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建筑遮陽評價理論及遮陽技術的工程應用

來源:中國幕墻網收集整理  作者:楊仕超  日期:2012-12-7
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  把窗作為一個面區域,在沒有遮陽裝置的時候,這個面在夏季和冬季各有一個太陽輻射的累積值QC.0、Q H.0。當設置了遮陽裝置后,窗戶會受到遮陽裝置的遮擋。遮擋會使直射減少,減少量可以通過每一個時刻的太陽位置來進行分析計算。遮擋也會使得散射減少,散射的計算可以進行一個半球面的幾何分析計算得到。同時,直射和散射都會照射到遮陽裝置上,遮陽裝置上的太陽輻射會再次照射到窗戶上,這部分也需要計算。

  遮陽裝置的陽光直射和散射以及互相照射均需要進行分析,還要分析墻面反光對遮陽裝置的照射。在這些計算中,需要求出這些區域相互的角系數,然后進行一定的迭代計算分析。這些計算由計算機完成并不難,但如要計算精確,則需要把各個部分進行分塊,同時增加迭代次數,這樣就需要增加計算的時間。

  通過以上的全年計算,可以得到有遮陽裝置后窗戶在夏季和冬季各自的
  太陽輻射的累積值Q C.D、QH.D

  夏季:SDC = QC.D/Q C.0

  冬季:SDH = QH.D/QH.0

  (2)用于空調負荷計算的遮陽系數計算
  空調負荷計算一般取特殊的計算天(如7月22日)。由于要求進行一個完整天的逐時計算,所以要計算這一天每一個時刻的遮陽系數。這一系數的計算要求計算每個時刻的太陽輻射照度(分為直射和散射兩部分),同時需要給出太陽的高度角、方位角。這部分的計算不考慮不同天氣條件的直射和散射關系,而只計算晴天的輻射照度。

  每一時刻遮陽系數的計算仍然采用與“輻射累積法”一樣的方法。把窗作為一個面區域,在沒有遮陽裝置的時候,這個面在某時刻有一個太陽輻射的總量值Q0。當設置了遮陽裝置后,窗戶會受到遮陽裝置的遮擋。通過計算,可以得到有遮陽裝置后窗戶的太陽輻射總量值QD。這一時刻遮陽裝置的遮陽系數為:

  SD = Q D/Q0

  (3)與窗平行的遮陽裝置遮陽系數的計算
  這類遮陽裝置包括織物簾和百葉簾等。對于織物簾,只要測量了透射比和反射比,即可計算其遮陽性能。但百葉簾卻與百葉的角度和太陽入射角、太陽直射與散射的比例等均有關。百葉透過率的計算可以采用二維模型,如按照DINEN14500:2008 直射陽光透射、反射的計算公式。比如較密的遮陽百葉可以簡化為二維模型計算。二維模型可以用簡單的平面幾何來進行計算。

  2.3 遮陽裝置室內采光效果的計算
  對于尺寸較大且不與門窗平行或不完全覆蓋門窗的遮陽裝置,應直接計算建筑室內采光效果。而對于與門窗平行且完全覆蓋門窗的遮陽裝置,先計算透射比,再計算采光才是可行的。

  采光計算一般采用CIE全陰天模型,而不采用實際天氣條件。全陰天模型采用國際照明委員會(CIE) 的全陰天模型,考慮的是最不利采光條件下的情況,計算不包括直射日光。全陰天即天空全部被云層遮蔽的天氣,此時室外天然光均為天空擴散光,其天空亮度分布相對穩定,天頂亮度為地平線附近亮度的三倍。計算室內采光時還要包括遮陽裝置每個面的反光和室內墻面、天花、地面的反光。計算室內采光要進行散射光線傳播分析,分析墻面反光、地板反光等影響。在這些計算中,需要求出這些區域相互的角系數,然后進行一定的迭代計算分析。這些計算由計算機完成,需要把各個部分進行分塊,進行多次迭代計算。

  目前,國際上采用的軟件主要是Radiance,以及采用這一核心的相關軟件。廣東省建筑科學研究院開發了“建筑陽光大師”,可以精確計算房間的采光效果,從而評價遮陽裝置對采光的影響。

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