Применение солнечной энергии

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЦИИ

Первыми стандартными приборами для измерения! прямой солнечной радиации были пиргелиометр Ангстре-: ма, разработанный в Стокгольме, и проточный калори-| метр Аббота из Смитсонианского института в Вашинг-. тоне. В пиргелиометре Ангстрема приводятся в соответ­ствие тепловые эффекты облучения приемника солиеч-] ной энергии и электронагрева затененного элемента. Для| измерения уровня электронагрева используются обыч-1 ные методы электрических измерений. Проточный ка-j лориметр Аббота имеет полость, которая поглощает сол-1 нечное излучение, а повышение температуры циркуля-і ционной охлаждающей воды пропорциональна! интенсивности падающего излучения. Пиргелиометр Аббота с серебряным диском является еще одним стам дартным прибором, в котором скорость изменения темпе! ратуры диска приближенно пропорциональна интенсив] ности падающего излучения. В течение многих лет отме] чалось, что американские и европейские измерений радиации не согласуются между собой и, как указывали 18 различные исследователи во многих странах, расхожде­ние составляло от 2,5 до 6% [6]. В сентябре 1956 г. была установлена новая Международная пиргелиомет - рическая шкала 1956, которая внесла поправки +1,5% к шкале Ангстрема и —2,0% к смитсонианской шкале Аббота. Впоследствии все приборы калибровались в со­ответствии с Международной пиргелиометрической шка­лой 1956.

Принцип действия большинства пиранометров, кото­рые используются для измерения суммарной радиации, а при затенении от прямых лучей и диффузной радиа­ции, основан на измерении разности температур черных (поглощающих излучение) и белых (отражающих излу­чение) поверхностей с помощью термоэлементов. По­следние дают сигнал в милливольтах, который можно легко контролировать с помощью целого ряда стандарт­ных самопишущих систем. Характерным примером та­кого типа приборов является пиранометр Эппли. Дру­гой, хорошо известный тип пиранометра — пиранометр Робича — основан на различном расширении биметалли­ческого элемента, тогда как с помощью дистилляцион - ного пиранометра Беллани, в котором спирт конденси­руется в калиброванном конденсаторе, измеряется сум­марная солнечная радиация за данный промежуток времени. Значительно более простые измерения, кото­рые проводятся во многих местах, связаны с определе­нием продолжительности солнечного сияния, т. е. вре­мени, когда диск Солнца не закрыт облаками или дым­кой. Она измеряется с помощью самопишущего прибора Кэмпбелла — Стокса, в котором используется сфери­ческая линза, фокусирующая солнечное излучение на термочувствительной бумаге. При наличии прямой сол­нечной радиации на бумаге появляется след в виде про­жога. Продолжительность солнечного сияния можно связать с суммарной радиацией с помощью уравнения регрессии

где G — среднее значение суммарной радиации на гори­зонтальной поверхности; Gi — эталонное (условное) значение суммарной радиации; п — средняя продолжи­тельность солнечного сияния; iV — средняя продолжи­тельность дня (или максимально возможная дневная 2* 19

продолжительность солнечного сияния); а и b — посто­янные. Период осреднения параметров в этой формуле обычно составляет один месяц.

Хорошим примером использования этого уравнения является анализ уровня радиации в Ирландии, прове­денный Коннотоном [7], в котором данные 23 станций, регистрирующих продолжительность солнечного сияния, : были обработаны вместе с данными для Валентин за период с сентября 1954 г. по август 1965 г. В итоге бы­ли получены значения а=0,25 и 6 = 0,58 и подготовлен ряд карт с расчетными средними значениями суммарной солнечной радиации для каждого месяца. Аналогичная работа была проведена Деем [8] для всей территории Британских островов. Работа Дея представляет более детальное исследование, поскольку в ней показано, что постоянные а и b существенно изменяются от одной станции к другой. Обработка данных одной и той же станции за разные периоды времени также может при­водить к изменению постоянных. Так, значения а и Ь, полученные Деем, для Валентин за период с 1954 по 1959 г. составляют соответственно 0,22 и 0,65.