ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
сфера применения
«ВВЕДЕНИЕ Известно, что солнечная энергия компенсирует тепловую нагрузку, но также проявляется в увеличении пиковой нагрузки на охлаждение и повышенном потреблении энергии охлаждения. Использование затеняющих устройств для управления солнечным притоком через окна является важной темой исследований. Это во многом верно, потому что такие затеняющие устройства, как в качестве жалюзи @ рулонные шторы и драпировки предлагают экономически эффективную стратегию активного принятия или отклонения солнечного излучения. Солнечную энергию можно принять, когда требуется обогрев, и отказаться в противном случае. Способность контролировать солнечную энергию особенно важна для успешной работы хорошо изолированных систем. @ энергоэффективные здания. Влияние затеняющих устройств можно рассчитать, если известны оптические и тепловые свойства отдельных слоев остекления/затенения. В этой процедуре используется тот факт, что нет заметного перекрытия между диапазонами солнечного и длинноволнового излучения. Это приводит к двухэтапному анализу. Первые модели солнечного излучения определяют долю падающего солнечного излучения, передаваемого напрямую, и долю, которая поглощается каждым слоем. Поглощенное солнечное излучение в каждом слое затем служит исходным фактором на втором этапе анализа теплопередачи. Моделирование энергопотребления здания может включать этот анализ в почасовой расчет. Поскольку положение Солнца и угол падения меняются с каждым часом, солнечные оптические свойства отдельных слоев должны быть доступны при любом заданном угле падения и/или профиля. Необычные солнечные свойства прозрачного и тонированного стекла можно легко определить (например, Pettit 1979, Furler 1991). Также было разработано несколько моделей для характеристики стекла с покрытием (например, Pfrommer et al. 1995 @ Roos 1997 @ Rubin et al. 1998 @ Rubin et. al. 1999). В общем @ затеняющие слои можно охарактеризовать, приняв допущение, что каждый слой@, независимо от того, гомогенный или нет@, может быть представлен эквивалентным однородным слоем, которому присвоены усредненные по пространству «эффективные» оптические свойства. Этот подход использовался в ряде исследований (например, Parmelee and Aubele 1952@ Farber et al. 1963@ Pfrommer et al. 1996@ van Dijk et al. 2002@ Yahoda and Wright 2005) и было показано, что он обеспечивает точную характеристику жалюзи (например, Котей и др., 2008). При падении солнечной радиации на затеняющий слой @ некоторая часть излучения беспрепятственно проходит через отверстия в слое, а оставшаяся часть перехватывается структурой слоя. Конструкция может состоять из пряжи@ планок@ или другого материала. Непоглощенная часть перехваченного излучения будет рассеяна и покинет слой в виде кажущегося отражения или пропускания. Предполагается, что эти рассеянные компоненты являются равномерно диффузными. Кроме того,@ затеняющий слой обычно пропускает длинноволновое излучение (т.е.@ он является диатермическим)@ в силу своей открытости@, и эффективные длинноволновые свойства присваиваются соответственно. Используя эффективные оптические свойства и разделение луча/диффузии солнечного излучения на каждом слое, структура, используемая для представления многослойных систем (Райт и Коти, 2006, Райт, 2008), обеспечивает практически неограниченную свободу для рассмотрения различных типов слоев затенения. Эта структура также обеспечивает скорость вычислений, необходимую в контексте моделирования энергопотребления зданий. Методы определения необычных свойств тканей и плиссированных драпировок недоступны (например, Keyes 1967, Kotey et al. 2007). Наиболее широко используемая информация была получена Кисом (1967), который использовал визуальный осмотр, чтобы охарактеризовать ткани по цвету пряжи (отражательная способность пряжи) как темные (D) или средние (M) и светлые (L), а также по переплетению как открытые (I) @ полупрозрачные. -открытый (II) и закрытый (III). Коэффициент отражения пряжи и коэффициент открытости тканей были удобно представлены на диаграмме, позволяющей пользователю оценить эффект затенения плиссированной драпировки. Используя коэффициент пропускания и отражения ткани в качестве независимых переменных, аналогичная диаграмма была построена Муром и Пеннингтоном (1967). Затем Киз (1967) согласовал две диаграммы. Универсальная диаграмма Кейса (1967), показанная на рисунке 1@, является основой значений коэффициента внутреннего затухания (IAC), которые применяются к комбинациям стекла и драпировки, найденным в Справочнике ASHRAE-Основы (2005). Эта диаграмма дает возможность использовать измеренные (полный коэффициент пропускания луча и общий коэффициент отражения луча при нормальном падении) или наблюдаемые на глаз оптические свойства (открытость и цвет пряжи) для оценки затеняющего эффекта плиссированных драпировок со 100% наполненностью. Совсем недавно @ Hunn et al. (1991) разработали аппарат для измерения распределения двунаправленного пропускания и отражения тканей. Измерения выявили влияние свойств текстиля (разрывность переплетения волокон и структура ткани) на распределение солнечного света. Такая информация особенно полезна в контексте моделирования дневного света. Двунаправленные солнечные оптические свойства могут быть включены в методы расчета матричного слоя (например, Klems 1994a и 1994b) для прогнозирования солнечного усиления систем остекления/затенения. Однако @ этот экспериментальный метод и связанный с ним системный анализ слоев системы остекления/затенения не очень подходят для построения моделирования энергопотребления из-за их сложности и из-за значительного количества требуемого процессорного времени. Методы, которые можно использовать для измерения аномальных солнечных оптических свойств окон, не могут быть применены к тканям. Это связано с тем, что поверхности ткани шероховатые и рассеивают падающее излучение. Тем не менее@ существующие методы можно адаптировать. Для достижения этой цели были разработаны и изготовлены специальные держатели образцов, облегчающие измерение ненормальных солнечных оптических свойств тканей с использованием интегрирующей сферы, установленной в коммерчески доступном спектрофотометре. Интегрирующая сфера особенно полезна, поскольку она может разрешать невозмущенные и рассеянные компоненты прошедшего или отраженного лучевого излучения. Держатели образцов были изготовлены из полированных алюминиевых трубок с одним концом, обрезанным под известным углом@ ?? Внутренняя поверхность каждой трубки была окрашена в черный цвет для поглощения излучения, рассеянного при отражении во время измерения коэффициента пропускания или рассеянного при пропускании во время измерения коэффициента отражения. Похожий метод использовался Петтитом (1979) для измерения ненормального коэффициента пропускания остекления. Измерения Петтита выгодно отличались от результатов, полученных на основе первых принципов. В настоящем исследовании@ спектральные измерения коэффициента пропускания луча@ диффузного пропускания луча и коэффициента диффузного отражения луча были получены при углах падения@ ?? в диапазоне от 0 до 60°С. Эти данные показали, что ткани, как правило, не являются спектрально селективными, за исключением изменений в видимой области, соответствующих цвету ткани. Поскольку целью настоящего исследования было создание солнечных (усредненных по спектру) оптических свойств для моделирования энергопотребления зданий, спектральные данные не представлены. Солнечные оптические свойства рассчитывались с использованием метода выбранной ординаты с 50 точками, как описано в ASTM E903-96 (1996). Вторая процедура была разработана для повторения измерений коэффициента пропускания пучка-луча, на этот раз без интегрирующей сферы и под углом падения до 80°. Наличие двух наборов данных о пропускании пучка-луча дало возможность сравнить и обрести уверенность в новом процедуры. Прямое измерение ненормальных солнечных оптических свойств всех портьерных тканей, представленных на рынке, не является практичным вариантом. Реалистичный подход заключается в разработке моделей, которые требуют небольшого количества легко полученных измерений в качестве входных данных. Такой подход использовался при определении аномальных солнечных оптических свойств покрытых и тонированных стекол (например, Furler 1991 Roos 1997 Karlsson and Roos 2000). Модели, разработанные в этом исследовании, можно применять, если пользователь знает, где находится ткань на диаграмме Кейса (рис. 1)».