Solar Radiation and Daylight Models

Solar Radiation and Daylight Models pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Butterworth-Heinemann
作者:Muneer, Tariq
出品人:
页数:392
译者:
出版时间:2004-7
价格:$ 90.34
装帧:Pap
isbn号码:9780750659741
丛书系列:
图书标签:
  • Solar Radiation
  • Daylight
  • Modeling
  • Architecture
  • Energy
  • Building Physics
  • Climate
  • Simulation
  • Environmental Design
  • Lighting
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具体描述

The cost of operating a building far exceeds the cost of constructing it, and yet until recently little attention was paid to the impact of solar radiation on the costs of heating, cooling and ventilation. And now that there has been a surge in interest in energy efficiency and solar design, architects and designers need a practical guide to the modelling and application of solar energy data. There are many different models and techniques available for calculating the distribution of solar radiation on and in buildings, and these algorithms vary considerably in scope, accuracy and complexity. This book demonstrates which of these predictive tools gives the best results in different circumstances, including explaining which models can be best used in different parts of the world. The author has had over twenty-five years of experience of dealing with solar energy data from four continents and has used that experience in this book to show the development not just of knowledge but also the growing sophistication of the models available to apply it. It is based on many years of first-hand experience with solar data. It presents different models which are demonstrated and evaluated. It contains calculations that can be used anywhere in the world.

好的,以下是为一本名为《Solar Radiation and Daylight Models》的图书所撰写的、内容详尽、不包含原书内容的图书简介,旨在描绘一本关于极端气候下的建筑能源效率与室内热舒适性的专业著作。 --- 建筑环境工程前沿:极端气候下的热力学调控与能效优化 图书简介 《极端气候下的建筑热力学调控与能效优化》 是一部深刻剖析当代建筑设计在面对全球气候变化挑战时所需具备的先进热力学理论、模拟技术与实际工程策略的专业著作。本书并非关注传统的太阳辐射计算,而是将焦点集中于气候极端化(如持续的极端高温、严酷的极寒、极端湿度波动等)背景下,建筑围护结构、室内空气流动以及居住者热舒适感之间的复杂相互作用。 本书旨在为建筑科学家、能源工程师、可持续建筑设计师以及高级研究生提供一套系统化、量化驱动的知识体系,以确保在气候不确定性日益增加的未来,建筑环境的性能依然能够满足最高的能效和健康标准。 --- 第一部分:极端气候的诊断与建筑响应的理论基础 本部分首先对全球及区域尺度的极端气候事件进行深入的、基于气象统计学和气候模型预测的诊断。我们不再仅仅停留在平均值的分析,而是深入探讨气候参数的“尾部风险”——即百年一遇或千年一遇的热浪、霜冻或风暴事件对建筑生命周期内能耗和结构稳定性的影响。 第1章:气候变化下的环境边界条件重定义 详细阐述了如何从气候模型(如CMIP6)的输出中提取适用于建筑性能模拟的极端边界条件。重点介绍了超越标准气象文件(TMY)限制的“极端情景数据库”的构建方法。探讨了极端热岛效应、城市峡谷效应与郊区微气候差异对建筑表面温度和渗透热量的非线性影响。 第2章:先进传热学在超常温差下的应用 本章超越了傅里叶定律的基础应用,重点讨论了在极高/极低环境温度下,材料的非线性热物理行为。内容包括: 高热流密度下的瞬态传热: 探讨在长达数周的热浪期间,厚重材料的热累积与延迟效应,以及如何通过新型相变材料(PCM)有效管理热惯性。 极低温下的冷凝与冰冻风险: 深入分析围护结构内部的露点迁移和潜在的结构损坏风险,引入“热桥效应”在低温下的放大机制。 辐射换热的支配性: 在晴朗的极端高温下,长波和短波辐射在围护结构热平衡中的权重变化,以及如何设计具有高发射率或高反射率表面的策略。 第3章:室内空气动力学与热分层模拟 极端气候下,建筑往往需要更长时间地依赖机械通风或维持密闭状态。本章聚焦于室内气流的复杂性: 低速流场与污染物累积: 分析在最小化渗透和换气率的策略下,室内微气候的滞后性与潜在的热分层现象。 机械通风系统的能效边界: 评估高效热回收通风(HRV/ERV)系统在极端冷热条件下的性能衰减率,并提出优化设计参数以维持换气效率和回收率的最佳平衡点。 --- 第二部分:主动与被动调控策略的集成优化 本部分将理论知识转化为可操作的工程解决方案,强调在极端气候下,被动设计(Passive Design)与主动系统(Active Systems)必须实现无缝集成。 第4章:超高性能围护结构的材料科学与设计 本书探讨了超越传统R值概念的围护结构性能标准: 动态热阻分析: 引入基于时间序列的动态热阻评估方法,用于衡量材料组合对快速温度波动的响应速度。 真空绝热板(VIP)与气凝胶的应用极限: 详细分析这些先进材料在实际工程条件(如湿气渗透、机械应力)下的长期性能衰减模型。 智能遮阳系统与自适应表皮: 介绍基于环境反馈的电动或气动遮阳系统,以及如何利用材料的颜色或发射率在不同季节进行主动切换,以最小化太阳得热或最大化冬季得热。 第5章:极端气候下的热能储存与释放系统 在太阳辐射模型不稳定的极端天气下,建筑自身的“热电池”功能变得至关重要。 大型热容量调控: 详细介绍利用地基、水体或蓄热墙体来平滑日间和夜间温差的工程实例与模拟方法。 地源热泵系统(GSHP)的极端载荷适应性: 分析在土壤温度剧烈变化或高湿度负荷下,地源换热器性能下降的机制,并提出深层钻孔或优化环路设计的应对方案。 相变材料的集成与热力学建模: 侧重于如何将PCM集成到墙体或吊顶结构中,实现对人体感觉温度的微调,而非单纯的空气温度控制。 第6章:居住者热舒适度的非稳态建模与预测 传统的PMV/PPD模型在应对快速变化的室内环境时存在局限性。本书引入了更先进的、基于生理学和行为学的动态热舒适模型: 预测动态不适: 建立模型来预测居民在经历短期热冲击(如突然打开门窗或设备故障)后的生理恢复时间和不适感知。 自适应行为的量化: 探讨在极端高温或低温下,居民对环境(如着装、微调风扇、拉动窗帘)的自适应反应如何反作用于建筑能耗模型,实现更贴近实际的能耗预测。 --- 第三部分:面向韧性的综合性能评估与设计流程 本书最后一部分将所有理论和技术整合入一个面向未来的、以韧性(Resilience)为核心的设计流程中。 第7章:多目标优化与气候韧性指标 介绍如何使用遗传算法和代理模型(Surrogate Models)对数千种设计变量(材料组合、遮阳角度、通风策略)进行多目标优化。优化的目标不再仅仅是“最低年能耗”,而是: $$ ext{Minimize } (E_{Annual} + C_{Failure}) ext{ Subject to } T_{Indoor} in [T_{min}, T_{max}] ext{ during } T_{Extreme}$$ 其中,$C_{Failure}$ 代表在特定极端气候事件下,建筑系统(如空调或通风)失效后维持室内安全温度的成本或时间。 第8章:案例研究与长期性能验证 通过对多个处于不同极端气候带(如炎热干燥的沙漠气候区、湿润的季风气候区、寒冷大陆性气候区)的示范建筑进行深入的后评估分析。重点对比了设计阶段的模拟预测与实际运行数据,尤其关注系统在“临界点”——即气候参数接近系统设计极限时——的表现。 结论:面向未来的建筑能效范式转变 本书总结了从关注静态“能耗最小化”到关注动态“气候韧性最大化”的范式转变,强调了跨学科合作和对长期环境变化进行保守评估的必要性。 --- 目标读者: 能源建模师、暖通空调(HVAC)工程师、结构工程师、高性能建筑认证顾问、气候适应性城市规划师以及对建筑物理学有深入兴趣的研究人员。 本书特色: 侧重于瞬态分析、非线性热力学应用、以及极端边界条件下的系统鲁棒性评估,是填补现有建筑模拟文献中“极端气候”研究空白的权威参考。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和图示质量给我留下了极其深刻的印象。在处理光线追踪和辐射传输这类高度抽象的物理过程时,清晰的视觉辅助至关重要。这本书在这方面做得堪称典范。那些用于解释辐射量度学单位(如辐照度、辐亮度)的示意图,简单却精准地抓住了物理学的核心。我尤其赞赏作者在引入辐射传输方程(Radiative Transfer Equation)时,配上的三维空间坐标系和光束路径的矢量分解图,这极大地帮助我克服了对该方程的直观理解障碍。此外,书中对历史模型的追溯,比如从笛卡尔坐标系到球面坐标系的转换细节,处理得非常流畅,避免了那种生硬的公式堆砌感。虽然内容偏向理论,但设计者显然花了很多心思在提升阅读体验上,这在如此专业的科技文献中是难能可贵的。这本书的物理美学,很大程度上是通过这些精心设计的插图体现出来的。

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这本书的学术深度毋庸置疑,但它所涵盖的广度也同样令人印象深刻。它不仅仅局限于描述光如何在自由空间传播,还花了大量篇幅讨论了光与物质表面相互作用的复杂性。我对其中关于“光谱依赖性”的章节特别感兴趣,作者详尽地分析了不同波长范围的光线如何影响材料的温度和颜色感知。这使得这本书的应用范围从单纯的能源计算扩展到了建筑材料科学和视觉传达领域。例如,书中对玻璃材料透射特性的描述,考虑了镀膜、多层夹胶等复杂情况下的折射率变化,这对于高端幕墙设计至关重要。阅读全书的过程,就像是在攀登一座知识的高山,每爬升一个高度,对光环境的认知就清晰一分。它不是一本轻量级的读物,但对于任何想在这个领域达到专家级别的人来说,它提供了一条清晰且无可替代的路径。

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这本关于太阳辐射和日光模型的书,从我翻开第一页开始,就给我一种非常扎实、严谨的感觉。作者显然在光学和大气物理学领域有深厚的积累,讲解的深度远远超出了科普读物的范畴。我特别欣赏它在理论推导上的细致入微,尤其是对于朗伯-比尔定律(Lambert-Beer Law)在复杂大气条件下的修正和应用部分,每一个变量的引入和公式的演变都给出了详尽的数学论证。对于那些需要进行精确能源平衡计算或者建筑物理模拟的工程师和研究人员来说,这本书无疑是一本案头的“圣经”。它没有回避那些晦涩难懂的积分方程和微分形式,反而将其视为理解自然现象本质的钥匙。书中对瑞利散射和米氏散射模型的详细对比,以及如何将这些理论模型转化为可操作的算法,展现了极高的学术价值。我感觉作者在撰写时,始终将读者的知识背景设定在具备一定高等数学和基础物理知识的水平上,因此,阅读过程更像是一场智力上的挑战与收获并存的旅程。这本书的价值在于它提供了深入理解光照环境的底层逻辑,而非仅仅停留在表面的应用层面。

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作为一名从事可再生能源优化的专业人士,我更关注的是如何利用这些模型来提高光伏系统的效率。这本书在处理“晴空模型”和“阴天模型”的切换与融合方面,提供了一个非常系统化的框架。它没有仅仅满足于给出简单的经验公式,而是深入探讨了气溶胶光学厚度(AOD)和水汽含量对地面接收辐射的影响机制。我发现书中对“天空因子”计算方法的详尽描述,是目前我见过的文献中最全面、最细致的。通过对比不同模型在计算垂直平面和倾斜平面接收到的散射光比例上的差异,我得以优化我现有模型的参数设置。这本书的特点在于,它教会你如何“质疑”现有的简化模型,并引导你去构建更符合本地环境的修正方案。它更侧重于提供思维工具,而不是现成的答案,这一点非常适合需要进行创新性研究的人员。

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我拿到这本书时,是抱着解决一个实际工程问题的目的来的,想看看它对室内自然采光评估的实用性如何。坦白说,一开始我对那些密集的图表和复杂的参数感到有些头疼。但随着我深入到关于“天空模型”的那几章,我开始领悟到作者的良苦用心。这本书的叙事结构非常清晰,它没有采用传统的章节顺序堆砌知识点,而是构建了一个从宏观(全球辐射分布)到微观(特定界面上的光照强度)的逻辑链条。特别值得一提的是,书中对于不同地理纬度和季节变化的日照路径模拟,提供了大量的案例分析和对比数据。虽然理论部分需要耐心啃读,但一旦掌握了核心概念,你会发现它提供的模型工具箱是异常强大的。我试着用书中介绍的BRDF(双向反射分布函数)模型来模拟一个复杂曲面的反射效果,结果比我之前使用的商业软件得出的结果更为直观和可解释。总的来说,它更像是一本高级参考手册,需要读者带着问题去查阅和消化,而不是一本可以轻松读完的小说。

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