基于BIM自然采光照明控制策略仿真研究

随着人们生活水平的不断提高,我国电力供应日趋紧张,其中照明能耗占据了很大比重。因此,如何充分利用天然光,降低建筑照明能耗已经成为照明研究的主要方向。近年来,建筑信息模型(BIM)技术作为推动建筑可持续发展的强大力量,实现了多专业协同工作并提高了工作效率,在构思时就考虑了自然采光、建筑能耗等影响建筑性能的因素,通过绿色建筑技术量化建筑采光性能,将自然光合理的引入室内,从而减少人工照明所产生的用电能耗。同时,引入的自然光还能够促进人们的身心健康,提高工作、学习效率。     

太阳光导管顶部采光性能的实验研究

为了分析光导管顶部采光能否满足建筑物一般作业要求,通过实验方法,分别测试了北京夏季两个典型天气条件下的光导管顶部采光性能,结果表明,晴天时,室内最大平均照度值为314.188 lx,最小值为54.996 lx;阴天时,室内最大平均照度值为138.596 lx,最小值为29.28 lx.根据<民用建筑照明设计标准>GBJ 133-90关于办公楼建筑、办公室、会议室照度要求规定,采用光导管顶部采光能够满足一般作业要求.因此,太阳光光导管顶部采光可以作为建筑物辅助照明装置,实现建筑物白天部分或全部替代人工光源,降低建筑物照明能耗.     

转轮除湿复合式空调系统节能措施研究

通过热力学理论分析常规转轮除湿空调系统,分析影响系统能耗高的主要因素,研究获得节能措施为室内排风回收、再生排风热回收、吸附热回收和预冷处理,并提出相应的节能型转轮除湿空调系统。建立了节能型转轮除湿空调系统的能耗数学模型,在典型实例条件下,计算了系统的能耗,能耗结果表明:与传统转轮除湿空调系统相比,室内排风回收节能17.2%;再生排风显热回收节能31.9%;再生排风全热回收不仅没有节能,反而使系统能耗增加7.7%;吸附热回收节能57.0%;预冷处理节能17.9%;再生排风显热回收与室内排风回收相结合节能43.6%;吸附热回收与室内排风回收相结合的系统能耗最低,节能64.4%;预冷处理与室内排风回收相结合节能32.0%;预冷处理与吸附热回收相结合只能降低系统的再生能耗(约6.7%),总能耗会略有增加(约7.9%)。室内排风回收与预冷处理对降低再生温度有利,研究表明,在典型实例条件下,室内排风回收与预冷处理分别能降低系统再生温度22℃和12℃,两者结合则能将系统再生温度降至66℃。     

基于遗传模拟退火算法的室内照明节能控制方法研究北大核心CSCD

目前的节能照明控制算法仍有陷入局部最优的问题。为了寻求全局最优解,提高室内照明的节能效果,设计一种遗传模拟退火算法对照明系统的控制参数进行优化求解。该算法通过在遗传操作后对优秀个体进行模拟退火处理,增强了算法的局部搜索能力。根据迭代的次数和种群的适应度对遗传概率进行自适应调节,使得算法在前期丰富种群多样性,避免算法“早熟”。提出基于人工神经网络的照度模型来计算室内照度分布,对照明舒适度进行评估,为构造优化算法的适应函数提供了依据。通过仿真实验,在本文介绍的照明场景应用遗传模拟退火算法,并与传统粒子群算法和遗传算法进行比较,其照明节能性能分别高出5.30%和13.61%。     

看得见的无线通信技术——可见光通信

可见光通信作为新一代信息技术,除了为移动通信拓展频谱资源外,还具备高速、大容量、安全、节能的技术特点。现有射频通信的5G、6G技术方案能耗很高,而照明、显示用的LED已经无处不在,所以可见光通信将来可用于实现普适的万物光互连。商用照明的荧光型LED器件的带宽有限,通过均衡技术已经把可见光通信系统的3 d B带宽拓展到了600 MHz,单路二进制开关键控实时通信速率达到了1.39 Gbps。如果采用高阶调制和波分复用技术,多色LED光源的非实时通信总速率已经超过15 Gbps。灯光上网、灯光定位和智能家居系统等创新应用证明了可见光通信与照明或显示融合不是梦,预示看得见的光无线通信将引起更大的技术变革。     

超市智能照明控制系统

针对目前超市照明存在效率低、能耗大,管理不便等问题,文章提出一种将以太网技术与RS-485总线技术相结合的智能照明控制系统方案,详细介绍了系统的总体结构、硬件组成及软件设计;试验测试表明,本系统可靠性强、操作灵活方便、易于维护,具有良好的调光和节能效果,在实际超市照明的应用中,能满足超市按需调光的要求。     

基于物联网的分体空调集中控制系统

针对当前公共场所分体空调管理和节能需求,通过分析分体空调的管理模式和设备能耗,设计并实现了一种基于物联网和嵌入式技术的分体空调集中控制系统;分体空调集中控制系统将每台分体空调进行联网,并采集分体空调运行的环境参数以及功耗数据,再结合人体舒适度等因素制定分体空调的节能控制策略,最终通过学习红外编码的方法实现对分体空调的控制;系统已在公共场所实地安装运行与测试,证明本系统能够安全、稳定地运行,具有方便空调管理和良好的节能减排的效果。     

以太无源光网络中面向多播业务的节能算法(英文)

在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.     

纺织厂空调节能探析

分析了纺织厂空调能耗过高的主要原因,并从车间温湿度基数确定、冷负荷计算、气流组织、新风预处理设备及旁通风道使用和冷冻水管路系统设计等方面介绍了减少空调能耗的系统设计;对喷淋室、挡水板等空调设备进行了节能改造,分析了管式间接蒸发冷却器使用的节能效果。在空调运行方面采用智能调节实现自动控制、合理选择冷水机组台数等措施实现节能目的。测试表明,通过挡水板、喷淋室及管式间接蒸发冷却器节能改造,空调室节能1.91%,10.52%和5.07%;制冷机组由三台在80%制冷量减少为一台在90%制冷量下工作,耗电减少653kW/h,减少率为64.33%;采用自动控制系统空调室能耗日减少477kW.h,与人工调节方式比减少45.60%。     

基于天空模型的公共场所照明智能控制

公共场所照明具有全天候、多应用、能耗大的特点。掌握任意时间的天空亮度分布情况是充分利用自然光、实现智能照明的基础。基于国际照明委员会（CIE）给出的天空亮度计算公式,建立自然光对公共照明区域产生的天空照度模型。引入数学和光学相关原理建立公共场所人造光和自然光的混合模型。利用改进蚁群算法求解模型,得出最佳的灯具亮度组合,实现舒适和及节能的综合最优。最后,选择典型的大跨度带天窗建筑物为采光对象,用实验仿真验证策略的有效性。     

数值模拟全寿命周期的住宅节能技术

本研究在考虑住宅全寿命周期内家庭生活方式及成员构成变化的基础上,对住宅全寿命周期的能耗及成本进行数值分析.结果表明,随着地域的不同,各种节能技术对住宅全寿命周期能耗及全寿命周期成本所带来的节约效果是不同的;特别是对于夏热冬冷地区,在采用围护结构的高断热高气密技术同时还要结合太阳能技术,才能获得住宅全寿命周期能耗最佳的节能性与经济性.     

从物理学角度看节能玻璃

我国正处于建设的鼎盛时期,每年建成房屋近20亿平方米,而能达到国家规定节能标准的建筑只占10％左右;且在即有的约400亿平方米建筑中,95％以上是高耗能建筑。可见,在我国推行节能建筑已刻不容缓。影响建筑能耗最直接的因素是建筑维护结构的保温与隔热性能,门窗又是其中最薄弱的环节。据统计,在建筑中门窗玻璃的能耗约占建筑总能耗的35％左右,因此节能玻璃的应用在建筑节能中具有重要意义。     

油田丛式抽油机井群集中控制系统的设计

为了解决油田抽油机采油效率和能耗较低等问题,本课题在抽油机单井变频节能控制技术的基础上,研发了丛式抽油机井群单井多模式柔性控制器,并建立丛式机井群一拖四的集中控制方案。通过选择合理的优化算法,实现了单井柔性控制与井组集中优化控制的有机结合,有针对性的提高了井群的整体能效。现场测试效果表明：该丛式抽油机柔性集中控制系统能够适应现场工况条件,实现抽油机井群系统的优化控制,并且能达到较好的控制效果与节能效果。     

基于相移结构光照明的浮雕成像技术研究

详细介绍了一种基于相移结构光照明的浮雕成像技术,对该成像技术的原理和成像特性进行了实验研究,并采用相移结构光照明的方法实现彩色浮雕成像。实验中,将多幅相移正弦条纹光场斜投射到被拍摄物体上,数码相机依次拍摄被照明的物体,再利用拍摄到的多幅相移图像,通过计算的方法重建出所需要的图像。理论分析和实验结果表明,相移结构光照明成像技术能有效地消去环境不均匀光照的影响,获取的反射率分布图像只与结构光照明有关,突显了斜投射照明所形成的阴影,图像的明暗变化反映出物体表面的法线变化,因而在视觉上形成了明显的浮雕效果。     

高效有机发光二极管的光提取技术及其研究进展

高性能材料研究使有机发光二极管（Organic light-emitting diode,OLED）取得了突飞猛进的发展，但是器件内部生成的光子由于光学损耗无法全部发射到外部空间，从而极大地降低了OLED效率，并阻碍了其在节能照明市场的应用。通过调控光损失区域的波传导，光提取技术能够有效抑制衬底、波导、表面等离子激元等损耗模式，理论上可使效率扩大4倍。具有1.05～2倍扩大效果的光提取技术已被大量报道，但与理论极限仍存在很大差距。为此，本文简要分析了OLED光学损耗模式，综述了近年来高效的、特别是能实现2倍以上扩大效果的光提取技术。     

LED光环境及服装色彩对消费者行为影响分析

LED光源具有高显色性、高发光效率、寿命长、节能环保等优秀的性能,目前很多服装店已经采用LED进行照明。但服装店在选择照明方式上出现很多问题,比如灯光不能再现服装的真实原貌,消费者的氛围感知不强,消费者购买欲望差。以可调LED光源为基础,针对服装店室内照明场合,分别采用普通照明方式、重点照明方式、局部照明方式和混合照明方式,设计了四种不同物理参量的光环境,借助心理物理实验的语意差别量表法,使用了36组词对组成了主观评价问卷调查表,采用22名观察者模拟消费者（11名男性和11名女性）,对相应的四种照明环境的五种颜色服装（黑色、蓝色的男装以及白色、红色和黄色的女装）进行喜好度、吸引度、舒适度和色彩真实度的主观评价。运用差异系数检验了主观评价数据的稳定性与准确性,确定了数据真实有效。采用主成分分析方法,评估了相应的照明方式效果,得到了评价服装店照明环境氛围的基本维度为活泼性（liveness）、舒适度（coziness）和商业性（commercial）,通过单因素方差分析方法进一步判断得到活泼性为服装店最重要的基本维度。另外,分析了在四种LED照明光环境下, 服装颜色对观察者颜色感知的影响。研究结果表明：在服装店中,普通照明方式由于与传统光源的照明效果相似,消费者的各项评价指标普遍较低,因此普通照明方式不应在服装店中单独使用;对于黑色、蓝色的男装和红色的女装,混合照明方式比其他照明方式更适合,产生的照明效果更能吸引消费者的注意;对于黄色的女装,采用局部照明方式的效果更受消费者喜爱,但是消费者对照明环境采用局部照明方式下的蓝色男装的评价指标很低,所以对于服装店的蓝色服装应该避开使用局部照明方式;对于白色的女装,利用重点照明方式,更能吸引消费者的注意。     

发光二极管路灯光强空间分布的非线性优化设计

道路照明的首要目的是满足使用者的视觉需求,在此前提下还应尽可能降低能耗实现节能环保,这两点均与道路灯具的光强空间分布密切相关。而很难用一种通用的光强分布适用不同的道路和灯具安装条件。针对主干路、次干路、支路3种典型道路类型,提出了根据具体道路、安装条件以及驾驶员视觉光环境需求逆向设计灯具最节能光强空间分布的思路,并建立了以驾驶员视觉光环境需求为约束、以灯具总光通量最小为目标的非线性优化模型,将路面照度分布表述为余弦多项式并利用分级优化方法进行了求解。得到了3种典型道路条件下发光二极管(LED)路灯的最佳光强空间分布,相比现基于照度均匀分布设计的LED路灯光强分布,驾驶员视觉光环境质量显著改善,且灯具节能30%左右。     

冬季晴天侧采光光导管实验研究

通过实验研究了侧采光光导管的采光性能,测得白天的室内外照度。实验选择在冬季晴朗的天气进行,测得室外照度最大值为52900 lx,出现在12:05,最小值为396 lx,出现在16:50。室内70 cm高度处的平均照度最大值为129 lx,出现在13:35,最小值为0.47 lx,出现在16:50。采光系数为0.23％。实验表明光导管可以作为白天建筑物内的自然采光或辅助照明,并能取得良好的照明效果,是太阳能光利用的有效方式。     

嵌入式电子节能控制器的设计与实现

节能控制能够有效降低能耗,对保护环境等方面具有重要影响。但目前大多数电子节能控制器都是通过采用单片机技术和双向晶闸管过零触发交流调压电路对电子节能控制器进行设计。通过介绍电子的负荷特点和节能原理,分析电子节能控制器的硬件组成电路,并对电子节能控制器的主要软件程序的流程图进行设计,完成电子节能控制器设计。但这种方法节能控制效果较低,难以保证电子节能控制器性能,为此,提出一种基于模糊PID控制的嵌入式电子节能控制器设计与实现方法。首先通过对嵌入式电子节能控制器的处理器、电源电路、复位电路、系统时钟电路、JTAG接口电路、D/A转换电路、功放电路、双极性电源电路以及嵌入式电子节能控制器硬件PCB板器件布局等的设计,完成嵌入式电子节能控制器硬件设计。在此基础上,选用模糊PID控制方法对嵌入式电子节能控制器进行设计。通过分析模糊PID控制原理,介绍加入自调节因子的模糊PID控制的算法设计,以此确定输入输出隶属度函数,再利用模糊推理和模糊规则,得到电子节能控制器的模糊控制过程,从而完成嵌入式电子节能控制器的设计。实验证明,所提方法能够有效提高嵌入式电子节能控制器的节能控制效果,具有良好的使用价值。     

基于金属光栅近场衍射增强的结构光照明技术

生命科学领域的研究需要对样本进行纳米量级的宽视场、实时动态观测。提出了一种基于金属光栅近场衍射增强的结构光照明技术,该技术在传统e-pi显微镜的基础上引入金属光栅和空间光调制器;对该技术的亚波长成像性能进行了理论分析和数值分析。研究结果表明:在波长为520nm、数值孔径为1.3的条件下,该技术可以使半峰全宽的横向空间分辨率为65nm,相比于宽场照明显微分辨率提升了约3.7倍;该技术以其优异的亚波长成像性能在生命科学领域研究中具有潜在的应用价值。