屋頂光伏系統(tǒng)陰影計算二

1、屋頂光伏系統(tǒng)陰影計算（二）二、實例分析這里以上文圖1某南北坡向屋頂?shù)木匦翁齑盀槔M行說明，并進一步給大家介紹坡面影長理論公式的應用、理論公式與CAD的結合使用及PVSYST的建模分析法，天窗相關尺寸參數(shù)參考表1，圖5為對照示意圖，為了便于分析陰影，將天窗分成南坡和北坡兩部分，因為這兩部分所產(chǎn)生的陰影輪廓是不相同的，天窗北坡部分的陰影區(qū)域只在北坡同一個平面內(nèi)，可用公式法進行計算，而南坡部分所產(chǎn)生的陰影可能同時跨過南坡和北坡屋面，因此不是處于同一個平面內(nèi)，公式法就不能直接使用，需要借助于CAD法。圖6為列舉并標注的一些關鍵點，如F、I、G、J點可使用公式法，E、H點需要使用CAD法。表1天窗相關參

2、數(shù)圖5天窗三維示意圖（南北坡面）圖6天窗俯視圖和關鍵點位置列舉1、公式法求解通過（1）和（2）公式求得南京地區(qū)冬至日太陽時9時對應的高度角和方位角，通過（8）和（9）公式可求得高度1.15m的天窗在北坡面上的陰影長度X和Y分量值的大小，結果參考表2。表2天窗北坡面上影長X和Y分量值CAD法是個人比較推崇的方法，可以解決公式法遇到的局限性問題，當然CAD法也要借助于水平面上影長公式才能發(fā)揮出來，這一部分介紹了這種方法計算天窗北坡和南坡部分的影長。先通過（3）和（4）公式求得高度1.15m的天窗在水平面上的影長X和Y分量的大小，參考表3。表3天窗在水平面上影長X和Y分量值CAD法測算的步驟簡述如下

3、，對于北坡部分的影長計算，如F點的投影位置，第一步可先分別畫出以直角邊長度1.15m（遮擋物高度）和2.31287m（水平面上影長Y分量）的直接三角形，參考圖7，接下來過直角邊的頂點B作角度為負6的直線并和斜邊的延長線相交于一點M。那么交點與B點的距離即為坡面影長的Y分量長度（以B點作為參考原點），使用CAD的測量功能量出即可，如本案例實測Y分量長度為2.94898m，與理論計算值吻合。第二步畫出以直角邊長度1.15m和2.20231m的直接三角形，參考圖8，測量出圖7光線和坡面的交點M距離遮擋物最低點所在水平面的高度，本案例量測的高度為0.30825m。過L點作高度為0.30825m的線段L

4、Q，過Q作水平線與斜邊FL的延長線交于P點，過P點作PN垂直于直角邊FB，則PN為X分量長度，本例實測長度2.79262m，與理論計算值吻合。圖7天窗北坡部分F點投影的Y分量求解圖8天窗北坡部分F點投影的X分量求解最后選擇冬至日太陽時9時對天窗的陰影進行動態(tài)模擬，圖18為陰影模擬結果，對于陰影的長度可使用軟件中的直尺工具進行測量。圖18冬至日9時陰影模擬結果4、PVSYST仿真和CAD法測量結果比較PVSYST仿真的優(yōu)點在于其可視化效果較強，其缺點在于建模需要耗費一定的時間，另外模擬后還需要對影長進行手動的拉線測量，圖19為CAD法繪制的陰影區(qū)域，對其中幾個關鍵點之間的長度進行了標注，PVSY

5、ST模擬結果的手動測量值參考圖20。從兩者數(shù)據(jù)對比來看，結果非常接近，PVSYST測量的精度只顯示兩個小數(shù)點位置，但實際工程中厘米級別的誤差基本可以忽略，因此也滿足實際的設計要求了。圖19陰影區(qū)域CAD法測算（單位：mm）（A）（B）（C）（D）圖20PVSYST模擬結果手動測量值（單位：m）小結文章通過數(shù)學角度針對坡屋面上的遮擋物影長公式進行了求解，并指出公式應用存在的局限性，結合實際案例對天窗的陰影進行了精確的分析，介紹了公式法、CAD法和PVSYST建模法的應用并對三種方法求解的結果進行了比較，公式法和CAD法兩者在本質(zhì)上其實是相通的，因此值也是相同的。PVSYST法模擬時軟件計算的冬至日9時太陽高度角和方位角的值和公式計算非常吻合，因此模擬結果也具有較高的準確性。相比之下，PVSYST建模過程稍麻煩些，公式法和CAD法則更為簡便。在實際設計時可根據(jù)不同的屋面選擇不同的方法，如水平屋面可使用理論公式計算，而對于坡屋面，若遮擋產(chǎn)生的陰影區(qū)域在同一平面內(nèi)