[发明专利]一种建筑穹顶窗遮阳系统节能计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种遮阳系统对空调系统节省的能耗值的算法，具体的说，是涉及一种建筑穹顶窗遮阳系统节能计算方法。

背景技术

当今建筑的遮阳方式多种多样，各种计算遮阳效率的方法也趋于合理，遮阳效果越来越好。室内空调的能耗就是利用空调制冷效果来平衡室外进入室内的辐射，因此在计算建筑空调节能能耗时，需要准确计算室外进入室内的辐射。

在大型的商场中，利用透明的天穹能够应用自然光照明，但是同时引入了室外热辐射，增加了空调设备的能耗，因此，需要采用内遮阳系统。这样一来，内遮阳拦截了大部分原本进入室内的热辐射，同时又允许小部分辐射进入室内，以保证室内的照明所需。

现有技术中，没有完整的从天空亮度辐射溯源到辐射至室内、同时加上遮阳系统计算能耗的计算方法。因此，提供一种计算精度高并用于计算遮阳系统对空调系统节省的能耗值的算法，就成为了本领域技术人员的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于计算遮阳系统对空调系统节省的能耗值且计算精度高的算法。

为了便于本领域技术人员理解，对文中使用的符号和术语定义如下：

①遮阳比η，遮阳比定义为，采用遮阳系统后，通过建筑穹顶窗户进入室内的辐射与总辐射之比(0＜η＜1)，遮阳比越小，则遮阳效果越好。这里的建筑穹顶遮阳系统采用垂直式遮阳模式；

②立体角Ω，立体角定义为，以锥体的基点位球心作一个球表面，锥体在球表面所截部分的表面积与球半径平方之比；

③辐亮度L，辐亮度定义为光源在垂直其辐射传输方向上单位表面积单位立体角内发出的辐射通量，用角标表示各天空元亮度；

④高度角γ，子午线上的点与球心的连线，与水平线的夹角；

⑤天顶角Z，子午线上的点与球心的连线，与法线的夹角，它与高度角互为余角；

⑥方位角α，球体上的点在赤道面上的投影点与球心的连线，与赤道面上约定起始边的夹角。

术语解释：立体角投影指的是，天空元对建筑立面或者穹顶形成的立体角在立面或者穹顶上的投影角，是一个数学上的名称。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种建筑穹顶窗遮阳系统节能计算方法，包括以下步骤：

(1)将半球天空划分为若干块天空元；

(2)计算天顶亮度并根据天顶亮度计算每一块天空元亮度；

(3)根据立体角投影定律，计算半球天空对四个建筑穹顶的辐射照度值；

(4)根据遮阳系统的遮阳比，计算出无遮阳系统时，进入室内的热辐射功率，以及有遮阳系统时，进入室内的热辐射功率；

(5)根据步骤(4)得到的无遮阳系统和有遮阳系统时进入室内的热辐射功率，计算空调系统节能能耗大小。

所述步骤(1)的具体方式为：沿半球天空的轴向将其划分为k层，每层划分为4k块，共计4k²块天空元；其中，

所划分的天空元的方位角为其中，每一个扇形中的天空元的方位角相同；

所划分的天空元的高度角为其中，每一层中各块天空元的高度角相同；

所划分的天空元的天顶角

所述式(1)、(2)、(3)中，i为整数，表示所划分的层数序号，1≤i≤k；j为整数，表示i层中所划分的天空元块序号，1≤j≤4k。

所述步骤(2)的具体方式如下：

(21)分三种情况分别计算对应的天顶亮度值：

(I)全晴天天顶亮度

当γ_s＜70°：L_Z＝(1.234T_L-0.252)tanγ_s+0.112T_L-0.0169 (5)

当γ_s≥70°：L_Z＝0.1+0.063γ_s+0.001γ_s(γ_s-30)exp[0.0346(γ_s-68)] (6)

(II)全阴天天顶亮度

L_Z＝0.07+15tan^1.68γ_s(7)

(III)平均天空天顶亮度