Динамический контроль естественного освещения с помощью смарт-окна с решёточным оптическим фильтром

摘要

Предложено смарт-окно с решёточным оптическим фильтром нового типа, обеспечивающим динамическое суточное и годовое регулирование светопропускания окна без использования жалюзи и тому подобных устройств. Фильтр ослабляет прямую солнечную радиацию, пропуская рассеянную и отражённую, создавая этим в помещениях более комфортные условия естественного освещения, инсоляции и солнцезащиты. Модифицирована методика расчёта решёточного фильтра и проведено численное моделирование для демонстрации возможностей нового способа динамического регулирования светопропускания. Определены оптимальные геометрические параметры фильтра для смарт-окна с одинарным остеклением при заданном азимуте ориентации окна. Рассчитаны ежечасные значения коэффициента светопропускания фильтра в течение светлого времени суток для 15 числа каждого месяца с апреля по сентябрь и построены теоретические и скорректированные с учётом отражения и поглощения угловые характеристики светопропускания фильтра. Получены средние ежемесячные значения теоретического и скорректированного коэффициентов светопропускания смарт-окна, по результатам расчётов через каждый час относительно времени суток, когда азимуты солнца и окна равны. Показано, что смарт-окно со встроенным решёточным оптическим фильтром обеспечивает минимальное светопропускание в заданное время дня с учётом азимута окна, географических координат здания, сезонного и суточного распределения интенсивности солнечной радиации в расчётный день года, а в остальное время с наиболее востребованной защитой от солнечной радиации фильтр функционирует в допустимых пределах. Констатировано, что смарт-окно со встроенным оптическим фильтром наиболее подходит для помещений с длительным пребыванием людей в светлое время суток - офисных, учебных, промышленных и др., чтобы обеспечивать комфортное естественное освещение и требуемые инсоляционный и тепловой режимы в рабочее время.