Применение солнечной энергии

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ РАДИАЦИИ СЕТЬЮ. МЕТЕОСТАНЦИЙ

Получение надежных данных по солнечной радиа­ции представляет трудную задачу. Даже опытные ме­теонаблюдатели считают, что при непрерывных долго­срочных наблюдениях трудно достигнуть точности выше ±5%'. Источником наиболее надежных данных явля­ются основные метеостанции, но часто они сильно раз­бросаны и удалены от мест, для которых такие данные необходимы.

На Британских островах более половины падающей, солнечной радиации составляет диффузная радиация и это ограничивает использование солнечной энергии с по­мощью фокусирующих систем. На рис. 2.3 показаны средние за 6 лет (1965—1970) значения суммарной сол­нечной радиации и ее составляющих, прямой и диффуз­ной радиации, для Кью (Лондон). В зимний период наблюдается сравнительно низкий уровень суммарной радиации в сочетании с повышенной долей диффузной составляющей, что значительно снижает эффективное^ многих систем солнечного отопления и горячего водо­снабжения.

При архитектурных разработках и строительстве ча­сто требуется знание общего количества радиации, по­ступающей на наклонную произвольно ориентированную поверхность, между тем как имеющиеся данные отно­сятся только к общему количеству суммарной радиации на горизонтальной поверхности в этом месте или на не­большом расстоянии от него. Очень мало метеостанций

Рис. 2.4. Влияние ориентации на отношение приходов солнеч­ной радиации на вертикальную и горизонтальную поверхности. 1 — юг; 2 — юго-восток; юго-запад; 3 — восток, запад; 4—северо-восток; северо-запад; 5—север.

измеряют облучение вертикальных поверхностей, одна­ко оно может быть рассчитано. На рис. 2.4, где пред­ставлены данные Кэша [11] для Дублина, показано влияние ориентации на отношение прихода солнечной радиации на вертикальную и горизонтальную поверх­ности.

В Великобритании первой работой по определению прихода радиации на наклонную, произвольно ориенти­рованную поверхность была работа Хейвуда [12—14], который предложил заменить календарные месячные
данные по радиации системой, основанной на конкрет-; ных значениях угла склонения, численно равных по ве­личине и противоположных по знаку. Преимущества этой системы, как утверждается в работе, состоят в том, что, разделив год симметрично относительно летнего солнцестояния, можно считать, что условия прихода сол­нечной радиации одинаковы в дни с равным значением угла склонения в весенний и осенний периоды. При этом использование относительно малого числа стан­дартных значений склонения уменьшает количество вы-] числений и обеспечивается лучшая основа для сравне-а ния данных по радиации. Хотя эта логическая концеп-] ция почти не обоснована, Хейвуд решил установитьі параметры, которые могут быть определены из соотно-1 шения измеренных потоков радиации, и построил кри­вые, показывающие, как они могут быть применены для определения уровня радиации, падающей на наклонную поверхность, к суммарной радиации на горизонтальной поверхности [15]. Эти кривые основаны на измерениях,

непрерывно проводившихся в течение трех лет в поли-1 техническом институте в Вулидже (БНЗО' с. ш.). Данные! табл. 2.1 и 2.2, составленные на основе этих результа-1 тов, применимы для всей территории Великобритании при условии, что уровень суммарной радиации на го-| ризонтальной поверхности корректируется с учетом кон-1 кретного местоположения. Условия ясной погоды, ис| пользуемые Хейвудом, предполагают, что окрестность солнца свободна от облаков, покрывающих не более 7з неба.

Дневной прмход суммарной солнечной радиации на поверхность,
ориентированную на юг, в средних условиях

Месячные и годовые приходы солнечной радиации на наклонные
поверхности, МДж/м2 (рассчитаны по средним значениям
солнечной радиации в Кыо за период 1959—1968 гг.)

В табл. 2.3 представлены месячные и годовые при­ходы солнечной радиации на 1 м2 поверхности при раз­личных углах наклона к горизонту, полученные фирмой «Билдинг Ресёч Эстаблишмент» по данным метеостанции в Кью за период 1959—1968 гг. [16].

Можно видеть, что в течение всего года изменение! расчетных сумм радиации в диапазоне углов от 30 до] 60° не превышает нескольких процентов и что в летниеі месяцы меньшему углу наклона соответствует больший приход радиации. Этот теоретический анализ подтверж­дается данными табл. 2.2.

Другой подход к расчету часовых сумм солнечной; радиации, падающей на любую наклонную поверхность, был предложен Буглером [17]. Он использовал матема­тическую модель солнечной радиации, диффузная со­ставляющая которой рассчитывалась по суммарной ра­диации на горизонтальной поверхности с помощью трех различных соотношений. Подходящее уравнение выби-] ралось в соответствии с отношением измеренной часо-( вой суммарной радиации к часовой суммарной радиа-1 ции, рассчитанной для условий безоблачного неба. Про­верка этого метода по данным для Мельбурна за пери­од 1966—1970 гг. дала весьма хорошие результаты^ считают, что данный метод должен найти широкое применение.