本发明属于遮阳器械技术领域，更具体地，涉及一种新型的可改变自然光线方向的遮阳采光板以及天窗玻璃。
背景技术：
对于建筑，自然光带来了两方面的属性：光度学特性和辐射度学特性。在不同的地区，不同的季节以及不同的时间，人们对于这两部分的需求是不同的。遮阳采光板作为国际上非常流行的建筑立面设施，很好的结合的遮阳和采光的功能。遮阳采光板将窗户分为两部分，其下为观景窗，其上作为天窗。遮阳板可遮挡进入室内靠近窗户区域的自然光，并使自然光通过遮阳采光板的反射到达远离窗户的天花板区域，增加建筑进深的照度水平，同时增加室内采光的均匀性。如果可以研究出一种新型倒三角形天窗玻璃，就可以在满足遮阳与采光功能并存的绿色建筑理念下，实现自然光的高效利用来减少人工照明和辐射带来的不可再生能源的消耗。
日光能让人们接近大自然。因此,近年来已经有许多关于绿色建筑设施的设计。高效地利用日光可以减少用于人工照明的不可再生能源的消耗。一些学者使用天井,灯管,光学单元和遥控照明系统将日光更有效地引入房间，来改善室内照度的水平。还有人使用遮阳设备如遮阳篷和阳台减少能耗,尤其是在热带地区。垂直的天窗玻璃通常不改变入射光线的方向，而使房间靠近窗户的前半部分光照强度很大，大部分光线无法到达房间后部使得远离窗户的后半部分照度较小造成了自然光源的浪费，结合遮阳板的普通天窗玻璃(即直板式或平板式的)可以透过遮阳板反射的太阳直射光，将其投射到房间前部的天花板上，但无法改变光线的方向，仍不能起到增加房间后部的平均照明水平。本发明聚焦于遮光板和天窗的改变，通过tracepro模拟，得到在遮光板不同长度与角度以及在不同玻璃形状的条件下房间内部照度的数据，希望这些数据可以体现出遮光板与天窗的改变对光照度的影响，并找出适合不同季节的方案。
技术实现要素：
本发明提出一种带有遮阳采光板的天窗结构，采用本发明的带有遮阳采光板的天窗结构能够有效地提高自然光源利用率以及室内采光性能，提高房间内光照度的均匀度，且在四季均有以上效果。
相比于无遮光板的情况，本发明遮光板将达到减弱房间前部照度、提升房间后部照度的效果。
为实现本发明的目的，采用如下技术方案。
一种带有遮阳采光板的窗结构，其特征在于，窗玻璃竖直截面的形状为倒梯形结构，上宽下窄；在窗玻璃的同一水平高度，在屋内外紧贴玻璃分别设有一遮阳采光板，对应记为内遮阳采光板、外遮阳采光板；内遮阳采光板水平放置，外遮阳采光板在与窗玻璃相对的一侧边向上倾斜翘起，使得外遮阳采光板与水平面的夹角即板角为0-20°；
内遮阳采光板和外遮阳采光板的作用均为阻挡部分阳光向下直射到屋内前半部分，同时使得反射的光照射到屋顶或天花板，光再从屋顶或天花板反射到屋内后半部分。
内遮阳采光板、外遮阳采光板的长度(与玻璃平行的一侧为宽度，与宽度方向垂直的为长度方向)分别根据房屋尺寸和需要进行选择；根据需要选择梯形结构上下边的尺寸、遮阳采光板在窗玻璃处所处的水平高度。
本发明带有遮阳采光板的窗结构指的是上窗结构。
由于夏季或太阳高度角较高，若不采用遮阳板无法很好的将阳光引入房间后部，所以采用结合遮阳板的倒梯形玻璃天窗(截面上宽下窄)可以折射遮阳板反射的光线，倒梯形玻璃可以改变光路的方向，使入射光线折射到房间后部，增强房间后部的采光效果，增大对自然光源的利用率，同时遮阳板可以有效遮挡房间前部的强光，提高人眼舒适度。
对于冬季或低太阳高度角情况下，房间前部的光照较少，自然光光线通过天窗玻璃时重新定向光线的方向可以到达房间后部。在无遮阳板情况下，倒梯形玻璃可将光线更好的折射到房间的后部。
结合这些设施的优点,遮阳采光板不仅可以作为遮阳设备减少窗户旁边的光照,还可以改变光路使光反射到房间的后部。更具体地，本发明的发明目的在于：通过改变遮阳采光板的形状及房间的形状来改善建筑内部照度和均匀的效果，达到房间前部这样的效果，同时使内部达到采光的效果。
本发明中分别模拟了春分、夏至、秋分、冬至四个代表节气的数据。由于夏至日太阳高度角最高，入射光线大部分被室外部分的遮光板挡在室外从而降低了靠近窗户(即房间前部分)的光照强度，进入室内的光线被室内的遮光板反射至室内屋顶再由屋顶反射至房间的后部分，从而提升了远离窗户的平均照度；冬至日太阳高度角最低，一部分入射光线被室外的遮光板反射至室内屋顶，另一部分入射光线被室内遮光板挡住，及冬至日也可达到减小房间前部照度而增加房间后部照度的效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为玻璃竖直截面倒梯形图；
1内遮阳采光板、2外遮阳采光板、3上窗、4下窗、5接收板、6上窗玻璃。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例1
tracepro7.0的使用与模拟包括(1)通过tracepro7.0可以根据采集数据精确地建立房间的模型。(2)通过自控光源的辐射强度、光源的入射角度、玻璃的形状、遮阳采光板的板长以及角度能够最大限度地做到对实际应用中的环境进行模拟。(3)利用tracepro7.0上的数据对照度以及均匀性进行分析。
具体测试步骤
1.依据所测量的办公室各项数据，在tracepro7.0上建立模型(房间模型)。
①房间长6.26m，宽2.9m，高3.1m。
②测试所用虚拟接受光线平面距地面高1.2m，并且分为前后两部分，靠窗的一部分称为前部分，长3.26m；另一部分称为后部分，长3.00m。
③上窗距天花板0.1m，宽1.75m，上窗高度为700mm，遮阳采光板的房间内部分长为0.5m。
2.根据考虑要素：遮阳采光板的长度、角度以及窗户玻璃的不同形状。
①研究将遮阳采光板房间外长度分成400mm、600mm、800mm三种情况。
②研究将遮阳采光板的板角分成0°、5°、10°、15°四种情况。
③研究将上窗窗户玻璃的截面形状分为：5mm平板玻璃、10mm平板玻璃、正梯形长边10mm、正梯形长边25mm、正梯形长边40mm、倒梯形长边10mm、倒梯形长边25mm、倒梯形长边40mm这八种情况，上述梯形的长边为对应长边的尺寸，短边尺寸均为5mm。
3.根据得到的太阳高度角以及光通量大小，建立不同的格点光源，在材质编辑器中编辑材质。
按季节分为以下四种：春季太阳高度角49.7°光辐射度340.3w/m2；夏季太阳高度角73.3°光辐射度421.4w/m2；秋季太阳高度角50.4°光辐射度340.6w/m2；春季太阳高度角26.7°光辐射度187.8w/m2。利用tracepro7.0的tracerays功能进行光路的模拟，得到不同的光路图。
4.通过建立接收板分为前后两部分，分别作为研究“遮阳”和“采光”两个问题的数据说明。利用tracepro7.0可直接得到某一情况下的照度分布图，从而记录两个接收板上的照度，得到各种情况下的接收板上光的照度相关值。
表1：夏季照明情况，若无特殊说明，玻璃高度均为700mm。板角为遮光板与水平面夹角。均匀性计算公式为：均匀性＝平均照度/最大照度)
表2为夏季对应无板情况
表3为对应的冬季部分(请将冬季部分数据按照表1的形式制表)
由表格可以看出，夏季遮阳采光板的效果较冬季遮阳采光板的效果明显。夏季遮光板可以很好的减少房间前部的平均照明度，而对房间后部的平均照度有所增加。由表格2可知冬季虽也可以达到此效果，但不及夏季明显。
春分、秋分时太阳高度角分别为49.7°(春)、50.4°(秋)，由模拟数据可以看出，板长越短房间的平均照度水平越高，但在600mm时光线的均匀分布性较好；夏至日太阳高度角为73.3°，板长越长房间的平均照度和光线的均匀性越好，但600mm和800mm的板长差别不大，兼顾春、秋两季选择600mm的板长；冬至日太阳高度角为26.7°，板长越长房间的平均照度和光线的均匀性越好，但600mm和800mm的板长差别不大，兼顾春、夏、秋三季选择600mm的板长。通过以上分析遮光板的板长选为600mm最为合适，以下通过讨论不同季节遮光板的角度来选定最适宜的遮光板。
综合各个季节遮阳采光板对于房间前部遮阳后部采光的模拟结果，本发明将板长定为600mm，而由于四个季节太阳高度角的差异，夏季太阳高度角偏高而冬季太阳高度角偏低，夏季的阳光需通过遮光板的反射才可以更好的到达房间后部，而冬季阳光则是更多的通过天窗玻璃而重新定向到房间后部从而增加光照强度的，结果表明夏季和冬季板角为10°时效果最好，春季和秋季板角为15°效果最好。因此，本研究将遮阳采光板设计成角度可变的结构，在夏冬季设置为10°，春秋季设置为15°。
本发明的有益效果在于：本发明可以通过改变遮阳采光板的角度来解决不同时间的遮阳采光需求，使新型遮阳采光板的玻璃面板可在四季太阳高度角不同的情况下，充分达到遮阳采光的效果。
对所得数据进行分析，选出适用于北京的采光板模型。
上面以文字和附图说明的方式阐释了本发明一些具体实施方式的结构，并非详尽无遗或限制于上述所述具体形式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。