ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Графический метод расчета поступающей на фасад прямой солнечной радиации при наличии противостоящего здания

  • Коркина Елена Владимировна - Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.2.237-249
Страницы: 237-249
Введение. При проведении расчетов расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания согласно методике, представленной в нормативных документах, следует выполнять расчеты теплопоступлений в здание от солнечной радиации. Эти расчеты ведутся без учета влияния застройки, что снижает точность результатов. В иностранных и отечественных литературных источниках не обнаружено подходящих для строительных расчетов и одновременно учитывающих все периоды облучения методов, что подтверждает актуальность настоящей работы. В статье представлен метод учета влияния одиночного противостоящего здания на поступление прямой солнечной радиации в исследуемое здание при учете всех периодов облучения исследуемого фасада. Задачами настоящей работы являются: математическое обоснование метода, возможность его практического применения, формирование алгоритма расчета. Материалы и методы. Применяются расчеты угловой высоты и азимута Солнца по астрономическим формулам, тригонометрические расчеты, построение графиков тангенсов изменения солнечных координат от истинного солнечного времени. Результаты. На основе рассмотрения формул солнечных координат и расположения противостоящего здания относительно исследуемого предложен метод графического определения периодов облучения прямой солнечной радиацией фасада любой ориентации при наличии противостоящего здания. При этом на графическом поле производится построение графиков изменения тангенсов угловой высоты Солнца и тангенсов разности азимутов Солнца и нормали к поверхности фасада от истинного солнечного времени. На графическое поле наносятся параметры застройки и, в соответствии с предложенными рекомендациями, определяются периоды облучения фасада по истинному солнечному времени. Затем производится суммирование прямой солнечной радиации за периоды облучения фасада. Представлен алгоритм проведения расчетов на примере здания при наличии противостоящего здания. Показано снижение поступающей прямой солнечной радиации. Выводы. Разработанный графический метод является математически обоснованным, наглядным, имеет практическую направленность, что делает его соответствующим поставленным задачам и удобным в применении. Расчеты показали существенное снижение поступающей прямой солнечной радиации по сравнению с расчетом без учета влияния противостоящего здания, что доказывает необходимость применения метода. Его внедрение будет способствовать повышению точности расчетов поступающей на фасад прямой солнечной радиации и, следовательно, точности расчетов потребления энергии на отопление и вентиляцию здания.
  • прямая солнечная радиация;
  • теплопоступления;
  • удельная характеристика потребления энергии;
  • застройка;
  • периоды облучения фасада;
Литература
  1. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Требования к теплозащите и энергетической эффективности в проекте актуализированного СНиП «Тепловая защита зданий» // Жилищное строительство. 2011. № 8. С. 2-6.
  2. Goswami D. Yogi. Principles of solar engineering // CRC Press Taylor & Francis Group. 3rd edition. 2015.
  3. Hay J.E., Davies J.A. Calculation of the solar radiation incident on an inclined surface // Proceedings of First Canadian Solar Radiation Data Workshop. 1980. Pp. 59-72.
  4. Heinemann Detlev. Energy meteorology. Lecture notes postgraduate programme «Renewable energy». Oldenburg, 2000. 102 p.
  5. Esquivias P.M., Moreno D., Navarro J. Solar radiation entering through openings: Coupled assessment of luminous and thermal aspects // Energy and Buildings. 2018. Vol. 175. Pp. 208-218. DOI: 10.1016/j.enbuild.2018.07.021
  6. Muscio A., Akbari H. An index for the overall performance of opaque building elements subjected to solar radiation // Energy and Buildings. 2017. Vol. 157. Pp. 184-194. DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.01.010
  7. Vlachokostas A., Madamopoulos N. Quantification of energy savings from dynamic solar radiation regulation strategies in office buildings // Energy and Buildings. 2016. Vol. 122. Pp. 140-149. DOI: 10.1016/j.enbuild.2016.04.022
  8. Arens E., Heinzerling D., Paliaga G. Sunlight and indoor thermal comfort: updates to standard 55 // ASHRAE Journal. 2018. Vol. 60. No. 7. Pp. 12-21.
  9. Коркина Е.В., Горбаренко Е.В., Гагарин В.Г., Шмаров И.А. Основные соотношения для расчета облучения солнечной радиацией стен отдельно стоящих зданий // Жилищное строительство. 2017. № 6. С. 27-33.
  10. Ivanova S.M. Estimation of background diffuse irradiance on orthogonal surfaces under partially obstructed anisotropic sky. Part 1 - Vertical surfaces // Solar Energy. 2013. Vol. 95. Pp. 376-391. DOI: 10.1016/j.solener.2013.01.021
  11. Ivanova S.M. Estimation of background diffuse irradiance on orthogonal surfaces under partially obstructed anisotropic sky. Part II - Horizontal surfaces // Solar Energy. 2014. Vol. 100. Pp. 234-250. DOI: 10.1016/j.solener.2013.12.010
  12. Коркина Е.В., Земцов В.А., Шмаров И.А., Савин В.К. Графический метод расчета поступающей на фасад рассеянной солнечной радиации при частично перекрытом небосводе // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2018. № 3 (375). С. 216-220.
  13. Коркина Е.В., Шмаров И.А. Аналитический метод расчета рассеянной солнечной радиации, поступающей на вертикальную поверхность при частично перекрытом небосводе // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2018. № 3 (375). С. 230-236.
  14. Lee K., Levermore G. Estimation of surface solar irradiation using sky view factor, sunshine factor and solar irradiation models according to geometry and buildings // 4 International Conference on Building Energy and Environment. Melbourne, Australia. 2018. Pp. 329-332.
  15. Каган Р.Л., Клягина Л.П. О расчете потоков коротковолновой радиации в условиях городской застройки // Труды главной геофизической обсерватории. 1976. Вып. 365. С. 61-75.
  16. Клягина Л.П. Прямая солнечная радиация, поступающая на вертикальные стены при условии моделирования городской застройки // Труды главной геофизической обсерватории. 1973. Вып. 305. С. 30-40.
  17. Пигольцина Г.Б. Радиационные факторы мезо- и микроклимата. Санкт-Петербург : Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия, 2003. 199 с.
  18. Ehling K. Tageslichtsysteme: Lichttechnische Bewertung und Wirtschaftlichkeit. 1st ed. VDI-Verlag. Berlin, 2000. 117 p.
  19. Shristi Kh., Singh S.K. Energy efficient buildings // International Journal of Civil Engineering Research. 2014. Vol. 5. No. 4. Pp. 361-366.
  20. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3: Многолетние данные. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1989-1998. Ч. 1-6. Вып. 1-34.
  21. Кондратьев К.Я., Пивоварова З.И., Федорова М.П. Радиационный режим наклонных поверхностей. Л. : Гидрометеоиздат, 1978. 216 с.
  22. Prada A., Pernigotto G., Baggio P., Gasparella A., Mahdavi A. Effect of solar radiation model on the predicted energy performance of buildings // International High Performance Buildings Conference. 2014. P. 130. URL: http://docs.lib.purdue.edu/ihpbc/130
  23. Kerekes A. Effect of wall thickness on the solar gain // Journal of Sustainable Energy. 2016. Vol. 7. No. 1. Pp. 15-21.
  24. Стецкий С.В., Кузнецова П.И. Светотехнические, солнцезащитные и информативные качества окон нетрадиционной формы в гражданских зданиях стран с жарким солнечным климатом // Научное обозрение. 2017. № 10. С. 20-25.
  25. Куприянов В.Н., Халикова Ф.Р. Пропускание ультрафиолетовой радиации оконными стеклами при различных углах падения луча // Жилищное строительство. 2012. № 6. С. 64-65.
  26. Шмаров И.А., Земцов В.А., Коркина Е.В. Инсоляция: практика нормирования и расчета // Жилищное строительство. 2016. № 7. С. 48-53.
  27. АSTM E1980-11. Standard practice for calculating solar reflectance index of horizontal and low- sloped opaque surfaces. 2011. 3 p.
  28. Куприянов В.Н., Седова Ф.Р. Обоснование и развитие энергетического метода расчета инсоляции жилых помещений // Жилищное строительство. 2015. № 5. С. 83-87.
  29. СП 345.1325800.2017. Здания жилые и общественные. Правила проектирования тепловой защиты. М. : Mинстрой России, 2017. 51 с.
  30. РД 52.04.562-96. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Актинометрические наблюдения на станциях. М. : Росгидромет, 1997. Вып. 5. Ч. I. 221 с.
СКАЧАТЬ (RUS)