Implications of different sky-models for the simulation based prediction of indoor light levels

Abstract

Um den Einfall und die Verteilung von Tageslicht in architektonischen Räumen zu modellieren, benötigen Simulationsprogramme zuverlässige Definitionen von Randbedingungen in der Regel bezogen auf Verteilungsmodelle der Himmelsleuchtdichte.Die Auswirkungen der Fehler von Himmelsmodellen auf simulationsmodellbasierte Innenraumbeleuchtungs- prognosen sind jedoch nicht ausreichend dokumentiert. Es gibt verschiedene Werkzeuge und Methoden zur Simulation der Innenraumbeleuchtungsbedingungen und der damit verbundenen Tageslicht-Indikatoren. In der vorliegenden Studie, wurde das Lichtsimulationsprogramm Radiance gewählt. Um Himmel-sszenenbeschreibungen zu generieren, enthält das Radiance-Simulationsprogramm zwei Routinen: Gendaylit und Gensky. Diese Routinen erfordern die Eingabe von Information über beide Komponenten der Solarstrahlung, der direkten und der diffusen Strahlung. Um die Auswirkungen der Himmelsmodellauswahl auf die Plausibilität der Simulationsergebnisse zu untersuchen, wurde das Programm Radiance verwendet. die Innenraumbeleuchtungsstärke wurde in einem bestehenden Testraum auf dem Dach eines Universitätsgebäudes der TU Wien getestet. Dabei wurden die beiden zuvor genannten Himmelsmodelle berücksichtigt. Das dritte Modell Skyscanner (SC) ist ein Himmelsmodell, das auf Basis der mit einem Himmelscanner gemessenen Werte erzeugt erstellt wurde. Die Beleuchtungsstärken wurden in diesem Raum bei unterschiedlichen Außenbedingungen (klar, gering bewölkt, bedeckt) gemessen. Der Vergleich der Messungen mit den Ergebnissen mehreren mehrerer Modellsimulationen ermöglicht eine empirisch basierte Bewertung der Zuverlässigkeit von Innenraumbeleuchtungsprognosen, im Hinblick auf unterschiedliche Annahmen und entsprechend der herrschenden Rahmenbedingungen.

In order to model daylight availability and distribution in architectural spaces, simulation tools require reliable representations of boundary conditions - typically in terms of sky luminance distribution models However, the impact of sky model errors on simulation-based indoor illuminance predictions is not well documented. There are different tools and methods to simulate indoor illuminance conditions and related daylight indicators. In the present study, the Radiance lighting simulation program was selected. In order to generate sky scene description, Radiance contains two routines, Gendaylit and Gensky. These routines require, as input, information on both direct and diffuse components of solar radiation. To explore the implications of the sky model selection on the fidelity of simulation results, Radiance was used to compute the indoor illuminance in an existing test room on the rooftop of a university building. Therefore, the aforementioned two sky models were considered. A third option sky scanner (SC) was a sky model, generated via measured values obtained from a sky scanner. Simultaneously, the actual illuminance levels in the room were monitored under different outdoor conditions (clear, intermediate, overcast). A comparison of the measurement results, with the multiple model prediction results, facilitates an empirically based evaluation of the reliability of indoor illuminance predictions in the face of different assumptions pertaining to the prevailing boundary conditions.