倾斜面上的太阳辐射强度的计算.ppt

项目汇报 太阳能利用 1－1、地球的自转与公转 1－1、地球的自转与公转 建筑工程学院市政工程系 第一章 太阳辐射 1、基本概念 地球的自转：地球绕地轴不断地自西向东旋转，其周期为24h。由于地球的自转，产生昼夜交替的现象。 黄道平面：地球绕太阳运行的轨道平面。地球自转轴与黄道平面法线的夹角为23°27′。 地球的公转：由于地球自转轴与黄道平面法线的夹角为23°27′ ，并且地球的自转轴在公转时在空间的方向始终保持不变，使得太阳光线有时直射赤道，有时偏南，有时偏北，从而形成地球上季节的变化。 春分（3－21）：太阳直射赤道 冬至（12－21）：太阳直射南回归线 夏至（6－21）：太阳直射北回归线 秋分（9－21）：太阳直射赤道 1－2、太阳角 1－2－1、赤纬角? 定义：地球中心与太阳中心连线与地球赤道平面的夹角。它与所在地区无关，仅由日期决定： 式中：?赤纬角 n为一年中的日期序号。 1－2－2、时角? 定义：每小时地球自转的角度为15°，因此可采用一天中地球自转的角度来表示时间。用来表示时间的地球自转的角度称为时角，并规定正午时角为零，上午时间取负，下午时角为正。 真太阳时H 的规定： 以当地太阳位于正南向的瞬时为正午。 时差e: 真太阳时与钟表指示时间（平太阳时）之间的差值。 时差产生的原因：（1）太阳与地球之间的距离和相对位置随时间变化。（2）地球赤道平面与黄道平面成一定的夹角（ 23°27′ ）。 1－2、太阳角 1－2、太阳角 全年各日的时e（单位，min）可用下式近似计算： 各月21日的时差e 真太阳时H与地区标准时Hs的换算： 1－2、太阳角 式中：Hs－该地区标准时，单位为h； L－当地的经度，单位为°； Ls－当地地区标准时所根据的经度，单位为°； ± － 对于东半球，取正，对于西半球，取负。 例1：计算昆明地区东经102°的地方6月21日真太阳时与北京时间的关系。 对于6月21日：e＝1.4; 北京时间依据东经120° 所规定的，即Ls＝120； 1－2、太阳角 因此： 1－2、太阳角 1－2－3、太阳高度角h 定义：地球表面上某点与太阳的连线与地平面之间的夹角。可由下式计算： 式中：?－当地纬度，单位为°； ? －赤纬角，单位为° ； ? －太阳时角，单位为° 可见：太阳高度角h 随地区、季节及每日时刻的变化而变化。 1－2、太阳角 1－2－4、天顶角Z 定义：地球表面上某点水平面的法线与太阳光线的夹角。可由下式计算： 1－2、太阳角 1－2－5、太阳方位角? 定义：太阳至地面上某给定点的连线在水平面上的投影与正南向（当地子午线）的夹角。规定：偏东为负，偏西为正。 1－2、太阳角 太阳方位角?可由下式计算： 当采用上式计算出的sin?大于1时，太阳方位角?改用下式计算： 1－2、太阳角 1－2、太阳角 1－2－6、任意平面上的太阳入射角i 任意表面的倾斜角? 定义：任意倾斜面与水平面之间的夹角。 对于水平面：?＝0° 对于垂直面：?＝90° 1－2、太阳角 任意表面的方位角? 定义：任意倾斜面的法线在水平面上的投影与正南方向线的夹角。规定：面向东时为负，面向西时为正。 1－2、太阳角 太阳入射角i 定义：太阳入射线与平面法线之间的夹角。 太阳入射角 i 可由下式计算： 式中：?－斜面倾角，单位为°； ? －太阳方位角，单位为° ； ? －斜面方位角，单位为°; h － 太阳高度角。 1－2、太阳角 几种特殊的情况： 对于水平面，?＝0，则： 对于垂直面，?＝90°，则： 对于面向正南的倾斜面， ?＝0，则： 1－2、太阳角 1－2－7、日出、日没时角 定义：太阳视园面中心出没地平线瞬间的时角，亦即太阳高度角为0时的时角。 令 sinh＝0 则： 式中：正值对应日落时角，负值对应日升时角。 例2：计算昆明地区北纬25°的 地方7月21日的日照时间。 对于7月21日： ?＝23.44 °; 北纬25°的 地方：?＝25°； 1－2、太阳角 则日照时间T： 1－3、太阳辐射强度计算 1－3－1、直射辐射、散射辐射和总辐射 基本概念 散射辐射：经过大气和云层的反射、折射、散射作用改变了原来的传播方向达到地球表面的、并无特定方向的这部分太阳辐射。 直射辐射：未被地球大气层吸收、反射及折射仍保持原来的方向直达地球表面的这部分太阳辐射。 总太阳辐射：散射辐射与直射辐射的总和。 1－3、太阳辐射强度计算 1－3－2、太阳常数 定义：太阳与地球之间为年平均距离时，地球