Күн радиациясы қарқындылығының горизонтқа көлбей орналасқан күн коллекторының бетке түсуінің есебі

Күн радиациясының горизонтал беттікке күндізгі уақытта келіп түсуінің орташа айлық мәндері көптеген географиялық аймақтар үшін белгілі болса, ал көлбеу орналасқан беттік үшін мұндай мәліметтер белгісіз болды. Оңтүстікке бағытталған көлбеу беттікке әр ай үшін күн радиациясының күндізгі уақытта орташа келіп түсуін Лю және Джордан есептеу әдісімен шешуге болады. Есептік және тәжірибелік мәліметтерді салыстыру арқылы бұл әдіс оңтүстік-шығысқа және оңтүстік-батысқа бағытталған көлбеу беттіктерге радиацияның келіп түсуін есептеу үшін қолдануға мүмкіндік берді [19, 33, 40, 42].

Күн радиациясының көлбеу беттікке Н_Т күндізгі уақытта орташа айлық келіп түсуі:

 

(8.1)

 

мұндағы, – горизонтал беттікке қосынды радиацияның күндізгі уақытта орташа айлық келіп түсуі; – горизонталь және көлбеу беттіктерге қосынды радиацияның күндізгі уақытта орташа айлық келіп түсулерінің қатынасы.

анықтау үшін күн радиациясының құраушыларын: тікелей, диффузиялық, шағылып түсуін білу қажет. Диффузиялық сәуле изотропты (яғни, аспан кеңістігіне қалыпты таралған) деп болжасақ, онда келесі түрде жазуға болады:

 

8.1-сурет. Күн радиациясы қарқындылығының горизонтқа көлбей орналасқан күн коллекторының бетіне түсуінің есептік сұлбасы

 

 

(8.2)

 

мұндағы: H_d – горизонталь беттікке диффузиялық радиацияның күндізгі уақытта орташа айлық келіп түсуі; – горизонталь және көлбеу беттіктерге қосынды радиацияның күндізгі уақытта орташа айлық келіп түсулерінің қатынасы; a – коллектордың горизонтқа көлбеу бұрышы; ρ – жердің шағылысу қабілеттілігі және ρ қар жабынының ұзақ жатыуына байланысты 0,2-ден 0,7 дейін өзгереді.

 

Бұл теңдеудің бірінші, екінші және үшінші мүшелері аспан кеңістігінің тікелей және диффузиялық сәулеленуіне және жерден коллектордың бетіне шағылысып сәулеленуіне сәйкесті үлесін көрсетеді.

Диффузиялық радиацияны өлшеуді сирек жүргізетіндіктен, оны күннің қосынды радиациясын өлшеу арқылы жүргізеді. Зерттеу қосынды радиацияда диффузиялық құраушының үлесі бұлтты күндердің көрсеткішіне байланысты болатынын көрсетті.

Бұл жерде – жердің атмосферасының шектігінен тыс горизонталь беттікке радиацияның күндізгі уақытта орташа айлық келіп түсуі. Атмосфералық қабаттан тыс күн радиациясын (күн тұрақтысын) пайдалана отырып, геометриялық тұрғыда есептеледі. Солтүстік ендік үшін мәндері 8.1-кестеде келтірілген. 8.1-суреттегі тәуелділік талдамалы түрде көрсетілуі мүмкін:

 

(8.3)

Теориялық жағынан алып қарағанда атмосфераның өткізгіш қабілеттілігінің функциясы болып табылады. Алайда бұл шаманы горизонталь және көлбеу беттіктерге радиацияның атмосферадан тыс келіп түсулерінің қатынасы арқылы анықтауға болады.

Оңтүстікке қарай бағытталған беттіктер үшін (8.4) теңдеуі арқылы табуға болады. Аз ғана қателігі бар -ның бұл мәндерін, абсолюттік мәні бойынша азимуты 15⁰ аспайтын беттіктер үшін де пайдалануға болады.

 

Оңтүстік бағыттан ауытқу үлкен болғанда есептеу үшін Клейн тәсілін қолдануға болады:

 

, (8.4)

мұндағы – батып бара жатқан күннің горизонталь беттікке сағаттық бұрышы; – батып бара жатқан күннің көлбеу беттікке сағаттық бұрышы.

келесі формуламен анықталады:

, (8.5)

мұндағы, – күннің иілуі.

 

Күннің иілуі :

(8.6)

мұндағы, п – жылдың ішіндегі күннің реттілік нөмірі.