Энергия

Энергия, отраженная на данную поверхность, равна

/ 1 —cos (3

где р — отражательная способность грунта, а Н—суммарная радиация, па­дающая на горизонтальную поверхность за рассматриваемый период времени.

Ниже приведены два примера вычислений действительной инсоляции по данным Бюро погоды для среднесуточной солнеч­ной радиации, падающей на горизонтальную поверхность по каждому месяцу для Нью-Йорка.

Данные регистрировались в Центральном парке города, ко­торый, по-видимому, отражает условия для всего города. Мест­ности с более чистым воздухом будут иметь лучшие значения по приходу радиации; сильно загрязненные местности или местно­сти с преобладанием густых туманов будут иметь худшие значе­ния. Однако данные, с помощью которых можно было бы сде­лать конкретные поправки, отсутствуют.

Первый пример демонстрирует метод определения прихода радиации на вертикальные стены разной ориентации. Первый этап вычислений состоит в выделении диффузной составляющей из получаемой суммарной радиации. Выше приведены кривые для соотношения суммарной и диффузной радиации в определен­ные часы по обе стороны от солнечного полдня (плюс и минус 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5 и 6,5 ч). Определим величины на 16-й день каждого месяца (15-й день в феврале). Считаем, что этот день более показателен, чем 21-е число, которое фигурирует в расчетах Американского общества инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха. Этим учи­тывается изменение продолжительности светового дня и, в це­
лом, атмосферные условия, которые создают диффузную радиа­цию. Это является разумным приближением, поскольку его мож­но считать справедливым для любого местоположения с доста­точным приближением к реальным условиям. Диффузная составляющая представляет небольшую часть суммарной ради­ации, поэтому подобное приближение не окажет серьезного вли­яния на общую точность.

Диффузная составляющая вычитается из общей величины, чтобы получить прямую составляющую на почасовой основе. При помощи вышеприведенных тригонометрических преобразо­ваний, которые учитывают время в часах, угол, широту, высоту Солнца и солнечный азимут наряду с наклоном и ориентацией

IX х XI XII I II III IV V VI

Рис. 6.20. Средняя дневная солнечная радиация, падающая на поверхности разного наклона в Нью-Йорке

1 — вертикальная 'поверхность; 2 — горизонтальная поверхность

рассматриваемой поверхности, определяют почасовые величины для прихода прямой радиации на различные поверхности в те­чение дня. Диффузная составляющая рассматривается так, как если бы атмосферная радиация была равномерно распределена по всему небосводу. Вертикальным стенам «видна» половина неба. Подобным образом отраженную радиацию можно рассмат­ривать как однородную со всех направлений. Если половина от возможного предполагается «видимой», а грунт имеет коэффици­ент отражения 0,2 (средняя величина), то одна десятая всей ра­диации отражается на стену. Эти величины для диффузной и от­раженной радиации прибавляются к скорректированным вели­чинам прямой составляющей, чтобы получить почасовые величи­ны для разных месяцев и различных ориентаций. Простое сложение величин за день дает предполагаемый средний приход лучистой энергии на вертикальные поверхности. Эти значения нанесены на график для Нью-Йорка (рис. 6.19).

Второй пример представляет собой расчет для коллекторов, обращенных на юг и имеющих разный наклон; этот расчет нес­колько отличен от первого. Зная отношения диффузной радиации к внеземной радиации, определим прямую составляющую сред­ней дневной радиации. С помощью тригонометрических преобра­зований, которые учитывают меняющийся в течение дня солнеч­ный угол и наклон коллектора, определим прямую составляю­щую для обращенных на юг поверхностей с разным наклоном.

Диффузная составляющая для дня корректируется для уменьшенной части небосвода, которую наклонная поверхность может «видеть». Подобным образом корректируется отраженная составляющая для части грунта, оказывающего влияние на ради­ационный баланс коллектора. Эти величины прибавляются к скорректированной прямой составляющей, что дает в результате среднюю дневную инсоляцию поверхности данного коллектора. Графики и таблицы этих данных приведены для Нью-Йорка на рис. 6.20.

Все эти величины можно с достаточной уверенностью умно­жить на число дней в данном месяце, чтобы получить предпо­лагаемую месячную солнечную радиацию, падающую на данную поверхность. Реальное количество получаемой энергии может ме­няться в широких пределах из-за крайней неустойчивости пого­ды не только день ото дня, но и год от года. Во всяком случае, эти расчеты можно считать достаточно надежными при проекти­ровании.