《太陽直接輻射計算導則GBT+37525-2019》詳細解讀

《太陽直接輻射計算導則GB/T37525-2019》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語和定義4符號5計算方法6計算結果檢驗contents目錄附錄A(資料性附錄)地外太陽輻射計算方法附錄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換附錄C(資料性附錄)太陽直接輻射檢驗指標計算方法參考文獻011范圍適用范圍本導則適用于太陽直接輻射的計算和評估。適用于氣象、建筑、能源等領域對太陽直接輻射的精確計算需求。不適用范圍本導則不適用于散射輻射、總輻射等其他類型的太陽輻射計算。不適用于非地球環(huán)境的太陽輻射計算，如太空環(huán)境等。022規(guī)范性引用文件確保技術內容的準確性和一致性規(guī)范性引用文件為太陽直接輻射計算提供了統(tǒng)一的標準和參考，確保不同研究者和實踐者在技術上的準確性和一致性。促進技術交流和合作通過引用公認的標準和規(guī)范，有助于全國范圍內的技術交流和合作，推動太陽能應用領域的發(fā)展。引用文件的重要性其他相關標準和規(guī)范根據(jù)實際需要，還可能引用其他與太陽輻射計算和應用相關的標準和規(guī)范，以確保技術的全面性和準確性。GB/T17713該標準規(guī)定了氣象臺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標準。GB50364該規(guī)范涉及到建筑工程中太陽能熱水系統(tǒng)的設計、安裝和驗收等方面，對于太陽直接輻射的計算和應用具有重要意義。主要引用文件及內容引用文件的應用在進行太陽直接輻射計算時，應嚴格按照引用文件的要求進行觀測、記錄和分析，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。引用文件不僅為太陽直接輻射計算提供了技術支撐，還為太陽能應用領域的工程設計、施工和驗收等環(huán)節(jié)提供了重要依據(jù)。033術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。特點太陽直接輻射具有方向性，其強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，地球大氣層外垂直于太陽光線的單位面積上，單位時間內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)，稱為大氣質量數(shù)。影響因素大氣質量數(shù)受太陽高度角、大氣壓強、溫度、濕度等多種因素影響。大氣質量數(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隨著大氣條件的變化而變化。0102044符號I0太陽常數(shù)，表示在日地平均距離時，垂直于太陽光線的單位面積上，單位時間內所獲得的太陽輻射能量，單位為W/m2。直接輻射照度，表示單位時間內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，表示單位時間內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?，為直接輻射照度和散射輻射照度之和，即It=Ib+Id，單位為W/m2。IbIdIt4.1輻射相關符號010203044.2角度與位置相關符號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太陽時角，表示太陽相對于當?shù)卣缥恢玫慕嵌龋瑔挝粸槎龋ā悖?。φ當?shù)鼐暥?，表示觀測點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?shù)卣戏较蛑g的夾角，單位為度（°）。01020304054.3其他符號RH相對濕度，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，表示大氣對單位面積產生的壓力，單位為hPa。055計算方法日地距離修正系數(shù)由于地球繞太陽公轉的軌道是橢圓形的，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)來調整太陽輻射量的計算。太陽赤緯角大氣質量數(shù)5.1太陽直接輻射量的計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，對太陽直接輻射量的計算有重要影響。大氣質量數(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，它會影響太陽輻射在大氣中的衰減。計算日地距離修正系數(shù)和太陽赤緯角：根據(jù)日期和時間計算日地距離修正系數(shù)和太陽赤緯角。確定計算時段：根據(jù)需要選擇計算的時間段，可以是一天、一個月或一年等。計算太陽直接輻射量：利用上述參數(shù)和公式計算太陽直接輻射量。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、風速等。計算大氣質量數(shù)：根據(jù)當?shù)氐拇髿鈼l件和太陽高度角計算大氣質量數(shù)。5.2計算步驟數(shù)據(jù)的準確性和可靠性對計算結果有很大影響，因此需要確保數(shù)據(jù)來源的可靠性。5.3注意事項在進行計算時需要考慮當?shù)氐牡乩砦恢煤蜌夂驐l件，以便得到更準確的結果。對于復雜的氣候條件和地形地貌，可能需要采用更復雜的模型和方法進行計算。066計算結果檢驗準確性驗證通過與其他計算方法或實際測量數(shù)據(jù)進行對比，驗證本導則所推薦方法的優(yōu)越性。方法對比誤差分析對計算過程中可能出現(xiàn)的誤差進行分析，為改進計算方法提供依據(jù)。確保太陽直接輻射計算結果的準確性和可靠性。6.1檢驗目的選取典型天氣條件下的實際測量數(shù)據(jù)，與計算結果進行對比分析。實測對比運用統(tǒng)計學方法對大量計算數(shù)據(jù)進行檢驗，評估計算結果的穩(wěn)定性和可靠性。統(tǒng)計檢驗邀請相關領域專家對計算結果進行評審，提出改進意見和建議。專家評審6.2檢驗方法絕對誤差計算結果與實際測量數(shù)據(jù)之間的絕對差值。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，用于衡量計算結果的離散程度。相對誤差絕對誤差與實際測量數(shù)據(jù)之比，用于評估計算結果的精度。6.3檢驗指標數(shù)據(jù)準備收集并整理實際測量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。6.4檢驗流程01計算實施按照本導則所推薦的方法進行計算，得出太陽直接輻射的計算結果。02結果對比將計算結果與實際測量數(shù)據(jù)進行對比，計算各項檢驗指標。03結果分析根據(jù)對比結果和檢驗指標，分析計算結果的準確性和可靠性，提出改進建議。0407附錄A(資料性附錄)地外太陽輻射計算方法太陽常數(shù)指在日地平均距離處，垂直于太陽光線的單位面積上，單位時間內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地外太陽輻射的計算公式地外太陽輻射照度計算公式：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。該公式考慮了地球繞太陽公轉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太陽黑子和耀斑等太陽活動會影響太陽輻射的強度和穩(wěn)定性。日地距離由于地球繞太陽公轉的軌道是橢圓形，因此日地距離會隨時間變化，從而影響地外太陽輻射的強度。VS地外太陽輻射是太陽能利用的基礎，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。術語和定義轉換公式公式表述具體轉換公式根據(jù)太陽高度角、大氣質量、地面反射率等多個因素綜合確定，一般形式較為復雜，需借助專業(yè)計算工具或軟件實現(xiàn)。轉換原理基于幾何學原理和輻射傳輸理論，通過一定的數(shù)學關系式將水平面直接輻射轉換為法向直接輻射，或者將法向直接輻射轉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減小。01大氣質量大氣質量對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吸收和散射太陽光線，導致輻射量在傳輸過程中逐漸減弱。因此，在進行水平面直接輻射與法向直接輻射之間的轉換時，需要考慮大氣質量的影響。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)對太陽光的反射能力不同，因此地面反射率也會影響水平面直接輻射和法向直接輻射之間的轉換關系。03在光伏發(fā)電領域，水平面直接輻射和法向直接輻射之間的轉換關系對于評估光伏電池板的發(fā)電效率具有重要意義。通過準確測量和計算兩種輻射量之間的轉換關系，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)電領域氣象研究領域需要準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換關系可以幫助氣象學家更全面地了解太陽輻射在不同時間和地點的分布情況，為氣候研究提供有力支持。氣象研究領域應用示例09附錄C(資料性附錄)太陽直接輻射檢驗指標計算方法通過對比計算值與實測值的差異，評估太陽直接輻射計算的準確性。準確性檢驗分析計算值在不同時間段的波動情況，檢驗太陽直接輻射計算的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性檢驗考察計算值對輸入?yún)?shù)變化的響應程度，以評估太陽直接輻射計算的敏感性。敏感性檢驗檢驗指標確定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算模型。結合實測數(shù)據(jù)利用地面觀測站點的實測數(shù)據(jù)，對理論模型進行驗證和修正。統(tǒng)計分析方法運用統(tǒng)計學原理，對計算值與實測值進行差異分析、相關性分析等。計算方法概述根據(jù)具體情況，設定理論模型中的相關參數(shù)。模型參數(shù)設置按照設定的參數(shù)和模型，進行太陽直接輻射的計算。計算過程實施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)準備對計算結果進行統(tǒng)計分析，評估其準確性、穩(wěn)定性和敏感性。結果分析與評估具體計算步驟針對不同地區(qū)和氣候條件，評估理論模型的適用性并進行必要的修正。模型適用性評估結合實際情況，對計算結果進行合理解釋和應用。計算結果解釋確保輸入數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，避免數(shù)據(jù)誤差對計算結果