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太阳辐射影响户外设备

太阳辐射强度及其影响因素

户外柜由于处于室外,太阳辐射将是其热设计必须考虑的重要一环。到达地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响,大气层越厚,对太阳辐射的吸收、反射和散射就越严重,到达地面的太阳辐射就越少。此外大气的状况和大气的质量对到达地面的太阳辐射也有影响。到达地面的太阳辐射强度的大小,主要取决于地球对太阳的相对运动,也就是取决于被照射地点与太阳射线形成的高度角β和太阳光线通过大气层的厚度显然地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射强度都是不相同的。到达地面的太阳辐射有两部分:

直接辐射 太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的,称为太阳直接辐射。太阳直接辐射的强弱和许多因子有关,其中,最主要的是太阳高度角,其次为大气透明度,或者说,太阳辐射经过大气的路程愈短,被大气削弱的愈少,到达地面的太阳辐射愈多;反之,愈少。

一天当中,日出、日没时太阳高度最小,直接辐射最弱;中午太阳高度角最大,直接辐射最强。在一年当中,直接辐射在夏季最强,冬季最弱。以纬度而言,低纬度地区一年各季太阳高度角都很大,地表面得到的直接辐射就比中、高纬度地区大得多。

散射辐射  太阳高度角增大时,到达地面层的直接辐射增强,散射辐射也就相应地增强;相反,太阳高度角减小时,散射辐射也弱。太阳经过大气路程长,参与散射作用的质点增多,散射辐射增强;相反,减弱。云也能强烈地增大散射辐射。阴天的散射辐射比晴天强。一日内正午前后散射辐射最强,一年内夏季最强。

总辐射  同时到达地面的太阳直接辐射和散射辐射之和,称为总辐射。

2 户外柜表面所吸收的太阳辐射热

当太阳射线照射到户外柜表面时,一部分被吸收,一部分被反射,二者的比例取决于表面材料的种类、粗糙度和颜色,表面愈粗糙、颜色愈深,吸收的太阳辐射热愈多。同一材料对于不同波长的辐射光的吸收率也是不同的,黑色表面对各种波长的辐射几乎全部吸收,而白色表面对不同波长的吸收率不同,对于可见光几乎90%都反射回去,所以户外柜表面最好为白色和相近色,以减少进入户外柜内部的太阳辐射热。表1列举出了常用户外柜材料及表面颜色的吸收率和发射率。表2列举出了建筑常材料及表面颜色的吸收率和发射率。

户外柜表面所吸收的太阳辐射热按式(2)进行计算。

Q = solQsun…………………………………(2)

   其中:Q 户外柜表面所吸收的总太阳辐射热W

           sol户外柜表面的太阳短波吸收率

Qsun―照射到户外柜表面的总太阳辐射热W,包括太阳直射、散射到户外柜表面以及周围其它表面反射的太阳辐射热(开放式空间除外)

QsunI0×A

  I0―太阳辐射强度,W/m2,从当地的气象资料中查取。

  A-户外柜被太阳照射到的表面积,m2

 
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