[發明專利]一種建筑立面窗遮陽系統節能分析方法

有效

• 申請號: 201410578014.1
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104361212B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 張洋
• 申請（專利權）人: 成都頤泰合同能源管理有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙)51224
• 代理人: 李崧巖

1.一種建筑立面窗遮陽系統節能分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將半球天空劃分為若干塊天空元；

(2)計算天頂亮度并根據天頂亮度計算每一塊天空元亮度；

(3)根據立體角投影定律，計算半球天空對四個建筑立面的輻射照度值；

(4)根據遮陽系統的遮陽比，計算出無遮陽系統時，進入室內的熱輻射功率，以及有遮陽系統時，進入室內的熱輻射功率；

(5)根據步驟(4)得到的無遮陽系統和有遮陽系統時進入室內的熱輻射功率，計算空調系統節能耗大小；

所述步驟(1)的具體方式為：沿半球天空的軸向將其劃分為k層，每層劃分為4k塊，共計4k²塊天空元；其中，

所劃分的天空元的方位角為

所劃分的天空元的高度角為

所劃分的天空元的天頂角

所述式(1)、(2)、(3)中，i為整數，表示所劃分的層數序號，1≤i≤k；j為整數，表示i層中所劃分的天空元塊序號，1≤j≤4k；

所述步驟(2)的具體方式如下：

(21)分三種情況分別計算對應的天頂亮度值：

(I)全晴天天頂亮度

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

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

(II)全陰天天頂亮度

L_Z＝0.07+15tan^1.68γ_s (7)

(III)平均天空天頂亮度

L_Z＝0.47[4.47tan^1.13γ_s+0.14]+0.66[1.5sin^1.68γ_s+0.07](8)

(22)采用天空亮度公式

計算每塊天空元的天空元亮度值；

其中，i為整數，表示所劃分的層數序號，1≤i≤k；

j為整數，表示i層中所劃分的天空元塊序號，1≤j≤4k；

cosχ_i,j＝sinγ_ssinγ_i,j+cosγ_scosγ_i,jcos|α_s-α_i,j|；

f(χ_i,j)＝1+c[exp(d·χ_i,j)-exp(d·π/2)]+ecos²χ_i,j；

f(Z_s)＝1+c[exp(d·Z_s)-exp(d·π/2)]+ecos²Z_s；

a,b,c,d,e為與天氣相關的參數，Z_s表示太陽的天頂角；

T_L為大氣渾濁度因數，

為大氣層邊緣處的平均太陽照度常數，為直射日光在垂直面形成的照度，二者單位均為：千勒克斯(klx)；

m_s為相對空氣質量：

γ_s為太陽高度角；

α_s為太陽方位角；

χ_i,j表示天空元與太陽的夾角；

a_vr為光的干燥和潔凈空氣的平均消光系數：

所述步驟(3)的具體方式如下：

(31)根據立體角投影定律，得到單個天空元亮度值對建筑立面的輻射照度原始積分計算公式：

E0=∫ΩL·sin(π2-γ)dΩ]]>

將積分計算轉為求和計算，得到式(9)：

E0=ΣLγ(i,j)·sin(π2-γi,j)2π4k2---(9);]]>

(32)根據式(9)求和算出半球天空對四個建筑立面的輻射照度，其表達式如下：

E=Σi=1k{(Σj=12kLγ(i,j))sin[π2-(π4k+2π(i-1)4k)]}2π4k2+Σi=1k{(Σj=k+13kLγ(i,j))sin[π2-(π4k+2π(i-1)4k)]}2π4k2+Σi=1k{(Σj=2k+14kLγ(i,j))sin[π2-(π4k+2π(i-1)4k)]}2π4k2+Σi=1k{(Σj=3k+14kLγ(i,j))sin[π2-(π4k+2π(i-1)4k)]}2π4k2+Σi=1k{(Σj=1kLγ(i,j))sin[π2-(π4k+2π(i-1)4k)]}2π4k2---(10);]]>

所述步驟(4)的具體方式如下：

(41)計算出無遮陽系統時，進入室內的熱輻射功率P

P＝ESτ (11)

(42)計算出有遮陽系統時，進入室內的熱輻射功率P’

P'＝ESτη (12)

其中，S為建筑立面的面積，單位㎡，τ為建筑立面窗戶玻璃的輻射透過率，η為遮陽比。

2.根據權利要求1所述的一種建筑立面窗遮陽系統節能分析方法，其特征在于，所述步驟(5)的具體方式為：設空調運行系統時間為T，根據式(13)計算出空調系統的節能能耗值：

E_S＝(P-P')T＝(ESτ-ESτη)T＝ESTτ(1-η)(13)。