把窗作为一个面区域,在没有遮阳装置的时候,这个面在夏季和冬季各有一个太阳辐射的累积值QC.0、Q H.0。当设置了遮阳装置后,窗户会受到遮阳装置的遮挡。遮挡会使直射减少,减少量可以通过每一个时刻的太阳位置来进行分析计算。遮挡也会使得散射减少,散射的计算可以进行一个半球面的几何分析计算得到。同时,直射和散射都会照射到遮阳装置上,遮阳装置上的太阳辐射会再次照射到窗户上,这部分也需要计算。
遮阳装置的阳光直射和散射以及互相照射均需要进行分析,还要分析墙面反光对遮阳装置的照射。在这些计算中,需要求出这些区域相互的角系数,然后进行一定的迭代计算分析。这些计算由计算机完成并不难,但如要计算精确,则需要把各个部分进行分块,同时增加迭代次数,这样就需要增加计算的时间。
通过以上的全年计算,可以得到有遮阳装置后窗户在夏季和冬季各自的
太阳辐射的累积值Q C.D、QH.D。
夏季:SDC = QC.D/Q C.0
冬季:SDH = QH.D/QH.0
(2)用于空调负荷计算的遮阳系数计算
空调负荷计算一般取特殊的计算天(如7月22日)。由于要求进行一个完整天的逐时计算,所以要计算这一天每一个时刻的遮阳系数。这一系数的计算要求计算每个时刻的太阳辐射照度(分为直射和散射两部分),同时需要给出太阳的高度角、方位角。这部分的计算不考虑不同天气条件的直射和散射关系,而只计算晴天的辐射照度。
每一时刻遮阳系数的计算仍然采用与“辐射累积法”一样的方法。把窗作为一个面区域,在没有遮阳装置的时候,这个面在某时刻有一个太阳辐射的总量值Q0。当设置了遮阳装置后,窗户会受到遮阳装置的遮挡。通过计算,可以得到有遮阳装置后窗户的太阳辐射总量值QD。这一时刻遮阳装置的遮阳系数为:
SD = Q D/Q0
(3)与窗平行的遮阳装置遮阳系数的计算
这类遮阳装置包括织物帘和百叶帘等。对于织物帘,只要测量了透射比和反射比,即可计算其遮阳性能。但百叶帘却与百叶的角度和太阳入射角、太阳直射与散射的比例等均有关。百叶透过率的计算可以采用二维模型,如按照DINEN14500:2008 直射阳光透射、反射的计算公式。比如较密的遮阳百叶可以简化为二维模型计算。二维模型可以用简单的平面几何来进行计算。
2.3 遮阳装置室内采光效果的计算
对于尺寸较大且不与门窗平行或不完全覆盖门窗的遮阳装置,应直接计算建筑室内采光效果。而对于与门窗平行且完全覆盖门窗的遮阳装置,先计算透射比,再计算采光才是可行的。
采光计算一般采用CIE全阴天模型,而不采用实际天气条件。全阴天模型采用国际照明委员会(CIE) 的全阴天模型,考虑的是最不利采光条件下的情况,计算不包括直射日光。全阴天即天空全部被云层遮蔽的天气,此时室外天然光均为天空扩散光,其天空亮度分布相对稳定,天顶亮度为地平线附近亮度的三倍。计算室内采光时还要包括遮阳装置每个面的反光和室内墙面、天花、地面的反光。计算室内采光要进行散射光线传播分析,分析墙面反光、地板反光等影响。在这些计算中,需要求出这些区域相互的角系数,然后进行一定的迭代计算分析。这些计算由计算机完成,需要把各个部分进行分块,进行多次迭代计算。
目前,国际上采用的软件主要是Radiance,以及采用这一核心的相关软件。广东省建筑科学研究院开发了“建筑阳光大师”,可以精确计算房间的采光效果,从而评价遮阳装置对采光的影响。
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