Как фасады, адаптирующиеся к климатическим условиям, сокращают теплопотери от солнечного излучения.

Самый дешевый способ охлаждения — это использование тепла, которое никогда не проникает внутрь.

Как только солнечный свет проходит сквозь стекло и попадает на пол, столы и людей, он уже становится тепловой нагрузкой, и каждый чиллер, вентилятор и воздуховод в здании частично рассчитаны на его отвод. Климатически адаптивный кинетический фасад работает на шаг раньше, блокируя прямые солнечные лучи снаружи, когда они могут нанести вред, и открываясь снова, когда это не так.

Главное преимущество — это именно своевременность. Фиксированное затенение этому не способно.

Основные выводы

• Наружные солнцезащитные системы блокируют солнечное тепло до того, как оно достигнет стекла, что гораздо эффективнее, чем внутренние жалюзи.

• Кинетическое затенение адаптируется к положению солнца, поэтому оно может блокировать тепло, но при этом пропускать дневной свет и обеспечивать обзор.

• Динамическое снижение коэффициента пропускания солнечного излучения фасада лучше всего измерять с помощью моделирования годового потребления энергии и естественного освещения, а не по одному показателю.

• Ориентация, геометрия жалюзи и стратегия управления определяют большую часть производительности.

Что означает коэффициент теплопритока солнечной энергии?

SHGC — это доля падающего солнечного излучения, которая в конечном итоге преобразуется в тепло внутри помещения.

Она состоит из двух частей: излучения, проходящего насквозь, и излучения, которое стекло поглощает, а затем излучает внутрь. В Северной Америке для остекления используется классификация NFRC 200, выражаемая числом от 0 до 1, поэтому стекло с коэффициентом пропускания солнечной энергии (SHGC) 0,25 пропускает примерно четверть падающей на него солнечной энергии.

Чем ниже значение SHGC, тем холоднее. Но более низкое значение SHGC обычно также означает более темное или более отражающее стекло, что снижает проникновение дневного света и ухудшает вид из окна.

Почему наружное затенение выигрывает

Позиция определяет результативность.

Внутренние жалюзи перехватывают солнечный свет после того, как он проходит сквозь стекло, поэтому поглощенное ими тепло уже находится внутри помещения, и большая его часть все равно используется для охлаждения, в то время как наружные жалюзи перехватывают тот же солнечный свет снаружи, где поглощенное тепло отводится наружным воздухом, прежде чем оно достигнет жилого помещения.

В результате получается значительно более низкое эффективное значение коэффициента пропускания солнечной энергии для окна и штор одновременно. Простая физика. Трудно превзойти.

Почему движение лучше, чем фиксированное затенение

Стационарные жалюзи рассчитаны на один угол наклона солнца. А у солнца их тысячи.

Стационарный навес, рассчитанный на полдень летом на южном фасаде, может пропускать низкое утреннее и вечернее солнце прямо на восточную и западную стороны, в то время как глубокий стационарный навес, блокирующий все углы, также блокирует дневной свет и вид большую часть года. Вместо этого кинетическая система затенения фасада отслеживает солнце. Она закрывается только настолько, насколько это необходимо, только когда солнце действительно находится на этом фасаде.

В пасмурный день оно открывается. Зимой, в холодном климате, оно может открываться, чтобы пропускать полезное тепло.

Референтный проект

Наиболее известным примером являются башни Аль-Бахар в Абу-Даби.

Внешний экран здания состоит примерно из 2000 зонтикообразных солнцезащитных элементов, которые складываются и раскладываются по мере движения солнца вокруг здания. По словам проектировщиков, это привело к существенному снижению солнечного излучения по сравнению с незатененной башней, что позволило использовать более прозрачное стекло за экраном. Проект демонстрирует эффективность этой стратегии в масштабах башни в одном из самых суровых климатических условий на Земле.

Ориентация и геометрия

Направление жалюзи всегда определяется высотой.

• Южные фасады в северном полушарии подходят для горизонтальных жалюзи, которые блокируют яркое солнце, пропуская при этом низкое зимнее солнце.

• Восточный и западный фасады обращены к низкому солнцу, которое горизонтальные жалюзи с трудом блокируют, поэтому вертикальные ламели или вращающиеся вертикальные жалюзи обычно работают лучше.

• В большинстве климатических зон северные фасады нуждаются в минимальном затенении и часто остаются неподвижными или открытыми.

• В проектах Южного полушария эти правила меняются местами для Северного и Южного полушарий.

Глубина жалюзи, расстояние между ними и диапазон вращения — все это влияет на их характеристики. Даже небольшие изменения имеют значение. Немного меньшее расстояние между жалюзи может уменьшить воздействие прямых солнечных лучей на стекло в течение сотен часов в году.

Стратегии контроля

Логика управления — это то, где на самом деле происходит реагирование на изменение климата.

Отслеживание положения Солнца

Жалюзи поворачиваются под углом, который точно блокирует прямые солнечные лучи. Дальше — не дальше.

Этот угол определяется положением солнца и геометрией жалюзи, которые пересчитываются в течение дня. Вид остается настолько открытым, насколько позволяет солнце.

Контроль дневного света и бликов

Датчики освещенности регулируют положение жалюзи, чтобы поддерживать уровень дневного света внутри помещения в заданном диапазоне. Меньше бликов. Меньше электрического освещения.

Сезонный и ночной режимы

В холодном климате жалюзи зимой открываются, чтобы пропускать солнечное тепло, и могут закрываться на ночь, чтобы уменьшить теплопотери. В жарком климате они могут оставаться закрытыми в пиковые дневные часы.

Безопасность при ветре

При сильном ветре активные жалюзи перемещаются в безопасное парковое положение. Это положение может быть неэффективным для создания тени. Тщательно отрегулируйте пороговое значение.

Вращающиеся панели также могут направлять солнечный свет туда, куда он никогда не должен был попасть, поэтому отражения от вращающихся жалюзи Эти параметры следует проверять наряду с характеристиками теплового режима.

Измерение динамического снижения коэффициента пропускания солнечной энергии фасада

Одного значения коэффициента пропускания солнечного света (SHGC) недостаточно для описания подвижных жалюзи. Оно меняется каждый час.

Динамическое снижение коэффициента пропускания солнечного излучения фасадом лучше всего оценивать с помощью годового моделирования, используя такие инструменты, как EnergyPlus, которые моделируют положение затененных поверхностей час за часом в соответствии с логикой управления и рассчитывают результирующие нагрузки на систему охлаждения, пиковую потребность и энергопотребление. Одновременно следует проверять эффективность естественного освещения, используя такие показатели, как пространственная автономность дневного света и годовая экспозиция солнечного света, определенные в стандарте IES LM-83.

• Годовое потребление энергии на охлаждение по сравнению с базовым уровнем без затенения или с фиксированными параметрами

• Пиковая холодопроизводительность, определяющая размер установки.

• Автономность пространственного восприятия дневного света и годовая экспозиция солнечного света

• Количество часов прямого солнечного света на занятых территориях

• Вероятность бликов на ключевых рабочих местах

Где реагирование на изменение климата имеет наибольшее значение

• Жаркий климат с интенсивным прямым солнечным светом.

• Здания с высоким коэффициентом остекления

• Восточный и западный фасады с долгими часами низкого солнца.

• Помещения, где дневной свет и вид имеют большое значение, такие как офисы и гостиницы.

• Здания с чувствительными к свету внутренними помещениями, где защита светочувствительных интерьеров это так же важно, как и снижение нагрузки на систему охлаждения.

Наш кинетический фасад В системах используются алюминиевые жалюзи и панели с такими вариантами отделки, как... Поверхностная обработка PVDF для долговременной стабильности цвета. Для основные типы кинетических фасадов , см. наше руководство по опорным столбам, а также для Как динамическое стекло отличается от подвижных жалюзи См. нашу сравнительную статью.

Часто задаваемые вопросы

1. Каким образом кинетический фасад, реагирующий на климатические условия, снижает теплопотери?

Оно блокирует прямые солнечные лучи снаружи, когда солнце находится на этой высоте, поэтому поглощенное тепло остается снаружи. Оно снова открывается, когда солнце уходит, сохраняя дневной свет и вид.

2. Обеспечивает ли наружное затенение лучшее качество, чем стекло с низким коэффициентом пропускания солнечной энергии?

Обычно да. Наружное затенение блокирует тепло до того, как оно достигнет стекла, что позволяет использовать более прозрачное остекление с лучшим дневным светом. Во многих проектах для достижения наилучшего баланса сочетаются оба подхода.

3. Какое направление жалюзи подходит для восточного и западного фасадов?

Вертикальные ламели или вращающиеся вертикальные жалюзи. Горизонтальные жалюзи плохо справляются с низким углом наклона солнца на восточном и западном фасадах.

4. Как рассчитывается динамическое снижение коэффициента пропускания солнечной энергии фасада?

Для этого необходимо провести годовое моделирование энергопотребления, которое учитывает положение тени по часам, а не использует единое значение коэффициента пропускания солнечной энергии (SHGC). Одновременно следует проверить показатели дневного света из стандарта IES LM-83.

5. Помогают ли кинетические жалюзи в холодном климате?

Да. Зимой их можно открывать, чтобы пропускать полезное солнечное тепло, а летом закрывать, чтобы предотвратить перегрев, чего не могут обеспечить стационарные затеняющие конструкции.

Загородите солнце, чтобы сохранить вид.

Реагирование на изменение климата — это вопрос времени, а не просто затенения.

Выберите правильное направление жалюзи для каждой высоты, напишите логику управления для реальных климатических условий и протестируйте ее в годовом моделировании. Пришлите нам ваши данные о высотах и ​​климате. запросить исследование эффективности затенения .