ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТИПА ПРЯМОУГОЛЬНИКА В УСЛОВИЯХ Г. ХАНОЯ И Г. МОСКВЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

АРХИТЕКТУРА И ГРАДО СТРОИТЕЛ ЬСТ ВО. РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕСТАВРАЦИЯ

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER УДК 628.47:004.94

DOI: 10.22227/1997-0935.2022.12.1615-1626

Энергоэффективность солнцезащитных конструкций типа прямоугольника в условиях г. Ханоя и г. Москвы

Чан Нгок Тьян1, Фам Куок Куан2, Нгуен Тхи Кхань Фыонг1

1 Ханойский инженерно-строительный университет; г. Ханой, Вьетнам; 2 Научный исследовательский институт безопасности и гигиены труда; г. Ханой, Вьетнам

АННОТАЦИЯ

Введение. Представлены результаты расчетов энергоэффективности окон с использованием солнцезащитной конструкции (СЗК) типа прямоугольник для зданий, обращенных в юго-восточном направлении, в климатических условиях городов Ханоя и Москвы, применяя изложенную ранее оценку энергоэффективности оконной системы с солнцезащитным устройством П-образного типа. В условиях Вьетнама для зданий юго-восточной ориентации (юго-западной ориентации) использование СЗК типа прямоугольник считается наиболее целесообразным. Материалы и методы. Расчеты основываются на проекции солнечного луча при расчете части площади окна в тени с учетом коэффициента снижения облученности рассеянной солнечной радиации солнцезащитным устройством. Наличие СЗК на поверхности окна способствует снижению интенсивности рассеянной солнечной радиации, которое представлено коэффициентом Кы. Этот коэффициент определен путем экспериментов и предложен регрессионными уравнениями. Компьютерная программа для расчета СЗК создана для облегчения оценки и практики проектирования.

Результаты. Анализируется эффективность СЗК типа прямоугольник, проводится сравнение с коробчатой конструк- < П цией. Теплопоступление цчерез юго-восточное окно рассчитано для двух указанных выше типов СЗК по метеоданным ( с Ханоя и Москвы. з Н

Выводы. Результаты исследования показывают, что энергоэффективность СЗК П-образного типа незначительно 5? к выше, чем СЗК типа прямоугольник для обоих городов. Однако СЗК типа прямоугольник оказываются хорошим ре- 3 _ шением для окон зданий, ориентированных на восток и по юго-восточному направлениям благодаря своей простоте О Г и малой материальной емкости. При помощи компьютерной программы расчета можно вести быстрое и точное про- ^ О ектирование СЗК с требуемой эффективностью для энергосбережения зданий в общем и систем кондиционирования • • воздуха,в частности. О со

п с

Автор, ответственный за переписку: Нгуен Тхи Кхань Фыонг, phuongntk@huce.edu.vn.

Energy efficiency of solar shading structures of the rectangle type

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: энергоэффективность зданий, расчет солнцезащитной конструкции, солнцезащитные кон- _ __ струкции типа прямоугольник, теплопоступление, расчет солнечной радиации, коэффициент облученности, оконная О 9 система Г -

п о

а ^

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Чан Нгок Тьян, Фам Куок Куан, Нгуен Тхи Кхань Фыонг. Энергоэффективность солнцеза- О 5 щитных конструкций типа прямоугольника в условиях г. Ханоя и г. Москвы // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 12. С. 1615-1626. РО!: 10.22227/1997-0935.2022.12.1615-1626

— со о (

о! О о

со со

n W a 0

in the climate conditions of Hanoi and Moscow c g

i °

_

Tran Ngoc Chan1, Pham Quoc Quan2, Nguyen Thi Khanh Phuong1 r 0

1 Hanoi University of Civil Engineering (HUCE); Hanoi, Vietnam; ■ •

2 National Institute for Occupational Safety and Health; Hanoi, Vietnam ° T

- 17

ABSTRACT

Introduction. The article presents the results of calculating the energy efficiency of windows using a sun protection

structure (SZK) of the rectangle type for buildings facing the southeast direction in the climatic conditions of the cities of Hanoi I F

and Moscow, using the new proposed method described in Evaluation of the energy efficiency of a window system with a П-type s у

sunshade. In the conditions of Vietnam, for buildings with a southeast orientation (southwest orientation), the use of a rectangular с с

SZK is considered the most appropriate. ® 1

Materials and methods. The calculations are based on the projection of the sunbeam when calculating a part of the window 2 2

area in the shade, considering the coefficient of reducing the irradiance of diffuse solar radiation by a shading device. In 2 2

the presence of the shading device, there is a reduction in the intensity of diffuse solar radiation, which is represented by О О

the coefficient Kbt. This coefficient was determined by experiments and proposed by regression equations. A computer program ° ° for calculating sZk was created to facilitate evaluation and design practice.

© Чан Нгок Тьян, Фам Куок Куан, Нгуен Тхи Кхань Фыонг, 2022 1615

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

Results. The article analyzes the effectiveness of rectangular sun protection divice, compared with a egg-crate shaped structure. Solar heat gain q through the southeastern window was calculated for the two types of SZK mentioned above with solar radiation data from Hanoi and Moscow.

Conclusions. The results of the study show that the energy efficiency of the egg-crate shaped SZK is marginally better than the rectangle-type SZK for both cities. Rectangle-type SZK prove to be a good solution for building windows oriented to the east and south-east directions due to their simplicity.

KEYWORDS: energy efficiency of buildings, sun shading device calculations, rectangular sun protection, heat gain, calculation of solar radiation, irradiance coefficient, fenestration system

FOR CITATION: Tran Ngoc Chan, Pham Quoc Quan, Nguyen Thi Khanh Phuong. Energy efficiency of solar shading structures of the rectangle type in the climate conditions of Hanoi and Moscow. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2022; 17(12):1615-1626. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.12.1615-1626 (rus.).

Corresponding author: Nguyen Thi Khanh Phuong, phuongntk@huce.edu.vn.

N N N N О О N N

ci N

г г

¡É (V U 3 > (Л

с и U N

Л?

<D <D

О ё

от

ОТ

.Е о

DL"

^ с

ю о

S 1

о ЕЕ

СП ^

т- ^

£

от °

> А Si

О (Я

ВВЕДЕНИЕ

В приложении «Расчет солнцезащитных конструкций», разработанном автором для дополнения к нормативному документу QCVN 09:2017 «Эффективно-экономическое использование энергии в строительных сооружениях», рассматриваются пять типов солнцезащитных конструкций (СЗК), в том числе СЗК П-образного типа, считавшиеся достаточно эффективными.

В регионах с жарким климатом со средней облачностью, таких как Вьетнам [1], Таиланд, Малайзия, Индонезия и Сингапур [2, 3], на характеристики общего солнечного излучения приходится большая доля рассеянного излучения, учет пониженного коэффициента рассеянного излучения за счет СЗК вносит важный вклад в расчет энергоэффективности зданий в летнее время [4-11].

В настоящем исследовании, использовав изложенный в работах [12-14] метод расчета солнцезащитной конструкции, проводится расчет СЗК типа прямоугольник, которые состоят из верхнего и бокового ребер, причем боковое ребро может быть поставлено на левую (tp = 1) или на правую (tp = 2) сторону окна для конкретных условий, а именно здания юго-восточной ориентации в условиях г. Ханоя и г. Москвы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Схема СЗК «прямоугольник»

На рис. 1 показаны СЗК типа прямоугольник с левой и правой боковыми ребрами.

Расчет всех типов СЗК основывается на проекции солнечного луча, проходящего через край солнцезащитного ребра и точки его прикосновения М на поверхности заполнения светового проема на определенной ориентации.

Как известно, координаты x y точки прикосновения М солнечного луча на поверхности окна рассчитываются следующими формулами [11]:

^ tan h

tan^ =-; (1)

cosy

tany

y = btanD,

(2)

(3)

где И, у, О — высота солнца, азимут солнца-стены и угол боковой проекции солнечного луча в градусах; х, у — координаты точки прикосновения солнечного луча на поверхности окна М, м; Ь — ширина ребра солнечного затенения, м.

Подробнее о принципе расчета можно узнать из работ [12, 14, 15].

Определение коэффициента облученности б

При наличии инсоляции на поверхности стены и окна благодаря СЗК часть поверхности окна Аобл подвергается облучению полной (прямой и рассеянной) радиации, остальная часть находится в тени (т.е. подвергается только рассеянной радиации), коэффициентом облученности О является соотношение:

G =

A

обл

Ao

= i-A-

BH

(4)

где Аобл — площадь солнечной облученности, м2; Ат — часть площади окна в тени (часть поверхности окна со штрихами на рис. 1), м2; Аос = ВН — площадь остекления, м2; В, Н — ширина и высота окна, м.

Вместо расчета коэффициента облученности О ниже даны формулы для расчета части площади окна в тени Ат (табл. 1).

Коэффициент снижения облученности рассеянной солнечной радиации СЗК типа прямоугольник Кы

При наличии солнцезащитных устройств на поверхности окна Аос воздействует диффузное излучение 1П с коэффициентом снижения облученности рассеянной солнечной радиации КЬ, который учитывается через углы небосвода 5 и т, образованные СЗК (рис. 2).

1616

b

x =

Энергоэффективность солнцезащитных конструкций типа прямоугольника

в условиях г Ханоя и г Москвы

Рис. 1. Схема СЗК типа прямоугольник: a — верхнее ребро лежит на горизонтальной поверхности (а = 0); b — верхнее ребро составляет с горизонтальной поверхностью угол а > 0; b' — ширина верхнего солнцезащитного ребра, м; d — расстояние от верхнего края окна до верхнего солнцезащитного ребра, м; e — расстояние от бокового края окна до вертикальных солнцезащитных ребер, м

Fig. 1. The scheme of the rectangle type SPC: a — the upper edge lies on a horizontal surface (а = 0); b — the upper edge is an angle а > 0 with a horizontal surface; b' — the width of the upper sunscreen edge, m; d — the distance from the upper edge of the window to the upper sunscreen edge, m; e — the distance from side edge of the window to vertical sun protection ribs, m

Табл. 1. Формулы расчета части площади окна в тени Ах1г

Table 1. Formulas for calculating the part of the window area in the shadow of Ахк

Случай 1 / Case 1 y < D

S — m

a) x < e = 0 (5)

b) e < x < B + e

• tp = 1 и у < 0 или tp = 2 и y > 0 А,* = 0 (6)

tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 Ахк = H(x - e) (7)

tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

c) x > B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 А,sh = 0 (8)

tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 А,sh = BH (9)

tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

< П

tT

iH

о

(Л

с

о

со

< -»

J со

U -

r i

n °

< 3

0 <

01 О n

CO CO

l\J со

0

1

CO CO о о

< ) fM

л ' -J 00

1 T

s У с о <D Ж f f NN

2 2 о о 2 2 2 2

1617

Продолжение табл. 1 / Continuation of Table 1

Случай 2 / Case 2 Dm < y < H + Dra

a) x < e

= B(y - Dm)

(10)

b) e < x < B + e

I < e (I — см. рис. 1, а) / (I — see fig. 1, a)

• tp = 1 и у > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

Ash = y - Dm) -

(x - e) (y + m) 2x

Ash = B(y - Dm) + (H + Dm - y)(x - e)

(11) (12)

I > e (I — см. рис. 1, a) / (i

• tp = 1 и y < 0 или tp tp = 1 and y < 0 or tp

• tp = 1 и y > 0 или tp tp = 1 and y > 0 or tp

— see fig. 1, a) = 2 и y > 0 = 2 and y > 0 = 2 и y < 0 = 2 and y < 0

Ash = (y - Dm) +1 B + e - x + 1

Ash = B(y - Dm) + (H + Dm - y)(x - e)

(13)

(14)

c) x > B + e, 1 < e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

Ash = B

(B + e)( y + m) B(y + m) --Dm - m -

2x

Ash = BH

(15)

(16)

N N N N О О N N

N N г г

К (V U 3 > (Л

с и U N

Ii

Л?

<D <D

О ä

e < I < B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

(B + e -1)2( y + m) 2x

Ah = BH

(17)

(18)

I > B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

Ash = 0

Ash = BH

(19)

(20)

Случай 3 / Case 3 У > H + Dm

a) x < e

Ash = BH

(21)

b) e < x < B + e I < e

Нужно считать / You need to count

<Л (Л

.E о

^ a Ю о

s 1

о EE a> ^

22 J

> A

I

О И

tp = 1; y < 0 и P < g или tp = 2; y > 0 и P < ß

tp = 1; y < 0 and P < ß or tp = 2;

Y > 0 and P < ß

tp = 1; y < 0 и P > ß или tp = 2; y > 0 и P > ß

tp = 1; y < 0 and P > ß or tp = 2;

Y > 0 and P > ß

tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

P =

Q =

(y + m) (H + Dm + m)

Ash = BH - H

(H + Dm + m) x

(y + m)

H + Dm + m -

e( y + m)

Ash = BH

(22)

(24)

I > e

tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0 tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

Ash = BH - H

Hl

2( Dm + m)

- +1 - e

Ash = BH

(25)

(26)

c) x > B + e

1 < e и e < At < B + e I < e and e < At < B + e

Нужно считать / You need to count (H + Dm + m)

At =-

(y + m)

Ash =

1618

Энергоэффективность солнцезащитных конструкций типа прямоугольника

в условиях г Ханоя и г Москвы

Окончание табл. 1 / End of the Table 1

tp = 1 и у < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

( H + Dm + m) x

( y + m)

Ash = BH

H + Dm + m -

e( y + m)

(27)

(28)

e < l < B + e и A, < B + e e < l < B + e and At < B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

Hl

2(Dm + m)

- +1 - e

Ash = BH

(29)

(30)

l < e и A, > B + e l < e and A, > B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

;B( У + m) 2x

- B

H + Dm + m - (B - e)

y + m

Ash = BH

(31)

(32)

e < l < B + e и At > B + e e < l < B + e and A, > B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

^î-L —

y + m

(B + e -1)2

Ash = BH

(33)

(34)

< П

ф е

u> t 3

S G) (Л С

l > B + e

• tp = 1 и y < 0 или tp = 2 и y > 0 tp = 1 and y < 0 or tp = 2 and y > 0

• tp = 1 и y > 0 или tp = 2 и y < 0 tp = 1 and y > 0 or tp = 2 and y < 0

Ash = 0 Ash = BH

(35)

(36)

О

СО

— -»

J со

u -

r I

о °

— 3

o —

о о

со со

M со

0 J^

1

СП СП о о

a, < B + e

Ash = BH

5 — artan

^ bcosa ^ H + Dr

град;

. bcosa

T — artan I-I, град.

B + e

(37)

(38)

(39)

Можно привести данные табл. 4 Пособия 2.91 к СНиП 2.04.05-911 к следующим регрессивным уравнениям:

K1 = 2,10-552 - 0,0 1 55 + 0,983;

Kht - KK

Рис. 2. Углы небосвода 5 и т, образованные СЗК

Fig. 2. The angles 5 and т formed by the Rectangle-type shading

device

(40)

со

CD CD

К2 = 2,10 т2 - 0,007т + 0,992, (41)

формула для расчета коэффициента Кы будет иметь вид:

l с 3

(D

(42)

1 Пособие 2.91 к СНиП 2.04.05-91. Расчет поступления теплоты солнечной радиации в помещения. М. : Стройиз-

дат, 1993. 45 с.

-J 00 I т

s з s у с о (D X

.N.!0

м м

о о

to м

to to

1619

Ash — BH - H

Ash — BH - H

где

N N N N О О N N

СЧ СЧ г г

¡г <и

U 3

> (Л

с и

BQ N

Hi

ф

о ё

K' = 1-0,5(1- K2) = 2(1 + K2).

(43)

Коэффициент уменьшения теплопоступления солнечной радиации через заполнение светового проема благодаря СЗК

Количество тепла, поступающего в помещение через остекление светового проема солнечной радиации при отсутствии солнцезащитной конструкции, определяется следующей формулой [16, 17]:

Все эти величины д0, дп, др были вычислены по методу ЛБИЯЛЕ для разных местностей Вьетнама [15, 18, 19].

С учетом коэффициента в выражение (44) может быть переписано следующим образом (не забывая, что при отсутствии СЗК в = 1):

Qk = (?п + qv)SHGC№oc, Вт.

(47)

Qk.o = ^п + qр)SHGC4oc, Вт,

(44)

где дп и др — интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей на поверхность остекления светового проема, Вт/м2; БИОС — коэффициент получения тепла солнечной радиации оконного стекла без размера; Аос — площадь остекления, м2.

При наличии СЗК количество тепла, поступающего в помещение через остекление светового проема солнечной радиации, будет QK, которое определяется так:

Qк = БИОС(дАбл + КьДрАоо), Вт. (45)

Обозначая в, как отношение Qк к QKo, называем в — коэффициентом уменьшения теплопоступления солнечной радиации через остекление и с учетом выражения (4) имеем:

в = Одп + Кыдр = Сди + Кыд р (4б)

?п + д р д о '

где д0 = дп + др — интенсивность полной солнечной радиации, Вт/м2.

Таким образом, сущность расчета СЗК заключается в определении их коэффициентов О и в.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Программа на компьютере для расчета СЗК типа прямоугольник

По вышеописанному методу расчета была разработана программа на компьютере для удовлетворения требованию проектирования энергоэффективных СЗК. Эта программа успешно применима в проектных расчетах.

Пример расчетов. Дано: СЗК типа прямоугольник устанавливается для окон шириной В = 2,6 м; высотой Н = 3,5 м; ребра шириной Ь = 1,2 м; расстояние от верхнего края окна до верхнего ребра ё = 0,35 м; расстояние от бокового края окна до бокового ребра е = 0,4 м; вертикальное ребро устанавливается на правую сторону окна (р = 2); угол наклонения верхнего ребра к горизонтальной поверхности а = 25°; место строительства — г. Ханой и г. Москва, июль месяц; ориентация окон — юго-восток. Программа дает результат расчетов в виде рисунков с тенью на поверхности стены в каждый час дня и при всех необходимых данных расчета. Для вертикальных стен ориентации юго-востока в Ханое в июле солнечная инсоляция имеет место с 6 до 12 ч и в Москве с 6 до 14 ч. В качестве примера на рис. 3, 4 показаны результаты расчета в 7 ч и в 11 ч.

<л w

.Е о

^ с ю о

S 1

о Е а> ^

т- ^

£

22 J > А

"8 I

Е!

о И

а b

Рис. 3. Тень СЗК типа прямоугольник с tp = 2 на поверхности окна юго-восточной ориентации в 7 ч июля месяца: а — для Ханоя; b — для Москвы

Fig. 3. Rectangle-type shadow with tp = 2 on the surface of the south-east window at 7:00 July: a — for the locality of Hanoi; b — for the locality of Moscow

1620

Энергоэффективность солнцезащитных конструкций типа прямоугольника

чх ,, С. 1615-1626

в условиях г Ханоя и г Москвы

a b

Рис. 4. Тень СЗК типа прямоугольника с tp = 2 на поверхности окна юго-восточной ориентации в 11 ч июля месяца: а — для Ханоя; b — для Москвы

Fig. 4. Rectangle-type shadow with tp = 2 on the surface of the south-east window at 11:00 July: a — for the locality of Hanoi; b — for the locality of Moscow

С целью сравнения и сопоставления энергоэф- типа полученные результаты расчетов для условий фективности СЗК типа прямоугольник и П-образного г. Ханоя и г. Москвы сведены в табл. 2-5.

Табл. 2. Для СЗК типа прямоугольник эффективность затенения выражается через коэффициенты G, ß и q в дневном времени ориентации юго-восток в июле для г. Ханоя

Table 2. For rectangle type shading device the shading efficiency is expressed through the coefficients G, ß and q in the daytime of south-east orientation in July for Hanoi

Время, ч Time, hour Коэффициент облученности G Irradiance coefficient G ß при qcp-расч ß if qav.calc ß пРи qcp-изм ß if qav.meas Наличие инсоляции Insolation q() через 1 м2 окна пРи qcp^ Вт/м2 qw through one m2 of a window if 4v,ai, W/m2 qо через 1 м2 окна пРи qcp™ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qav.mea^ W/m"

6 0,245 0,337 0,493 Да / Yes 37,604 32,207

7 0,311 0,388 0,517 Да / Yes 121,493 90,155

8 0,304 0,386 0,516 Да / Yes 146,164 130,337

9 0,230 0,339 0,495 Да / Yes 125,474 142,061

10 0,035 0,221 0,446 Да / Yes 68,431 123,606

11 0,000 0,275 0,503 Да / Yes 57,413 115,195

12 0,000 0,646 0,670 Да / Yes 52,558 104,074

13 0,000 0,678 0,678 Нет / No 47,139 90,353

14 0,000 0,678 0,678 Нет / No 42,930 79,176

15 0,000 0,678 0,678 Нет / No 39,640 69,549

16 0,000 0,678 0,678 Нет / No 34,613 55,827

17 0,000 0,678 0,678 Нет / No 26,528 37,679

18 0,000 0,678 0,678 Нет / No 9,516 14,773

Средние в день Daily average 0,512 0,593 — 62,269 83,461

< П

tT

iH

О Г s 2

o ся § S

< -»

J со

U -

r I

n °

< 3 o

oî

СЛ '

u s

§ 2

< 6

r 6

t (

< )

|!

® .

л *

-J 00

1 T

s у с о <D X

II

2 2 О О 10 10 10 10

Примечание: теплопоступление до через 1 м2 окна рассчитывается по формуле (47) с коэффициентом SHGC = 0,816 (SHGC стекла толщиной 6 мм).

Note: the heat gain of a qw through 1 m2 of a window is calculated by the formula (47) with a coefficient of SHGC = 0.816 (SHGC of glass 6 mm thick).

1621

Табл. 3. Для СЗК типа прямоугольник эффективность затенения выражается через коэффициенты G, ß и q в дневном времени ориентации юго-восток в июле для г. Москвы

Table 3. For rectangle type shading device the shading efficiency is expressed through the coefficients G, ß and q in the daytime of south-east orientation in July for Moscow

Время, ч Time, hour Коэффициент облученности G Irradiance coefficient G ß при qcp-расч ß if qav.calc ß пРи qcp-изм ß if qav.meas Наличие инсоляции Insolation qо через 1 м2 окна пРи qcp^ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qav.calc, W/m2 qо через 1 м2 окна пРи qcp™ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qav.meas, W/m2

6 0,401 0,456 0,490 Да / Yes 140,369 60,625

7 0,553 0,577 0,591 Да / Yes 262,453 125,185

8 0,638 0,645 0,650 Да / Yes 356,099 184,863

9 0,668 0,670 0,672 Да / Yes 396,318 222,021

10 0,608 0,621 0,636 Да / Yes 356,041 213,084

11 0,515 0,548 0,593 Да / Yes 274,719 181,754

12 0,401 0,468 0,562 Да / Yes 179,888 151,040

13 0,354 0,465 0,590 Да / Yes 109,777 126,650

14 0,556 0,672 0,677 Да / Yes 48,302 100,637

15 0,000 0,678 0,678 Нет / No 37,488 91,448

16 0,000 0,678 0,678 Нет / No 34,309 78,385

17 0,000 0,678 0,678 Нет / No 29,830 63,014

18 0,000 0,678 0,678 Нет / No 23,285 46,106

Средние в день Daily average 0,603 0,629 — 172,991 126,524

22 22

о о

22 pipi II

к ai и з

> (Л

с и ta N

il <D <D

О %

Табл. 4. Для СЗК П-образного типа эффективность затенения выражается через коэффициенты G, ß и q в дневном времени ориентации юго-восток в июле для г. Ханой [12]

Table 4. For the П -shaped (egg-crate) type the shading efficiency is expressed through the coefficients G, ß and q in the daytime of south-east orientation in July for Hanoi [12]

Время, ч Time, hour Коэффициент облученности G Irradiance coefficient G ß при qcp-расч ß if qav.calc ß пРи qcp-изм ß if qav.meas Наличие инсоляции Insolation qо через 1 м2 окна пРи qcp^ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qav.calc, W/m2 qо через 1 м2 окна пРи qcp™ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qav.meas, W/m2

6 0,245 0,326 0,464 Да / Yes 36,39 30,30

7 0,311 0,378 0,489 Да / Yes 118,12 85,17

8 0,304 0,375 0,488 Да / Yes 141,92 123,04

9 0,230 0,327 0,465 Да / Yes 120,90 133,44

10 0,035 0,207 0,414 Да / Yes 63,88 114,60

11 0,000 0,255 0,466 Да / Yes 53,11 106,55

12 0,000 0,598 0,620 Да / Yes 48,62 96,27

13 0,000 0,627 0,627 Нет / No 43,60 83,58

14 0,000 0,627 0,627 Нет / No 39,71 73,24

15 0,000 0,627 0,627 Нет / No 36,67 64,33

16 0,000 0,627 0,627 Нет / No 32,02 51,64

17 0,000 0,627 0,627 Нет / No 24,54 34,85

18 0,000 0,627 0,627 Нет / No 8,80 13,66

Средние в день Daily average 0,479 0,551 — 59,10 77,74

со " со E — -b^

^ (Л

I §

dl"

^ с ю о

S g

О E о ^

T- ^

£

22 J > A

■8 I

Si

О (Я

1622

Энергоэффективность солнцезащитных конструкций типа прямоугольника

в условиях г Ханоя и г Москвы

Табл. 5. Для СЗК П-образного типа эффективность затенения выражается через коэффициенты G, ß и q в дневном времени ориентации юго-восток в июле для г. Москва [12]

Table 5. For the П-shaped (egg-crate) type the shading efficiency is expressed through the coefficients G, ß and q in the daytime of south-east orientation in July for Moscow [12]

Время, ч Time, hour Коэффициент облученности G Irradiance coefficient G ß при qcp-расч ß if qav.calc ß пРи qcp-изм ß if qav.meas Наличие инсоляции Insolation qj, через 1 м2 окна пРи qcp^ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qavca^ W/m2 qjj через 1 м2 окна пРи qcp™ Вт/м2 qw through one m2 of a window if qav.meas W/m2

6 0,401 0,446 0,473 Да / Yes 137,25 58,61

7 0,553 0,567 0,575 Да / Yes 258,15 121,96

8 0,638 0,636 0,634 Да / Yes 350,99 180,37

9 0,668 0,661 0,654 Да / Yes 390,79 216,20

10 0,608 0,612 0,616 Да / Yes 350,48 206,34

11 0,510 0,534 0,566 Да / Yes 267,43 173,50

12 0,248 0,340 0,469 Да / Yes 130,68 125,92

13 0,000 0,215 0,457 Да / Yes 50,78 98,10

14 0,000 0,596 0,622 Да / Yes 42,84 92,41

15 0,000 0,627 0,627 Нет / No 34,68 84,59

16 0,000 0,627 0,627 Нет / No 31,74 72,51

17 0,000 0,627 0,627 Нет / No 27,59 58,29

18 0,000 0,627 0,627 Нет / No 21,54 42,65

Средние в день Daily average 0,547 0,583 — 161,15 117,80

< П

tT 3H

О Г s 2

o со о S

— -» J со

u -

r i о °

— 3 o

о)

СЯ '

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Некоторые результаты, выведенные из примера расчета:

• в Ханое на вертикальной поверхности юго-восточной ориентации в 7 ч в июле тень СЗК типа прямоугольник падает налево (рис. 2, а) и дает О > 0, но коэффициент О в Ханое заметно ниже, чем в Москве (О = 0,311 против О = 0,553);

• в 11 ч (июль) в Ханое на вертикальной поверхности юго-восточной ориентации тень СЗК типа прямоугольник перемешается налево (рис. 4, а) таким образом, что вся поверхность окна лежит в тени (О = 0), в это время в Москве тень такой же СЗК падает направо (рис. 4, ь) и вертикальное ребро СЗК не играет роли в затенении окна, в результате чего коэффициент О в Москве намного выше чем в Ханое (О = 0,515).

В итоге проделанной работы:

• разработана программа расчета различных СЗК для дополнения к нормативному документу РСУМ 09:2017 «Эффективно-экономическое использование энергии в строительных сооружениях», в том числе СЗК типа прямоугольник, и показаны результаты расчета для условий г. Ханоя и г. Москвы;

• для условий Вьетнама СЗК типа прямоугольник с /р = 2 (вертикальное ребро лежит на правой

стороне окна) оказываются хорошим решением для окон зданий, ориентированных на восток, по южному и юго-восточному направлениям. Наоборот, при той же СЗК с ¡р = 1 (вертикальное ребро лежит на левой стороне окна) хорошим будет решение для окон зданий, ориентированных на запад, по южному и юго-западному направлениям. То есть решения (¡р = 2 и Iр = 1) принимаются симметрично через ось северо-юг земного шара;

• исходя из количества тепла до, передаваемого через 1 м2 окон в дом в среднем в день, соответствующего фактической интенсивности солнечной радиации, полученная энергетическая эффективность СЗК типа прямоугольник не сильно уступает эффективности СЗК П-образного типа (83,461 Вт/м2 против 77,74 Вт/м2, разница +7,35 % для Ханоя и 126,524 Вт/м2 против 117,8 Вт/м2, разница +7,4 % для Москвы).

Исходя из количества тепла до, переданного через 1 м2 окон в здание в среднем в день, соответствующего теоретической интенсивности солнечной радиации, имеем также аналогичную картину с последовательными данными: 62 269 Вт/м2 по сравнению с 59,1 Вт/м2, разница +5,36 % для Ханоя и 172,991 Вт/м2 против 161,15 Вт/м2, разница +7,35 % для Москвы.

о

со со

§ 3

— 6 > 6 о о

о

со

I!

л *

-J 00

I т

s 3

s у с о (D * 1 1 •Ni0

м м

о о

to м

to to

1623

По сравнению с СЗК П-образного типа, простота и малые материальные затраты СЗК типа прямоугольник делают их применение в практике более целесообразным. При помощи программы расчета

на компьютере можно вести быстрое и точное проектирование СЗК с требуемой эффективностью для энергосбережения зданий в общем и систем кондиционирования воздуха в частности.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Nguyen T.K.P., Solovyov A., Pham T.H.H., Dong K.H. Confirmed method for definition of daylight climate for tropical Hanoi // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Pp. 35-47. DOI: 10.1007/978-3-030-19756-8_4

2. Mostafavi F., Tahsildoost M., Zomorodian Z. Energy efficiency and carbon emission in high-rise buildings: A review (2005-2020) // Building and Environment. 2021. Vol. 206. P. 108329. DOI: 10.1016/ j.buildenv.2021.108329

3. Heidari A., Taghipour M., Yarmahmoodi Z. The effect of fixed external shading devices on daylighting and thermal comfort in residential building // Journal of Daylighting. 2021. Vol. 8. Issue 2. Pp. 165-180. DOI: 10.15627/jd.2021.15

4. Atthaillah, Mangkuto R.A., Koerniawan M.D., cy (y Yuliarto B. On the interaction between the depth and o o elevation of external shading devices in tropical daylit

ct classrooms with symmetrical bilateral openings // £ 2 Buildings. 2022. Vol. 12. Issue 6. P. 818. DOI: 10.3390/ g g buildings12060818

j? $ 5. Nguyen P.T.K., Pham H.T.H., Solovyev A.K.,

jjg ^ Tamrazyan A.G. Improving the Accuracy of Daylight ^ Calculation with Impact of Sun-shading Devices for j= the Russian Standard // Engineering Journal. 2021. o | Vol. 25(7). Pp. 109-120. DOI: https://doi.org/10.4186/ "7 > ej.2021.25.7.109

"a <u 6. Rattanongphisat W. Passive heat mitigation

H possibility using meteorological data analysis of 2- || Phitsanulok Province, Thailand for building application §E in the tropics // ScienceAsia. 2021. Vol. 47S. P. 96.

2 ^ DOI: 10.2306/scienceasia1513-1874.2021.S004

S £=

io 7. SaveroR.R., AntaryamaI.G.N., SoemardionoB.

cm c

z .g Review on design strategies of energy saving office

$ E building with evaporative cooling in tropical region //

qr- £ IPTEK The Journal for Technology and Science. 2020.

f <S Vol. 31. Issue 2. P. 236. DOI: 10.12962/j20882033.

¡^ o v31i2.5607

Sg 8. Rana M.J., Hasan M.R., Sobuz M.H.R.

o t

rjg An investigation on the impact of shading devices on energy consumption of commercial buildings in

2 £ the contexts of subtropical climate // Smart and

22 J Sustainable Built Environment. 2022. Vol. 11. Issue 3.

^ ^ Pp. 661-691. DOI: 10.1108/SASBE-09-2020-0131

V) 9. Alwetaishi M., Al-Khatri H., Benjeddou O.,

E g Shamseldin A., Alsehli M., Alghamdi S. et al. An inves-

s £ tigation of shading devices in a hot region: A case study

h £ in a school building // Ain Shams Engineering Journal.

® | 2021. Vol. 12. Issue 3. Pp. 3229-3239. DOI: 10.1016/

M j.asej.2021.02.008

10. Yusoff W.F.M., Shaharil M.I., Mohamed M.F., Rasani M.R.M., Sapian A.R., Dah-lan N.D. Review of openings with shading devices at naturally ventilated buildings // Architectural Engineering and Design Management. 2022. Pp. 1-17. DOI: 10.1080/17452007.2022.2095553

11. Lim T., Yim W.S., Kim D.D. Evaluation of daylight and cooling performance of shading devices in residential buildings in South Korea // Energies. 2020. Vol. 13. Issue 18. P. 4749. DOI: 10.3390/en13184749

12. Чан Нгок Тьян, Нгуен Тхи Хань Фыонг, Гор-баренко Е.В. Оценка энергоэффективности оконной системы с солнцезащитным устройством П-образного типа // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 6. С. 655-665. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.6.655-665

13. Chan T.N., Ha P.T.H., Van Luong P., Phuong N.T.K. Method of assessing the reduction of solar heat on window surface shaded by continuous vertically slanted shading devices // Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) — NUCE. 2021. Vol. 15. Issue 3. Pp. 185-198. DOI: 10.31814/ stce.nuce2021-15(3)-15

14. Чан Нгок Тьян, Фам Ван Лыонг, Нгуен Тхи Хань Фыонг. Метод расчета солнцезащитных устройств // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : мат. XVII Междунар. науч. конф. 2019. С. 100-109.

15. Chan T.N., Thi Hai Ha P., Phuong N.T.K. Method of calculating solar heat transmitted through shaded windows for ottv in consideration of diffuse radiation diminished // Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 2022. Pp. 1-16. DOI: 10.1080/13467581.2022.2064477

16. Чан Н. Т., Буй К. Ч. Влияние коэффициента поглощения солнечной радиации оконного стекла (SHGC) на индекс общего теплопоступления через наружную оболочку здания (OTTV) и расход электроэнергии для систем кондиционирования воздуха в здании // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды. 2018. С. 176-182.

17. Чан Нгок Тьян. Снижение теплопоступле-ний через строительную оболочку здания с целью уменьшения энергопотребления систем кондиционирования воздуха // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : сб. тр. Хайфа, 2014. С. 271-277.

18. Чан Нгок Тьян, То Тхи Лой. Методы определения расхода электроэнергии в жилых и общественных зданиях для разработки стандартов по

1624

Энергоэффективность солнцезащитных конструкций типа прямоугольника

v .. С. 1615-1626

в условиях г Ханоя и г Москвы

энергопотреблению во Вьетнаме // Проблемы без- 19. Chan T.N., Trung B.Q. Technical indexes —

опасности строительных критичных инфраструктур building energy in tropical climate // IOP Conference

(SAFETY2017) : сб. мат. Междунар. конф. 2017. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 481.

С. 422-432. P. 012032. DOI: 10.1088/1757-899X/481/1/012032

Поступила в редакцию 5 июля 2022 г. Принята в доработанном виде 9 ноября 2022 г. Одобрена для публикации 10 ноября 2022 г.

Об авторах : Чан Нгок Тьян — кандидат технических наук, профессор, профессор департамента микроклимата и строительной окружающей среды, факультет строительной окружающей среды; Ханойский инженерно-строительный университет; Вьетнам, г. Ханой, ул. Зай Фонг, д. 55; ngocchan1937@gmail.com;

Фам Куок Куан — доктор технических наук, научный сотрудник; Научный исследовательский институт безопасности и гигиены труда; Вьетнам, г. Ханой, ул. Чан Куок Тоан, д. 99; pqqestec@gmail.com;

Нгуен Тхи Кхань Фыонг—кандидат технических наук; Ханойский инженерно-строительный университет; Вьетнам, г. Ханой, ул. Зай Фонг, д. 55; Scopus: 57212346606, ORCID: 0000-0001-8466-9067; phuongntk@ huce.edu.vn.

Вклад авторов:

Чан Нгок Тьян — научное руководство, концепция исследования, развитие методологии. Фам Куок Куан — написание исходного текста, итоговые выводы.

Нгуен Тхи Кхань Фыонг — участие в разработке концепции исследования, доработка текста, оформление статьи.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Nguyen T.K.P., Solovyov A., Pham T.H.H., Dong K.H. Confirmed method for definition of daylight climate for tropical Hanoi. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020; 35-47. DOI: 10.1007/978-3-030-19756-8_4

2. Mostafavi F., Tahsildoost M., Zomorodian Z. Energy efficiency and carbon emission in high-rise buildings: A review (2005-2020). Building and Environment. 2021; 206:108329. DOI: 10.1016/j.build-env.2021.108329

3. Heidari A., Taghipour M., Yarmahmoodi Z. The effect of fixed external shading devices on dayligh-ting and thermal comfort in residential building. Journal of Daylighting. 2021; 8(2):165-180. DOI: 10.15627/ jd.2021.15

4. Atthaillah, Mangkuto R.A., Koerniawan M.D., Yuliarto B. On the Interaction between the Depth and elevation of external shading devices in tropical daylit classrooms with symmetrical bilateral openings. Buildings. 2022; 12(6):818. DOI: 10.3390/buildings12060818

5. Nguyen P.T.K., Pham H.T.H., Solovyev A.K., Tamrazyan A.G. Improving the Accuracy of Daylight Calculation with Impact of Sun-shading Devices for the Russian Standard. Engineering Journal. 2021. Vol. 25(7): Pp. 109-120.DOI: https://doi.org/10.4186/ ej.2021.25.7.109

6. Rattanongphisat W. Passive heat mitigation possibility using meteorological data analysis of Phit-sanulok Province, Thailand for building application in

the tropics. ScienceAsia. 2021; 47S:96. DOI: 10.2306/ scienceasial513-1874.2021.S004

7. Savero R.R., Antaryama I.G.N., Soemardiono B. Review on design strategies of energy saving office building with evaporative cooling in tropical region. IPTEK the Journal for Technology and Science. 2020; 31(2):236. DOI: 10.12962/j20882033.v31i2.5607

8. Rana M.J., Hasan M.R., Sobuz M.H.R. An investigation on the impact of shading devices on energy consumption of commercial buildings in the contexts of subtropical climate. Smart and Sustainable Built Environment. 2022; 11(3):661-691. DOI: 10.1108/ SASBE-09-2020-0131

9. Alwetaishi M., Al-Khatri H., Benjeddou O., Shamseldin A., Alsehli M., Alghamdi S. et al. An investigation of shading devices in a hot region: A case study in a school building. Ain Shams Engineering Journal. 2021; 12(3):3229-3239. DOI: 10.1016/j.asej.2021.02.008

10. Yusoff W.F.M., Shaharil M.I., Mohamed M.F., Rasani M.R.M., Sapian A.R., Dahlan N.D. Review of openings with shading devices at naturally ventilated buildings. Architectural Engineering and Design Management. 2022; 1-17. DOI: 10.1080/17452007.2022.2095553

11. Lim T., Yim W.S., Kim D.D. Evaluation of daylight and cooling performance of shading devices in residential buildings in South Korea. Energies. 2020; 13(18):4749. DOI: 10.3390/en13184749

12. Tran Ngoc Chan, Nguyen Thi Khanh Phu-ong, Gorbarenko E.V. Assessment of the energy effi-

< n

tT iï k|

О Г

M 2

o

n со

I <

< -»

J CO

u -

r !

n °

< s o

n

CO CO

l\J CO

0

1

CD CO о о

< )

f.

® „

л ' -J 00 I T

s у с о

<D * ff

!!

О О 10 10 10 10

1625

ciency of a window system with a shading device of the egg-crate type. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2021; 16(6):655-665. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.6.655-665 (rus.).

13. Chan T.N., Ha P.T.H., Van Luong P., Phu-ong N.T.K. Method of assessing the reduction of solar heat on window surface shaded by continuous vertically slanted shading devices. Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) — NUCE. 2021; 15(3):185-198. DOI: 10.31814/stce.nuce2021-15(3)-15

14. Tran Ngoc Chan, Pham Van Luong, Nguyen Thi Khanh Phuong. Method for calculating sun protection devices. Quality of indoor air and environment: proceedings of the XVII International Scientific Conference. 2019; 100-109. (rus.).

15. Chan T.N., Thi Hai Ha P., Phuong N.T.K. Method of calculating solar heat transmitted through shaded windows for ottv in consideration of diffuse radiation diminished. Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 2022; 1-16. DOI: 10.1080/13467581.2022.2064477

16. Chan T.N., Trung B.Q. Influence of window glass solar radiation absorption coefficient (SHGC) on the index of total heat through the building shell (OTTV) and electricity consumption for building air conditioning systems. Indoor Air and Environment Quality. 2018; 176-182. (rus.).

17. Tran Ngoc Chan. Reducing heat gain through the building envelope in order to reduce the energy consumption of air conditioning systems. Quality of Indoor Air and Environment. Khayfa, 2014; 271-277. (rus.).

18. Chan Ngoc Tian, To Tkhi Loi. Methods for determination of energy consumption in residential and public buildings for the development of standards for energy consumption in Vietnam. Safety Problems of Civil Engineering Critical Infrastructures SAFETY2017. 2017; 422-432. (rus.).

19. Chan T.N., Trung B.Q. Technical indexes — building energy in tropical climate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; 481:012032. DOI: 10.1088/1757-899X/481/1/012032

Received July 5, 2022.

Adopted in revised form on November 9, 2022.

cy cy Approved for publication on November 10, 2022. o o

N N

NN Bionotes: Tran Ngoc Chan — Candidate of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of

^ 0) Microclimate and Building Environment, Faculty of Building Environment; Hanoi University of Civil Engineering

> In (HUCE); 55 Giai Phong st., Hanoi, Vietnam; ngocchan1937@gmail.com;

E (fl tQ N

Pham Quoc Quan — Doctor of Technical Sciences, Researcher; National Institute for Occupational Safety and Health; 99 Tran Quoc Toan st., Hanoi, Vietnam; pqqestec@gmail.com; ® Nguyen Thi Khanh Phuong—Candidate of Technical Sciences; Hanoi University of Civil Engineering (HUCE);

S ! 55 Giai Phong st., Hanoi, Vietnam; Scopus: 57212346606, ORCID: 0000-0001-8466-9067; phuongntk@huce.edu.vn.

Contribution of the authors:

Tran Ngoc Chan — scientific guide, research concept, methodology development. O a> Pham Quoc Quan — writing the original text, final conclusions.

Nguyen Thi Khanh Phuong — participation in the development of research concept, text revision, design of the article

<U <D

- -S

O -£=

0 ^

co ^ according to the requirements of the editorial board.

3 ro The authors declare no conflict of interest.

1 °

W«

ot E —

^ (A

.E §

LT> o

s 1

0 EE

CD ^ tZ £

E

22 J > A

1

El

o iñ

1626