在冬至日,由于太阳高度角较低,易于光线深入室内,A、B两栋建筑的差别不大。但从冬至日17:00室内照度分布图上依然可以看出A栋建筑内照度分布较为均匀,没有小于500lux的地方。 3、2、2建筑能耗 深圳地区属于以夏季空调能耗为主的气候区,因此主要对采光板对建筑夏季能耗的影响展开分析。A栋与B栋建筑相比全天节约照明能耗0.554KW,节能效果主要体现在7:00~11:00和14:00~18:00之间,在此时段室外自然光线照度相对较小,B栋建筑难以利用,而A栋建筑由于采光板的作用,降低了利用天然光进行采光时的室外最低照度,从而减少了人工照明的使用时间,减少了照明能耗。全年照明能耗共节约42.79KW。 采光板在将光线从上部开口引入建筑内部同时,对于下部窗户起到了外遮阳得作用,因此对空调负荷的削减效果更为明显,全天空调负荷减小了14.3%,夏至日空调负荷所示,在8:00~20:00时段内,A栋建筑的空调负荷明显小于B栋建筑,在没有太阳辐射的其他时段,A栋建筑的空调于B栋建筑相当。 四 采光板的优化设计 太阳位置随时间,季节的变化不断变化,不同的纬度太阳运行轨迹也各不相同,采光板的设计重点就在于如何在不同的入射角度下最有效的利用太阳辐射,以期达到全年建筑整体能耗最小的目标。 4、1 应用实例 为了在不同的地点,朝向上达到最优的使用效果以及同建筑外立面的结合,采光板衍生出不同的结构从开口的角度可以看出他们的设计针对于不同的纬度,低纬度地区,太阳高度角较高,易采用单层采光板或双层采光板;对于纬度较高的地区,易采用多层采光板。 4、2 几何形状的优化 对于采光板几何形状的优化主要集中在,上部开窗高度,内外采光板长度及倾斜角度。对于结构简单的内外平板式采光板,可以通过光线反射路径的分析,来求取最佳的几何结构。 通过对几何结构的分析可以得到内外采光板长度与上部开窗高度,光线入射角以及倾斜角度之间的几何关系方程: 室内采光板: 室外采光板: 入射光线与水平面的夹角; 分别为室外采光板和室内采光板与水平面的夹角; 上部开窗的高度。 得到上述公式后再跟据当地的纬度确定光线入射角的全年变化范围,以距离窗口4~9m处全年得到自然采光时间最长为优化目标,确定采光板的最优几何形状。 通常是先设计出原型,制作出缩小的建筑模型;用激光束模拟太阳光线,变化激光的入射角度,模拟太阳的运行;同样以距离窗口4~9m处全年得到自然采光时间最长为优化目标,用更直观的方法对采光板进行优化。 4、3 材料的选择 内外采光板的表面应当比较平滑,易于阳光的反射;表面上涂反射率高的涂料,以期使更多的光线进入室内。通过上部窗户进入室内的太阳辐射量较大,因此在上部窗户上使用具有光谱选择性的镀膜玻璃,允许可见光透过,把红外辐射阻隔在室外,将会有更好的节能效果。 五 结论 5、1良好的自然采光效果 采光板对大进深建筑的采光效果改善明显,即使最简单的内外平板式采光板,也能全天有效地增加室内距离窗口4~9m处的照度,提高整个房间的采光均匀性。在室外自然光照度较低的清晨、傍晚,以及夏季太阳高度角较高时,效果尤为明显。与普通建筑相比,安装采光板的建筑室内采光效果更好,自然光线的利用率更高。 5、2 降低建筑能耗,增加室内舒适度 采光板利用的上部开窗较小,不会严重的增加空调负荷;而且采光板在通过上部开窗将阳光引入室内的同时,对于大面积的下部开窗起到了外遮阳的作用。从模拟结果可看出使用采光板后空调负荷有明显的降低。当采用经过优化的采光板时节能效果将会更加明显。 |