太陽(yáng)輻射的計(jì)算1概要課件

1、12-Oct-221太陽(yáng)能利用第一章 太陽(yáng)輻射10-Oct-221太陽(yáng)能利用第一章 太陽(yáng)輻射12-Oct-22211、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)1、基本概念地球的自轉(zhuǎn)：地球繞地軸不斷地自西向東旋轉(zhuǎn)，其周期為24h。由于地球的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生晝夜交替的現(xiàn)象。黃道平面：地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道平面。地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線的夾角為2327。10-Oct-22211、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)1、基本概念12-Oct-223地球的公轉(zhuǎn)：由于地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線的夾角為2327 ，并且地球的自轉(zhuǎn)軸在公轉(zhuǎn)時(shí)在空間的方向始終保持不變，使得太陽(yáng)光線有時(shí)直射赤道，有時(shí)偏南，有時(shí)偏北，從而形成地球上季節(jié)的變化。11、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)春分

2、（321）：太陽(yáng)直射赤道冬至（1221）：太陽(yáng)直射南回歸線夏至（621）：太陽(yáng)直射北回歸線秋分（921）：太陽(yáng)直射赤道10-Oct-223地球的公轉(zhuǎn)：由于地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線12-Oct-22410-Oct-22412-Oct-22510-Oct-22512-Oct-22610-Oct-22612-Oct-227北半球在夏天時(shí)傾向于太陽(yáng)，受陽(yáng)光較多，天氣較熱，相反在冬天的時(shí)候就較冷了，這便是四季的由來(lái)。四個(gè)節(jié)氣，春分、夏至、秋分及冬至分別象征著春夏秋冬四季的來(lái)臨。在春分或秋分的一刻，地球赤道平面與公轉(zhuǎn)軌道平面相交的直線正向著太陽(yáng) ，南北半球受日照的時(shí)間均等。10-Oct-227北半球在夏天

3、時(shí)傾向于太陽(yáng)，受陽(yáng)光較多，天12-Oct-22812、太陽(yáng)角121、赤緯角定義：地球中心與太陽(yáng)中心連線與地球赤道平面的夾角。它與所在地區(qū)無(wú)關(guān)，僅由日期決定：式中：赤緯角 n為一年中的日期序號(hào)。春分日n=8110-Oct-22812、太陽(yáng)角121、赤緯角式中：12-Oct-229122、時(shí)角定義：每小時(shí)地球自轉(zhuǎn)的角度為15，因此可采用一天中地球自轉(zhuǎn)的角度來(lái)表示時(shí)間。用來(lái)表示時(shí)間的地球自轉(zhuǎn)的角度稱為時(shí)角，并規(guī)定 正午時(shí)角為零，上午時(shí)間取負(fù)，下午時(shí)角為正。真太陽(yáng)時(shí)H 的規(guī)定： 以當(dāng)?shù)靥?yáng)位于正南向的瞬時(shí)為正午。（由于地球軌道不是正圓）時(shí)差e: 真太陽(yáng)時(shí)與鐘表指示時(shí)間（平太陽(yáng)時(shí)）之間的差值。時(shí)差產(chǎn)生的

4、原因：（1）太陽(yáng)與地球之間的距離和相對(duì)位置隨時(shí)間變化。（2）地球赤道平面與黃道平面成一定的夾角（ 2327 ）。如某年2月25日，某地平太陽(yáng)時(shí)為7時(shí)5分，查表得2月25日時(shí)差為-12分54秒，即用7時(shí)5分減去12分54秒，那么此刻的真太陽(yáng)時(shí)即為6時(shí)52分6秒。12、太陽(yáng)角10-Oct-229122、時(shí)角真太陽(yáng)時(shí)H 的規(guī)定：112-Oct-221012、太陽(yáng)角全年各日的時(shí)差e（單位，min）可用下式近似計(jì)算：各月21日的時(shí)差e10-Oct-221012、太陽(yáng)角全年各日的時(shí)差e（單位，12-Oct-2211真太陽(yáng)時(shí)H與地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)Hs的換算：12、太陽(yáng)角式中：Hs該地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單位為h； L當(dāng)?shù)氐慕?jīng)

5、度，單位為； Ls當(dāng)?shù)氐貐^(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所根據(jù)的經(jīng)度，單位為； 對(duì)于東半球，取正，對(duì)于西半球，取負(fù)。10-Oct-2211真太陽(yáng)時(shí)H與地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)Hs的換算：112-Oct-2212例1：計(jì)算昆明地區(qū)東經(jīng)102的地方6月21日真太陽(yáng)時(shí)與北京時(shí)間的關(guān)系。對(duì)于6月21日：e1.4;北京時(shí)間依據(jù)東經(jīng)120 所規(guī)定的，即Ls120；12、太陽(yáng)角因此：10-Oct-2212例1：計(jì)算昆明地區(qū)東經(jīng)102的地方612-Oct-221312、太陽(yáng)角123、太陽(yáng)高度角h定義：地球表面上某點(diǎn)與太陽(yáng)的連線與地平面之間的夾角?？捎上率接?jì)算：式中：當(dāng)?shù)鼐暥?，單位為?赤緯角，單位為 ； 太陽(yáng)時(shí)角，單位為10-Oct-221312

6、、太陽(yáng)角123、太陽(yáng)高度角h12-Oct-2214可見(jiàn)：太陽(yáng)高度角h 隨地區(qū)、季節(jié)及每日時(shí)刻的變化而變化。12、太陽(yáng)角124、天頂角Z定義：地球表面上某點(diǎn)水平面的法線與太陽(yáng)光線的夾角。可由下式計(jì)算：10-Oct-2214可見(jiàn)：太陽(yáng)高度角h 隨地區(qū)、季節(jié)及每日12-Oct-221512、太陽(yáng)角125、太陽(yáng)方位角定義：太陽(yáng)至地面上某給定點(diǎn)的連線在水平面上的投影與正南向（當(dāng)?shù)刈游缇€）的夾角。規(guī)定：偏東為負(fù)，偏西為正。10-Oct-221512、太陽(yáng)角125、太陽(yáng)方位角12-Oct-221612、太陽(yáng)角太陽(yáng)方位角可由下式計(jì)算：當(dāng)采用上式計(jì)算出的sin大于1時(shí)，太陽(yáng)方位角改用下式計(jì)算：10-Oct-22

7、1612、太陽(yáng)角太陽(yáng)方位角可由下式計(jì)算12-Oct-221712、太陽(yáng)角10-Oct-221712、太陽(yáng)角12-Oct-221812、太陽(yáng)角126、任意平面上的太陽(yáng)入射角i任意表面的傾斜角 定義：任意傾斜面與水平面之間的夾角。對(duì)于水平面：0對(duì)于垂直面：9010-Oct-221812、太陽(yáng)角126、任意平面上的12-Oct-221912、太陽(yáng)角任意表面的方位角 定義：任意傾斜面的法線在水平面上的投影與正南方向線的夾角。規(guī)定：面向東時(shí)為負(fù)，面向西時(shí)為正。10-Oct-221912、太陽(yáng)角任意表面的方位角12-Oct-222012、太陽(yáng)角太陽(yáng)入射角i 定義：太陽(yáng)入射線與平面法線之間的夾角。太陽(yáng)入射角

8、 i 可由下式計(jì)算：式中：斜面傾角，單位為； 太陽(yáng)方位角，單位為 ； 斜面方位角，單位為; h 太陽(yáng)高度角。10-Oct-222012、太陽(yáng)角太陽(yáng)入射角i太陽(yáng)入射角 12-Oct-222112、太陽(yáng)角幾種特殊的情況：對(duì)于水平面，0，則：對(duì)于垂直面，90，則：對(duì)于面向正南的傾斜面， 0，則：10-Oct-222112、太陽(yáng)角幾種特殊的情況：12-Oct-222212、太陽(yáng)角127、日出、日沒(méi)時(shí)角定義：太陽(yáng)視園面中心出沒(méi)地平線瞬間的時(shí)角，亦即太陽(yáng)高度角為0時(shí)的時(shí)角。令 sinh0則：式中：正值對(duì)應(yīng)日落時(shí)角，負(fù)值對(duì)應(yīng)日升時(shí)角。10-Oct-222212、太陽(yáng)角127、日出、日沒(méi)時(shí)12-Oct-222

9、3例2：計(jì)算昆明地區(qū)北緯25的 地方7月21日的日照時(shí)間。對(duì)于7月21日： 23.44 ;北緯25的 地方：25；12、太陽(yáng)角則日照時(shí)間T：10-Oct-2223例2：計(jì)算昆明地區(qū)北緯25的 地方712-Oct-222413、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算131、直射輻射、散射輻射和總輻射基本概念散射輻射：經(jīng)過(guò)大氣和云層的反射、折射、散射作用改變了原來(lái)的傳播方向達(dá)到地球表面的、并無(wú)特定方向的這部分太陽(yáng)輻射。直射輻射：未被地球大氣層吸收、反射及折射仍保持原來(lái)的方向直達(dá)地球表面的這部分太陽(yáng)輻射?？偺?yáng)輻射：散射輻射與直射輻射的總和。10-Oct-222413、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算131、直12-Oct-222513

10、、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算132、太陽(yáng)常數(shù)定義：太陽(yáng)與地球之間為年平均距離時(shí)，地球大氣層上邊界處，垂直于太陽(yáng)光線的表面上，單位面積、單位時(shí)間所接受的太陽(yáng)輻射能，以I0 表示。最新測(cè)量結(jié)果表明：I01367 W/m2。10-Oct-222513、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算132、太12-Oct-222613、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算各月大氣層外邊界處的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化月份123456789101112I0Wm-2141914071391136713471329132113281343136313851406最大月與最小月相差約7。 為什么1月份的太陽(yáng)能常數(shù)最大，而我國(guó)1月份的氣溫卻較低？10-Oct-222613、太陽(yáng)輻

11、射強(qiáng)度計(jì)算各月大氣層外邊12-Oct-222710-Oct-222712-Oct-222813、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算133、大氣質(zhì)量m定義：太陽(yáng)光線穿過(guò)地球大氣層的路程與太陽(yáng)在天頂位置時(shí)光線穿過(guò)地球大氣層的路程之比。完全不同于通常所說(shuō)的“質(zhì)量”。規(guī)定：在海平面上，當(dāng)太陽(yáng)處于天頂位置時(shí)，太陽(yáng)光線垂直照射所通過(guò)的路程為1。忽略地球曲率的的影響，大氣質(zhì)量m由下式計(jì)算：10-Oct-222813、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算133、大12-Oct-222913、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算134、晴天地球表面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算基本概念法向太陽(yáng)輻射強(qiáng)度IDN：與太陽(yáng)光線相垂直的表面上（即太陽(yáng)光線法線方向）的太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度。式中：

12、I0垂直與大氣層外邊界處的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度； P大氣透明系數(shù) ； m 光線透過(guò)的大氣質(zhì)量。 10-Oct-222913、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算134、晴太陽(yáng)輻射的計(jì)算1概要課件12-Oct-223113、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算水平面直射太陽(yáng)輻射強(qiáng)度IDH在直角OAB中，有：10-Oct-223113、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算水平面直射太陽(yáng)12-Oct-223213、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算水平面散射輻射強(qiáng)度IdH水平面上的總輻射強(qiáng)度IH10-Oct-223213、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算水平面散射輻射12-Oct-223313、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算135、任意傾斜面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算式中：ID傾斜面上太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度； Id傾斜面上太陽(yáng)散射輻射強(qiáng)度； IR傾斜面上所獲得的地面反射輻射強(qiáng)度。 傾斜面上的總輻射強(qiáng)度I10-Oct-223313、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算135、任12-Oct-223413、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算傾斜面上太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度ID在直角OAB中，有：在直角OAC中，有：因此：10-Oct-223413、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算傾斜面上太陽(yáng)直12-Oc