CN105143586A - 用于可着色窗户的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供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。所述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所述可着色窗户进入所述房间的穿透深度和所述房间中的空间类型来预测所述可着色窗户在所述未来时间的着色等级。所述方法也经由网络提供指令以使所述可着色窗户的着色转变为所述着色等级。

Description

用于可着色窗户的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(a)要求2013年2月21日提交的标题为“CONTROLMETHODFORTINTABLEWINDOWS”的美国专利申请序号13/772,969的优先权的权益，所述申请以全文引用的方式并且出于所有目的并入本文。

发明领域

本文中公开的实施方案大体来说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

电致变色是材料在置于不同电子状态时(通常因经受电压变化)在光学性质上展现出可逆的电化学调节变化的现象。光学性质通常是色彩、透射率、吸光率和反射率中的一个或多个。一种熟知的电致变色材料是氧化钨(WO₃)。氧化钨是阴极电致变色材料，其中因电化学还原而发生显色转变(自透明转变成蓝色)。

可将电致变色材料并入至例如家用、商用和其它用途的窗户中。可通过引发电致变色材料的变化来改变这些窗户的色彩、透射率、吸光率和/或反射率，即，电致变色窗户是可用电子方法变深或变浅的窗户。施加至窗户的电致变色装置的小电压将使窗户变深；使电压反向会使窗户变浅。这种能力允许控制穿过窗户的光的量，且提供了电致变色窗户用作节能装置的机会。

虽然二十世纪六十年代就已发现电致变色，但是电致变色装置，且尤其电致变色窗户，仍不幸地遭受各种问题，且尽管电致变色技术、设备和制作和/或使用电致变色装置的相关方法取得了许多新近进展，但电致变色窗户尚未开始实现其全部商业潜力。

发明内容

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。一般来说，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。通常，所述控制逻辑可在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建筑物中使用。窗户可具有不同配置。例如，一些窗户可为办公室或大厅中的竖直窗户，且其他窗户可为走廊中的天窗。更特定来说，所公开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并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。所述方法可确定未来时间的着色等级，以例如允许可着色窗户的预测转变时间。

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/或总辐射能量有关。在一些情况下，舒适性也与允许足够的自然光照进入所述区域有关。所述控制逻辑也可利用能量节约的考虑。在特定实现方式中，所述控制逻辑可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与能量消耗有关。

在一个方面中，所述控制逻辑的一个或多个模块可确定着色等级，所述着色等级是根据在居住者或其活动区域(如，其桌子)上的直射日光或眩光基于居住者舒适性加以确定。这些模块可确定日光在特定时刻穿透至房间中多远。所述模块可接着确定适当着色等级，所述着色等级将透射将使居住者感到舒适的光等级。

在另一方面中，所述控制逻辑的一个或多个模块可修改基于居住者舒适性所确定的着色等级以便也考虑来自晴空条件下的预测辐照度的能量考虑。在这个方面中，可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需参考窗户一样好。修改后的着色等级将在制冷时提供至少与所述参考窗户一样多的能量节省。在一些情况下，可改为使着色等级变浅以在采暖时提供能量节省。

在又一方面中，所述控制逻辑的一个或多个模块可修改基于居住者舒适性和预测晴空辐照度所确定的着色等级以考虑实际辐照度。归因于光的阻碍和反射，实际辐照度可能不同于预测辐照度。可使用光传感器或可测量辐射等级的其他传感器来确定实际辐照度。这些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所确定的着色等级相比透射一样多或较少的光至房间中。

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。所述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所述可着色窗户进入所述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所述未来时间的适当着色等级。所述方法经由网络提供指令以使所述可着色窗户的着色转变为所述着色等级。

另一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。所述可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。所述控制器包括处理器，所述处理器被配置来基于直射日光穿过所述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所述可着色窗户的着色等级。所述控制器也包括功率宽度调制器，所述功率宽度调制器经由网络与所述处理器和所述可着色窗户通信。所述功率宽度调制器被配置来从所述处理器接收所述着色等级，且经由所述网络发送具有着色指令的信号以使所述可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。

另一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。所述可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。所述主控制器包括计算机可读介质和处理器，所述处理器与所述计算机可读介质通信且与用于所述可着色窗户的局部窗户控制器通信。所述计算机可读介质具有配置文件，所述配置文件具有与所述可着色窗户相关联的空间类型。所述处理器被配置来从所述计算机可读介质接收所述空间类型，基于直射日光穿过所述可着色窗户进入房间的穿透深度和所述空间类型来确定所述可着色窗户的着色等级，且经由网络将着色指令发送至所述局部窗户控制器以将所述可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。

另一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。所述方法也预测在所述未来时间的太阳位置且确定由用户在时间表中指明的程序。所述程序包括用于基于一个或多个独立变量确定着色等级的逻辑。所述方法也使用所确定的程序来基于在所述未来时间的预测太阳位置和居住者舒适性确定所述着色等级。所述方法也将指令传达至所述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。

另一实施方案是一种用于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。所述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和与所述区相关联的位点数据和区/群组数据。所述窗户控制器还包括处理器，所述处理器与所述计算机可读介质通信且与所述可着色窗户通信。所述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。所述处理器也被配置来预测在所述未来时间的太阳位置且确定由用户在时间表中指明的程序。所述程序包括用于基于一个或多个独立变量确定着色等级的逻辑。所述处理器也被配置来使用所确定的程序来使用在所述未来时间的预测太阳位置且基于居住者舒适性确定着色等级。所述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。

以下将参阅图式更详细地描述这些和其它特征和实施方案。

附图简述

图1A至图1C展示形成于玻璃衬底上的电致变色装置(即，电致变色薄片(lite))的示意图。

图2A和图2B展示关于图1A至图1C所描述的整合至IGU中的电致变色薄片的横截面示意图。

图3A描绘电致变色装置的示意性横截面。

图3B描绘处于脱色状态(或正在转变为脱色状态)的电致变色装置的示意性横截面。

图3C描绘图3B中所展示但处于有色状态(或正在转变为有色状态)的电致变色装置的示意性横截面。

图4描绘窗户控制器的部件的简化框图。

图5描绘根据所公开实施方案的包括可着色窗户和至少一个传感器的房间的示意图。

图6A至图6C包括描绘根据所公开实施方案的由示例性控制逻辑的三个模块A、B和C中的每一个收集的一些信息的图。

图7为展示根据所公开实施方案的用于控制建筑物中的一个或多个电致变色窗户的方法的预测性控制逻辑的一些步骤的流程图。

图8为展示图7中所展示的控制逻辑的一部分的特定实现方式的流程图。

图9为展示根据所公开实施方案的模块A的细节的流程图。

图10为根据所公开实施方案的居住查找表的实例。

图11A描绘根据所公开实施方案的包括电致变色窗户的房间的示意图，所述房间具有基于位于窗户附近的桌子1的空间类型。

图11B描绘根据所公开实施方案的包括电致变色窗户的房间的示意图，所述房间具有基于与图11A中相比距窗户较远的桌子2的空间类型。

图12为展示根据所公开实施方案的模块B的细节的流程图。

图13为展示根据所公开实施方案的模块C的细节的流程图。

图14为展示图7中所展示的控制逻辑的一部分的另一实现方式的图。

图15描绘建筑物管理系统的实施方案的示意图。

图16描绘建筑物网络的实施方案的框图。

图17为用于控制建筑物的一个或多个可着色窗户的功能的系统的部件的框图。

图18为描绘用于控制建筑物中的一个或多个可着色窗户(例如，电致变色窗户)的着色等级转变的方法的预测性控制逻辑的框图。

图19为根据实施方案的用来输入时间表信息以产生由窗户控制器使用的时间表的用户界面的屏幕截图。

图20为根据实施方案的居住查找表的实例和具有桌子和窗户的房间的示意图，其展示受光角度、太阳角度与穿透深度之间的关系。

图21A、图21B和图21C为根据实施方案的具有三个不同空间类型的建筑物部分的平面图的示意图。

图22为根据实施方案的可存在于用来控制着色等级或更多可着色窗户的窗户控制器中的子系统的框图。

发明详述

在以下描述中，阐述众多特定细节以便提供对所呈现实施方案的透彻理解。可在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践所公开实施方案。在其他情况下，未详细地描述熟知的处理操作以便不会不必要地混淆所公开实施方案。尽管将结合特定实施方案描述所公开实施方案，但将理解，并不意图限制所公开实施方案。

I.电致变色装置的概述

应理解，尽管所公开实施方案关注电致变色窗户(也称为智能窗户)，但本文中所公开的概念可适用于其他类型的可着色窗户。例如，并入有液晶装置或悬浮颗粒装置而不是电致变色装置的可着色窗户可被并入所公开实施方案中的任一个中。

为了使读者适应本文中公开的系统、窗户控制器和方法的实施方案，提供电致变色装置的简要论述。提供电致变色装置的这个初始论述仅用于上下文，且系统、窗户控制器和方法的后续所描述实施方案不限于这个初始论述的特定特征和制造过程。

参考图1A至图1C描述电致变色薄片的特定实例以便说明本文中描述的实施方案。图1A为以玻璃片105开始制造的电致变色薄片100的横截面表示(参见图1C的截面线X’-X’)。图1B展示电致变色薄片100的端视图(参见图1C的观察角度Y-Y’)，且图1C展示电致变色薄片100的俯视图。图1A展示在制造于玻璃片105上、围绕薄片的外围去除边缘以产生区域140之后的电致变色薄片。也已对电致变色薄片进行激光刻划，且已附接母线。玻璃薄片105具有扩散阻挡110和扩散阻挡上的第一透明导电氧化物层(TCO)115。在这个实例中，边缘去除过程移除TCO115和扩散阻挡110两者，但在其他实施方案中，仅移除TCO，而使扩散阻挡保持完整。TCO115是用来形成在玻璃片上制造的电致变色装置的电极的两个导电层中的第一个。在这个实例中，玻璃片包括下层玻璃和扩散阻挡层。因此，在这个实例中，形成扩散阻挡，且接着形成第一TCO、电致变色堆叠125(例如，具有电致变色层、离子导体和配对电极层)和第二TCO130。在一个实施方案中，在整合式沉积系统中制造电致变色装置(电致变色堆叠和第二TCO)，其中玻璃片在堆叠的制造期间的任何时间并不离开所述整合式沉积系统。在一个实施方案中，也使用整合式沉积系统形成第一TCO层，其中玻璃片在电致变色堆叠和(第二)TCO层的沉积期间并不离开所述整合式沉积系统。在一个实施方案中，在整合式沉积系统中沉积所有层(扩散阻挡、第一TCO、电致变色堆叠和第二TCO)，其中玻璃片在沉积期间并不离开所述整合式沉积系统。在这个实例中，在沉积电致变色堆叠125之前，穿过TCO115和扩散阻挡110切出隔离沟槽120。制作沟槽120是为了电隔离TCO115的在完成制造之后将存在于母线1下方的区域(见图1A)。进行这个操作以避免可能不合需要的在母线下方的电致变色装置的电荷累积和显色。

在形成电致变色装置之后，执行边缘去除过程和额外的激光刻划。图1A描绘装置已被移除的区域140，在这个实例中，装置是从围绕激光刻划沟槽150、155、160和165的外围区域移除。沟槽150、160和165穿过电致变色堆叠并且也穿过第一TCO和扩散阻挡。沟槽155穿过第二TCO130和电致变色堆叠，但不穿过第一TCO115。制作激光刻划沟槽150、155、160和165以隔离电致变色装置的各部分135、145、170和175，所述部分在从可操作电致变色装置的边缘去除过程期间可能损坏。在这个实例中，激光刻划沟槽150、160和165穿过第一TCO以帮助隔离所述装置(激光刻划沟槽155不穿过第一TCO，否则其将切断母线2与第一TCO且因此与电致变色堆叠的电连通)。用于激光刻划过程的所述一个或多个激光通常是但不必是脉冲型激光，例如二极管泵浦式固态激光。例如，可使用来自IPGPhotonics(Oxford，Massachusetts)或来自Ekspla(Vilnius，Lithuania)的合适的激光来执行激光刻划过程。也可例如通过金刚石尖端刻划来以机械方式执行刻划。本领域一般技术人员将了解，可以不同深度执行激光刻划过程，和/或在单个过程中执行激光刻划过程，藉此在围绕电致变色装置的外围的连续路径期间改变或不改变激光切割深度。在一个实施方案中，执行边缘去除，达到第一TCO的深度。

在激光刻划完成之后，附接母线。将非穿透性母线1应用于第二TCO。将非穿透性母线2应用于装置未经沉积(例如，由于保护第一TCO免于装置沉积的掩模)的区域，与第一TCO接触，或在这个实例中，应用于使用边缘去除过程(例如，使用具有XY或XYZ检流计的设备的激光烧蚀)来移除材料直到第一TCO的区域。在这个实例中，母线1和母线2都是非穿透性母线。穿透性母线是通常被按压至电致变色堆叠中且穿过电致变色堆叠来与在堆叠底部的TCO形成接触的母线。非穿透性母线是不穿透至电致变色堆叠层中，而是在导电层(例如，TCO)的表面上形成电接触和物理接触的母线。

可使用非传统母线(例如，用网和光刻术图案化方法制造的母线)来电连接TCO层。在一个实施方案中，经由对导电油墨进行丝网印刷(或使用另一图案化方法)，然后对油墨进行热固化或烧结，来与装置的透明导电层建立电连通。与使用穿透性母线的常规技术相比，使用上文描述的装置配置的优点包括：例如，较简单的制造，和较少的激光刻划。

在连接母线之后，将装置整合至绝缘玻璃单元(IGU)中，所述整合包括例如对母线等进行布线。在一些实施方案中，母线中的一个或两个在成品IGU内部，然而在一个实施方案中，一个母线在IGU的密封件外部且一个母线在IGU内部。在前一实施方案中，使用区域140来与用来形成IGU的垫片的一个面形成密封。因此，接至母线的电线或其他连接件在垫片与玻璃之间延伸。由于许多垫片由例如不锈钢的导电金属制成，因此需要采取步骤来避免因母线和接至母线的连接器与金属垫片之间的电连通所造成的短路。

如以上所描述，在连接母线之后，将电致变色薄片整合至IGU中，所述整合包括例如针对母线等的布线。在本文中描述的实施方案中，两个母线都在成品IGU的主密封件内部。

图2A展示关于图1A至图1C所描述的整合至IGU200中的电致变色窗户的横截面示意图。垫片205用来将电致变色薄片与第二薄片210分开。IGU200中的第二薄片210为非电致变色薄片，然而，本文中所公开的实施方案不限于此。例如，薄片210上可具有电致变色装置和/或一个或多个涂层，如低E涂层等。薄片201也可为如图2B中所描绘的层压玻璃(薄片201经由树脂235被层压至加强窗格230)。主密封材料215位于垫片205与电致变色薄片的第一TCO层之间。这种主密封材料也位于垫片205与第二玻璃薄片210之间。次密封件220围绕垫片205的外围。母线布线/引线横穿所述密封件以便连接至控制器。次密封件220可以比所描绘厚度厚得多。这些密封件帮助将湿气阻隔在IGU的内部空间225之外。这些密封件也用来防止IGU内部中的氩气或其他气体逸出。

图3A示意性地描绘电致变色装置300的横截面。电致变色装置300包括衬底302、第一导电层(CL)304、电致变色层(EC)306、离子传导层(IC)308、配对电极层(CE)310和第二导电层(CL)314。层304、306、308、310和314统称为电致变色堆叠320。可操作以将电势施加于电致变色堆叠320两端的电压源316实现电致变色装置自例如脱色状态至有色状态的转变(所描绘)。各层的次序可相对于衬底反转。

可制造具有如所描述的相异层的电致变色装置，因为所有固态装置和/或所有无机装置具有低缺陷率。这类装置和其制造方法更详细地描述于以下申请中：标题为“FabricationofLow-DefectivityElectrochromicDevices”、2009年12月22日申请且将MarkKozlowski等人指定为发明者的美国专利申请序号12/645,111，以及标题为“ElectrochromicDevices”、2009年12月22日申请且将ZhongchunWang等人指定为发明者的美国专利申请序号12/645,159，两个申请特此以全文引用的方式并入。然而，应理解，堆叠中的各层中的任何一个或多个可含有一定量的有机材料。对于可能少量存在于一个或多个层中的液体，可能也是如此。也应理解，可通过使用液体成分的过程(如使用溶胶-凝胶或化学气相沉积的某些过程)来沉积或以其他方式形成固态材料。

此外，应理解，对脱色状态与有色状态之间的转变的提及是非限制性的且仅提出可实现的电致变色转变的许多实例中的一个实例。除非本文(包括先前论述)中另有规定，否则每当提及脱色-有色转变时，对应的装置或过程涵盖其他光学状态转变，如非反射-反射、透明-不透明等。另外，术语“脱色”是指光学中性状态，例如，未着色、透明或半透明。另外，除非本文中另有规定，否则电致变色转变的“色彩”不限于任何特定波长或波长范围。如本领域技术人员所理解，对适当的电致变色材料和配对电极材料的选择决定了相关光学转变。

在本文中描述的实施方案中，电致变色装置在脱色状态与有色状态之间可逆地循环。在一些情况下，当装置处于脱色状态时，将电势施加至电致变色堆叠320，使得堆叠中的可用离子主要存在于配对电极310中。当使电致变色堆叠上的电势反转时，将离子跨越离子传导层308输送至电致变色材料306且使所述材料转变为有色状态。以类似方式，本文中描述的实施方案的电致变色装置可在不同着色等级(例如，脱色状态、最深有色状态和介于脱色状态与最深有色状态之间的中间等级)之间可逆地循环。

再次参考图3A，电压源316可被配置来结合辐射传感器和其他环境传感器来操作。如本文中所描述，电压源316与装置控制器(这个图中未展示)对接。此外，电压源316可与能量管理系统对接，所述能量管理系统根据如当年时间、当天时间和测得环境条件的各种准则来控制电致变色装置。这种能量管理系统结合大面积电致变色装置(例如，电致变色窗户)可极大地降低建筑物的能量消耗。

具有合适的光学、电、热和机械性质的任何材料可用作衬底302。这类衬底包括例如玻璃、塑料和镜面材料。合适的玻璃包括透明的或着色的碱石灰玻璃，其包括碱石灰浮制玻璃。玻璃可经回火或未经回火。

在许多情况下，衬底为针对住宅窗户应用来设定大小的玻璃窗格。这种玻璃窗格的大小可取决于住所的特定需要而广泛地变化。在其他情况下，衬底为建筑玻璃。建筑玻璃通常用于商业建筑物中，但也可用于住宅建筑物中，且通常但不必将室内环境与室外环境分开。在某些实施方案中，建筑玻璃为至少20英寸乘20英寸，且可以大得多，例如，约80英寸乘120英寸那么大。建筑玻璃通常为至少约2mm厚，通常介于约3mm与约6mm厚之间。当然，电致变色装置可依据小于或大于建筑玻璃的衬底而按比例调整。另外，电致变色装置可提供于具有任何大小和形状的镜面上。

导电层304在衬底302的顶部上。在某些实施方案中，导电层304和314中的一个或两个为无机层和/或固体层。导电层304和314可由数种不同材料制成，所述材料包括导电氧化物、薄金属涂层、导电金属氮化物和复合导体。通常，导电层304和314至少在电致变色层展现出电致变色的波长范围内是透明的。透明导电氧化物包括金属氧化物和掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。这类金属氧化物和经掺杂金属氧化物的实例包括氧化铟、氧化铟锡、经掺杂氧化铟、氧化锡、经掺杂氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、经掺杂氧化锌、氧化钌、经掺杂氧化钌等等。由于氧化物常常用于这些层，因此有时将这些层称为“透明导电氧化物”(TCO)层。也可使用实质上透明的薄金属涂层。

导电层的功能是将由电压源316在电致变色堆叠320的表面上提供的电势以相对小的欧姆电势降散布至堆叠的内部区域。经由接至导电层的电连接件将电势传送至导电层。在一些实施方案中，母线(一个与导电层304接触且一个与导电层314接触)提供电压源316与导电层304和314之间的电连接。导电层304和314也可利用其他常规装置连接至电压源316。

电致变色层306覆盖在导电层304上。在一些实施方案中，电致变色层306为无机层和/或固体层。电致变色层可含有数种不同电致变色材料中的任何一种或多种，所述材料包括金属氧化物。这类金属氧化物包括氧化钨(WO3)、氧化钼(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(Mn2O3)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(Ni2O3)、氧化钴(Co2O3)等等。在操作期间，电致变色层306传送离子至配对电极层310且从配对电极层310接收离子以引起光学转变。

通常，电致变色材料的显色(或例如吸光率、反射率和透射率的任何光学性质的变化)是由至材料中的可逆离子插入(例如，嵌入)和电荷平衡电子的对应注入引起。通常，负责光学转变的离子的某一小部分不可逆地束缚于电致变色材料中。不可逆地束缚的离子中的一些或全部用来补偿材料中的“盲电荷”。在大多数电致变色材料中，合适的离子包括锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即，质子)。然而，在一些情况下，其他离子将为合适的。在各种实施方案中，锂离子用来产生电致变色现象。锂离子至氧化钨(WO3-y(0<y≤～0.3))中的嵌入使氧化钨从透明(脱色状态)变为蓝色(有色状态)。

再次参考图3A，在电致变色堆叠320中，离子传导层308夹在电致变色层306与配对电极层310之间。在一些实施方案中，配对电极层310为无机层和/或固体层。配对电极层可包括在电致变色装置处于脱色状态时充当离子储集器的数种不同材料中的一种或多种。在通过例如施加适当电势而起始的电致变色转变期间，配对电极层将其持有的离子中的一些或全部传送至电致变色层，从而将电致变色层变为有色状态。同时，在NiWO的情况下，配对电极层随着失去离子而上色。

在一些实施方案中，与WO3互补的适合于配对电极的材料包括氧化镍(NiO)、氧化镍钨(NiWO)、氧化镍钒、氧化镍铬、氧化镍铝、氧化镍锰、氧化镍镁、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(MnO2)和普鲁士蓝。

当自由氧化镍钨制成的配对电极310移除电荷(即，将离子从配对电极310输送至电致变色层306)时，配对电极层将从透明状态转变为有色状态。

在所描绘的电致变色装置中，在电致变色层306与配对电极层310之间，存在离子传导层308。离子传导层308充当在电致变色装置在脱色状态与有色状态之间转变时输送离子(以电解质方式)所穿过的介质。优选地，离子传导层308对用于电致变色层和配对电极层的相关离子具有高传导性，但具有足够低的电子传导性以致于在正常操作期间发生的电子传送可忽略。具有高离子传导性的薄离子传导层准许快速离子传导且因此准许高性能电致变色装置的快速切换。在某些实施方案中，离子传导层308为无机层和/或固体层。

合适的离子传导层(对于具有相异IC层的电致变色装置)的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌和硼酸盐。这些材料可掺杂有包括锂的不同掺杂剂。掺锂氧化硅包括锂硅铝氧化物。在一些实施方案中，离子传导层包括基于硅酸盐的结构。在一些实施方案中，氧化硅铝(SiAlO)用于离子传导层308。

电致变色装置300可包括如一个或多个被动层的一个或多个额外层(未展示)。用来改进某些光学性质的被动层可包括于电致变色装置300中。用于提供抗湿性或抗刮擦性的被动层也可包括于电致变色装置300中。例如，可利用防反射或保护性氧化物或氮化物层来处理导电层。其他被动层可用来气密式密封电致变色装置300。

图3B为处于脱色状态(或正转变为脱色状态)的电致变色装置的示意性横截面。根据特定实施方案，电致变色装置400包括氧化钨电致变色层(EC)406和氧化镍钨配对电极层(CE)410。电致变色装置400也包括衬底402、导电层(CL)404、离子传导层(IC)408和导电层(CL)414。

电源416被配置来经由接至导电层404和414的合适的连接件(例如，母线)将电势和/或电流施加至电致变色堆叠420。在一些实施方案中，电压源被配置来施加几伏特的电势以便驱动所述装置自一个光学状态至另一光学状态的转变。如图3A中所展示的电势的极性使得离子(在这个实例中为锂离子)最初存在(如虚线箭头所指示)于氧化镍钨配对电极层410中

图3C为图3B中所展示但处于有色状态(或正在转变为有色状态)的电致变色装置400的示意性横截面。在图3C中，使电压源416的极性反转，以使得电致变色层为更大的负值以接受额外锂离子，且藉此转变为有色状态。如虚线箭头所指示，将锂离子跨越离子传导层408输送至氧化钨电致变色层406。氧化钨电致变色层406经展示为处于有色状态。氧化镍钨配对电极410也展示为处于有色状态。如所解释，氧化镍钨随着其放出(脱出)锂离子而逐渐变得更不透明。在这个实例中，存在协同效应，其中两个层406和410至有色状态的转变有助于减少透射穿过堆叠和衬底的光的量。

如上文所描述，电致变色装置可包括通过对离子具有高度传导性而对电子具有高度电阻性的离子传导(IC)层分开的电致变色(EC)电极层与配对电极(CE)层。如常规所理解，离子传导层因此防止电致变色层与配对电极层之间的短路。离子传导层允许电致变色和配对电极持有电荷，且藉此维持其脱色状态或有色状态。在具有相异层的电致变色装置中，部件形成堆叠，所述堆叠包括夹在电致变色电极层与配对电极层之间的离子传导层。这些三个堆叠部件之间的边界由组成和/或微结构上的突然变化来定义。因此，装置具有三个相异层与两个突变界面。

根据某些实施方案，将配对电极与电致变色电极形成为彼此紧邻，有时直接接触，而不单独地沉积离子传导层。在一些实施方案中，使用具有界面区域而非相异IC层的电致变色装置。这类装置和其制造方法描述于美国专利号8,300,298和2010年4月30日申请的美国专利申请序号12/772,075以及2010年6月11日申请的美国专利申请序号12/814,277和12/814,279中，所述三个专利申请和所述专利中的每一个标题为“ElectrochromicDevices”，各自将ZhongchunWang等人指定为发明者，且各自以全文引用的方式并入本文中。

II.窗户控制器

窗户控制器用来控制电致变色窗户的电致变色装置的着色等级。在一些实施方案中，窗户控制器能够使电致变色窗户在两个着色状态(等级)(脱色状态与有色状态)之间转变。在其他实施方案中，控制器可另外使电致变色窗户(例如，具有单个电致变色装置)转变为中间着色等级。在一些所公开实施方案中，窗户控制器能够使电致变色窗户转变为四个或更多个着色等级。某些电致变色窗户通过在单个IGU中使用两个(或更多个)电致变色薄片而允许中间着色等级，其中每个薄片为双态薄片。在这个部分中，参考图2A和图2B对此进行描述。

如上文关于图2A和图2B所指出，在一些实施方案中，电致变色窗户可包括在IGU200的一个薄片上的电致变色装置400和在IGU200的另一薄片上的另一电致变色装置400。如果窗户控制器能够使每个电致变色装置在两个状态(脱色状态与有色状态)之间转变，那么电致变色窗户能够获得四个不同状态(着色等级)：两个电致变色装置都有色的有色状态、一个电致变色装置有色的第一中间状态、另一电致变色装置有色的第二中间状态以及两个电致变色装置都脱色的脱色状态。多窗格(multi-pane)电致变色窗户的实施方案进一步描述于将RobinFriedman等人指定为发明者且标题为“MULTI-PANEELECTROCHROMICWINDOWS”的美国专利号8,270,059中，所述专利特此以全文引用的方式并入。

在一些实施方案中，窗户控制器能够使具有能够在两个或更多个着色等级之间转变的电致变色装置的电致变色窗户转变。例如，窗户控制器可能能够使电致变色窗户转变为脱色状态、一个或多个中间等级和有色状态。在一些其他实施方案中，窗户控制器能够使并入有电致变色装置的电致变色窗户在介于脱色状态与有色状态之间的任何数量的着色等级之间转变。用于使电致变色窗户转变为一个或多个中间着色等级的方法和控制器的实施方案进一步描述于将DishaMehtani等人指定为发明者且标题为“CONTROLLINGTRANSITIONSINOPTICALLYSWITCHABLEDEVICES”的美国专利号8,254,013中，所述专利特此以全文引用的方式并入。

在一些实施方案中，窗户控制器可为电致变色窗户中的一个或多个电致变色装置供电。通常，窗户控制器的这个功能由下文更详细描述的一个或多个其他功能加以扩增。本文中描述的窗户控制器不限于具有出于控制目的而为其所关联的电致变色装置供电的功能的那些窗户控制器。即，用于电致变色窗户的电源可与窗户控制器分开，其中控制器具有其自身的电源且引导自窗户电源至窗户的电力施加。然而，随窗户控制器包括电源且配置控制器来为窗户直接供电是方便的，因为其消除了对用于为电致变色窗户供电的单独布线的需要。

另外，在这个部分中描述的窗户控制器被描述为可被配置来控制单个窗户或多个电致变色窗户的功能的独立控制器，而不将窗户控制器整合至建筑物控制网络或建筑物管理系统(BMS)中。然而，可将窗户控制器整合至建筑物控制网络或BMS中，如本公开的建筑物管理系统部分中进一步描述。

图4描绘所公开实施方案的窗户控制器450的一些部件和窗户控制器系统的其他部件的框图。图4为窗户控制器的简化框图，且关于窗户控制器的更多细节可见于都将StephenBrown指定为发明者、标题都为“CONTROLLERFOROPTICALLY-SWITCHABLEWINDOWS”且都在2012年4月17日申请的美国专利申请序号13/449,248和13/449,251中，以及标题为“CONTROLLINGTRANSITIONSINOPTICALLYSWITCHABLEDEVICES”、将StephenBrown等人指定为发明者且在2012年4月17日申请的美国专利序号13/449,235中，所有这些专利特此以全文引用的方式并入。

在图4中，窗户控制器450的所示出部件包括具有以下部件的窗户控制器450：微处理器455或其他处理器、功率宽度调制器(PWM)460、信号调节模块465和具有配置文件475的计算机可读介质(例如，存储器)。窗户控制器450经由网络480(有线或无线)与电致变色窗户中的一个或多个电致变色装置400进行电子通信以将指令发送至一个或多个电致变色装置400。在一些实施方案中，窗户控制器450可为经由网络(有线或无线)与主窗户控制器通信的局部窗户控制器。

在所公开实施方案中，建筑物可能有至少一个房间具有在建筑物的外部与内部之间的电致变色窗户。一个或多个传感器可位于建筑物外部和/或房间内部。在实施方案中，来自一个或多个传感器的输出可为至窗户控制器450的信号调节模块465的输入。在一些情况下，来自一个或多个传感器的输出可为至BMS的输入，如在建筑物管理系统部分中进一步描述。尽管所描绘实施方案的传感器被展示为位于建筑物的外侧竖直墙壁上，但此仅为简单起见，且传感器也可处于其他位置，如房间内部或在外部的其他表面上。在一些情况下，可使用两个或更多个传感器来测量相同输入，在一个传感器失效或因其他原因具有错误读数的情况下，这可以提供冗余。

图5描绘具有电致变色窗户505的房间500的示意图，所述电致变色窗户505具有至少一个电致变色装置。电致变色窗户505位于包括房间500的建筑物的外部与内部之间。房间500也包括连接至电致变色窗户505且被配置来控制电致变色窗户505的着色等级的窗户控制器450。外部传感器510位于建筑物外部的竖直表面上。在其他实施方案中，也可使用内部传感器来测量房间500中的环境光。在其他实施方案中，也可使用居住者传感器来确定居住者何时在房间500中。

外部传感器510为如光传感器的装置，其能够检测入射于装置上的辐射光，所述辐射光来自如太阳的光源或自表面、大气中的颗粒、云等反射至传感器的光。外部传感器510可产生呈电流(由光电效应产生)形式的信号，且所述信号可是入射于传感器510上的光的函数。在一些情况下，装置可以瓦特/平方米为单位或其他类似单位的辐照度来检测辐射光。在其他情况下，装置可以英尺烛光为单位或类似单位来检测在可见波长范围中的光。在许多情况下，这些辐照度值与可见光之间存在线性关系。

由于日光照在地球上的角度会改变，因此可基于当天时间和当年时间预测来自日光的辐照度值。外部传感器510可实时地检测辐射光，其考虑了因建筑物所造成的反射光和阻碍光、天气变化(例如，云)等。例如，在多云的日子，日光将被云阻挡，且外部传感器510检测到的辐射光将比在无云的日子少。

在一些实施方案中，可能存在与单个电致变色窗户505相关联的一个或多个外部传感器510。可对来自一个或多个外部传感器510的输出进行彼此比较以确定例如外部传感器510中的一个是否被物体遮蔽，如被落在外部传感器510上的小鸟遮蔽。在一些情况下，可能需要在建筑物中使用相对少的传感器，因为一些传感器可能不可靠和/或是昂贵的。在某些实现方式中，可使用单个传感器或几个传感器来确定照射在建筑物或可能照射在建筑物一侧上的来自太阳的辐射光的当前等级。云可能经过太阳前面，或施工车辆可能停在夕阳前面。这些情况将导致与正常地照射在建筑物上所计算的来自太阳的辐射光的量有所偏差。

外部传感器510可为一种类型的光传感器。例如，外部传感器510可为电荷耦合装置(CCD)、光电二极管、光敏电阻器或光伏电池。本领域一般技术人员将了解，光传感器和其他传感器技术的未来发展也将起作用，因为其测量光强度且提供表示光等级的电输出。

在一些实施方案中，来自外部传感器510的输出可为至信号调节模块465的输入。所述输入可呈至信号调节模块465的电压信号的形式。信号调节模块465将输出信号传递至窗户控制器450。窗户控制器450基于来自配置文件475的各种信息、来自信号调节模块465的输出、超控值(overridevalue)来确定电致变色窗户505的着色等级。窗户控制器450接着命令PWM460将电压和/或电流施加至电致变色窗户505以使其转变为所需的着色等级。

在所公开实施方案中，窗户控制器450可命令PWM460将电压和/或电流施加至电致变色窗户505以使其转变为四个或更多个不同着色等级中的任一个。在所公开实施方案中，电致变色窗户505可转变为至少八个不同着色等级，将所述着色等级描述为：0(最浅)、5、10、15、20、25、30和35(最深)。所述着色等级可线性对应于透射穿过电致变色窗户505的光的视觉透射率值和太阳得热系数(SGHC)值。例如，在使用以上八个着色等级的情况下，最浅着色等级0可对应于SGHC值0.80，着色等级5可对应于SGHC值0.70，着色等级10可对应于SGHC值0.60，着色等级15可对应于SGHC值0.50，着色等级20可对应于SGHC值0.40，着色等级25可对应于SGHC值0.30，着色等级30可对应于SGHC值0.20，且着色等级35(最深)可对应于SGHC值0.10。

窗户控制器450或与窗户控制器450通信的主控制器可使用任何一个或多个预测性控制逻辑部件来基于来自外部传感器510的信号和/或其他输入确定所需的着色等级。窗户控制器450可命令PWM460将电压和/或电流施加至电致变色窗户505以使其转变为所需的着色等级。

III.预测性控制逻辑的实例

在所公开实施方案中，预测性控制逻辑用来实现确定并控制电致变色窗户505或考虑居住者舒适性和/或能量节约考虑的其他可着色窗户的所需的着色等级的方法。这个预测性控制逻辑可使用一个或多个逻辑模块。图6A至图6C包括描绘由所公开实施方案的示例性控制逻辑的三个逻辑模块A、B和C中的每一个收集的一些信息的图。

图6A展示直射日光穿过在包括房间500的建筑物的外部与内部之间的电致变色窗户505进入房间500的穿透深度。穿透深度是直射日光将穿透至房间500中多远的测量。如所展示，在背离窗户的窗台(底部)的水平方向上测量穿透深度。通常，窗户定义孔隙，所述孔隙提供针对直射日光的受光角度。基于窗户的几何形状(例如，窗户尺寸)、窗户在房间中的位置和定向、在窗户外侧的任何鳍片或其他外部遮蔽和太阳的位置(例如，针对特定当天时间和日期的直射日光的角度)来计算穿透深度。对电致变色窗户505的外部遮蔽可归因于可遮蔽窗户的任何类型的结构，如窗檐(overhang)、鳍片(fin)等。在图6A中，在电致变色窗户505上方存在窗檐520，其阻挡进入房间500的直射日光的一部分，因此缩短穿透深度。房间500也包括连接至电致变色窗户505且被配置来控制电致变色窗户505的着色等级的局部窗户控制器450。外部传感器510位于建筑物外部的竖直表面上。

模块A可用来根据穿过电致变色窗户505照射至居住者或其活动区域上的直射日光来确定考虑到居住者舒适性的着色等级。基于在特定时刻直射日光进入房间的所计算穿透深度和房间中的空间类型(例如，窗户附近的桌子、大厅等)确定着色等级。在一些情况下，着色等级也可基于提供足够的自然光照至房间中。在许多情况下，穿透深度为在未来时间计算的值以考虑玻璃转变时间。模块A中所解决的顾虑为，直射日光可能穿透至房间500中太深，以致于直接出现在在房间中的桌子或其他工作表面上工作的居住者身上。公众可用的程序可提供太阳位置的计算且允许轻易计算出穿透深度。

图6A也展示房间500中的桌子作为空间类型的实例，空间类型与活动区域(即，桌子)和活动区域的位置(即，桌子的位置)相关联。每个空间类型与针对居住者舒适性的不同着色等级相关联。例如，如果活动为重要活动，如在桌子或计算机旁进行的办公室中的工作，且桌子位于窗户附近，那么所需的着色等级可能比桌子距窗户较远的情况下高。作为另一实例，如果活动并不重要，如大厅中的活动，那么所需的着色等级可比具有桌子的相同空间低。

图6B展示在晴空条件下穿过电致变色窗户505进入房间500的直射日光和辐射。辐射可来自被大气中的分子和颗粒散射的日光。模块B基于在晴空条件下穿过考虑中的电致变色窗户505的辐照度的预测值确定着色等级。如开源RADIANCE程序的各种软件可用来预测在某一纬度、经度、当年时间和当天时间以及针对给定窗户定向的晴空辐照度。

图6C展示来自天空的辐射光，所述辐射光是由外部传感器510实时测量的，以考虑可能被在晴空预测中未予考虑的如建筑物或天气条件(例如，云)的物体阻碍或从所述物体反射的光。通过模块C确定的着色等级是基于实时辐照度，所述实时辐照度是基于由外部传感器510采集的测量值。

预测性控制逻辑可单独地针对建筑物中的每个电致变色窗户505实现逻辑模块A、B和C中的一个或多个。每个电致变色窗户505可具有一组独特的尺寸、定向(例如，垂直、水平、以某角度倾斜)、位置、相关联空间类型等。可针对每个电致变色窗户505维持具有此信息和其他信息的配置文件。配置文件475可存储在电致变色窗户505的局部窗户控制器450的计算机可读介质470或存储在本公开中随后描述的BMS中。配置文件475可包括如窗户配置、居住查找表、关于相关联基准玻璃(datumglass)的信息和/或预测性控制逻辑所使用的其他数据的信息。窗户配置可包括如电致变色窗户505的尺寸、电致变色窗户505的定向、电致变色窗户505的位置等信息。

查找表描述针对某些空间类型和穿透深度提供居住者舒适性的着色等级。即，居住查找表中的着色等级被设计来为可能在房间500中的居住者提供舒适性(根据在居住者或其工作空间上的直射日光)。居住查找表的实例展示于图10中。

空间类型是用来确定将需要多少着色来解决针对给定穿透深度的居住者舒适性问题和/或在房间中提供舒适的自然光照的测量。空间类型参数可考虑许多因素。这些因素之一是在特定房间中进行的工作或其他活动的类型和活动的位置。与需要高度专注的详细研究相关联的近距离工作可能处于一个空间类型，而休闲室或会议室可能具有不同的空间类型。此外，房间中的桌子或其他工作表面相对于窗户的位置是定义空间类型时的考虑因素。例如，空间类型可与具有位于电致变色窗户505附近的桌子或其他工作空间的单个居住者的办公室相关联。作为另一实例，空间类型可为大厅。

在某些实施方案中，预测性控制逻辑的一个或多个模块可确定所需的着色等级，同时除居住者舒适性之外也考虑能量节约。这些模块可通过比较电致变色窗户505与基准玻璃或其他标准参考窗户在特定着色等级下的性能来确定与所述着色等级相关联的能量节省。使用这个参考窗户的目的可为，确保预测性控制逻辑符合对在建筑物的场所中使用的参考窗户的市政建筑物规范要求或其他要求。市政当局常常使用常规的低发射率玻璃来定义参考窗户以控制建筑物中的空气调节负荷量。作为参考窗户505如何适应预测性控制逻辑的一实例，所述逻辑可被设计以使得穿过给定电致变色窗户505的辐照度不会大于穿过如个别市政当局所规定的参考窗户的最大辐照度。在所公开实施方案中，预测性控制逻辑可使用电致变色窗户505在特定着色等级下的太阳得热系数(SHGC)值和参考窗户的SHGC来确定使用所述着色等级的能量节省。通常，SHGC的值为透射穿过窗户的所有波长的入射光的分数。尽管在许多实施方案中描述了基准玻璃，但可使用其他标准参考窗户。通常，参考窗户(例如，基准玻璃)的SHGC为针对不同地理位置和窗户定向可能不同的变量，且是基于个别市政当局所规定的规范要求。

通常，建筑物被设计成具有能够满足在任何给定情况下所需的最大预期采暖和/或空气调节负荷的HVAC。所需能力的计算可考虑到在建构建筑物的特定位置处在建筑物中所需的基准玻璃或参考窗户。因此，重要的是，预测性控制逻辑满足或超过基准玻璃的功能要求，以便允许建筑物设计者确信地确定将多少HVAC能力置于特定建筑物中。由于预测性控制逻辑可用来对窗户着色以提供超出基准玻璃的额外能量节省，因此预测性控制逻辑可用于允许建筑物设计者具有比使用规范和标准所规定的基准玻璃的情况下将需要的HVAC能力低的HVAC能力。

本文中描述的特定实施方案假定通过减少建筑物中的空气调节负荷而达成能量节约。因此，许多实现方式试图达成可能的最大着色，同时考虑居住者舒适性等级且可能考虑具有考虑中的窗户的房间中的照明负荷。然而，在一些气候下，如在遥远北方和南方纬度处的气候下，可能更多地关注采暖而非空气调节。因此，可修改(具体来说，以某些方式反转)预测性控制逻辑，以使得较少着色发生以便确保建筑物的采暖负荷得以减小。

在某些实现方式中，预测性控制逻辑仅具有两个独立变量，所述变量可由居住者(终端用户)、建筑物设计者或建筑物运营者控制。这些是针对给定窗户和与所述给定窗户相关联的基准玻璃的空间类型。常常在针对给定建筑物实施预测性控制逻辑时规定基准玻璃。空间类型可变化，但通常为静态的。在某些实现方式中，空间类型可为由建筑物维持或存储在局部窗户控制器450中的配置文件的部分。在一些情况下，可更新配置文件以考虑建筑物中的各种变化。例如，如果建筑物中的空间类型存在变化(例如，桌子在办公室中移动、添加桌子、大厅变为办公区域、墙壁移动等)，那么可将具有修改后的居住查找表的经更新的配置文件存储于计算机可读介质470中。作为另一实例，如果居住者反复地进行手动超控，那么可更新配置文件以反映所述手动超控。

图7为展示根据实施方案的用于控制建筑物中的一个或多个电致变色窗户505的方法的预测性控制逻辑的流程图。预测性控制逻辑使用模块A、B和C中的一个或多个来计算窗户的着色等级且发送指令来转变窗户。控制逻辑中的计算按在步骤610处由计时器计时之间隔运行1至n次。例如，可通过模块A、B和C中的一个或多个将着色等级重新计算1至n次，且针对时刻t_i＝t₁，t₂...t_n计算着色等级。n为所执行的重新计算的数目，且n可至少为1。在一些情况下，逻辑计算可以按恒定的时间间隔进行。在一种情况下，可每2至5分钟进行逻辑计算。然而，大片电致变色玻璃的着色转变可能用时达30分钟或更长时间。对于这些大窗户，可以较低的频率进行计算，如每30分钟。

在步骤620处，逻辑模块A、B和C执行计算以确定每个电致变色窗户505在单个时刻t_i的着色等级。这些计算可由窗户控制器450执行。在某些实施方案中，预测性控制逻辑在实际转变之前预测性地计算窗户应如何转变。在这些情况下，模块A、B和C中的计算可基于在完成转变之际或在完成转变之后的未来时间。在这些情况下，在计算中使用的未来时间可为在接收到着色指令之后足以允许转变完成的未来时间。在这些情况下，控制器可在实际转变之前在目前时间发送着色指令。到转变完成时，窗户将已转变为针对所述时间所需的着色等级。

在步骤630处，预测性控制逻辑允许某些类型的超控，所述超控脱离模块A、B和C处的算法且在步骤640处基于某种其他考虑因素来定义超控着色等级。一个类型的超控为手动超控。这是由正占用房间且确定特定着色等级(超控值)合乎需要的终端用户所实施的超控。可能存在用户的手动超控自身被超控的情形。超控的一实例为高需求(或峰值负荷)超控，其与降低建筑物中的能量消耗的公用设施要求相关联。例如，在特别热的日子，在大城市区域，可能有必要降低市政当局的能量消耗以便不会使市政当局的能量产生和递送系统负担过重。在这类情况下，建筑物可超控来自本文中描述的预测性控制逻辑的着色等级以确保所有窗户具有特别高的着色等级。超控的另一实例可为，在周末，在商业办公建筑物中的房间中不存在居住者。在这些情况下，建筑物可脱离与居住者舒适性有关的一个或多个模块，且所有窗户可在凉爽的天气下具有高着色等级，且在温暖的天气下具有低着色等级。

在步骤650处，将着色等级经由网络传输至建筑物中的一个或多个电致变色窗户505中的电致变色装置。在某些实施方案中，可高效地实施着色等级至建筑物的所有窗户的传输。例如，如果着色等级的重新计算表明不需要自当前着色等级改变着色，那么不传输具有经更新的着色等级的指令。作为另一实例，建筑物可基于窗户大小划分成若干区。与具有较大窗户的区相比，预测性控制逻辑可更频繁地重新计算具有较小窗户的区的着色等级。

在一些实施方案中，图7中的用于针对整个建筑物中的多个电致变色窗户505实现控制方法的逻辑可在单个装置上，例如为单个主窗户控制器。此装置可针对建筑物中的每一个窗户执行计算，且也提供用于将着色等级传输至各别电致变色窗户505中的一个或多个电致变色装置的界面。

也可能存在实施方案的预测性控制逻辑的某些适应性部件。例如，预测性控制逻辑可确定终端用户(例如，居住者)在特定的当天时间试图如何超控算法，且以更具预测性的方式利用此信息来确定所需的着色等级。在一种情况下，终端用户可能使用墙壁开关在每一天中的某一时间将预测性逻辑所提供的着色等级超控成超控值。预测性控制逻辑可接收关于这些时刻的信息且改变预测性控制逻辑以在所述当天时间将着色等级变为所述超控值。

图8为展示来自图7的区块620的特定实现方式的图。这个图展示按顺序执行所有三个模块A、B和C来针对单个时刻t_i计算特定电致变色窗户505的最终着色等级的方法。最终着色等级可为考虑中的窗户的最大可准许透射率。图8也包括模块A、B和C的一些示例性输入和输出。在实施方案中，由局部窗户控制器450中的窗户控制器450执行模块A、B和C中的计算。在其他实施方案中，可由另一处理器执行所述模块中的一个或多个。尽管所示出实施方案展示使用所有三个模块A、B和C，但其他实施方案可使用模块A、B和C中的一个或多个或可使用额外模块。

在步骤700处，窗户控制器450使用模块A来确定针对居住者舒适性的着色等级以防止来自日光的直射眩光穿透房间500。窗户控制器450使用模块A来基于太阳在天空中的位置和来自配置文件的窗户配置计算直射日光至房间500中的穿透深度。太阳的位置是基于建筑物的纬度和经度以及当天时间和日期计算出。居住查找表和空间类型是自针对特定窗户的配置文件输入。模块A将着色等级自A输出至模块B。

模块A的目标为确保直射日光或眩光不会照在居住者或其工作空间上。来自模块A的着色等级经确定以实现此目的。在模块B和C中对着色等级的后续计算可降低能量消耗且可能需要甚至更大的着色。然而，如果基于能量消耗对着色等级的后续计算表明着色比避免干扰居住者所需的着色少，那么预测性逻辑防止执行计算出的较大透射率等级以确保居住者舒适性。

在步骤800处，将在模块A中计算出的着色等级输入至模块B中。着色等级是基于晴空条件下的辐照度(晴空辐照度)的预测计算出。窗户控制器450使用模块B来基于来自配置文件的窗户定向且基于建筑物的纬度和经度预测电致变色窗户505的晴空辐照度。这些预测也是基于当天时间和日期。如RADIANCE程序(这是一个开源程序)的公共可用软件可提供针对预测晴空辐照度的计算。也将基准玻璃的SHGC自配置文件输入至模块B中。窗户控制器450使用模块B来确定如下着色等级：这个着色等级比A中的着色等级深且透射的热少于基准玻璃经预测在最大晴空辐照度下透射的热。最大晴空辐照度是针对晴空条件所预测的所有时间中的最高辐照度等级。

在步骤900处，将来自B的着色等级和预测晴空辐照度输入至模块C中。基于来自外部传感器510的测量值将实时辐照度值输入至模块C。窗户控制器450使用模块C来计算在窗户在晴空条件下被着色为来自模块B的着色等级的情况下透射至房间中的辐照度。窗户控制器450使用模块C来找出适当着色等级，其中穿过具有此着色等级的窗户的实际辐照度小于或等于穿过具有来自模块B的着色等级的窗户的辐照度。在模块C中确定的着色等级为最终着色等级。

输入至预测性控制逻辑的大部分信息是自关于纬度和经度、时间和日期的固定信息加以确定。这个信息描述太阳相对于建筑物，且更特定来说相对于窗户(正在对这个窗户实施预测性控制逻辑)的位置。太阳相对于窗户的位置提供如直射日光在窗户辅助下进入房间中的穿透深度的信息。这个信息也提供穿过窗户的最大辐照度或太阳辐射能量通量的指示。可通过可能指示自最大量辐照度有所减小的传感器输入来修改这个计算出的辐照度等级。同样，这种减小可能由云或位于窗户与太阳之间的其他障碍物引起。

图9为展示图8的步骤700的细节的流程图。在步骤705处，模块A开始。在步骤710处，窗户控制器450使用模块A针对建筑物的纬度坐标和经度坐标以及日期和当天时间来计算太阳在特定时刻t_i的位置。纬度坐标和经度坐标可自配置文件输入。日期和当天时间可基于计时器所提供的当前时间。太阳位置是在特定时刻t_i计算出，t_i在一些情况下可能是在未来的时间。在其他实施方案中，太阳位置是在预测性控制逻辑的另一部件(例如模块)中计算出。

在步骤720处，窗户控制器450使用模块A来计算在步骤710中所使用的特定时刻进入房间500的直射日光的穿透深度。模块A基于计算出的太阳位置以及窗户配置信息计算穿透深度，所述窗户配置信息包括窗户的位置、窗户的尺寸、窗户的定向(即，面向方向)以及任何外部遮蔽的细节。所述窗户配置信息是自与电致变色窗户505相关联的配置文件输入。例如，可使用模块A来计算图6A中展示的竖直窗户的穿透深度，这是通过首先基于在特定时刻计算出的太阳位置来计算直射日光的角度θ。穿透深度可基于计算出的角度θ和窗楣(窗户的顶部)的位置加以确定。

在步骤730处，确定将针对步骤720中计算出的穿透深度提供居住者舒适性的着色等级。使用居住查找表来针对针对与窗户相关联的空间类型、针对计算出的穿透深度并且针对窗户的受光角度找出所需的着色等级。空间类型和居住查找表是提供为来自针对特定窗户的配置文件的输入。

居住查找表的实例提供于图10中。表中的值是用着色等级以及括号中的相关联的SGHC值表示。图10展示针对计算出的穿透值和空间类型的不同组合的不同着色等级(SGHC值)。所述表是基于八个着色等级，其包括0(最浅)、5、10、15、20、25、30以及35(最深)。最浅着色等级0对应于SGHC值0.80，着色等级5对应于SGHC值0.70，着色等级10对应于SGHC值0.60，着色等级15对应于SGHC值0.50，着色等级20对应于SGHC值0.40，着色等级25对应于SGHC值0.30，着色等级30对应于SGHC值0.20，并且着色等级35(最深)对应于SGHC值0.10。所示出实例包括三个空间类型(桌子1、桌子2以及大厅)以及六个穿透深度。图11A展示桌子1在房间500中的位置。图11B展示桌子2在房间500中的位置。如图10的居住查找表所示，针对靠近窗户的桌子1的着色等级高于针对远离窗户的桌子2的着色等级，以便在桌子更靠近窗户时防止眩光。在其他实施方案中，可使用具有其他值的居住查找表。例如，另一居住查找表可仅包括与穿透值相关联的四个着色等级。具有与四个穿透深度相关联的四个着色等级的居住查找表的另一实例展示于图20中。

图12为展示图8的步骤800的进一步细节的图。在步骤805处，模块B开始。在步骤810处，可使用模块B来预测在t_i时在晴空条件下窗户处的辐照度。在t_i时的此晴空辐照度是基于建筑物的纬度坐标和经度坐标以及窗户定向(即，窗户面向的方向)加以预测。在步骤820处，预测在所有时间入射在窗户上的最大晴空辐照度。这些晴空辐照度预测值可使用如Radiance的开源软件计算出。

在步骤830处，窗户控制器450使用模块B来确定在所述时间将会透射穿过基准玻璃进入房间500中的辐照度的最大量(即，确定最大基准内部辐照度)。可使用来自步骤820的计算出的最大晴空辐照度以及来自配置文件的基准玻璃SHGC值来使用以下等式计算空间内部的最大辐照度：最大基准内部辐照度＝基准玻璃SHGC×最大晴空辐照度。

在步骤840处，窗户控制器450使用模块B来基于等式确定进入具有带有当前着色等级的窗户的房间500的内部辐照度。可使用来自步骤810的计算出的晴空辐照度和与当前着色等级相关联的SHGC值来使用以下等式计算内部辐照度的值：着色等级辐照度＝着色等级SHGC×晴空辐照度。

在一个实施方案中，可通过与模块A和B分开的太阳位置计算器执行步骤705、810和820中的一个或多个。太阳位置计算器是指确定太阳在特定未来时间的位置并且基于太阳在所述未来时间的位置做出预测性确定(例如，预测晴空辐照度)的逻辑。太阳位置计算器可执行本文中公开的方法的一个或多个步骤。太阳位置计算器可为主窗户控制器(例如，图17中描绘的主窗户控制器1402)的部件中的一个或多个所执行的预测性控制逻辑的一部分。例如，太阳位置计算器可为窗户控制器1410(如图17所示)所实现的图18所示预测性控制逻辑的一部分。

在步骤850处，窗户控制器450使用模块B来确定基于当前着色等级的内部辐照度是否小于或等于最大基准内部辐照度以及着色等级是否比来自A的着色等级深。如果确定为否，那么在步骤860处递增式地增加(加深)当前着色等级，并且在步骤840处重新计算内部辐照度。如果在步骤850处确定为是，那么模块B结束。

图13为展示图8的步骤900的进一步细节的图。在步骤905处，模块C开始。来自B的着色等级以及在时刻t_i的预测晴空辐照度是自模块B输入。基于来自外部传感器510的测量值将实时辐照度值输入至模块C。

在步骤910处，窗户控制器450使用模块C来计算穿过经着色为在晴空条件下来自B的着色等级的电致变色窗户505透射进入房间的辐照度。此计算出的内部辐照度可使用以下等式来确定：计算出的内部辐照度＝来自B的着色等级的SHGC×来自B的预测晴空辐照度。

在步骤920处，窗户控制器450使用模块C来找出适当着色等级，其中穿过具有此着色等级的窗户的实际辐照度(＝SR×着色等级SHGC)小于或等于穿过具有来自B的着色等级的窗户的辐照度(即，实际内部辐照度≤计算出的内部辐照度)。在一些情况下，模块逻辑由来自B的着色等级开始，并且递增式地增加着色等级，直到实际内部辐照度≤计算出的内部辐照度。模块C中所确定的着色等级是最终着色等级。可在着色指令中将此最终着色等级经由网络传输至电致变色窗户505中的电致变色装置。

图14为包括来自图7的区块620的另一实现方式的图。此图展示执行实施方案的模块A、B和C的方法。在这个方法中，针对单个时刻t_i基于建筑物的纬度坐标和经度坐标来计算太阳位置。在模块A中，基于窗户配置来计算穿透深度，所述窗户配置包括窗户的位置、窗户的尺寸、窗户的定向以及关于任何外部遮蔽的信息。模块A使用查找表来基于计算出的穿透和空间类型来确定来自A的着色等级。随后，来自A的着色等级被输入至模块B中。

使用如开源程序Radiance的程序来针对单个时刻t_i和针对所有时间的最大值基于窗户定向和建筑物的纬度坐标和经度坐标确定晴空辐照度。将基准玻璃SHGC和计算出的最大晴空辐照度输入至模块B中。模块B逐步增加模块A中计算出的着色等级，并且挑选内部辐照度小于或等于基准内部辐照度时的着色等级，其中：内部辐照度＝着色等级SHGC×晴空辐照度，并且基准内部辐照度＝基准SHGC×最大晴空辐照度。然而，当模块A计算出玻璃的最大着色时，模块B并不改变着色以使其更浅。随后，将B中计算出的着色等级输入至模块C中。也将预测的晴空辐照度输入至模块C中。

模块C使用以下等式计算具有带有来自B的着色等级的电致变色窗户505的房间中的内部辐照度：计算出的内部辐照度＝来自B的着色等级的SHGC×来自B的预测的晴空辐照度。随后，模块C找出满足如下条件的适当着色等级：所述适当着色等级实际内部辐照度小于或等于计算出的内部辐照度。实际内部辐照度是使用以下等式加以确定：实际内部辐照度＝SR×着色等级SHGC。模块C所确定的着色等级是发送至电致变色窗户505的着色指令中的最终着色等级。

IV.建筑物管理系统(BMS)

本文中描述的窗户控制器也适合于与BMS整合。BMS是安装在建筑物中的基于计算机的控制系统，所述系统监测并控制建筑物的机械设备和电气设备，如通风系统、照明系统、电力系统、电梯、防火系统以及安全系统。BMS由硬件(包括通过通信通道至一个或多个计算机的互连)和相关联的软件(用于根据由居住者和/或由建筑物管理者设定的偏好来维持建筑物中的状况)组成。例如，可使用局域网(如以太网)来实现BMS。软件可基于例如因特网协议和/或开放标准。软件的一个实例是来自Tridium公司(Richmond,Virginia)的软件。通常与BMS一起使用的一个通信协议是BACnet(建筑物自动化与控制网络)。

BMS最常见于大型建筑物中，并且通常至少用来控制建筑物内的环境。例如，BMS可控制建筑物内的温度、二氧化碳含量以及湿度。通常，存在受BMS控制的许多机械装置，如采暖器、空调、鼓风机、排气口等等。为了控制建筑物环境，BMS可在已定义的条件下打开并关闭这些各种装置。典型现代BMS的核心功能是为建筑物的居住者维持舒适的环境，同时使采暖和制冷成本/需求减至最小。因此，现代BMS不仅用来监测并控制，而且用来最优化各种系统间的协同作用，例如，以便节能并且降低建筑物运营成本。

在一些实施方案中，窗户控制器与BMS整合，其中窗户控制器被配置来控制一个或多个电致变色窗户505或其他可着色窗户。在一个实施方案中，一个或多个电致变色窗户包括至少一个全固态且无机电致变色装置。在一个实施方案中，一个或多个电致变色窗户仅仅包括全固态且无机的窗户。在一个实施方案中，电致变色窗户是多状态电致变色窗户，如2010年8月5日申请的且标题为“MultipaneElectrochromicWindows”的美国专利申请序号12/851,514中所描述。

图15描绘BMS1100的实施方案的示意图，所述BMS1100管理建筑物1101的多个系统，所述系统包括安全系统、采暖/通风/空气调节(HVAC)系统、建筑物照明装置、电力系统、电梯、防火系统等等。安全系统可包括磁卡出入、旋转式闸门、螺线管驱动的门锁、监控摄像机、防盗警报、金属检测器等。防火系统可包括火灾警报和包括水管控制的灭火系统。照明系统可包括内部照明装置、外部照明装置、紧急警告灯、紧急出口标志以及紧急楼层出口照明装置。电力系统可包括主要电源、备用发电机以及不间断电源(UPS)网。

另外，BMS1100管理主窗户控制器1102。在这个实例中，主窗户控制器1102被描绘为包括主网络控制器1103、中间网络控制器1105a和1105b以及端或叶控制器1110的窗户控制器分布式网络。端或叶控制器1110可类似于参考图4所描述的窗户控制器450。例如，主网络控制器1103可在BMS1100附近，并且建筑物1101的每个楼层可具有一个或多个中间网络控制器1105a和1105b，而建筑物的每个窗户具有其自己的端控制器1110。在这个实例中，控制器1110中的每一个控制建筑物1101的具体电致变色窗户。

控制器1110中的每一个可位于与其所控制的电致变色窗户分开的位置，或整合至所述电致变色窗户中。为了简洁起见，仅仅将建筑物1101的10个电致变色窗户描绘为受主窗户控制器1102控制。在典型设定中，建筑物中可能存在受主窗户控制器1102控制的大量电致变色窗户。主窗户控制器1102不必为窗户控制器分布式网络。例如，控制单个电致变色窗户的功能的单个端控制器也落在本文中公开的实施方案的范围内，如上所述。在适当时，以下更详细地并且关于图15来描述将如本文中所描述的电致变色窗户控制器与BMS合并的优点和特征。

所公开实施方案的一个方面为，包括如本文中所描述的多用途电致变色窗户控制器的BMS。通过并入来自电致变色窗户控制器的反馈，BMS可提供例如增强的：1)环境控制；2)能量节省；3)安全性；4)控制选项灵活性；5)其他系统的改进的可靠性和可用寿命(由于对其依赖较少且因此其维护较少)；6)信息可用性和诊断；7)对职员的有效使用，以及这些情况的各种组合，因为可自动控制电致变色窗户。

在一些实施方案中，可能不存在BMS，或可能存在BMS但其可不与主网络控制器通信或不与主网络控制器进行高阶通信。在一些实施方案中，主网络控制器可提供例如增强的：1)环境控制；2)能量节省；3)控制选项灵活性；4)其他系统的改良的可靠性以及使用寿命(由于对其依赖较少且因此其维护较少)；5)信息可用性和诊断；6)对职员的有效使用，以及这些情况的各种组合，因为可自动控制电致变色窗户。在这些实施方案中，对BMS的维护将不中断对电致变色窗户的控制。

图16描绘用于建筑物的建筑物网络1200的实施方案的框图。如上文所指出，网络1200可以采用任何数目种不同的通信协议，包括BACnet。如图所示，建筑物网络1200包括主网络控制器1205、照明控制面板1210、建筑物管理系统(BMS)1215、安全控制系统1220以及用户控制台1225。建筑物中的这些不同控制器和系统可用来自建筑物中的HVAC系统1230、灯1235、安全性传感器1240、门锁1245、摄像机1250以及可着色窗户1255接收输入和/或对其进行控制。

主网络控制器1205可以与参考图15所描述的主网络控制器1103类似的方式来起作用。照明控制面板1210可包括用来控制内部照明装置、外部照明装置、紧急警告灯、紧急出口标志和紧急楼层出口照明装置的电路。照明控制面板1210也可包括在建筑物的房间中的居住传感器。BMS1215可包括自从网络1200的其他系统和控制器接收数据并且向其发布命令的计算机服务器。例如，BMS1215可自主网络控制器1205、照明控制面板1210以及安全控制系统1220中的每一个接收数据并且向其发布命令。安全控制系统1220可包括磁卡出入、旋转式闸门、螺线管驱动的门锁、监控摄像机、防盗警报、金属检测器等。用户控制台1225可以是计算机终端，建筑物管理者可使用所述计算机终端来调度建筑物的不同系统的操作，对所述系统进行控制、监测、最优化和故障检修。来自Tridium公司的软件可产生来自不同系统的数据的视觉表示以用于用户控制台1225。

不同控制装置中的每一个可控制各别装置/设备。主网络控制器1205控制窗户1255。照明控制面板1210控制灯1235。BMS1215可控制HVAC1230。安全控制系统1220控制安全性传感器1240、门锁1245以及摄像机1250。可在所有不同的装置/设备与作为建筑物网络1200的一部分的控制器之间交换和/或共享数据。

在一些情况下，BMS1100或建筑物网络1200的系统可根据每天、每月、每季度或每年的时间表来运行。例如，照明控制系统、窗户控制系统、HVAC以及安全系统可按24小时时间表来运行，所述24小时时间表考虑了当人们在工作日期间处于建筑物中时。在夜间，建筑物可以进入能量节省模式，并且在日间，系统可以使得建筑物的能量消耗减至最小同时提供居住者舒适性的方式来操作。作为另一实例，系统可在假期关闭或进入能量节省模式。

调度信息可与地理信息组合。地理信息可包括建筑物的纬度和经度。地理信息也可包括关于建筑物每一侧所面向的方向的信息。使用这个信息，可以不同的方式控制建筑物的不同侧上的不同房间。例如，在冬天，针对建筑物的面向东的房间，窗户控制器可命令窗户在早晨没有着色，以使得房间由于照射在房间中的日光而变温暖，并且照明控制面板可由于来自日光的照明而命令灯变暗。面向西的窗户在早晨可受房间的居住者控制，因为西侧的窗户的着色可能不影响能量节省。然而，面向东的窗户和面向西的窗户的操作模式可在晚间切换(例如，当太阳落下时，面向西的窗户未着色，以允许日光进入以用于采暖和照明两者)。

以下描述建筑物(例如像图15中的建筑物1101)的实例，其包括建筑物网络或BMS、用于建筑物的外部窗户的可着色窗户(即，将建筑物内部与建筑物外部分开的窗户)以及若干不同的传感器。来自建筑物的外部窗户的光通常会影响建筑物中距窗户约20英尺或约30英尺的内部照明装置。即，建筑物中距外部窗户超过约20英尺或约30英尺的空间几乎不接收来自外部窗户的光。建筑物中远离外部窗户的这类空间是由建筑物的照明系统来照明。

另外，建筑物内的温度可能受外部光和/或外部温度影响。例如，在冷天，并且在建筑物由采暖系统供热的情况下，更靠近门和/或窗户的房间将比建筑物的内部区域更快损失热量并且比内部区域更冷。

对于外部传感器来说，建筑物可包括位于建筑物的屋顶上的外部传感器。或者，建筑物可包括与每个外部窗户(例如，如关于图5所述，房间500)相关联的外部传感器，或可包括位于建筑物的每一侧的外部传感器。位于建筑物的每一侧的外部传感器可随太阳在一天中位置的改变而追踪建筑物的一侧上的辐照度。

关于参考图7、图8、图9、图12、图13和图14所描述的方法，当窗户控制器被整合至建筑物网络或BMS中时，来自外部传感器510的输出可被输入至BMS的网络并且被提供为局部窗户控制器450的输入。例如，在一些实施方案中，接收来自任何两个或更多个传感器的输出信号。在一些实施方案中，仅仅接收一个输出信号，并且在一些其他实施方案中，接收三个、四个、五个或更多个输出。可经由建筑物网络或BMS接收这些输出信号。

在一些实施方案中，所接收的输出信号包括指示建筑物内的采暖系统、制冷系统和/或照明装置的能量消耗或功率消耗的信号。例如，可监测建筑物内的采暖系统、制冷系统和/或照明装置的能量消耗或功率消耗以提供指示能量消耗或功率消耗的信号。装置可与建筑物的电路和/或布线对接或附接至所述电路和/或布线以实现这种监测。或者，可在建筑物中安装电力系统，使得可监测用于建筑物内的各别房间或建筑物内的一组房间的采暖系统、制冷系统和/或照明装置所消耗的功率。

可提供着色指令以将可着色窗户的着色变为所确定的着色等级。例如，参考图15，此可包括主网络控制器1103向一个或多个中间网络控制器1105a和1105b发布命令，所述中间网络控制器1105a和1105b又向控制建筑物的每个窗户的端控制器1110发布命令。端控制器1100可将电压和/或电流施加至窗户，以促成着色依照指令改变。

在一些实施方案中，包括电致变色窗户和BMS的建筑物可参与或加入提供电力给建筑物的一个或多个公用设施所运行的需求响应程序。所述程序可为如下程序：当预期有峰值负荷出现时，降低建筑物的能量消耗。公用设施可在预期峰值负荷出现之前发送出警告信号。例如，可在预期峰值负荷出现的前一天、早晨、或约一个小时前发送警告。例如，在制冷系统/空调从公用设施汲取大量电力的炎热夏天，可预期会发生峰值负荷出现。警告信号可由建筑物的BMS或由被配置来控制建筑物中的电致变色窗户的窗户控制器接收。这个警告信号可以是脱离如图7所示的模块A、B和C的超控机制。BMS随后可命令窗户控制器将电致变色窗户505中的适当电致变色装置转变为深色的着色等级，其有助于降低在预期峰值负荷时的时间上建筑物中的制冷系统的电力汲取。

在一些实施方案中，用于建筑物的外部窗户的可着色窗户(即，将建筑物内部与建筑物外部分开的窗户)可分成区，其中以类似的方式命令在一区中的可着色窗户。例如，位于建筑物的不同楼层或建筑物的不同侧上的各组电致变色窗户可位于不同的区中。例如，在建筑物的第一楼层上，所有面向东的电致变色窗户可位于区1中，所有面向南的电致变色窗户可位于区2中，所有面向西的电致变色窗户可位于区3中，并且所有面向北的电致变色窗户可位于区4中。作为另一实例，在建筑物的第一楼层上的所有电致变色窗户可位于区1中，在第二楼层上的所有电致变色窗户可位于区2中，并且在第三楼层上的所有电致变色窗户可位于区3中。作为又一实例，所有面向东的电致变色窗户可位于区1中，所有面向南的电致变色窗户可位于区2中，所有面向西的电致变色窗户可位于区3中，所有面向北的电致变色窗户可位于区4中。作为又一实例，在一个楼层上的面向东的电致变色窗户可划分成不同的区。在建筑物的相同侧和/或不同侧和/或不同楼层上的任何数量的可着色窗户可分配给一个区。

在一些实施方案中，区中的电致变色窗户可受相同窗户控制器控制。在一些其他实施方案中，区中的电致变色窗户可受不同窗户控制器控制，但窗户控制器全部可接收来自传感器的相同输出信号并且使用相同函数或查找表来确定在区中的窗户的着色等级。

在一些实施方案中，区中的电致变色窗户可受接收来自透射率传感器的输出信号的一个或多个窗户控制器控制。在一些实施方案中，透射率传感器可安装在区中的窗户附近。例如，透射率传感器可安装在所述区中所包括的包括IGU的框架中或上(例如，安装在框架的竖框、水平框中或上)。在一些其他实施方案中，在包括位于建筑物的单侧上的窗户的区中的电致变色窗户可受接收来自透射率传感器的输出信号的一个或多个窗户控制器控制。

在一些实施方案中，传感器(例如，光电传感器)可向窗户控制器提供输出信号以控制第一区(例如，主控制区)的电致变色窗户505。窗户控制器也可以与第一区相同的方式控制第二区(例如，从控制区)中的电致变色窗户505。在一些其他实施方案中，另一窗户控制器可以与第一区相同的方式控制第二区中的电致变色窗户505。

在一些实施方案中，建筑物管理者、第二区中的房间的居住者或其他人可手动命令(例如，使用着色或清除命令或来自BMS的用户控制台的命令)第二区(即，从控制区)中的电致变色窗户进入如有色状态(等级)或透明状态的着色等级。在一些实施方案中，当用这种手动命令超控在第二区中的窗户的着色等级时，第一区(即，主控制区)中的电致变色窗户保持受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。第二区可保持处于手动命令模式一段时间，并且随后恢复成受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。例如，在接收超控命令后，第二区可保持处于手动模式一个小时，并且随后可恢复成受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。

在一些实施方案中，建筑物管理者、第一区中的房间的居住者或其他人可手动命令(例如，使用着色命令或来自BMS的用户控制台的命令)第一区(即，主控制区)中的窗户进入如有色状态或透明状态的着色等级。在一些实施方案中，当用这种手动命令超控在第一区中的窗户的着色等级时，第二区(即，从控制区)中的电致变色窗户保持受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。第一区可保持处于手动命令模式一段时间，并且随后恢复成受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。例如，在接收超控命令后，第一区可保持处于手动模式一个小时，并且随后可恢复成受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。在一些其他实施方案中，在第二区中的电致变色窗户可保持在当接收到针对第一区的手动超控时其所处的着色等级。第一区可保持处于手动命令模式一段时间，并且随后第一区和第二区可恢复成受控于接收来自透射率传感器的输出的窗户控制器。

无论窗户控制器是独立窗户控制器还是与建筑物网络对接，本文描述的控制可着色窗户的任何方法均可用来控制可着色窗户的着色。

无线或有线通信

在一些实施方案中，本文中描述的窗户控制器包括用于在窗户控制器、传感器与单独通信节点之间的有线或无线通信的部件。无线或有线通信可利用直接与窗户控制器对接的通信界面来完成。这种界面可为微处理器本身所具有的，或可经由实现这些功能的额外电路来提供。

用于无线通信的单独通信节点可例如为：另一无线窗户控制器；端、中间或主窗户控制器；远程控制装置；或BMS。无线通信在窗户控制器中用于以下操作中的至少一个：编程和/或操作电致变色窗户505；从本文中描述的各种传感器和协议收集来自EC窗户505的数据；以及使用电致变色窗户505作为无线通信的中继点。从电致变色窗户505收集的数据也可包括计数数据，如EC装置已激活的次数、EC装置随时间的效率等等。以下更详细地描述这些无线通信特征。

在一个实施方案中，无线通信用来例如经由红外(IR)信号和/或射频(RF)信号操作相关联的电致变色窗户505。在某些实施方案中，控制器将包括无线协议芯片，如蓝牙、EnOcean、WiFi、Zigbee等等。窗户控制器也可具有经由网络来进行的无线通信。对窗户控制器的输入可由终端用户在墙壁开关处直接或经由无线通信来手动输入，或所述输入可以来自建筑物的BMS，电致变色窗户为所述建筑物的部件。

在一个实施方案中，当窗户控制器是控制器分布式网络的一部分时，无线通信用来经由控制器分布式网络来向并且从多个电致变色窗户中的每一个传输数据，每个电致变色窗户具有无线通信部件。例如，再次参考图15，主网络控制器1103与中间网络控制器1105a和1105b中的每一个无线通信，中间网络控制器1105a和1105b又与端控制器1110无线通信，每个端控制器与电致变色窗户相关联。主网络控制器1103也可与BMS1100无线通信。在一个实施方案中，窗户控制器中的至少一个阶层的通信是无线执行的。

在一些实施方案中，在窗户控制器分布式网络中使用超过一种无线通信模式。例如，主窗户控制器可经由WiFi或Zigbee与中间控制器无线通信，而中间控制器经由蓝牙、Zigbee、EnOcean或其他协议与端控制器通信。在另一实例中，窗户控制器具有冗余的无线通信系统以供终端用户灵活选择无线通信。

例如在主和/或中间窗户控制器与端窗户控制器之间的无线通信提供了避免安装硬通信线路的优点。对窗户控制器与BMS之间的无线通信，也是如此。在一个方面中，起这些作用的无线通信可用于至和自电致变色窗户的数据传送，用于操作窗户并且向例如BMS提供数据以在建筑物中最优化环境和能量节省。窗户位置数据和来自传感器的反馈协同用于这种最优化。例如，粒度等级(逐个窗户)微气候信息被反馈至BMS，以便最优化建筑物中的各种环境。

VI.用于控制可着色窗户的功能的系统的实例

图17为根据实施方案的用于控制建筑物(例如，图15中展示的建筑物1101)的一个或多个可着色窗户的功能(例如，转变为不同的着色等级)的系统1400的部件的框图。系统1400可为BMS(例如，图15中展示的BMS1100)所管理的系统中的一个，或可独立于BMS来操作。

系统1400包括主窗户控制器1402，所述主窗户控制器1402可向可着色窗户发送控制信号以控制其功能。系统1400也包括与主窗户控制器1402电子通信的网络1410。预测性控制逻辑、用于控制可着色窗户的功能的其他控制逻辑和指令和/或传感器数据可经由网络1410传达给主窗户控制器1402。网络1410可为有线或无线网络(例如，云端网络)。在一个实施方案中，网络1410可与BMS通信以允许BMS经由网络1410将用于控制可着色窗户的指令发送至建筑物中的可着色窗户。

系统1400也包括可着色窗户(未展示)的EC装置400和墙壁开关1490，两者都与主窗户控制器1402电子通信。在这个所示出实例中，主窗户控制器1402可向EC装置400发送控制信号以控制具有EC装置400的可着色窗户的着色等级。每个墙壁开关1490也与EC装置400和主窗户控制器1402通信。终端用户(例如，具有可着色窗户的房间的居住者)可使用墙壁开关1490来控制具有EC装置400的可着色窗户的着色等级以及其他功能。

在图17中，主窗户控制器1402被描绘为窗户控制器分布式网络，其包括主网络控制器1403、与主网络控制器1403通信的多个中间网络控制器1405以及多个端或叶窗户控制器1410。每多个端或叶窗户控制器1410与单个中间网络控制器1405通信。虽然将主窗户控制器1402示出为窗户控制器分布式网络，但在其他实施方案中，主窗户控制器1402也可为控制单个可着色窗户的功能的单个窗户控制器。图17中的系统1400的部件在一些方面可类似于参考图15所描绘的部件。例如，主网络控制器1403可类似于主网络控制器1103，并且中间网络控制器1405可类似于中间网络控制器1105。图17中的分布式网络中的窗户控制器中的每一个可包括处理器(例如，微处理器)和与处理器电通信的计算机可读介质。

在图17中，每个叶或端窗户控制器1410与单个可着色窗户的EC装置400通信以控制建筑物中的所述可着色窗户的着色等级。在IGU的情况下，叶或端窗户控制器1410可与IGU的多个薄片上的EC装置400通信以控制IGU的着色等级。在其他实施方案中，每个叶或端窗户控制器1410可与多个可着色窗户通信。叶或端窗户控制器1410可整合至可着色窗户中，或可与其所控制的可着色窗户分开。图17中的叶和端窗户控制器1410可类似于图15中的端或叶控制器1110，和/或也可类似于参考图4所描述的窗户控制器450。

每个墙壁开关1490可由终端用户(例如，房间的居住者)操作以控制与墙壁开关1490通信的可着色窗户的着色等级和其他功能。终端用户可以操作墙壁开关1490以向相关联的可着色窗户中的EC装置400传达控制信号。在一些情况下，来自墙壁开关1490的这些信号可超控来自主窗户控制器1402的信号。在其他情况(例如，较高需求情况)下，来自主窗户控制器1402的信号可超控来自墙壁开关1490的控制信号。每个墙壁开关1490也与叶或端窗户控制器1410通信以将关于自墙壁开关1490发送的控制信号的信息(例如，时间、日期、所请求着色等级等等)发送回至主窗户控制器1402。在一些情况下，可手动操作墙壁开关1490。在其他情况下，终端用户可使用远程装置(例如，手机、平板计算机等)来无线地控制墙壁开关1490，所述远程装置发送具有控制信号的无线通信(例如，使用红外(IR)信号和/或射频(RF)信号)。在一些情况下，墙壁开关1490可包括无线协议芯片，如蓝牙、EnOcean、WiFi、Zigbee等等。虽然图17中描绘的墙壁开关1490位于墙壁上，但系统1400的其他实施方案可具有位于房间中其他位置的开关。

VII.预测性控制逻辑的另一实例

图18为描绘根据实施方案的用于控制建筑物的不同区中的一个或多个可着色窗户(例如，电致变色窗户)的着色等级的方法的预测性控制逻辑的框图。此逻辑在未来时间做出预测性确定，所述确定考虑了可着色窗户中的EC装置400的转变时间。此预测性控制逻辑可由参考图17所描述的系统1400的部件或由其他所公开实施方案的系统的部件采用。在所示出实例中，预测性控制逻辑的一部分由窗户控制器1410执行，另一部分由网络控制器1408执行，并且在模块11406中的逻辑由与窗户控制器1410和网络控制器1408分开的部件执行。或者，模块11406可为可能或可能不载入至窗户控制器1410上的单独逻辑。

在图18中，预测性控制逻辑的由窗户控制器1410和模块11406采用的部分由BMS1407管理。BMS1407可类似于参考图15所描述的BMS1100。BMS1407经由BACnet界面1408与窗户控制器1410电子通信。在其他实施方案中，可以使用其他通信协议。虽然在图18中未展示，但模块11406也经由BACnet界面1408与BMS1407通信。在其他实施方案中，图18中描绘的预测性控制逻辑可独立于BMS来操作。

网络控制器1408自一个或多个传感器(例如，外部光传感器)接收传感器读数，并且也可将传感器读数转换成W/m²。网络控制器1408经由CANbus或CANOpen协议与窗户控制器1410电子通信。网络控制器1408将转换后的传感器读数传达给窗户控制器1410。网络控制器1408可类似于图17的中间网络控制器1405或主网络控制器1403。

在图18中，预测性控制逻辑的由窗户控制器1410采用的部分包括主调度程序1502。主调度程序1502包括允许用户(例如，建筑物管理者)准备能够在不同当天时间和/或日期使用不同类型的控制程序的时间表的逻辑。控制程序中的每一个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。一种类型的控制程序仅仅是纯状态。纯状态是指在某时间段期间无论其他条件如何均固定的特定着色等级(例如，透射率＝40％)。例如，建筑物管理者可规定每天下午3点之后对窗户进行清洁。作为另一实例，建筑物管理者可规定针对在每天下午8点至第二天早上6点的时间之间的时间段的纯状态。在其他当天时间，可采用不同类型的控制程序，例如，采用高得多的复杂程度的控制程序。一种类型的控制程序提供较高复杂程度。例如，这种类型的高度复杂控制程序包括参考图18所描述的预测性控制逻辑，并且可包括模块11406的逻辑模块A、B和C中的一个或多个的实现方式。作为另一实例，这种类型的另一高度复杂控制程序包括参考图18所描述的预测性控制逻辑，并且可包括模块11406的逻辑模块A、B和C中的一个或多个以及稍后在此部分VII中描述的模块D的实现方式。作为另一实例，这种类型的另一高度复杂控制程序为参考图7所描述的预测性控制逻辑，并且包括参考图8、图9和图12所描述的逻辑模块A、B和C的全多模块实现方式。在这个实例中，预测性控制逻辑在模块C中使用传感器反馈且在模块A和B中使用太阳信息。高度复杂控制程序的另一实例是参考图7所描述的预测性控制逻辑，其具有参考图8、图9和图12所描述的逻辑模块A、B和C中的一个或两个的部分逻辑模块实现方式。另一类型的控制程序是依赖来自一个或多个传感器(例如，光电传感器)的反馈且无论太阳位置如何均相应地调整着色等级的阈值控制程序。使用主调度程序1502的技术优点中的一个为，用户可选择并调度用来确定着色等级的控制程序(方法)。

主调度程序1502根据用日期和基于一天24小时的当天时间表示的时间来运行时间表中的控制程序。主调度程序1502可确定用日历日期和/或基于一周7天(其中有五个工作日(星期一至星期五)和两个休息日(星期六和星期天))的星期几表示的日期。主调度程序1502也可确定某些天是否为假日。主调度程序1502可基于可着色窗户的位置(所述位置由位点数据1506确定)来针对日光节约时间自动调整当天时间。

在一个实施方案中，主调度程序1502可使用单独的假日时间表。用户可能已经确定在假日时间表期间要使用哪个(哪些)控制程序。用户可确定假日时间表中将包括哪些天。主调度程序1502可复制用户所设定的基本时间表，并且允许用户针对假日时间表中的假日做出修改。

当准备主调度程序1502所采用的时间表时，用户可选择建筑物的一个或多个区(区选择)，将在所述一个或多个区中采用所选程序。每个区包括一个或多个可着色窗户。在一些情况下，区可为与空间类型(例如，在特定位置具有桌子的办公室、会议室等等)相关联的区域，或可与多个空间类型相关联。例如，用户可选择具有办公室的区1，以便：1)星期一至星期五：在工作日期间，在早上8点供热至70度，并且在下午3点打开空调以保持办公室中的温度为80度，且随后在下午5点关闭所有空调和采暖；以及2)(星期六和星期天)关闭采暖和空调。作为另一实例，用户可设定具有会议室的区2来运行图18的预测性控制逻辑，其包括使用所有逻辑模块A、B和C的模块1的全模块实现方式。在另一实例中，用户可选择具有会议室的区1自早上8点至下午3点运行模块1并且在下午3点之后运行阈值程序或纯状态。在其他情况下，区可为整个建筑物，或可为建筑物中的一个或多个窗户。

当利用可使用传感器输入的程序来准备时间表时，用户可能也能够选择在所述程序中使用的所述一个或多个传感器。例如，用户可选择位于屋顶上的传感器，或位于可着色窗户附近或可着色窗户上的传感器。作为另一实例，用户可选择特定传感器的ID值。

预测性控制逻辑的由窗户控制器1410采用的部分也包括与主调度程序1502电子通信的用户界面1504。用户界面1504也与位点数据1506、区/群组数据1508以及传感逻辑1516通信。用户可使用用户界面1504输入其时间表信息以准备时间表(产生新的时间表或修改现有时间表)。用户界面1504可包括输入装置，如小键盘、触控板、键盘等等。用户界面1504也可包括用来输出关于时间表的信息并且提供用于设定时间表的可选择选项的显示。用户界面1504与处理器(例如，微处理器)电子通信，所述处理器与计算机可读介质(CRM)电子通信。处理器和CRM都是窗户控制器1410的部件。主调度程序1502和预测性控制逻辑的其他部件中的逻辑可存储在窗户控制器1410的计算机可读介质上。

用户可使用用户界面1504来输入其位点数据1506和区/群组数据1508。位点数据1506包括纬度、经度以及建筑物的位置的GMT时差。区/群组数据包括建筑物的每个区中的一个或多个可着色窗户的位置、尺寸(例如，窗户宽度、窗户高度、窗台宽度等等)、定向(例如，窗户倾斜度)、外部遮蔽(例如，窗檐深度、窗户上方的窗檐位置、左/右鳍片侧尺寸、左/右鳍片深度等等)、基准玻璃SHGC以及居住查找表。在图18中，位点数据1506和区/群组数据1508为静态信息(即，不被预测性控制逻辑的部件改变的信息)。在其他实施方案中，可快速产生此数据。位点数据1506和区/群组数据1508可存储在窗户控制器1410的计算机可读介质上。

当准备(或修改)时间表时，用户选择主调度程序1502将要在建筑物的每个区中在不同时间段运行的控制程序。在一些情况下，用户可能能够自多个控制程序中选择。在一这种情况下，用户可通过从显示于用户界面1405上的所有控制程序的列表(例如，菜单)选择控制程序来准备时间表。在其他情况下，用户可能仅可从所有控制程序的列表获得有限的选项。例如，用户可能仅仅已进行支付来使用两个控制程序。在这个实例中，用户将仅仅能够选择用户已进行支付的两个控制程序中的一个。

用户界面1405的实例展示于图19中。在所示出实例中，用户界面1405呈用于输入时间表信息的表的形式，所述时间表信息用来产生或改变主调度程序1502所采用的时间表。例如，用户可通过输入开始时间和结束时间来将时间段输入至所述表中。用户也可选择程序所使用的传感器。用户也可输入位点数据1506和区/群组数据1508。用户也可通过选择“太阳穿透查找”来选择将要使用的居住查找表。

返回至图18，预测性控制逻辑的由窗户控制器1410采用的部分也包括当天时间(预见)逻辑1510。当天时间(预见)逻辑1510确定预测性控制逻辑用来做出其预测性确定的未来时间。这个未来时间考虑了可着色窗户中的EC装置400的着色等级转变所需要的时间。通过使用考虑了转变时间的时间，预测性控制逻辑可预测适合于未来时间的着色等级，在所述时间，EC装置400将在接收控制信号之后有时间转变为所述着色等级。当天时间部分1510可基于来自区/群组数据的关于代表性窗户的信息(例如，窗户尺寸等)估计代表性窗户中的EC装置的转变时间。当天时间逻辑1510随后可基于转变时间和当前时间来确定未来时间。例如，未来时间可等于或大于当前时间加上转变时间。

区/群组数据包括关于每个区的代表性窗户的信息。在一种情况下，代表性窗户可为所述区中的窗户中的一个。在另一情况下，代表性窗户可为具有平均特性的窗户(例如，平均尺寸)，所述平均特性是基于对来自所述区中的所有窗户的所有特性求平均值。

窗户控制器1410所采用的预测性控制逻辑也包括太阳位置计算器1512。太阳位置计算器1512包括确定在某个时刻的太阳位置、太阳方位角和太阳高度角的逻辑。在图18中，太阳位置计算器1512基于自当天时间逻辑1510接收的未来时刻做出其确定。太阳位置计算器1512与当天时间部分1510和位点数据1506通信以接收未来时间、建筑物的纬度坐标和经度坐标以及进行其计算(如太阳位置计算)可能需要的其他信息。太阳位置计算器1512也可基于计算出的太阳位置来执行一个或多个确定。在一个实施方案中，太阳位置计算器1512可计算晴空辐照度或自模块11406的模块A、B和C做出其他确定。

窗户控制器1410所采用的控制逻辑也包括调度逻辑1518，所述调度逻辑1518与传感逻辑1516、用户界面1405、太阳位置计算器1512以及模块11406通信。调度逻辑1518包括确定是使用从模块11406经由智能逻辑1520传递而来的着色等级还是使用基于其他考虑因素的另一着色等级的逻辑。例如，由于日出时间和日落时间在整年中会改变，因此用户可能并不希望重新编程时间表以考虑这些改变。调度逻辑1518可使用来自太阳位置计算器1512的日出时间和日落时间来设定日出前和日落后的适当着色等级，而不要求用户针对这些改变时间来重新编程时间表。例如，调度逻辑1508可确定：根据自太阳位置计算器1512接收的日出时间，太阳尚未升起，且应使用日出前的着色等级而非自模块11406传递而来的着色等级。调度逻辑1518所确定的着色等级被传递至传感逻辑1516。

传感逻辑1516与超控逻辑1514、调度逻辑1518以及用户界面1405通信。传感逻辑1516包括确定是使用自调度逻辑1516传递而来的着色等级还是使用基于经由BACnet界面1408自一个或多个传感器接收的传感器数据的另一着色等级的逻辑。使用上一段中的实例，如果调度逻辑1518确定太阳尚未升起且传递日出前的着色等级并且传感器数据表明太阳实际已经升起，那么传感逻辑1516将使用自模块11406经由调度逻辑1518传递而来的着色等级。传感逻辑1516所确定的着色等级被传递至超控逻辑1514。

BMS1407和网络控制器1408也与需求响应(例如，公用设施公司)电子通信，以接收传达对高需求(或峰值负荷)超控的需要的信号。响应于从需求响应接收到这些信号，BMS1407和/或网络控制器1408可经由BACnet界面1408向超控逻辑1514发送指令，所述超控逻辑1514将会处理来自需求响应的超控信息。超控逻辑1514经由BACnet界面1408与BMS1407和网络控制器1408通信，并且也与传感逻辑1516通信。

超控逻辑1514允许某些类型的超控脱离预测性控制逻辑并且基于另一考虑因素来使用超控着色等级。可脱离预测性控制逻辑的超控类型的一些实例包括高需求(或峰值负荷)超控、手动超控、空房超控等等。高需求(或峰值负荷)超控定义来自需求响应的着色等级。对于手动超控来说，终端用户可手动地或经由远程装置在墙壁开关1490(如图17所示)处输入超控值。空房超控定义基于空房(即，房间中无居住者)的超控值。在这种情况下，传感逻辑1516可从传感器(例如，运动传感器)接收指示房间空着的传感器数据，并且传感逻辑1516可确定超控值并且将超控值中继传递至超控逻辑1514。超控逻辑1514可接收超控值，并且确定是使用所述超控值还是使用另一值，如从具有较高优先级的来源(即，需求响应)接收到的另一超控值。在一些情况下，超控逻辑1514可通过与参考图7所描述的超控步骤630、640和650类似的步骤来操作。

窗户控制器1410所采用的控制逻辑也包括智能逻辑1520，所述智能逻辑1520可关闭模块A1550、模块B1558和模块C1560中的一个或多个。在一种情况下，智能逻辑1520可用来在用户未对一个或多个模块进行支付的情况下关闭所述模块。智能逻辑1520可阻止使用某些更复杂的特征，如模块A中进行的穿透计算。在这类情况下，使用使太阳计算器信息“短路”的基本逻辑，并且使用所述信息可能在一个或多个传感器的辅助下来计算着色等级。来自基本逻辑的此着色等级被传达至调度逻辑1518。

智能逻辑1520可通过转移窗户控制器1410与模块11406之间的某些通信来关闭模块(模块A1550、模块B1558和模块C1560)中的一个或多个。例如，在太阳位置计算器1512与模块A1550之间的通信通过智能逻辑1520，并且可被智能逻辑1520转移至调度逻辑1518以关闭模块A1550、模块B1558和模块C1560。作为另一实例，1552处的自模块A的着色等级至1554处的晴空辐照度计算的通信通过智能逻辑1520可并且可改为被转移至调度逻辑1518以关闭模块B1558和模块C1560。在又一实例中，1558处自模块B的着色等级至模块C1560的通信通过智能逻辑1520，并且可被转移至调度逻辑1518以关闭模块C1560。

模块11406包括确定着色等级并将其传回至窗户控制器1410的调度逻辑1518的逻辑。所述逻辑预测将适合于由当天时间部分1510提供的未来时间的着色等级。所述着色等级是针对与时间表中的每个区相关联的代表性可着色窗户加以确定。

在图18中，模块11406包括模块A1550、模块B1558和模块C1560，这些模块可具有在一些方面与在参考图8、图9、图12和图13所描述的模块A、B和C中执行的步骤类似的一些步骤。在另一实施方案中，模块11406可由参考图8、图9、图12和图13所描述的模块A、B和C组成。在又一实施方案中，模块11406可由参考图14所描述的模块A、B和C组成。

在图18中，模块A1550确定穿过代表性可着色窗户的穿透深度。模块A1550所预测的穿透深度是在未来时间的穿透深度。模块A1550基于自太阳位置计算器1512接收的所确定太阳位置(即，太阳方位角和太阳高度角)并且基于从区/群组数据1508检索的代表性可着色窗户的位置、受光角度、窗户的尺寸、窗户的定向(即，面向方向)以及任何外部遮蔽的细节来计算出穿透深度。

模块A1550随后确定将针对计算出的穿透深度提供居住者舒适性的着色等级。模块A1550使用自区/群组数据1508检索的居住查找表来针对与代表性可着色窗户相关联的空间类型、计算出的穿透深度以及窗户的受光角度确定所需的着色等级。模块A1550在步骤1552处输出着色等级。

在逻辑1554中，针对所有时间预测入射于代表性可着色窗户上的最大晴空辐照度。也基于来自位点数据1506和区/群组数据1508的建筑物的纬度坐标和经度坐标以及代表性窗户定向(即，窗户面向的方向)来预测未来时间的晴空辐照度。在其他实施方案中，这些晴空辐照度计算可由太阳位置计算器1512执行。

模块B1556随后经由递增式地增加着色等级来计算新着色等级。在这些递增步骤中的每一个处，使用以下等式确定基于新着色等级的房间中的内部辐照度：内部辐照度＝着色等级SHGC×晴空辐照度。模块B选择内部辐照度小于或等于基准内部辐照度(基准SHGC×最大晴空辐照度)时的着色等级，并且所述着色等级不浅于来自A的着色等级。模块B1556输出来自B的所选着色等级。根据来自B的着色等级，逻辑1558计算外部辐照度以及计算出的晴空辐照度。

模块C1560确定辐照度的传感器读数是否小于晴空辐照度。如果确定结果为是，那么使所计算的着色等级递增式地更浅(更为透明)，直到值匹配或小于计算为传感器读数×着色等级SHGC的着色等级，但不超过来自B的基准内部辐照度。如果确定结果为否，那么在递增步骤中使所计算的着色等级更深，如模块B1556中所进行的。模块C输出着色等级。逻辑1562确定来自模块C的着色等级为最终着色等级，并且将此最终着色等级(来自模块C的着色等级)传回至窗户控制器1410的调度逻辑1518。

在一个方面中，模块11406也可包括第四模块D，所述第四模块D可预测周围环境对穿过区中的可着色窗户的日光的强度和方向的影响。例如，相邻建筑物或其他结构可遮蔽建筑物并且阻挡一些光穿过窗户。作为另一实例，来自相邻建筑物的反射表面(例如，具有雪、水等的表面)或在建筑物周围的环境中的其他表面可将光反射至可着色窗户中。这个反射光可增加进入可着色窗户中的光的强度并且在居住者空间中造成眩光。取决于模块D所预测的日光的强度和方向的值，模块D可修改由模块A、B和C确定的着色等级，或可修改来自模块A、B和C的某些确定，如区/群组数据中的代表性窗户的穿透深度计算或受光角度。

在一些情况下，可进行位点研究来确定在建筑物周围的环境，和/或可使用一个或多个传感器来确定周围环境的影响。来自位点研究的信息可为基于预测一时间段(例如，一年)内的反射和遮蔽(周围)影响的静态信息，或可为可在周期性基础上或其他计时基础上加以更新的动态信息。在一种情况下，模块D可使用位点研究来修改自区/群组数据检索的每个区的代表性窗户的标准受光角度和相关联的θ₁和θ₂(展示于图20中)。模块D可将关于代表性窗户的这个修改后的信息传达至预测性控制逻辑的其他模块。模块D用来确定周围环境的影响的一个或多个传感器可为与其他模块(例如，模块C)所使用的传感器相同的传感器，或可为不同的传感器。这些传感器可经特定设计来为模块D确定周围环境的影响。

为了操作图18中展示的预测性控制逻辑，用户首先利用时间和日期、区、传感器以及所使用程序的细节来准备时间表。或者，可提供默认的时间表。一旦时间表处于适当位置(已存储)，按某些时间间隔(每1分钟、5分钟、10分钟等等)，当天时间部分1510基于当前时间和在时间表中的每个区的代表性窗户中的EC装置400的转变时间来确定未来的当天时间。使用区/群组数据1508和位点数据1506，太阳位置计算器1512针对在时间表中的每个区的每个代表性窗户确定在未来(预见)时间的太阳位置。基于用户所准备的时间表，使用智能逻辑1520来确定针对时间表中的每个区采用哪个程序。针对每个区，采用被调度的程序并且预测针对所述未来时间的适当着色等级。如果在适当位置存在超控，那么将使用超控值。如果在适当位置没有超控，那么将使用程序所确定的着色等级。针对每个区，窗户控制器1410将向相关联的EC装置400发送具有由被调度的程序确定的区特定着色等级的控制信号，以便到所述未来时间时转变所述区中的可着色窗户的着色等级。

VIII.居住查找表的实例

图20为包括居住查找表的实例的说明。所述表中的着色等级是用T_vis(可见光透射率)表示。针对特定空间类型的计算出的穿透深度值(2英尺、4英尺、8英尺和15英尺)的不同组合，且当太阳角度θ_Sun介于在θ₁＝30度与θ₂＝120度之间的窗户受光角度之间时，所述表包括不同的着色等级(T_vis值)。所述表是基于四个着色等级，其包括4％(最浅)、20％、40％和63％。图20也展示靠近窗户的桌子以及窗户与日光所成的受光角度的图，所述受光角度具有介于角度θ₁与θ₂之间的角度θ_Sun。这个图展示太阳角度θ_Sun与桌子的位置之间的关系。当太阳的角度θ_Sun介于在θ₁与θ₂之间的受光角度之间时，日光就可照在桌子的表面上。如果太阳角度θ_Sun介于在θ₁与θ₂之间的受光角度之间(如果θ₁<θ_Sun<θ₂)，且穿透深度满足为窗户着色的准则，那么将居住查找表所确定的所述着色等级发送至窗户控制器，所述窗户控制器将控制信号发送至窗户中的EC装置，以将所述窗户转变为所确定的着色等级。这两个角度θ₁和θ₂可针对每个窗户来计算或测量，且与针对所述区的其他窗户参数一起存储在区域/群组数据1508中。

图21A、图21B和图21C为根据实施方案的建筑物2100的一部分的平面图。建筑物2100在一些方面可类似于图15中的建筑物1101，且建筑物2100中的房间在一些方面可类似于图5、图6A、图6B和图6C中所描述的房间500。建筑物2100的所述部分包括三个不同的空间类型，其包括：办公室中的桌子、一组小隔间以及建筑物2100中的会议室。图21A、图21B和图21C展示处于不同角度θ_Sun的太阳。这些图也说明建筑物2100中的不同类型的窗户的不同受光角度。例如，具有最大窗户的会议室将具有最大的受光角度，从而允许最多的光进入房间。在这个实例中，针对会议室，相关联居住查找表中的T_vis值可相对低(低透射率)。然而，如果具有相同受光角度的类似窗户改为在日光沐浴的中，那么相关联居住查找表中的T_vis值可为较高值(较高透射率)，以允许更多的日光进入房间。

IX.子系统

图22为根据实施方案的可存在于用来控制着色等级或更多可着色窗户的窗户控制器中的子系统的框图。例如，图17中所描绘的窗户控制器可具有处理器(例如，微处理器)，以及与所述处理器电子通信的计算机可读介质。

先前在图中所描述的各种部件可使用子系统中的一个或多个来操作，以促进本文所描述的功能。图中的部件中的任一个可使用任何适合数量的子系统来促进本文所描述的功能。图22中展示这类子系统和/或部件的实例。图22中所示的子系统经由系统总线2625互连。展示额外的子系统，如打印机2630、键盘2632、固定磁盘2634(或其他存储器，包括计算机可读介质)、耦接至显示器适配器2638的显示器2430以及其他子系统。耦接至I/O控制器2640的外围装置以及输入/输出(I/O)装置可通过本领域中已知的任何数量的装置(例如串行端口2642)连接至计算机系统。例如，串行端口2642或外部接口2644可用来将计算机设备连接至如因特网的广域网、鼠标输入装置或扫描仪。经由系统总线的互连允许处理器2410与每个子系统通信，并且控制来自系统存储器2646或固定磁盘2634的指令的执行以及信息在子系统之间的交换。系统存储器2646和/或固定磁盘2634可包括计算机可读介质。这些元件中的任一个可存在于先前所描述的特征中。

在一些实施方案中，一个或多个系统的输出装置(如打印机2630或显示器2430)可输出各种形式的数据。例如，系统1400可在显示器上向用户输出时间表信息。

在不背离本公开的范围的情况下，可对上述预测性控制逻辑、其他控制逻辑和其相关联的控制方法(例如，参考图18所描述的逻辑，参考图7、图8、图9、图12和图13所描述的逻辑，以及参考图14所描述的逻辑)中的任一个进行修改、添加或省略。在不背离本公开的范围的情况下，上文所描述的逻辑中的任一个可包括更多逻辑部件、更少逻辑部件或其他逻辑部件。另外，在不背离本公开的范围的情况下，可按任何合适的次序来执行所描述的逻辑的步骤。

此外，在不背离本公开的范围的情况下，可对上述系统(例如，参考图17所描述的系统)或系统的部件进行修改、添加或省略。可根据特定需要来整合或分开所述部件。例如，主网络控制器1403和中间网络控制器1405可整合至单个窗户控制器中。此外，可由更多部件、更少部件或其他部件来执行系统的操作。另外，可使用任何合适的逻辑来执行系统的操作，所述逻辑包括软件、硬件、其他逻辑或前述各者的任何合适的组合。

应理解，如上文所描述的本发明可使用计算机软件以模块化方式或整合方式实现为控制逻辑的形式。基于本公开和本文所提供的教义，本领域一般技术人员将知晓并了解使用硬件以及硬件与软件的组合来实现本发明的其他方式和/或方法。

本申请中所描述的软件部件或功能中的任一个可实现为将由处理器使用任何合适的计算机语言(如Java、C++或Perl)，使用例如常规的或面向对象的技术来执行的软件代码。所述软件代码可作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁性介质(如硬盘驱动器或软盘)或光学介质(如CD-ROM)。任何这类计算机可读介质可存在于单个计算设备上或内，且可存在于系统或网络内的不同计算设备上或内。

尽管已在一定程度上详细地描述先前公开的实施方案以促进理解，但所描述实施方案应被视为说明性的而非限制性的。本领域一般技术人员将明白，在随附权利要求书的范围内可实践某些改变和修改。

在不背离本公开的范围的情况下，可将来自任何实施方案的一个或多个特征与任何其他实施方案的一个或多个特征组合。另外，在不背离本公开的范围的情况下，可对任何实施方案作出修改、增加或省略。在不背离本公开的范围的情况下，可根据特定需要来整合或分开任何实施方案的部件。

Claims (36)

1.一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，其中所述可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间，所述方法包括：

(a)基于直射日光在未来时间穿过所述可着色窗户进入所述房间的穿透深度和所述房间中的空间类型来预测所述可着色窗户在所述未来时间的着色等级；以及

(b)经由网络提供指令以使所述可着色窗户的着色转变为在(a)中确定的所述着色等级。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括：预测在所述未来时间穿过所述可着色窗户的晴空辐照度；以及使用所述预测晴空辐照度和(a)中的所述确定一起来修改在(a)中确定的所述着色等级。

3.如权利要求2所述的方法，其还包括：从传感器接收信号，所述传感器被配置来检测所述可着色窗户处的实际辐照度；以及使用所述检测辐照度和(a)中的所述确定一起来进一步修改所述着色等级。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括基于在所述未来时间的太阳位置和窗户配置来计算(a)中的所述穿透深度。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述窗户配置包括一个或多个变量的值，所述变量选自由所述窗户的位置、所述窗户的尺寸、所述窗户的定向和外部遮蔽的尺寸组成的组。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述未来时间至少是在当前时间之后的预设间隔，其中所述预设间隔是使所述可着色窗户的所述着色转变的估计持续时间。

7.如权利要求1所述的方法，其中(a)中的所述着色等级是使用查找表来确定的，其中着色等级是针对穿透深度和空间类型的组合来规定的。

8.如权利要求1所述的方法，其还包括基于所述建筑物的经度和纬度以及一年中的时间和未来的当天时间来计算(a)中的所述太阳位置。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在(a)中确定的所述着色等级是最小着色等级。

10.如权利要求1或5所述的方法，其中在(a)中确定的所述着色等级减少所述建筑物中的采暖系统、制冷系统和/或照明装置的能量消耗，同时提供居住者舒适性。

11.如权利要求1所述的方法，其还包括在接收超控机制之后使用超控值来修改在(a)中确定的所述着色等级。

12.如权利要求1所述的方法，其还包括提供指令，其中所述指令是由主控制器提供的。

13.一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，其中所述可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间，所述控制器包括：

处理器，其被配置来基于直射日光穿过所述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所述可着色窗户的着色等级；以及

功率宽度调制器，其经由网络与所述处理器通信并且与所述可着色窗户通信，所述功率宽度调制器被配置来从所述处理器接收所述着色等级并且经由所述网络发送具有着色指令的信号以使所述可着色窗户的所述着色转变为所述确定的着色等级。

14.如权利要求13所述的控制器，其中所述处理器还被配置来预测穿过所述可着色窗户的晴空辐照度，并且使用所述预测晴空辐照度和所述确定的着色等级一起来修改所述确定的着色等级。

15.如权利要求14所述的控制器，

其中所述处理器与传感器通信，所述传感器被配置来检测所述可着色窗户处的实际辐照度，并且

其中所述处理器还被配置来从所述传感器接收具有检测辐照度的信号，并且使用所述检测辐照度和所述修改后的着色等级一起来进一步修改所述着色等级。

16.一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，其中所述可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间，所述主控制器包括：

计算机可读介质，其具有配置文件，所述配置文件具有与所述可着色窗户相关联的空间类型；以及

处理器，其与所述计算机可读介质通信且与用于所述可着色窗户的局部窗户控制器通信，其中所述处理器被配置来：

从所述计算机可读介质接收所述空间类型，

基于直射日光穿过所述可着色窗户进入房间的穿透深度和所述空间类型来确定所述可着色窗户的着色等级，并且

经由网络将着色指令发送至所述局部窗户控制器以将所述可着色窗户的着色转变为所述确定的着色等级。

17.一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，所述方法包括：

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；

预测在所述未来时间的太阳位置；

确定由用户在时间表中指明的程序，所述程序包括用于基于一个或多个独立变量确定着色等级的逻辑；

使用所述确定的程序来基于在所述未来时间的所述预测太阳位置和居住者舒适性确定所述着色等级；以及

将指令传达至所述一个或多个可着色窗户以将着色转变为所述确定的着色等级。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述可着色窗户是电致变色窗户，并且所述指令被传达至所述电致变色窗户中的每一个的一个或多个电致变色装置。

19.如权利要求17或18所述的方法，其还包括使用智能逻辑来确定是否使用所述程序中的一个或多个逻辑模块来确定所述着色等级。

20.如权利要求19所述的方法，其还包括如果所述智能逻辑确定要使用第一逻辑模块，那么基于直射日光穿过所述代表性窗户的穿透深度并且基于空间类型来确定所述着色等级。

21.如权利要求20所述的方法，其还包括基于所述预测太阳位置和窗户配置来计算所述穿透深度。

22.如权利要求21所述的方法，其还包括基于所述建筑物的周围环境来修改所述计算出的穿透深度。

23.如权利要求19所述的方法，其中所述着色等级是使用查找表来确定的，其中着色等级是针对穿透深度、空间类型和受光角度的组合来规定的。

24.如权利要求23所述的方法，其还包括基于所述建筑物的周围环境来修改所述代表性窗户的所述受光角度。

25.如权利要求17所述的方法，其还包括预测在所述未来时间穿过所述代表性窗户的晴空辐照度。

26.如权利要求19所述的方法，如果所述智能逻辑确定要使用第二逻辑模块，那么所述方法还包括：

预测在所述未来时间穿过所述代表性窗户的晴空辐照度；以及

使用所述预测晴空辐照度连同所述预测太阳位置来确定所述着色等级。

27.如权利要求19所述的方法，如果所述智能逻辑确定要使用第三逻辑模块，那么所述方法还包括使用由传感器检测的实际辐照度来确定所述着色等级。

28.如权利要求19所述的方法，如果所述智能逻辑确定要使用第一逻辑模块和第二逻辑模块两者，那么所述方法还包括：

基于直射日光穿过所述代表性窗户的穿透深度并且基于空间类型来确定所述着色等级；

预测在所述未来时间穿过所述代表性窗户的晴空辐照度；以及

如果较深，那么基于所述预测晴空辐照度连同所述预测太阳位置来修改所述着色等级。

29.如权利要求28所述的方法，如果所述智能逻辑确定也要使用第三逻辑模块，那么所述方法还包括：如果较深，那么使用由传感器检测的实际辐照度来修改所述着色等级。

30.如权利要求17所述的方法，其还包括使用超控逻辑来确定是否使用超控值来修改所述确定的着色等级。

31.如权利要求17所述的方法，其中所述时间表是由用户准备的。

32.如权利要求17至31中任一项所述的方法，其中所述未来时间是通过将所述代表性窗户的所述预测转变时间加至所述当前时间来计算出。

33.如权利要求17至32中任一项所述的方法，其还包括估计所述代表性窗户的所述预测转变时间。

34.如权利要求17所述的方法，其还包括基于所述建筑物的经度和纬度来预测在所述预测的未来时间的所述太阳位置。

35.一种用于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，所述窗户控制器包括：

计算机可读介质，其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；以及

处理器，其与所述计算机可读介质通信并且与所述可着色窗户通信，其中所述处理器被配置来：

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；

预测在所述未来时间的太阳位置；

确定由用户在时间表中指明的程序，所述程序包括用于基于一个或多个独立变量确定着色等级的逻辑；

使用所述确定的程序来使用在所述未来时间的所述预测太阳位置并且基于居住者舒适性确定着色等级；以及

将指令传达至所述区中的所述一个或多个可着色窗户以将着色转变为所述确定的着色等级。

36.如权利要求35所述的窗户控制器，其中所述可着色窗户是电致变色窗户，并且所述指令被传达至所述电致变色窗户中的每一个的一个或多个电致变色装置。