太阳辐射量与壁面倾角关系的分析

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1、太阳辐射量与壁面倾角关系的分析摘要：为了更有效的利用太阳能，节省投资和提高集热效率，本文对太阳能集热板接收的太阳辐射量与壁面倾角的关系进行了研究。　　关键词：太阳辐射强度壁面倾角理论分析编程计算　　　　太阳能是一种可再生资源，特别是在当今能源危机的到来，太阳能的利用更显出其巨大的潜力。在太阳能的利用太阳能集热板集热就是其中的一种方法。为了更有效的利用太阳能，节省投资和提高集热效率，对太阳能集热板接收的太阳辐射量与壁面倾角的关系进行了研究。本文所研究的太阳能集热板简化为一个壁面，只考虑太阳辐射到达壁面的能量。　　一、太阳辐射强度的计算　　1.1晴天太阳直射辐射强度的理论计算

2、公式　　式中：　　：法向太阳辐射强度　　：太阳常数　　：大气透明度（）　　i：入射角deg；可按下式计算　　式中：　　q：壁面倾角deg　　h：太阳高度角deg　　e：壁面太阳方位角deg　　太阳高度角可按下式计算　　式中：　　f：当地纬度deg　　d：赤纬角deg　　in；可用下式计算　　为了计算上的方便，根据实际情况对理论计算做一下简化。在北京地区纬度为北纬40°，太阳能面板在实际应用时，壁面是朝向正南方向的，即壁面太阳方位角等于太阳方位角a。方位角可按下式计算：　　1.2太阳散射辐射　　太阳散射辐射包括三部分，即天空散射辐射，地面反射辐射和大气长波辐射。其中天空散射

3、是关键，本文也只考虑此项对壁面的辐射影响。　　在假定天空等辉度散射条件下推导算天空散射辐射的计算公式如下　　太阳到达倾斜角为q的板面的总辐射量为：　　二、到达倾斜角为q的太阳能集热板辐射量的编程计算　　2.1、算法描述　　首先计算出每天各个时间段的太阳辐射总量，然后假定两个端点的导数分别为1和-1，利用样条函数对一天的小时数进行分段插值，然后再利用Romberg法作积分，求出每天的太阳辐射总量，最后再利用样条函数进行绘图。　　2.2、计算参数数据的确定　　大气透明率p是一个综合系数，主要与太阳层厚度和消光系数，是衡量大气透明程度的标志。由于p值难于确定，本文假定大气透明率

4、各月份不变，值为0.62（因为在这里研究的是太阳壁面倾角的最优化，固可以认为p值不变）。　　2.3、绘制图形　　本文共对7种不同的壁面倾角进行绘制，即q为：0,15°,30°,45°,60°,75°,90°。分别用红、黄、绿、蓝、品红、青和黑颜色的曲线来表示。　　绘制的曲线图如下。　　3对计算结果的分析　　从图1-1可以看出，壁面倾角的改变，对太阳总辐射量有很大的影响。从第1到第80天和从第270到第365天范围变化时，壁面倾角在45°到60°范围，壁面接受的太阳总辐射量最大；为了更好的充分利用太阳能，必须掌握太阳能辐射与壁面倾角的关系。