用于可着色窗户的控制方法与流程

本文公开的实施方案总体上涉及窗户控制器和用于实现控制可着色窗户(例如，电致变色窗户)的着色和其他功能的方法的相关预测性控制逻辑。

背景技术：

0、发明背景

1、电致变色是材料在被置于不同电子状态中时通常通过经受电压变化而展现光学性质的可逆电化学介导变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一个或多个。一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(wo3)。氧化钨是一种阴极电致变色材料，其中透明到蓝色的上色转变通过电化学还原而发生。

2、电致变色材料可以结合到例如家用、商用和其他用途的窗户中。可以通过诱导电致变色材料的变化来改变这类窗户的颜色、透射率、吸光度和/或反射率，即，电致变色窗户是可以电子方式变深或变浅的窗户。施加至窗户的电致变色装置的小电压会使所述窗户变深；使电压反向会使所述窗户变浅。这种能力允许控制穿过窗户的光的量，并且使得电致变色窗户有机会用作节能装置。

3、虽然二十世纪六十年代就发现了电致变色，但是遗憾的是，电致变色装置以及尤其是电致变色窗户仍存在各种问题，并且尽管电致变色技术、设备和制造和/或使用电致变色装置的相关方法取得了许多新近进展，但是它们尚未开始实现其全部商业潜力。

技术实现思路

0、发明概要

1、提供用于控制电致变色窗户和其他可着色窗户至不同着色等级的转变的系统、方法和设备。一般而言，实施方案包括用于实现控制电致变色窗户或其他可着色窗户的着色等级的方法的预测性控制逻辑。典型地，控制逻辑可以用在建筑物或者具有位于建筑物的内部与外部之间的一个或多个电致变色窗户的其他建筑结构中。窗户可以具有不同配置。例如，一些窗户可以是办公室或大厅中的垂直窗户，并且其他窗户可以是走廊中的天窗。更具体地说，公开的实施方案包括预测性控制逻辑，所述预测性控制逻辑提供预测和改变一个或多个可着色窗户的着色等级以直接考虑居住者舒适性的方法。所述方法可以确定未来时间的着色等级，例如以允许可着色窗户的预测转变时间。

2、舒适性与减少指向居住者或居住者的活动区域上的直接眩光和/或总辐射能有关。在一些情况下，舒适性还与允许足够的自然光照入到所述区域有关。控制逻辑也可以利用能量节约的考虑。在特定实现中，控制逻辑可以包括一个或多个模块，其中所述模块中的至少一个与居住者舒适性考虑相关联。所述模块中的一个或多个也可以与能量消耗有关。

3、一方面，控制逻辑的一个或多个模块可以确定着色等级，所述着色等级是根据居住者或其活动区域(诸如，其桌子)上的直射日光或眩光基于居住者舒适性来确定。这些模块可以确定日光在特定时刻在房间中的穿透程度。所述模块之后可以确定适当的着色等级，所述着色等级将透射会使居住者感到舒适的光等级。

4、另一方面，控制逻辑的一个或多个模块可以修改基于居住者舒适性而确定的着色等级以便同时考虑来自晴空条件下的预测辐照度的能量考虑。在这个方面，可以使着色等级变深以确保其性能至少与如地方市政当局规范或标准所规定的建筑物中所要求的参考窗户一样好。修改后的着色等级将在制冷时提供至少与参考窗户一样多的能量节省。在一些情况下，可以反过来使着色等级变浅以在采暖时提供能量节省。

5、另一方面，控制逻辑的一个或多个模块可以修改基于居住者舒适性和预测晴空辐照度而确定的着色等级以考虑实际辐照度。由于光的阻碍和反射，实际辐照度可能不同于预测辐照度。光传感器或可以测量辐射等级的其他传感器可以用于确定实际辐照度。这一个或多个模块确定最浅着色等级，所述最浅着色等级与基于居住者舒适性和预测晴空辐照度而确定的着色等级相比会将一样多或更少的光透射到房间中。

6、一个实施方案是一种控制可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住者舒适性的方法。可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。所述方法基于直射日光在未来时间穿过可着色窗户进入房间的穿透深度和所述房间中的空间类型来预测可着色窗户在未来时间的适当的着色等级。所述方法通过网络提供指令来使可着色窗户的着色转变为所述着色等级。

7、另一个实施方案是一种用于控制可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住者舒适性的控制器。可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。控制器包括处理器，所述处理器被配置来基于直射日光穿过可着色窗户进入房间的穿透深度和所述房间中的空间类型来确定可着色窗户的着色等级。控制器还包括脉冲宽度调制器(“pwm”)，所述脉冲宽度调制器与处理器和通过网络与可着色窗户通信。脉冲宽度调制器被配置来从处理器接收着色等级，并且通过网络发送具有着色指令的信号以使可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。

8、另一个实施方案是一种用于控制可着色窗户的着色以考虑建筑物中的居住者舒适性的主控制器。可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。主控制器包括计算机可读介质和处理器，所述处理器与计算机可读介质通信并且与用于可着色窗户的局部窗户控制器通信。计算机可读介质具有配置文件，所述配置文件具有与可着色窗户相关联的空间类型。处理器被配置来从计算机可读介质接收空间类型，基于直射日光穿过可着色窗户进入房间的穿透深度和空间类型来确定可着色窗户的着色等级，并且通过网络将着色指令发送至局部窗户控制器以将可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。

9、另一个实施方案是一种控制建筑物的区中的一个或多个可着色窗户的着色以考虑居住者舒适性的方法。所述方法基于当前时间且基于所述区的代表性窗户的预测转变时间来计算未来时间。所述方法还预测未来时间的太阳位置，并且确定由用户在时间表中指定的程序。程序包括用于基于一个或多个独立变量来确定着色等级的逻辑。所述方法还采用所确定的程序来基于未来时间的预测太阳位置和居住者舒适性而确定着色等级。所述方法还将指令传达至一个或多个可着色窗户以将着色转变为所确定的着色等级。

10、另一个实施方案是一种控制建筑物的区中的一个或多个可着色窗户的着色以考虑居住者舒适性的窗户控制器。窗户控制器包括计算机可读介质，所述计算机可读介质具有预测性控制逻辑以及与所述区相关联的位点数据和区/群组数据。窗户控制器还包括处理器，所述处理器与计算机可读介质通信并且与可着色窗户通信。处理器被配置来基于当前时间和所述区的代表性窗户的预测转变时间来计算未来时间。处理器还被配置来预测未来时间的太阳位置，并且确定由用户在时间表中指定的程序。程序包括用于基于一个或多个独立变量来确定着色等级的逻辑。处理器还被配置来采用所确定的程序来使用未来时间的预测太阳位置且基于居住者舒适性而确定着色等级。处理器也被配置来将指令传达至所述区中的一个或多个可着色窗户以将着色转变为所确定的着色等级。

11、某些方面包括控制一个或多个可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住舒适性的方法。一种方法包括确定居住区域与穿过一个或多个可着色窗户的光的三维投影之间的相交部分；使用相交部分来确定一个或多个可着色窗户的着色等级；以及提供指令来将一个或多个可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。在一些情况下，三维投影是一个或多个可着色窗户在太阳光线下到房间中的投影。投影的方向在一些情况下可以基于太阳的方位角和高度角来确定。在一些情况下，光的三维投影与所关注平面的相交部分是p-图像，并且基于p-图像与居住区域的重叠的量来确定着色等级，并且基于重叠的量来确定着色等级。在一些情况下，基于p-图像与居住区域的重叠的百分率来确定着色等级。

12、某些方面包括用于控制一个或多个可着色窗户的着色以考虑房间中的居住舒适性的控制器。在一些情况下，控制器包括处理器，所述处理器被配置来确定穿过一个或多个可着色窗户的光的三维投影与所关注平面的相交部分，确定相交部分与居住区域的重叠，使用所确定的重叠来确定一个或多个可着色窗户的着色等级，并且提供指令来将一个或多个可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。在一些方面，控制器还包括脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器与处理器和通过网络与可着色窗户通信。脉冲宽度调制器被配置来从处理器接收所确定的着色等级，并且通过网络发送具有着色指令的信号以使一个或多个可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。在一些方面，光的三维投影与所关注平面的相交部分是p-图像，其中确定p-图像包括确定一个或多个可着色窗户的有效孔口和有效孔口的几何中心，基于太阳方位角和高度角来确定距几何中心的p-图像偏移，并且通过在所关注平面处以大约p-图像偏移产生有效孔口区域来确定p-图像。

13、某些方面包括控制一个或多个可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住舒适性的方法。在一些情况下，所述方法包括确定是否在当前时间设定一个或多个计时器；并且如果一个或多个计时器未进行设定，那么确定滤波后的着色等级并且提供指令来将一个或多个可着色窗户的着色转变为滤波后的着色等级。在一些情况下，确定滤波后的着色等级包括基于一个或多个传感器读数来确定短矩形窗(box car)的短矩形窗值；基于一个或多个传感器读数来确定第一长矩形窗的第一长矩形窗值；如果短矩形窗值与长矩形窗值之间的差值为正并大于正阈值，那么将照明值设定为短矩形窗值且设定第一计时器；并且如果短矩形窗值与长矩形窗值之间的差值为正且小于正阈值或者为负且比负阈值更负，那么将照明值设定为第一长矩形窗值。

14、下文将参考附图来更详细地描述这些和其他特征以及实施方案。