Приложение Е. Методика проектирования рациональной формы стационарных солнцезащитных устройств с использованием суточного конуса солнечных лучей

Приложение Е

Методика проектирования рациональной формы стационарных солнцезащитных устройств с использованием суточного конуса солнечных лучей

Е.1 Область применения

Для оптимального формообразования стационарных солнцезащитных устройств, представляющих пространственные структуры - солнцезащитные кожухи (цилиндры, конусы и другие криволинейные или гранные поверхности) целесообразно применять способ, основанный на применении суточного конуса солнечных лучей.

Е.2 Формообразование СЗУ с применением СКСЛ

Графоаналитический способ формообразования СЗУ основан на применении суточного конуса солнечных лучей (рисунок 1), который выполняется на компьютере в одной из известных графических программ.

Е.2.1 Часовая диаграмма изображена на дополнительной проекции (III) в направлении оси конуса. Для любого положения Солнца может быть найдена соответствующая образующая конуса, например и определено время суток (рисунок Е.1).

Е.2.2 Для заданной географической широты и произвольных суток угол между образующей конуса и его осью определяется по формуле

, (Е1)

где 66,55° - наклон оси вращения Земли к плоскости ее орбиты;

360° - угол, который за год описывает Земля, двигаясь вокруг Солнца;

365 - число дней в году;

N - число суток, которые отсчитываются от 22 июня до заданного дня года конца периода перегрева.

Минимальные значения угла соответствуют дням солнечного противостояния 22 июня и 22 декабря и равны 66,5°. Угол увеличивается к дням равноденствия 22 сентября и 21 марта. В дни равноденствия суточный конус солнечных лучей вырождается в плоскость. Это значит, что угол равен 90°, а - 180°, т.е. плоскость.

Угловая высота Солнца в полдень H° определяется по формуле (см. рисунок Е.1)

. (Е.2)

Для широты местности 45° 22 июня (рисунок Е1) угловая высота Солнца равна

.

Правая нижняя пола СКСЛ соответствует 22 декабря (рисунок Е.1). Угловая высота Солнца определяется по формуле

.

Для дней осеннего и весеннего равноденствий плоскость, в которую вырождается СКСЛ, совпадает с осью и для 45° с.ш. угловая высота солнца равна 45°.

По суточному конусу солнечных лучей могут быть определены азимуты восхода и захода Солнца. Значения этих углов приведены на рисунке 2.

Е.2.3 Размеры и контуры солнцезащитного устройства определяются для заданного периода затенения. Для этого определяется линия пересечения поверхности солнцезащитного устройства и суточного конуса солнечных лучей для граничных дней периода затенения по следующему алгоритму:

- вычерчивается светопроем на фасаде соответствующей ориентации;

- выбирается пространственная форма солнцезащитного устройства в зависимости от пластики фасада;

- определяется период перегрева здания для соответствующих климатических условий места строительства по 6.11. По формуле (Е.1) определяется угол при вершине конуса;

- задается (вычерчивается) СКСЛ (рисунок Е.1) с половиной угла при вершине конуса, рассчитанный по алгоритму Е.2.2;

- СКСЛ ориентируется так, чтобы его вершина совпадала с расчетной точкой (РТ) (рисунки Е.2, Е.3), а его ось принадлежала вертикальной плоскости, расположенной в направлении север-юг и была наклонена к плоскости горизонта под углом (широта местности). Определение расчетной точки показано на рисунке Ж.2;

- строится контур СЗУ (рисунки Е.2, Е.3) как линия пересечения поверхности солнцезащитного устройства и суточного конуса солнечных лучей.

Пример 1

Спроектировать СЗУ на южном фасаде в виде цилиндра с горизонтальной осью, параллельной фасаду здания. Место строительства г. Сыктывкар (61° с.ш.):

- вычерчивается светопроем на фасаде соответствующей ориентации. В настоящем примере фасад южный;

- в качестве поверхности СЗУ используется цилиндр, ось i которого горизонтальна и параллельна плоскости фасада (рисунок Е.2).

В случае, если место строительства г. Сыктывкар (в соответствии с 6.11 вторая зона - св. 900 до 1000 ), период перегрева (период охлаждения зданий) - с 22 мая по 22 июля:

- число суток периода перегрева от 22 марта до 22 сентября; дня;

- угол при вершине СКСЛ определяется по формуле (Е.1): ;

- ориентируется СКСЛ так, чтобы его вершина совпадала с расчетной точкой РТ, а его ось соответствовала вертикальной плоскости, расположенной в направлении север-юг и была наклонена к плоскости горизонта под углом ;

- строится контур СЗУ (рисунок Е.2) как линия пересечения поверхности цилиндра и суточного конуса солнечных лучей.

Пример 2

Спроектировать СЗУ на южном фасаде в виде цилиндра с горизонтальной осью, перпендикулярной к фасаду здания. Место строительства г. Воронеж (51° с.ш.):

- вычерчивается светопроем на фасаде соответствующей ориентации. В настоящем примере фасад южный;

- в качестве поверхности СЗУ используется цилиндр, ось i которого горизонтальна и перпендикулярна к плоскости фасада и который легко может быть реализован в виде маркизы (рисунок Е.3).

В настоящем примере в качестве места строительства определен г. Воронеж (по 6.11 третья зона - от 1001 до 1100 ), период перегрева (период охлаждения зданий) - 22 апреля по 22 августа:

- число суток периода перегрева с 22 июня до 22 августа ;

- угол при вершине СКСЛ определяется по формуле (Е.1):

;

- СКСЛ ориентируется так, чтобы его вершина совпадала с расчетной точкой, а его ось принадлежала вертикальной плоскости, расположенной в направлении север-юг и была наклонена к плоскости горизонта под углом ;

- строится контур СЗУ (рисунок Е.3) как линия пересечения поверхности цилиндра и суточного конуса солнечных лучей.