ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
"INTRODUCCIÓN Se sabe que la ganancia solar compensa la carga de calefacción, pero también se manifiesta como un aumento de la carga máxima de refrigeración y un mayor consumo de energía de refrigeración. El uso de dispositivos de protección solar para controlar la ganancia solar a través de las ventanas es un tema de investigación importante. Esto es en gran medida cierto porque los dispositivos de protección solar, como Como persianas venecianas, cortinas enrollables y cortinas ofrecen una estrategia rentable para aceptar o rechazar activamente la ganancia solar. La ganancia solar puede aceptarse cuando se requiere calefacción y rechazarse en caso contrario. La capacidad de controlar la ganancia solar es especialmente importante para el funcionamiento exitoso de instalaciones bien aisladas. @ edificios energéticamente eficientes. La influencia de los dispositivos de protección solar se puede calcular cuando se conocen las propiedades ópticas y térmicas de las capas individuales de acristalamiento/sombra. El procedimiento aprovecha el hecho de que no existe una superposición apreciable entre las bandas de radiación solar y de onda larga. conduce a un análisis en dos pasos: los modelos de radiación solar de First@ determinan la fracción de radiación solar incidente transmitida directamente y la fracción que se absorbe en cada capa. La radiación solar absorbida en cada capa sirve entonces como término fuente en el segundo paso: el análisis de la transferencia de calor. Una simulación energética de un edificio podría incluir este análisis en un cálculo hora por hora. Dado que la posición del sol y el ángulo de incidencia cambian cada hora, las propiedades ópticas solares de las capas individuales deben estar disponibles en cualquier ángulo de incidencia y/o perfil dado. Las propiedades solares anormales de los vidrios transparentes y tintados pueden determinarse fácilmente (p. ej. @ Pettit 1979 @ Furler 1991). También se han ideado varios modelos para caracterizar el vidrio revestido (por ejemplo, Pfrommer et al. 1995, Roos 1997, Rubin et al. 1998, Rubin et. al. 1999). En general, las capas de sombreado se pueden caracterizar asumiendo que cada capa, ya sea homogénea o no, puede representarse mediante una capa homogénea equivalente a la que se le asignan propiedades ópticas "efectivas" promediadas espacialmente. Este enfoque se ha utilizado en varios estudios (p. ej. @ Parmelee y Aubele 1952 @ Farber et al. 1963 @ Pfrommer et al. 1996 @ van Dijk et al. 2002 @ Yahoda y Wright 2005) y se ha demostrado que proporciona una caracterización precisa de persianas venecianas (por ejemplo, @ Kotey et al. 2008). Cuando la radiación solar incide sobre una capa de sombra, una parte de la radiación pasa sin ser perturbada a través de las aberturas de la capa y la parte restante es interceptada por la estructura de la capa. La estructura puede consistir en hilo@ listones@ o algún otro material. La porción de la radiación interceptada que no sea absorbida se dispersará y abandonará la capa como una aparente reflexión o transmisión. Se supone que estos componentes dispersos son uniformemente difusos. Además, una capa de sombreado generalmente transmitirá radiación de onda larga (es decir, es diatermana) en virtud de su apertura y las propiedades efectivas de onda larga se asignan en consecuencia. Utilizando propiedades ópticas efectivas y una división haz/difusa de la radiación solar en cada capa, el marco utilizado para representar sistemas multicapa (Wright y Kotey 2006, Wright 2008) proporciona una libertad prácticamente ilimitada para considerar diferentes tipos de capas de sombreado. Este marco también ofrece la velocidad computacional necesaria en el contexto de la simulación energética de edificios. No se dispone fácilmente de técnicas para caracterizar las propiedades anormales de tejidos y cortinas plisadas (por ejemplo, @ Keyes 1967 @ Kotey et al. 2007). La información más utilizada se originó con Keyes (1967), quien utilizó la inspección visual para caracterizar las telas por el color del hilo (reflectancia del hilo) como oscuro (D)@ medio (M) y claro (L) y por tejido como abierto (I)@ semi. -abierto (II) y cerrado (III). La reflectancia del hilo y el factor de apertura de las telas se representaron convenientemente en un gráfico que permitía al usuario estimar el efecto de sombreado de una cortina plisada. Utilizando la transmitancia y reflectancia de la tela como variables independientes, Moore y Pennington (1967) generaron un gráfico similar. Keyes (1967) luego concilió los dos gráficos. La tabla universal de Keyes (1967) que se muestra en la Figura 1@ es la base de los valores del coeficiente de atenuación interior (IAC) que se aplican a las combinaciones de vidrio y cortinas que se encuentran en el Manual-Fundamentales de ASHRAE (2005). Esta tabla ofrece la posibilidad de utilizar propiedades ópticas medidas (transmitancia total del haz y reflectancia total del haz en incidencia normal) u observadas visualmente (apertura y color del hilo) para estimar el efecto de sombreado de cortinas plisadas con un 100% de plenitud. Más recientemente @ Hunn et al. (1991) diseñaron un aparato para medir la transmitancia bidireccional y la distribución de reflectancia de los tejidos. Las mediciones revelaron el efecto de las propiedades textiles (apertura del tejido, sección transversal de la fibra y estructura del tejido) sobre la distribución de la luz solar. Esta información es particularmente útil en el contexto de la simulación de iluminación natural. Las propiedades ópticas solares bidireccionales se pueden incorporar en los métodos de cálculo de capas de matriz (p. ej. @ Klems 1994a y 1994b) para predecir la ganancia solar de los sistemas de vidriado/sombra. Sin embargo, este método experimental y el análisis del sistema de capas del sistema de acristalamiento/sombreado asociado no son adecuados para la simulación energética de edificios debido a su complejidad y a la importante cantidad de tiempo de CPU requerido. Las técnicas que podrían usarse para medir las propiedades ópticas solares anormales de los acristalamientos no se pueden aplicar a los tejidos. Esto se debe al hecho de que las superficies de los tejidos son rugosas y dispersan la radiación incidente. Sin embargo@ las técnicas existentes pueden adaptarse. Para lograr esto, se diseñaron y fabricaron soportes de muestras especiales para facilitar la medición de propiedades ópticas solares anormales de los tejidos utilizando una esfera integradora instalada en un espectrofotómetro disponible comercialmente. La esfera integradora es particularmente útil porque puede resolver los componentes no perturbados y dispersos de la radiación del haz transmitida o reflejada. Los portamuestras estaban hechos de tubos de aluminio pulido con un extremo truncado en un ángulo conocido@ ?? La superficie interior de cada tubo se pintó de negro para absorber la radiación dispersada en reflexión durante una medición de transmitancia o dispersada en transmisión durante una medición de reflectancia. Pettit (1979) utilizó una técnica similar para medir la transmitancia anormal de los vidriados. Las mediciones de Pettit se compararon favorablemente con los resultados obtenidos de los primeros principios. En el estudio actual, las mediciones espectrales de la transmitancia del haz, la transmitancia difusa del haz y la reflectancia difusa del haz se obtuvieron en ángulos de incidencia @ ?? que van de 0 a 60?? Estos datos mostraron que las telas generalmente no son espectralmente selectivas excepto por la variación en la región visible correspondiente al color de la tela. Dado que el objetivo del presente estudio era generar propiedades ópticas solares (promediadas espectralmente) para la simulación de energía de edificios, no se presentan datos espectrales. Las propiedades ópticas solares se calcularon utilizando el método de ordenadas seleccionadas de 50 puntos como se describe en ASTM E903-96 (1996). Se ideó un segundo procedimiento para repetir las mediciones de transmitancia haz-haz, esta vez sin la esfera integradora y con un ángulo de incidencia de hasta 80°. Tener dos conjuntos de datos de transmisión haz-haz ofreció la oportunidad de comparar y ganar confianza en el nuevo procedimientos. La medición directa de las propiedades ópticas solares anormales de todos los tejidos para cortinas del mercado no es una opción práctica. Un enfoque realista es desarrollar modelos que requieran como entrada un pequeño número de mediciones fácilmente obtenidas. Este enfoque se utilizó para determinar las propiedades ópticas solares anormales de acristalamientos recubiertos y tintados (por ejemplo, @ Furler 1991 @ Roos 1997 @ Karlsson y Roos 2000). Los modelos desarrollados en este estudio se pueden aplicar siempre que el usuario sepa dónde se encuentra la tela en el gráfico de Keyes (Figura 1)".