Нужен ли Солнечный калькулятор инсоляции

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Есть такие программы и я их Вам могу показать, но только после ответа на вопрос:
Какой физический смысл Вы вкладываете в понятие

 

Физический смысл простой. Во первых: мощность солнечного излучения падающая на Земную поверхность сильно зависит от угла наклона (высоты) Солнца. Интенсивность при высоте Солнца 90 градусов (над головой) вдвое выше, чем интенсивность Солнца при высоте в 30 градусов. Надеюсь это не оспаривается. Во-вторых, прямое свечение Солнца в вертикально смонтированное окно возможно только при расположении Солнца на уровне горизонта и на одном азимуте Солнца и направления окна. При всех остальных углах свечения Солнца в окно, эффективная площадь окна падает (вплоть до нуля), соответственно и суммарная мощность ионизирующего излучения так же падает. Надеюсь это тоже не оспаривается. И, честно говоря буду сильно удивлен, если в ваших программах учитывается изменение эффективной площади.
В представленном калькуляторе введены эти поправки, и он считает фактическое облучение помещения.
К сожалению "пока" не учитывается среднестатистические погодные условия на количество солнечных дней и специальные покрытия стекол, снижающие ультрафиолетовую составляющую спектра. Увы.
Вполне допускаю, что проектировщикам такой подход по-барабану, но, как уже сообщал ранее, приложения делаю как для себя, и, надеюсь обыватель меня поддержит. А что касается плевого расчета нормативной длительности свечения в окно, думаю таких программ не меньше сотни.
Буду признателен, если вы назовете "лучшую".

 

Меня смущает понятие суммарная мощность излучения, тем более за период времени. Какая мощность суммируется? Возможно Вы имеете ввиду не мощность а что то другое?

 

Как автор пары "калькуляторов" на ту же тему (https://www.forumhouse.ru/posts/25263684/) замечу, что "пока" не учитывается самое интересное и сложное.
Речь, я так понимаю, идет о солнечной радиации "при ясном небе" в идеализированной атмосфере. Это можно применить только для оценки наилучшего или наихудшего случая (смотря с какой целью считаем). В моделях, зависящих только от широты и долготы, проигнорированы 2 очень важных аспекта:
- прозрачность атмосферы в данном месте (причем, она сезонно меняется, и в каких-то местах может, например, снижаться во второй половине дня)
- облачность, уменьшающая поступление радиации на 50-70 процентов.

Посмотрите на диаграмму в этом сообщении https://www.forumhouse.ru/posts/26994339/, построенную по историческим данным 31й метеостанции. Если Вы попробуете построить верхний график (красная линия с ромбами) в своем калькуляторе, у Вас получится (я думаю) гладкая кривая.
Для реалистичной оценки поступлений на окно или солнечную панель, Вам потребуются данные при фактических условиях облачности (синяя линия с ромбами). Надеюсь, разница между двумя линиями заметна.

Без облачности и прозрачности атмосферы, Ваш расчет отличается от реальности где-то в 2-3 раза.

 

Ничего неестественного. В калькуляторе сделано допущение, что за шесть минут мощность, попадающая на панель не меняется. все расчеты ведутся в относительных единицах, т. е. за единицу принимается максимальная мощность солнечного излучения на перпендикулярную к нему поверхность в течении часа (грубо говоря 1 кВт солнечной энергии на экваторе в полдень принимается за единиц). Легко можете пересчитать это в джоули. Фактически это мощность падающая на панель от Солнца, расположенного в данной точке небосклона в течении этих шести минутах т. е. квт*6мин, далее, если эту циферку помножить на 10 - получим мощность излучения в данной точке Солнца на 1м2 данной поверхности панели в кВт*часах с учетом фактической высоты Солнца и с учетом фактического положения к Солнцу данной панели. Далее суммируется мощность в течении дня, месяца и года и показывается "возможная" получаемая энергия.
Вам остается только учесть КПД панели, коэффициент направленности панели. ВАШИ ЛЮБИМЫЕ погодные условия можете учесть общим коэффициентом 0.3, посчитать экономику панели, и, все что выдаст панель больше ожидаемого принять как дар Божий в виде бонусов и кешбеков.(в ответ на замечания SergeChe)

 

Почти так, только это не мощность, а энергия солнечного излучения, собранная за 6мин с допущением что в этот промежуток времени мощность не меняется. И естественно далее суммируется энергия в течении часа, дня, месяца и года.
Если Вы согласны с этим, то продолжим дальше.

Учитывается угол падения солнечных лучей и соответственно учитывается сколько отразится от поверхности стекла (или любого другого материала) - а так сильно удивитесь?
Далее учитывается толщина светопрозрачного промежутка и можно учесть 2-3-... слоев прозрачного материала и далее учитывается температура со всеми вытекающими последствиями.

 

Если Вы такой погодный разброс допускаете (в 70%), то получается расчет - пальцем в небо.

Абсолюное значение инсоляции не посчитать.
Получается, что можно посчитать только уменьшения инсоляции от затеняющих обьектов относительно идеальных условий.
Для строителей-проектировщиков расчет без "погоды" сойдет.

Для СЭС это опять же пригодно только для продаванов, которым чем больше насчитает, тем лучше.

Конечному потребителю разброс в 70% не есть хорошо

 

Еще в школе учили, что как только энергия измеряется за какой-то промежуток времени она сразу называется мощностью - может в нынешнем веке что-то перевернулось?
Удивлюсь до глубины души, - ведь методичка по расчету инсоляции этого не требует. Создатели навороченных программ не переусердствовали?
Впрочем, уже готов признать, что предложенный подход и собственно сам калькулятор не нужен вам персонально и данному сообществу энергетиков также.
То, что калькулятор может быстро подобрать оптимальные углы панелей, не решает общую проблему установки на существующую крышу, а то, что эффективность регулируемых панелей как минимум вдвое выше, наверняка сами знаете и без расчетов.
Калькулятор понравился владельцам цветов на окне.

 

Проблема простая: "быстро найденные" оптимальные углы, имеют косвенное отношение к реальности.
Например, если в данной местности поступление радиации летом после 12 часов солнечного времени, стабильно меньше, чем в первой половине дня (а мест таких полно, вполне обыденное явление), то оптимально ориентированная панель должна смотреть не на юг, а немного на юго-восток.
Если мы не учитываем погодных условий, то несоразмерный вклад начинает давать "холодное" полугодие, когда в наших краях по 10 и больше дней в месяц, вообще не бывает ни минуты ясного неба. Тем самым, вычисленный Вами "оптимальный" угол наклона начинает отличаться от действительно оптимального.
Какой смысл "быстро" находить непонятно что?

Про "эффективность регулируемых панелей, как минимум вдвое выше", повеселило. Насколько я помню, самые смелые продавцы, говорят про 1,6 раза, и то, это большое преувеличение.

 

@SergeChe,

Честно говоря, становится даже жалко Вас, если вы пытались использовать панели с разнонаправленно-встроенными кристаллами в схеме автоматического слежения за Солнцем, там действительно в принципе не может быть больше 1,41 увеличения эффективности. Калькулятор однозначно показывает суммарную мощность излучения Солнца минимум в двое выше на постоянно перпендикулярную к нему панель против жестко закрепленную. ТО, что промышленность практически не выпускает остронаправленные солнечные панели (разве что для космических аппаратов), не дает вам право сомневаться в правильности расчетов предлагаемого калькулятора.
Злые вы , пойду посижу в сторонке.

 

@keber, Ну вот, смотрите. Построили Вы модель, описывающую положение Солнца, в зависимости от широты и долготы места наблюдения, с переводом солнечного времени в местное поясное. С учетом уравнения времени, и прочих особенностей. Относительно сложный тригонометрический расчет, но это пока "модель сферической земли в вакууме". Точнее говоря, это будет работать на Луне, или на другой планете без атмосферы.
Добавим атмосферу. В зависимости от высоты Солнца над горизонтом, его лучи проходят в атмосфере путь разной длины. Атмосфера не абсолютно прозрачна, происходит поглощение части радиации, в зависимости от длины пути луча, и от спектрального распределения излучения. Ультрафиолет поглощается лучше, красная часть диапазона - хуже. Чем меньше угол над горизонтом, тем ниже эффективный коэффициент поглощения (т.н. эффект Форбса).
Попробуйте почитать книжки, и построить модель, учитывающую наличие атмосферы. Для начала, хотя бы с едиными для всей планеты коэффициентами прозрачности. Изменится внутридневное распределение интенсивности радиации, изменятся оптимальные углы наклона панелей, изменится зависимость дневной суммы радиации от ориентации окна по азимуту и т. п.
Книжки почитайте. Мне, например, понравилась монография С. И. Сивкова «Методы расчета характеристик солнечной радиации», 1968 г. Все доходчиво.
Может быть, потом придумаете, откуда брать характеристики прозрачности атмосферы, для выбранного места. А там уже, и облачность на очереди
Не верите - выберите город, где есть метеостанция, посчитайте в своем калькуляторе. Предлагаю, например, Краснодар. Проще всего, сравнить горизонтальные поверхности, данные для них прямо приведены в справочниках, даже пересчитывать не надо. Или данные на нормальной к лучу поверхности, если у Вас есть. Сравните внутридневное распределение радиации за разные месяцы со своими результатами, месячные и годовые суммы поступлений.

Вы написали тригонометрическую игрушку, и обижаетесь, что ее не побежали применять для реальных задач. Какие-то просмотры, Ютубы и прочая ерунда. Если интересно - двигайтесь дальше, к более сложным и реальным моделям.

 

Прикольно, а Вы и поляризацию учитываете в расчетах, она же разная утром, в зените, вечером?
И как Вы распределяете спекральную мощность инонизирующего излучения.
Для разных потребителей (человек, цветуёчки и солнечные батареи) энергетическая ценность спектра разная! По УФ зонам, ИК?

Тем более что вы учитываете облучение через оконное стекло. У Вас все привязано к строительным нормам?
Стекла разные даже оконные, а количество напылений и просветлений (спекральных) тем более.
Стекло для СП также заметно отличается от любого оконного.
Хотя Вы уже предложили заложить коэффициент 0,3 и не париться с СП.

п. с.
Все же Ваша программа расчитана на применение проектировщиками?
Как Вы сами то позиционируетесь?

 

@SergeChe, написали почти одновременно, у Вас конечно более изящно.

 

Зачем прыгать по глобусу. Возьмем вашу Москву.
Для панели с реальным углом захват 140 градусов и КПД 20%, установленную на оптимальный угол в 37 градусов и ориентированную строго на Юг, получим, что с квадратного метра такой панели можно получить за год 132.4 кВт при идеальных условиях. Погодный коэффициент поставьте сами и сами сравните с реальными данными. Как показывает расчет с той же батареи можно получить за год почти в два раза больше, если применить слежение за Солнцем (погодный коэффициент пускай будет такой же).
Далее по тексту смотрим инсоляцию при ориентации окна строго на восток и видим, что даже при шестичасовом "заглядывании!" Солнца в окно, инсоляция никакая, и нужно срочно менять квартиру.

Если эти выводы кардинально отличаются от вашего личного опыта, значит мир гораздо сложнее теоремы Пифагора.

 

Влияние поляризации на расчеты при малых углах Солнца ничтожна.
Смотри аватарку, а по жизни специалист строительного контроля (с 2002 года)