太陽(yáng)能傾斜面上輻射量的計(jì)算

1、傾斜面上輻射量的計(jì)算直接輔射傾斜面上的直射輻照度可利用下式求出：S(3, a) = Sm cos 0式中0是太陽(yáng)光線(xiàn)對(duì)傾斜面的入射角，可由下式得出：cos 0 =cos 3 Sinh+Sin 3 coshcos( W - a )式中3是傾斜面與水平面間的夾角， h是太陽(yáng)高度角，屮是太陽(yáng)的方位角，a是傾斜面的方 位角，方位角從正南算起，向西為正，向東為負(fù)。對(duì)于水平面來(lái)說(shuō)，由于3 =0,所以cos 0=Sinh，因此：S (0, 0) = Sm Sinh設(shè)Ks=S ( 3 , a ) /S (0, 0),將前面的公式代入，則有：Ks=cos0/Sinh= cos3 +Sin 3 cos (W -

2、a ) /tanhKs稱(chēng)為換算系數(shù)。有了 Ks值，根據(jù)水平面上的輻射值很容易求出傾斜面的輻射值。對(duì)于不同時(shí)段的曝輻射量，也是如此。只時(shí)求算Ks時(shí)，W、a、h等值要代入相應(yīng)時(shí)段的平均值。當(dāng)計(jì)算較長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)的曝輻射量時(shí)，如日總量，使用換算系數(shù)也很方便，只是這時(shí)的Kb值應(yīng)從實(shí)測(cè)值中得出，而不能用上述幾何關(guān)系計(jì)算出來(lái)。對(duì)于實(shí)用來(lái)說(shuō)，用月平均日總量的Ks值最方便，它比個(gè)別日子的Ks值對(duì)云量和透明狀況的依賴(lài)性更少。其他影響Ks的因子是地點(diǎn)的緯度、傾斜面的朝向和月份等。表13給出了不同緯度三種傾斜角度月平均日總量的Kb值。散射輻射朝向傾斜面上的散射輻照度，困難要大得多。通常的解決辦法是假定輻射是各向同性的，即

3、呈均勻分布。這樣，散射輻照度E?和反射輻照度Er'可按下列公式計(jì)算。Ed' ( 3 , a )=E d' (1+ Cos 3 )/2E' ( 3 , a )=Er '(1- Cos 3 )/2式中Ed和日'是水面上的散射和反射輻照度。不過(guò)，用下式根據(jù)水平面上的散射輻照度計(jì)算傾斜面上的散射輻照度，要比利用各向同性的假設(shè)更準(zhǔn)確此。E?( 3 , a ) + Er? ( 3 , a ) =K(Ed+ Er) E?換算系數(shù)K ( Ed+E-)是在各種太陽(yáng)高度角和方位角下，用總輻射表對(duì)各種傾斜表面上的散射輻照度和反射輻照度進(jìn)行實(shí)測(cè)的結(jié)果確定的。表14給出了

4、不同混濁情況下不同的K( Ed+E-)值?？傒o射在各向同性的前提下，傾斜面上的總輻射可用下式算出：Eg； ( 3 , a ) =Ks Sm+ E(1+ Cos 3 )/2+ E -T(1- Cos 3 )/2不過(guò)，對(duì)于大多數(shù)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，通過(guò)換算系數(shù) Kg直接從水平面的總輻射求出Eg' ( 3 , a )更方便，即卩Eg' ( 3 , a ) =Kg Eg'表15是國(guó)外發(fā)表的在一些情況下總輻射月平均日總量的Kg值。表14晴天落日垂直面上的散射輻照度相對(duì)值 （下墊面一草地，反射系數(shù)一約20%）(¥ - a )h(度)度2510305070B=0.0505.83.62

5、.62.22.01.8403.52.21.71.81.91.8901.71.10.91.31.61.71301.00.70.71.11.41.61800.70.40.5B=0.100.91.21.404.43.12.62.21.71.5402.72.22.01.91.51.4901.61.41.21.21.21.31301.11.00.80.91.01.21800.70.70.6B=0.150.70.91.103.93.32.61.91.51.2402.62.42.01.61.31.1901.41.41.21.11.01.01300.90.80.70.80.90.91800.60.60.5B=

6、0.200.60.70.804.53.32.41.61.31.0403.12.52.01.41.11.0901.61.41.10.90.90.81300.60.60.50.70.70.71800.30.40.40.50.60.7計(jì)算實(shí)例：例1.已知Eg=845W/M, Ed=845W/M，反射系數(shù)p =0.20，計(jì)算北緯45。某地6月16日真太 陽(yáng)時(shí)11時(shí)朝南30°傾斜面上的直射、散射、反射和總輻射照度。水平面上的直射輻照度II2Sm=E" - E d" =705W/ M太陽(yáng)高度角h和方位角Y可由下式得出Sinh=Sin Sin S +CosCos3 Cost=0

7、.707 X 0.396+0.707 X 0.918 X 0.966=0.907 h=65.1 °Sin ¥ =CosS Sin t /Cosh=-0.238/0.421= -0.566因?yàn)槭俏缜?1時(shí)，太陽(yáng)偏東¥ =-34.5 °¥ - a =-34.5 ° -0 ° =-34.5 °Ks= cos 3 +Sin 3 cos( ¥ - a ) /tanh =0.866+0.500 0.824/2.154 =1.06傾斜面上的直射輻照度S (3, a ) =Ks=747W/M-Sm =1.06 X 705

8、W/M2傾斜面上的散射輻照度II2E d"( 3 , a ) = E d"(1+ Cos 3 )/2=140W/M 0.933=131W/ M傾斜面上的反射輻照度r 1 ( 3 , a ) = Er' (1- Cos 3 )/2II:r = p Eg =0.2 X 845=169 W/ M=169X 0.067=11 W/ M傾斜面上的總輻射輻照度a ) =747+131+11=889W/ME g" ( 3 ， a ) =S( 3 ， a) + Ed" (3，a ) + E/ (3,表15晴天不同緯度各種傾斜面上總輻射日總量的相對(duì)值Kg(月平均)

9、傾斜角度3緯度北半球，朝南的4567830°100.950.951.02501.011.081.23601.061.201.4560°300.700.730.80400.750.780.92500.800.901.10600.901.081.2590°00.200.190.190.210.21100.250.200.200.220.25200.300.220.220.240.30300.400.250.250.280.40400.600.350.350.360.50500.950.500.500.530.72600.620.620.680.96南半球，朝北的101

10、11212例2.條件仍如例1，求向東傾斜30°平面上的總輻射輻照度。 因?yàn)閮A斜平面朝東，a =-90 °Y - a =-34.5 ° - (-90 ° ) =55.5 °Cos( Y - a )=0.566這時(shí)，Ks=0.866+0.5 ?0.566/2.145=0.9981傾斜面上的直射輻照度Sm(30,-90)=1 X 705=705 W/M2由于各向同性的假定，所以散射和反射輻照度沒(méi)有什么變化，于是傾斜面上的總輻射 輻照度Eg" ( 30, -90) =705+131+1 仁847 W/M2例3.已知多年實(shí)測(cè)的平均日總量為H?

11、=31MJ/ M ?dH? =5.3MJ/ M 2?d地表反射系數(shù)p =0.23，求北緯41°某地6月某一晴天朝南傾斜30°平面上的總輻射和直接輻射的多年平均日總量。具體的計(jì)算步驟如下：(1) 水平面上的直射輻照度Hs= HgL H d=31-5.3=25.7 MJ/ M 2?d(2) 從表 13 中內(nèi)插出北緯 41°朝南傾斜 30°平面上的換算系數(shù)Ks=0.93(3) 傾斜面上的直射曝輻射量2Hs (30, 0) =0.93 X 25.7=23.9 MJ/ M ?d(4) 從表 15 中內(nèi)插求出北緯 41°朝南傾斜 30°平面上的總

12、輻射換算系數(shù) Kg=0.956(5) 傾斜面上的總輻射曝輻射量2Hg(30， 0) =0.956X31=29.6 MJ/ M 2?d 當(dāng)然，也可按各向同性的假設(shè)去求算，即( 1)確定散射和反射的換算系數(shù)散射( 1+Cos30°) /2=1.866/2=0.933 反射( 1-Cos30°) /2=0.134/2=0.067( 2)根據(jù)反射系數(shù)計(jì)算反射輻射量II2Hr" =/ =0.23 X 31=7.1 MJ/ M ?d( 2)計(jì)算傾斜面上的總輻射曝輻射量Hg(30， 0) =23.9+0.933 X 5.3+0.067 X7.1=29.3MJ/ M 2?d 用兩

13、種方法所行結(jié)果是相當(dāng)接近的。例4 .已知南緯 22 ° 31'某地日射站2月份中午的多年月平均總輻射輻照度為1117W/M，散射輻照度為70W/M, p =0.22，求算當(dāng)?shù)叵蚰?、向北傾斜60。平面上的中午月平均總輻射輻照度。具體步驟如下： ( 1 )確定 Sm_I I2Sm= & - E d =1117-70=1047W/M(2) 確定h,即2月15日中午的hSinh=Sin Sin S +CosCos3 Cost=0.985h=80°(3) 確定方位南半球 2 月份太陽(yáng)位于太空的北半部¥ =180°向南傾斜面的方位a =0°

14、向北傾斜面的方位 a =180° 向南傾斜面方位與太陽(yáng)方位夾角¥-a =180°向北傾斜面方位與太陽(yáng)方位夾角¥-a =0°(4) 確定直射換算系數(shù)Ks=Cos 3 + Sin 3 Cos ( ¥ - a ) /tanh= Cos60° + Sin60 Cos (¥ - a ) /tan80向南的 Ks=0.5+0.866 (-1)/5.6713=0.345 向北的 Ks=0.5+0.866 1/5.6713=0.65(5) 確定傾斜面上的直射輻照度向南的 S(60,0)=0.345 X 1047=361W/M2向北的 S(60,180)=0.655 X 1047=685W/M(6) 確定傾斜面上的散射輻照度 , 向南與向北的無(wú)差異 , 均為II2E d" (60 , 0