本发明涉及建筑表面辐照度测定，尤其涉及一种基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法。
背景技术：
1、社区中周围建筑群对辐射传递过程有着不可忽略的影响，而建筑表面辐照度模型的精度直接影响和决定了建筑群性能模拟的整体精度。现有建筑群性能模拟过程中使用的建筑表面辐照度模型及算法多沿用自单体建筑表面辐照度计算模型，其在辐射能量平衡计算、建筑群表面天空散射辐照度和建筑群中反射辐射传递过程的计算中存在无法使计算精准度与计算效率达到有效平衡，从而未能充分表达建筑群环境的特殊性对辐射传递数值计算过程及方法的影响。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的在于提供一种基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法。
2、技术方案：一种基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，构建建筑群表面的离散微元面模型，并基于构建完成的离散微元面模型得到建筑群表面的太阳直射辐照度矩阵、天空散射辐照度矩阵以及反射辐照度矩阵；
3、所述太阳直射辐照度矩阵基于每个微元面的太阳直射辐照强度与每个微元面的太阳入射角确定；所述天空散射辐照度矩阵基于天空散射辐射梯度函数及天穹离散函数整合的天空散射辐照度矩阵确定；所述反射辐照度矩阵基于每个微元面受到反射的微元面之间的角系数矩阵确定；
4、基于建筑群表面的所述太阳直射辐照度矩阵、天空散射辐照度矩阵、反射辐照度矩阵，确定建筑群表面辐照度。
5、优选的，角系数矩阵为基于将每个微元面划分为与地面之间平行或垂直的关系后计算。
6、优选的，反射辐照度矩阵的计算包括一次针对建筑群特征常量的计算及若干次针对建筑群特征常量随时刻变化的计算。
7、优选的，针对建筑群，计算所述建筑群的反射辐照度矩阵 index ref：
8、，
9、其中， e为单位矩阵， f ij为角系数矩阵， ρ n×n为反射率矩阵，表示前后两个矩阵的点乘；
10、选择随时间变化的n个时刻，选择n个时刻中的每个时刻的太阳直射辐照度矩阵及天空散射辐照度矩阵，计算n次获得反射辐照度矩阵 i ref：
11、，
12、其中， i dir为太阳直射辐照度矩阵， i dif为天空散射辐照度矩阵。
13、优选的，角系数矩阵的计算方法为：
14、建立微元面坐标系；计算微元面j向原点延申的第一延申面、微元面i向原点延申的第二延申面的第一反射辐照强度；将第一延伸面拆分为若干向原点或向坐标轴延申的第一子延申面及微元面j，将第二延申面拆分为若干向原点或向坐标轴延申的第二子延申面及微元面i；计算所有第一子延申面向第二子延申面的第二反射辐照强度，计算所有第二子延伸面受到的第一子延伸面的第三反射辐照强度；以第一反射辐照强度与第二反射辐照强度、第三反射辐照强度的差对应延伸面与微元面i、j的面积组合关系，作为反射辐照度矩阵中微元面j向微元面i反射的角系数矩阵中的对应值；其中，角系数矩阵 f ij的计算模型为：
15、，
16、其中，i，j代表微元面i及微元面j，x为微元面i投影在x轴的坐标，y为微元面i投影在y轴的坐标， η为微元面j投影在y轴的坐标， ξ为微元面j投影在 ξ轴的坐标，a，b，c，d为子延伸面对应编号， v(x，y，η，ξ)为平面角系数转换系数。
17、优选的，微元面与受到反射的微元面之间为垂直关系，v的计算方法为：
18、，
19、其中， v(x，y，η，ξ)为平面角系数转换系数，x为微元面i投影在x轴的坐标差，y为微元面j投影在y轴的坐标差， η为微元面j投影在y轴的坐标差， ξ为微元面j投影在 ξ轴的坐标差。
20、优选的，微元面与受到反射的微元面之间为平行关系，v的计算方法为：
21、，
22、其中， v(x，y，η，ξ)为平面角系数转换系数，x为微元面i投影在x轴的坐标差，y为微元面j投影在y轴的坐标差， η为微元面j投影在y轴的坐标差， ξ为微元面j投影在 ξ轴的坐标差，d为微元面i与微元面j之间的距离。
23、优选的，天空散射辐照度的计算方法为：
24、对天空进行离散，计算天空微元面j的散射辐射强度：
25、，
26、其中， i θ，sky，j为天空微元面j的散射辐射强度， i dif，z为基准辐射强度；为散射辐射强度梯度函数， γ为方位角，z为天顶角；
27、基于天空微元面j的散射辐射强度 i θ，sky，j，构建建筑群的天空散射辐射模型；计算建筑群的微元面i的天空散射辐照度 i dif，i：
28、，
29、其中， θ ij为微元面到平面的入射角； if θ为沿 θ方向的天空可视判断布尔值； area j为天空微元面j的面积；基于建筑群的每个微元面的天空散射辐照度，确定天空散射辐照度矩阵。
30、优选的，基于建筑群表面的太阳直射辐照度矩阵、天空散射辐照度矩阵、反射辐照度矩阵，确定建筑群表面总辐照度包括：
31、，
32、其中，flag为微元面遮挡判断布尔值矩阵，无量纲； i dir0为太阳直射辐射强度； θ为太阳入射角，为微元面相对天空散射辐照度值矩阵， if θ为沿 θ方向的天空可视判断布尔值；areaj为天空微元面j的面积； i θ，sky，j为天空微元面j的散射辐射强度，e为单位矩阵， f ij为角系数矩阵， ρ n×n与 ρ n×1为反射率矩阵。
33、有益效果：本发明通过分析离散为微元面的建筑群收到的太阳直射辐照度、天空散射辐照度及反射辐照度实现对建筑群表面辐照度的精准计算。反射辐照度计算通过将微元面的影响拆分为仅与建筑群相关的组合及与时间相关的组合分别计算不同次数，从而实现计算精准度与计算效率的平衡，一方面避免现有建筑群辐射传递数值计算过程中，反射辐射过程的计算过于简化，缺乏对真实建筑群环境中无限次反射过程的物理描述带来的问题，另一方面避免了冗余计算带来的算力浪费，以较低的计算量实现对真实建筑群模型无限次反射过程进行描述。
1.一种基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于，构建建筑群表面的离散微元面模型，并基于构建完成的离散微元面模型得到建筑群表面的太阳直射辐照度矩阵、天空散射辐照度矩阵以及反射辐照度矩阵；
2.根据权利要求1所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于，所述角系数矩阵为基于将每个微元面划分为与地面之间平行或垂直的关系后计算。
3.根据权利要求1所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于，所述反射辐照度矩阵的计算包括一次针对建筑群特征常量的计算及若干次针对建筑群特征常量随时刻变化的计算。
4.根据权利要求3所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于，针对建筑群，计算所述建筑群的反射辐照度矩阵indexref：
5.根据权利要求4所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于：角系数矩阵的计算方法为：
6.根据权利要求5所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于：微元面与受到反射的微元面之间为垂直关系，v的计算方法为：
7.根据权利要求6所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于：微元面与受到反射的微元面之间为平行关系，v的计算方法为：
8.根据权利要求1所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于：天空散射辐照度的计算方法为：
9.根据权利要求1所述的基于离散微元面的测定建筑表面辐照度的方法，其特征在于：基于建筑群表面的太阳直射辐照度矩阵、天空散射辐照度矩阵、反射辐照度矩阵，确定建筑群表面总辐照度包括：
