辐射传感器助力建筑气候调控，实现零能耗建筑
本篇应用说明围绕建筑内太阳能供热、采光及光伏发电展开。现代楼宇自控系统集成多项功能，可最大化建筑综合性能。文中概述总辐射表如何测算太阳得热，以此提升系统能效、节约运营成本。
迈向零能耗建筑
数十年间，建筑围护隔热技术大幅进步，不仅提升节能水平、降低采暖能耗，也使得建筑受热负荷升高时，制冷配套需求相应增加。
欧盟及美国部分地区相继出台新规，要求建筑实现净零能耗标准，即建筑现场可再生能源发电量可覆盖自身全部能耗。
行业难题倒逼楼宇自控系统升级，精细化管控室内气候，零能耗建筑尤为需要精准调控太阳得热量。
太阳得热作为热能来源
太阳辐射照射建筑表面、穿透透光围护结构所带来的热量，即为建筑太阳得热。
零能耗建筑可通过智能遮阳装置调控进光量，削减能耗消耗。冬季合理引入太阳热能，减少采暖开支；夏季阻隔日晒热量，降低制冷设备启停频次。
建模测算能够直观评估节能潜力，计算过程需结合波长、玻璃材质、光照入射角等参数，核算围护透光率。
图1 建筑外立面透光结构的透射与反射示意，细小箭头代表吸收与导热传热
日间太阳光入射角度持续变化，透光比例随之改变。部分角度与波段光线会被完全反射，其余则部分穿透。实际透射能量建模运算较为复杂，行业普遍采用简化系数表征透光性能。
欧洲采用G系数表征窗户平均透光占比，美国则使用太阳得热系数作为评判依据。常规窗户透光占比可达55%，过半辐射能量可传入室内。北欧地区冬季正午朝南户型，每平方米窗户可接入约0.5千瓦热能。
建筑所处位置、外立面朝向，会大幅改变单日接收辐射总量；再结合体型系数与季节更迭，太阳得热对自控系统的影响差异显著。
图2 昼夜与季节更迭带来光照角度变化
冬季上午立面日照充足，午后光照锐减；夏季光线反射占比更高，屋面受光量明显提升。
夏季启用遮阳设施阻隔日晒，室内自然采光随之减弱，会间接增加人工照明耗电。
楼宇系统集成管控
统筹平衡太阳得热、室内采光、制冷负荷、光热光电产出，是系统集成管控的核心难点。
欧洲标准prEN 15232专门针对楼宇自控与能耗管理，附录章节详细规范多项功能融合逻辑。该标准将楼宇自控系统划分四个等级，节能最优等级要求系统具备太阳得热调控功能。
零能耗建筑如何精准测算实际太阳入射得热，成为行业重点研究方向。
表 1 ISO 15232 能效等级汇总
| 楼宇自控能效等级 | 能效系数 | 日照调控方式 |
|---|---|---|
| A 级 – 高能效等级 | 热能：0.70~0.86 电能：0.86~0.96 | 一体化联动调控 |
| B 级 – 进阶系统 | 热能：0.80~0.91 电能：0.93~0.98 | 电动自动控制 |
| C 级 – 标准等级 | 基准取值 1 | 电动手动操控 |
| D 级 – 低能效等级 | 热能：1.10~1.51 电能：1.05~1.10 | 纯手动操作 |
总辐射表应用
总辐射表是传统辐照度检测设备，屋顶光伏电站普遍搭载该仪器，用于发电量核算。配备光伏供电系统的零能耗建筑，可依托辐射数据优化暖通空调系统运行策略。
水平朝上安装的总辐射表，可精准采集水平面总辐照度，设备普遍采用RS-485总线协议实现数字通讯。数字型总辐射表输出数据均经过温度补偿修正，气象组织评定顶级设备单日辐照累积量测算误差为2%。
检测数据接入楼宇自控平台后，可作为联动调控各类设备的重要依据。
总辐射表与光电二极管对比
光电二极管也可用于辐照度检测，常被视作替代选型。
总辐射表光谱响应曲线平缓，检测数值贴合真实辐照水平；光电二极管仅对特定波段敏感，多云天气光谱改变时易产生测算偏差。光照角度也会影响光电二极管检测结果，太阳高度偏低时数值偏高，高度偏高时数值偏低。
总辐射表适配户外长期布设，机身具备防雨抗扰结构，规避降水带来的测量误差。
表 2 光电二极管与 C 级总辐射表对比
| 项目 | 光电二极管 | 总辐射表 |
|---|---|---|
| 价格区间 | 300 欧元 | 360 欧元 |
| 数字输出 | 少见 | 普遍配备 |
| 光谱响应平稳性 | 不具备 | 具备 |
凭借综合性能优势，世界气象组织与ISO 9060标准均推荐采用总辐射表检测水平面总辐照度。
辐射数据楼宇管控应用方案
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