光阵列面倾角倾斜面辐射量计算.doc

光整列面倾角及辐射量的计算
直接辅射不同倾斜面上的直射辐照度可利用下式求出:
S(β,α)= Sm·cosθ
式中θ是太阳光线对倾斜面的入射角,可由下式得出:
cosθ=cosβSinh+Sinβcoshcos(Ψ-α)
式中β是倾斜面与水平面间的夹角,h是太阳高度角,Ψ是太阳的方位角,α是倾斜面的方位角,方位角从正南算起,向西为正,向东为负。对于水平面来说,由于β=0,所以cosθ=Sinh,因此:
S(0,0)= Sm·Sinh
设KS=S(β,α)/S(0,0),将前面的公式代入,则有:
KS=cosθ/Sinh=cosβ+Sinβ·cos(Ψ-α) /tanh
KS称为换算系数。
有了KS值,根据水平面上的辐射值很容易求出倾斜面的辐射值。对于不同时段的曝辐射量,也是如此。只时求算KS时,Ψ、α、h等值要代入相应时段的平均值。
当计算较长时段内的曝辐射量时,如日总量,使用换算系数也很方便,只是这时的KS值应从实测值中得出,而不能用上述几何关系计算出来。对于实用来说,用月平均日总量的KS值最方便,它比个别日子的KS值对云量和透明状况的依赖性更少。其他影响KS的因子是地点的纬度、倾斜面的朝向和月份等。表13给出了不同纬度三种倾斜角度月平均日总量的KS值。
散射辐射计算不同朝向倾斜面上的散射辐照度,困难要大得多。通常的解决办法是假定辐射是各向同性的,即呈均匀分布。这样,散射辐照度Ed↓和反射辐照度Er↑可按下列公式计算。
Ed↓(β,α)= Ed↓(1+ Cosβ)/2
Er↑(β,α)= Er↑(1- Cosβ)/2
式中Ed↓和Er↑是水面上的散射和反射辐照度。
不过,用下式根据水平面上的散射辐照度计算倾斜面上的散射辐照度,要比利用各向同性的假设更准确此。
Ed↓(β,α)+ Er↑(β,α)=K(Ed+ Er)·Ed↓
换算系数K(Ed+Er)是在各种太阳高度角和方位角下,用总辐射表对各种倾斜表面上的散射辐照度和反射辐照度进行实测的结果确定的。表14给出了不同混浊情况下不同的K(Ed+Er)值。
总辅射在各向同性的前提下,倾斜面上的总辐射可用下式算出:
Eg↓(β,α)=Ks·Sm+ Ed↓(1+ Cosβ)/2+ Er↑(1- Cosβ)/2
不过,对于大多数用户来说,通过换算系数Kg直接从水平面的总辐射求出Eg↓(β,α)更方便,即
Eg↓(β,α)=Kg·Eg↓
表15 是均日总量的Kg值。
表14 晴天落日垂直面上的散射辐照度相对值
(下垫面—草地,反射系数—约20%)
(Ψ-α)
度
h(度)
2
5
10
30
50
70
B=
0






40






90






130






180






B=
0






40






90






130






180






B=
0






40






90






130






180






B=
0






40






90






130






180






计算实例:=845W/M2,Ed=845W/M2,反射系数ρ=,计算北纬45°某地6月16日真太阳时11时朝南30°倾斜面上的直射、散射、反射和总辐射照度。
水平面上的直射辐照度
Sm=Eg↓- Ed↓=705W/ M2
太阳高度角h和方位角Ψ