太阳辐射的计算与估算.ppt

第二章 太阳辐射的计算与估算,参考书：,地面辐射平衡图,太阳辐射能的测量,（1）测量直接辐射可用直接辐射表。,直接辐射表构造主要由光筒和自动跟踪装置组成，在筒上装置JGS3石英玻璃片，它可透过0.33m波长的太阳直接辐射。光筒内部由光栏、内筒、热电堆(感应面)、干燥剂筒等组成。感应部件是采用绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面上，冷结点在机体内，在线性范围内产生的温差电势与太阳直接辐照度成正比。自动跟踪装置是由底板、纬度架、电机等组成。,温差电动势与太阳辐射强度成正比,（2）光强计测量：JG2型光功率计来大致测量。,主要由光电探测头、电流电压变换器、电压放大器、数显表和电压表组成，可以进行激光功率、功率密度(照度)的测量。主要技术指标：波长范围 400nm1100nm；标定波长 670nm，6328nm，5145nm，488Onm，4579nm，4416nm 量 程：0.01W100mW；测量分档 2 W，20W，200W，2mW，20mW，200mW,太阳辐射光谱分布,太阳辐射在波长很长和很短的区域能量都很小，绝大部分在0.24m波长范围,观测到太阳光谱可知m=0.5023，根据维恩位移定律：T=2897.8/m=5769K（太阳表面有效温度，黑体温度）,太阳辐射的总功率：,-斯特潘-波尔兹曼常数，5.6710-8w/（m2.K4）,rs-太阳半径，696265Km,球面几何与太阳位置方程,球面三角的几个计算公式：,天穹和坐标,方位角方角，天体与观察者连线在地平面上的投影线与南北方向线之间的夹角。,高度角天体与观察者所处地平面的夹角。通常规定：向天顶方向取正，向天底方向取负。,太阳位置方程,赤黄角：,令高度角=0，可得日出时角r和日落时角s,太阳方位角：,令高度角=0，可得日出和日落时太阳方位角As,由于日出或日落时角只与纬度和一年中的第几天有关而已，因此一天昼长Td：,例1，计算34.5N、110E（华山）处，5月10日正午时太阳的高度角、方位角以及该日的日出、日落时间及其方位角。,解：天数n=130，由赤纬角公式得：=17.5正午时，=0，则可求得太阳高度角为：太阳方位角，As=0日出和日落的时角有：于是，,因此，日出时间为5点10分，日落时间为18点50分。,相应的太阳方位角为：,该日正午时太阳高度角73，方位角0.该日日出时间为5点10分，太阳方位角是111.4；日落时间是18点50分，相应方位角是-111.4。,太阳时与时差,可收受的辐射,采集面上太阳直射辐射,采光场所平均日辐射量：,N为同期内一天中最大日照时数，a，b为与地点相关的气候常数。,上界辐照量H0：,Esc为太阳 常数,水平面与倾斜面上日辐射量比较,散射辐射,在太阳能利用中，受光面不仅可以接受到太阳的直射照射，而且还可吸收其散射照射。,倾斜面可接受到总的太阳辐照度为以下三部分之和：1）太阳直射辐射到倾斜面的部分；2）天空散射到倾斜面的部分；3）1、2两项反射到倾斜面上的部分。,1）利用前面的球面三角形公式求出每天的r、s和任意时刻的As、。2）将到达水平面上的太阳辐照度分为直射辐照和散射辐照两部分。3）到达任意倾斜面的太阳辐射分成直射、散射和地面反射辐照三部分。,a、在不考虑气象条件变化时，地球的自转规律决定了一天中太阳辐射变化以正午12:00对称分布。b、每天当太阳高度角5时，太阳辐照量可以忽略。因而每天辐照量的积分限从=5的开始。c、任一地区一年中，太阳辐射情况大致有一个平均水平，但是任一年、任一月以及一天实际的辐照情况则很难预测。所以根据负载的特点，选用当地较长时间太阳辐照的年变化量的平均值（10年或20年）作为计算倾斜面上太阳辐照量的依据可能是一个比较合理的选择。,