《太陽直接輻射計(jì)算導(dǎo)則GBT+37525-2019》詳細(xì)解讀

《太陽直接輻射計(jì)算導(dǎo)則GB/T37525-2019》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4符號(hào)5計(jì)算方法6計(jì)算結(jié)果檢驗(yàn)contents目錄附錄A(資料性附錄)地外太陽輻射計(jì)算方法附錄B(規(guī)范性附錄)水平面直接輻射與法向直接輻射之間的轉(zhuǎn)換附錄C(資料性附錄)太陽直接輻射檢驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算方法參考文獻(xiàn)011范圍適用范圍本導(dǎo)則適用于太陽直接輻射的計(jì)算和評(píng)估。適用于氣象、建筑、能源等領(lǐng)域?qū)μ栔苯虞椛涞木_計(jì)算需求。不適用范圍本導(dǎo)則不適用于散射輻射、總輻射等其他類型的太陽輻射計(jì)算。不適用于非地球環(huán)境的太陽輻射計(jì)算，如太空環(huán)境等。022規(guī)范性引用文件確保技術(shù)內(nèi)容的準(zhǔn)確性和一致性規(guī)范性引用文件為太陽直接輻射計(jì)算提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和參考，確保不同研究者和實(shí)踐者在技術(shù)上的準(zhǔn)確性和一致性。促進(jìn)技術(shù)交流和合作通過引用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有助于全國范圍內(nèi)的技術(shù)交流和合作，推動(dòng)太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。引用文件的重要性其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范根據(jù)實(shí)際需要，還可能引用其他與太陽輻射計(jì)算和應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保技術(shù)的全面性和準(zhǔn)確性。GB/T17713該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氣象臺(tái)站觀測太陽輻射的儀器、安裝、觀測方法和記錄等方面的要求，是太陽輻射觀測的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。GB50364該規(guī)范涉及到建筑工程中太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和驗(yàn)收等方面，對(duì)于太陽直接輻射的計(jì)算和應(yīng)用具有重要意義。主要引用文件及內(nèi)容引用文件的應(yīng)用在進(jìn)行太陽直接輻射計(jì)算時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照引用文件的要求進(jìn)行觀測、記錄和分析，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。引用文件不僅為太陽直接輻射計(jì)算提供了技術(shù)支撐，還為太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收等環(huán)節(jié)提供了重要依據(jù)。033術(shù)語和定義定義太陽以平行光線的形式直接投射到地面上的輻射，稱為太陽直接輻射。特點(diǎn)太陽直接輻射具有方向性，其強(qiáng)度隨著太陽高度角和大氣條件的變化而變化。太陽直接輻射在日地平均距離時(shí)，地球大氣層外垂直于太陽光線的單位面積上，單位時(shí)間內(nèi)所接收到的太陽輻射能量，稱為太陽常數(shù)。定義太陽常數(shù)的常用值為1367W/m2。數(shù)值太陽常數(shù)定義描述太陽光通過大氣層的路徑長度與大氣層垂直厚度之比的無量綱數(shù)，稱為大氣質(zhì)量數(shù)。影響因素大氣質(zhì)量數(shù)受太陽高度角、大氣壓強(qiáng)、溫度、濕度等多種因素影響。大氣質(zhì)量數(shù)定義太陽輻射能量按波長的分布稱為太陽光譜。特征太陽光譜太陽光譜的峰值位于可見光區(qū)域，其中紫外線和紅外線也占有一定的比例。不同波長的太陽光在大氣中的透過率不同，因此太陽光譜的形狀會(huì)隨著大氣條件的變化而變化。0102044符號(hào)I0太陽常數(shù)，表示在日地平均距離時(shí)，垂直于太陽光線的單位面積上，單位時(shí)間內(nèi)所獲得的太陽輻射能量，單位為W/m2。直接輻射照度，表示單位時(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的太陽直接輻射能量，單位為W/m2。散射輻射照度，表示單位時(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的太陽散射輻射能量，單位為W/m2?？傒椛湔斩龋瑸橹苯虞椛湔斩群蜕⑸漭椛湔斩戎?，即It=Ib+Id，單位為W/m2。IbIdIt4.1輻射相關(guān)符號(hào)010203044.2角度與位置相關(guān)符號(hào)δ太陽赤緯角，表示太陽光線和地球赤道平面的夾角，單位為度（°）。ω太陽時(shí)角，表示太陽相對(duì)于當(dāng)?shù)卣缥恢玫慕嵌龋瑔挝粸槎龋ā悖?。φ?dāng)?shù)鼐暥?，表示觀測點(diǎn)與地球赤道平面的夾角，單位為度（°）。β斜面傾角，表示接收太陽輻射的斜面與水平面之間的夾角，單位為度（°）。γs太陽方位角，表示太陽光線在水平面上的投影與當(dāng)?shù)卣戏较蛑g的夾角，單位為度（°）。01020304054.3其他符號(hào)RH相對(duì)濕度，表示空氣中水蒸氣分壓與相同溫度下飽和水蒸氣分壓的比值，為無量綱參數(shù)。T氣溫，表示大氣的溫度，單位為攝氏度（℃）。P大氣壓強(qiáng)，表示大氣對(duì)單位面積產(chǎn)生的壓力，單位為hPa。055計(jì)算方法日地距離修正系數(shù)由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，因此日地距離在一年中是變化的，需要根據(jù)日地距離修正系數(shù)來調(diào)整太陽輻射量的計(jì)算。太陽赤緯角大氣質(zhì)量數(shù)5.1太陽直接輻射量的計(jì)算太陽赤緯角是太陽光線和地球赤道面的夾角，它隨著季節(jié)的變化而變化，對(duì)太陽直接輻射量的計(jì)算有重要影響。大氣質(zhì)量數(shù)表示太陽光線穿過大氣的路徑長度與大氣垂直厚度之比，它會(huì)影響太陽輻射在大氣中的衰減。計(jì)算日地距離修正系數(shù)和太陽赤緯角：根據(jù)日期和時(shí)間計(jì)算日地距離修正系數(shù)和太陽赤緯角。確定計(jì)算時(shí)段：根據(jù)需要選擇計(jì)算的時(shí)間段，可以是一天、一個(gè)月或一年等。計(jì)算太陽直接輻射量：利用上述參數(shù)和公式計(jì)算太陽直接輻射量。收集數(shù)據(jù)：收集所需的氣象數(shù)據(jù)，包括太陽輻射數(shù)據(jù)、氣溫、濕度、風(fēng)速等。計(jì)算大氣質(zhì)量數(shù)：根據(jù)當(dāng)?shù)氐拇髿鈼l件和太陽高度角計(jì)算大氣質(zhì)量數(shù)。5.2計(jì)算步驟數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性對(duì)計(jì)算結(jié)果有很大影響，因此需要確保數(shù)據(jù)來源的可靠性。5.3注意事項(xiàng)在進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要考慮當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌夂驐l件，以便得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。對(duì)于復(fù)雜的氣候條件和地形地貌，可能需要采用更復(fù)雜的模型和方法進(jìn)行計(jì)算。066計(jì)算結(jié)果檢驗(yàn)準(zhǔn)確性驗(yàn)證通過與其他計(jì)算方法或?qū)嶋H測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證本導(dǎo)則所推薦方法的優(yōu)越性。方法對(duì)比誤差分析對(duì)計(jì)算過程中可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分析，為改進(jìn)計(jì)算方法提供依據(jù)。確保太陽直接輻射計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。6.1檢驗(yàn)?zāi)康倪x取典型天氣條件下的實(shí)際測量數(shù)據(jù)，與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)測對(duì)比運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)大量計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，評(píng)估計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)審，提出改進(jìn)意見和建議。專家評(píng)審6.2檢驗(yàn)方法絕對(duì)誤差計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測量數(shù)據(jù)之間的絕對(duì)差值。均方根誤差多組數(shù)據(jù)誤差的平方和的平均值的平方根，用于衡量計(jì)算結(jié)果的離散程度。相對(duì)誤差絕對(duì)誤差與實(shí)際測量數(shù)據(jù)之比，用于評(píng)估計(jì)算結(jié)果的精度。6.3檢驗(yàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備收集并整理實(shí)際測量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。6.4檢驗(yàn)流程01計(jì)算實(shí)施按照本導(dǎo)則所推薦的方法進(jìn)行計(jì)算，得出太陽直接輻射的計(jì)算結(jié)果。02結(jié)果對(duì)比將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)。03結(jié)果分析根據(jù)對(duì)比結(jié)果和檢驗(yàn)指標(biāo)，分析計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，提出改進(jìn)建議。0407附錄A(資料性附錄)地外太陽輻射計(jì)算方法太陽常數(shù)指在日地平均距離處，垂直于太陽光線的單位面積上，單位時(shí)間內(nèi)接收到的太陽輻射能量。其值約為1367W/m2。太陽光譜太陽輻射的能量分布在不同波長的光上，形成太陽光譜。太陽光譜的峰值位于可見光的黃綠光區(qū)域。A.1太陽常數(shù)和太陽光譜A.2地外太陽輻射的計(jì)算公式地外太陽輻射照度計(jì)算公式：E0=S0×(1+0.033×cos(360×dn/365))，其中E0為地外太陽輻射照度，S0為太陽常數(shù)，dn為一年中的日期序號(hào)。該公式考慮了地球繞太陽公轉(zhuǎn)的橢圓軌道引起的太陽輻射照度的季節(jié)變化。A.3地外太陽輻射的影響因素太陽活動(dòng)太陽黑子和耀斑等太陽活動(dòng)會(huì)影響太陽輻射的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。日地距離由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形，因此日地距離會(huì)隨時(shí)間變化，從而影響地外太陽輻射的強(qiáng)度。VS地外太陽輻射是太陽能利用的基礎(chǔ)，了解地外太陽輻射的特性有助于提高太陽能的利用效率。氣候研究地外太陽輻射是影響地球氣候的重要因素之一，研究地外太陽輻射有助于更好地理解氣候變化規(guī)律。太陽能利用A.4地外太陽輻射的應(yīng)用08附錄B(規(guī)范性附錄)水平面直接輻射與法向直接輻射之間的轉(zhuǎn)換水平面直接輻射指太陽光線直接投射到與地面平行的水平面上所產(chǎn)生的輻射量，常用單位為W/m2。法向直接輻射指太陽光線直接投射到與太陽光線垂直的平面上所產(chǎn)生的輻射量，即垂直于太陽光線的平面上的輻射量，常用單位同樣為W/m2。術(shù)語和定義轉(zhuǎn)換公式公式表述具體轉(zhuǎn)換公式根據(jù)太陽高度角、大氣質(zhì)量、地面反射率等多個(gè)因素綜合確定，一般形式較為復(fù)雜，需借助專業(yè)計(jì)算工具或軟件實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換原理基于幾何學(xué)原理和輻射傳輸理論，通過一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式將水平面直接輻射轉(zhuǎn)換為法向直接輻射，或者將法向直接輻射轉(zhuǎn)換為水平面直接輻射。影響因素分析太陽高度角太陽高度角是影響水平面直接輻射和法向直接輻射之間轉(zhuǎn)換的重要因素之一。太陽高度角越大，水平面上的直接輻射量越大，而法向直接輻射量則相對(duì)減小。01大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量對(duì)太陽輻射的傳輸和衰減具有重要影響。大氣中氣體分子、氣溶膠和水汽等成分會(huì)吸收和散射太陽光線，導(dǎo)致輻射量在傳輸過程中逐漸減弱。因此，在進(jìn)行水平面直接輻射與法向直接輻射之間的轉(zhuǎn)換時(shí)，需要考慮大氣質(zhì)量的影響。02地面反射率地面反射率是指地面反射太陽光線的能力。不同地面材料和狀態(tài)對(duì)太陽光的反射能力不同，因此地面反射率也會(huì)影響水平面直接輻射和法向直接輻射之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。03在光伏發(fā)電領(lǐng)域，水平面直接輻射和法向直接輻射之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系對(duì)于評(píng)估光伏電池板的發(fā)電效率具有重要意義。通過準(zhǔn)確測量和計(jì)算兩種輻射量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可以優(yōu)化光伏電池板的安裝角度和方位，從而提高其發(fā)電效率。光伏發(fā)電領(lǐng)域氣象研究領(lǐng)域需要準(zhǔn)確測量和記錄太陽輻射數(shù)據(jù)以分析氣候變化規(guī)律。水平面直接輻射和法向直接輻射之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以幫助氣象學(xué)家更全面地了解太陽輻射在不同時(shí)間和地點(diǎn)的分布情況，為氣候研究提供有力支持。氣象研究領(lǐng)域應(yīng)用示例09附錄C(資料性附錄)太陽直接輻射檢驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算方法通過對(duì)比計(jì)算值與實(shí)測值的差異，評(píng)估太陽直接輻射計(jì)算的準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性檢驗(yàn)分析計(jì)算值在不同時(shí)間段的波動(dòng)情況，檢驗(yàn)太陽直接輻射計(jì)算的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性檢驗(yàn)考察計(jì)算值對(duì)輸入?yún)?shù)變化的響應(yīng)程度，以評(píng)估太陽直接輻射計(jì)算的敏感性。敏感性檢驗(yàn)檢驗(yàn)指標(biāo)確定010203采用理論模型根據(jù)太陽輻射傳輸理論，建立太陽直接輻射計(jì)算模型。結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)利用地面觀測站點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)，對(duì)理論模型進(jìn)行驗(yàn)證和修正。統(tǒng)計(jì)分析方法運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，對(duì)計(jì)算值與實(shí)測值進(jìn)行差異分析、相關(guān)性分析等。計(jì)算方法概述根據(jù)具體情況，設(shè)定理論模型中的相關(guān)參數(shù)。模型參數(shù)設(shè)置按照設(shè)定的參數(shù)和模型，進(jìn)行太陽直接輻射的計(jì)算。計(jì)算過程實(shí)施01020304收集并整理所需的氣象數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)等輸入?yún)?shù)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)估其準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和敏感性。結(jié)果分析與評(píng)估具體計(jì)算步驟針對(duì)不同地區(qū)和氣候條件，評(píng)估理論模型的適用性并進(jìn)行必要的修正。模型適用性評(píng)估結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理解釋和應(yīng)用。計(jì)算結(jié)果解釋確保輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，避免數(shù)據(jù)誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果