第三章 太阳辐射的计算与估算
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第三章 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0.3～3μm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。
• 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。
• 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α<5°时，太阳辐照量可以 忽略。因而每天辐照量的积分限从α =5°的ω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。
d3 89.806
d4 89.012
令高度角α=0，可得日出时角ωr和日落时角ωs
太阳方位角：
令高度角α=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34.5°N、110°E（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。
温差电动势与太阳辐射强度成正比
（2） 光强计测量： JG—2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 400nm～1100nm； 标定波长 670nm，632．8nm，514．5nm，488．Onm，457．9nm， 441．6nm 量 程： 0.01µW～100mW；测量分档 2 µW，20µW， 200µW，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0.2~4μm波长范围
• 观测到太阳光谱可知λm=0.5023，根 据维恩位移定律：
• T=2897.8/λm=5769K（太阳表面有效 温度，黑体温度）
百度文库
• 太阳辐射的总功率：
σ-斯特潘-波尔兹曼常数，5.67×10-8w/（m2.K4） rs-太阳半径，696265Km
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 ωr、 ωs和任意时刻的As、 α 。
• 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。
解：天数n=130， 由赤纬角公式得： δ=17.5° 正午时，ω=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°。
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
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。 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。
太阳位置方程
赤黄角：
=23.45
sin
2
d1 92.795
d2 93.629
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0.3～3μm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。
• 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。
• 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α<5°时，太阳辐照量可以 忽略。因而每天辐照量的积分限从α =5°的ω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。
d3 89.806
d4 89.012
令高度角α=0，可得日出时角ωr和日落时角ωs
太阳方位角：
令高度角α=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34.5°N、110°E（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。
温差电动势与太阳辐射强度成正比
（2） 光强计测量： JG—2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 400nm～1100nm； 标定波长 670nm，632．8nm，514．5nm，488．Onm，457．9nm， 441．6nm 量 程： 0.01µW～100mW；测量分档 2 µW，20µW， 200µW，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0.2~4μm波长范围
• 观测到太阳光谱可知λm=0.5023，根 据维恩位移定律：
• T=2897.8/λm=5769K（太阳表面有效 温度，黑体温度）
百度文库
• 太阳辐射的总功率：
σ-斯特潘-波尔兹曼常数，5.67×10-8w/（m2.K4） rs-太阳半径，696265Km
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 ωr、 ωs和任意时刻的As、 α 。
• 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。
解：天数n=130， 由赤纬角公式得： δ=17.5° 正午时，ω=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°。
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
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。 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。
太阳位置方程
赤黄角：
=23.45
sin
2
d1 92.795
d2 93.629