風(fēng)屋面，則布置在下層屋面的上表面；室內(nèi)氣溫傳感器203放置在室內(nèi)。 遮熱裝置205則平行布置在最上層屋面下方一定距離處，控制器204根據(jù)溫度傳感器201 、
202和203的信號控制著遮熱裝置205的展開和收起。
參見圖3，首先設(shè)定兩個不同的室內(nèi)高溫基準值TH和低溫基準值TL，然后利用溫度傳
感器連續(xù)不斷地測量三個測點的溫度室內(nèi)空氣氣溫TO、屋面下表面溫度T1、屋面下相對
圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2，并將其轉(zhuǎn)換為電訊號傳遞給控制器204。將室內(nèi)空氣溫度TO與兩個
室內(nèi)高溫基準值TH、低溫基準值TL相比較，用以判斷室內(nèi)溫度過高、過低或者適中，再
將屋面下表面溫度Tl與屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2相比較，判斷此時兩表面之間的
輻射換熱的傳遞方向，當屋面下表面溫度Tl高于屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2(T1>T2)，
則說明輻射換熱是從屋面?zhèn)飨蚴覂?nèi)，相反則反之。當輻射換熱方向是從屋面?zhèn)飨蚴覂?nèi)時，如
此時室內(nèi)溫度較高，則通過控制器204動作保持遮熱裝置205處于展開狀態(tài)，如此時室內(nèi)溫
度較低，則通過控制器204動作保持遮熱裝置205處于收起狀態(tài)；當輻射換熱方向是從室內(nèi)傳向屋面時，如此時室內(nèi)溫度較高，則通過控制器204動作保持遮熱裝置處于收起狀態(tài)，如 此時室內(nèi)溫度較低，則通過控制器204動作保持遮熱裝置205處于展開狀態(tài)；如此時室內(nèi)溫 度適中，則保持遮熱裝置維持當前狀態(tài)不變。 圖4是本發(fā)明的遮熱裝置控制方法流程圖。
當遮熱裝置、溫度傳感器及控制器布置完畢后，通過控制器204設(shè)定室內(nèi)空氣高溫基準 值TH和低溫基準值TL,且高溫基準值THM氏溫基準值TL。(步驟Sl， TH>TL， TH和TL 分別設(shè)定為27°(:和20°0。通過溫度傳感器201、 202、 203連續(xù)測定屋面下表面溫度Tl 、 屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2、室內(nèi)空氣溫度TO (步驟S2)，并傳送給控制器204。在 控制器204中，將室內(nèi)空氣溫度TO與高溫基準值TH和低溫基準值TL進行比較(步驟S3):
1) 當測得的室內(nèi)空氣溫度TO大于高溫基準值TH時，說明室內(nèi)氣溫偏高需要降溫，在 控制器204中，對屋面下表面溫度Tl和屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2進行比較(步驟
54) ，之后根據(jù)T1和T2的比較結(jié)果進行如下操作
① 當T1比T2高M。C以上時(M設(shè)置為1CC)，通過控制器204動作，使得遮熱裝置
205達到展開狀態(tài)(步驟S6)。
② 當T1比T2低M。C以上時(M設(shè)置為1。C)，通過控制器204動作，使得遮熱裝置
205達到收起狀態(tài)(步驟S8)。
③ 當T2-M^T1^T2 + M時(M設(shè)置為1°C)，控制器204不動作，保持遮熱裝置205 維持當前狀態(tài)(S7)。
2) 當測得的室內(nèi)空氣溫度TO小于低溫基準值TL時，說明室內(nèi)氣溫偏低需要升溫，在 控制器204中，對屋面下表面溫度Tl和屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2進行比較(步驟
55) ，之后根據(jù)T1和T2的比較結(jié)果進行如下操作
①當T1比T2高M。C以上時(M設(shè)置為1。C)，通過控制器204動作，使得遮熱裝置 205達到收起狀態(tài)。(步驟S8)② 當Tl比T2低M °C以上時(M設(shè)置為TO,通過控制器204動作，使得遮熱裝置 205達到展開狀態(tài)(步驟S6)。
③ 當T2-M5T1^T2 + M時(M設(shè)置為1°C)，控制器204不動作，保持遮熱裝置205 維持當前狀態(tài)(S7)。
3)當測得的室內(nèi)空氣溫度TO介于高溫基準值TH和低溫TL之間，即TL5T0^TH時， 說明室內(nèi)氣溫適中，控制器204不動作，使得遮熱裝置205維持當前狀態(tài)(S7)。
通過控制器204相對應(yīng)的動作，使得遮熱裝置205完成步驟6、 7或8操作后，再次進 入步驟2，接著連續(xù)測量溫度TO、 T1和T2。
權(quán)利要求
1. 一種可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，其特征在于，實時檢測屋面下表面與屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面的溫度，通過比較得出的溫度差異判斷出屋面與屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)之間的熱流方向；再將檢測出的室內(nèi)溫度與預(yù)先設(shè)置的基準值比較來判斷室內(nèi)熱環(huán)境狀況，結(jié)合上述兩個因素來控制遮熱裝置的展開或收起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，其特征在于，所述結(jié)合熱 流方向和熱環(huán)境狀況來控制遮熱裝置包括如下步驟-1) 當測得的室內(nèi)空氣溫度TO大于室內(nèi)高溫基準值TH時，再對屋面下表面溫度T1和 屋面下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2進行比較① 當T1比T2高M。C以上時，控制遮熱裝置展開；② 當T1比T2低M。C以上時，控制遮熱裝置收起；◎當T2-MST1^T2 + M時，通過控制器使得遮熱裝置維持當前狀態(tài)； 其中M是為避免頻繁操作而設(shè)定的操作限值；2) 當測得的室內(nèi)空氣溫度TO小于低溫基準值TL時，再對屋面下表面溫度Tl和屋面 下相對圍護結(jié)構(gòu)表面溫度T2進行比較① 當Tl比T2高M °C以上時，控制遮熱裝置收起；② 當T1比T2低M。C以上時，控制遮熱裝置展開；③ 當T2-M ^ Tl 5 T2 + M時，控制遮熱裝置維持當前狀態(tài)；3) 當測得的室內(nèi)空氣溫度TO介于高溫基準值TH和低溫基準值TL之間，艮卩TLST0S TH時，控制遮熱裝置維持當前狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，其特征在于，設(shè)定的室內(nèi) 空氣溫度高溫基準值TH的范圍在24°C 30°C，低溫基準值TL的范圍為16°C 22°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，其特征在于，所述M的范 圍為0,5T 20C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可收放式屋面遮熱裝置的控制方法，利用該控制方法可根據(jù)室內(nèi)熱環(huán)境需求以及屋面與室內(nèi)相對圍護結(jié)構(gòu)之間的輻射熱流方向，對平行布置在屋面下的遮熱裝置的展開和收起進行自動控制，達到改善室內(nèi)熱環(huán)境的目的。本發(fā)明所提出的屋面遮熱裝置的控制方法，隔熱效果顯著，能有效減少通過屋面層進出室內(nèi)的輻射熱量；并通過控制遮熱裝置的展開和收起，最大程度地改善室內(nèi)熱環(huán)境，提高室內(nèi)熱舒適性，適用于坡屋面(有吊頂層或無吊頂層)、平屋面(有吊頂層或無吊頂層)、雙層通風(fēng)屋面等多種屋面形式。
文檔編號G05B19/04GK101290511SQ20081003133
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者晉 周, 張國強, 峰 徐, 謝冬明 申請人:湖南大學(xué)