что такое солнечная инсоляция
Как расчитать количество солнечной энергии в регионе
Солнечная инсоляция – это величина, определяющая количество облучения поверхности пучком солнечных лучей (даже отраженных или рассеянных облаками). Поверхностью может быть что угодно, в том числе и солнечная батарея, которая преобразует энергию солнца в электрическую энергию. И вот насколько эффективна будет ваша природная электростанция и определяет параметр солнечной инсоляции. Измеряется инсоляция в кВт*ч/м2, то есть количество энергии солнца, полученное одним квадратным метром поверхности в течении одного часа. Естественно полученные метрики рассчитаны для идеальных условий: полное отсутствие облачности и падение солнечных лучей на поверхность под прямым углом (перпендикулярно).
Довольно часто люди полагают, что если солнце встает в 6 утра и садится в 7 вечера, то дневную выработку солнечной панели нужно считать как произведение ее мощности на 13 часов пока светило солнце. Это в корне неправильно, ведь существует облачность, но главное солнце двигается по небосклону отбрасывая лучи на поверхность земли под разными углами. Да, безусловно, вы можете использовать специальные трекеры, которые будут поворачивать вашу солнечную батарею в сторону солнца, но это дорого и редко экономически оправдано. Трекеры применяются, когда необходимо увеличить мощность на единицу площади.
Откуда берутся данные солнечной активности
Нет необходимости расшифровывать все значения и коэффициенты в таблице, ведь нас интересуют всего два – это собственно само значение солнечной инсоляции в определенные месяцы (OPT) и значение оптимального угла наклона солнечной панели (OPT ANG).
Зная значение инсоляции мы можем рассчитать приблизительную выработку нашей солнечной электростанции в данном регионе в конкретный месяц или в среднем в год.
Расчет выработки солнечной электростанции на основе значений инсоляции
Допустим имеем в Санкт-Петербурге сетевую солнечную электростанцию мощностью 5 кВт и хотим посчитать ее выработку в июне. Солнечные модули установлены на оптимальный угол.
5 кВт * 5,76 кВт*ч/м 2 * 30 дней = 864 кВт*ч
* Формула упрощенная, поэтому расчетные единицы измерения в формуле не совпадут с ответом. Это исправляется введением в формулу параметров солнечной электростанции и перевода дней в часы.
Но в январе эта же электростанция сгенерирует всего 5*1,13*30=169,5 кВт*ч, поэтому Питере солнечные батареи активно используются только в летние периоды.
За год же, подобная солнечная электростанция сможет получить 5*3,4*365=6205 кВт или 6,2 МВт чистой электроэнергии. Выгодно? Решать вам, ведь срок жизни сетевой электростанции более 50 лет, а тарифы на промышленное электричество растут каждый год не менее чем на 10%.
Что такое инсоляция
Дата публикации: 25 марта 2020
Солнечная энергия – источник жизни на Земле. Это свет и тепло, без которых не может жить человек. При этом существует минимальный уровень солнечной энергии, при котором жизнь человека является комфортной. Под комфортом в данном случае подразумевается не только наличие естественного освещения, но и состояние здоровья – недостаток солнечного света приводит к различным заболеваниям. Кроме того, энергия солнца может быть использована не только для обеспечения комфортного существования живых существ (человека, растений, животных) светом и теплом, но и для получения электро- и тепловой энергии.
Количественным показателем при оценке потока солнечной солнечной энергии служит величина, которая носит название инсоляция. Википедия дает такое определение этой величины:
Инсоля́ция (лат. in-sol от in – внутрь + solis – солнце) — облучение поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией), поток солнечной радиации на поверхность; облучение поверхности или пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент центр солнечного диска.
Глобальная карта инсоляции
Величина инсоляции зависит от высоты Солнца над горизонтом, от географической широты места, от угла наклона земной поверхности, от ориентации земной поверхности по отношению к сторонам горизонта.
Показатель инсоляции влияет на множество областей нашей жизни, начиная от комфортности проживания и заканчивая энергетикой.
Инсоляция и комфорт проживания
Комфорт проживания человека в том или ином помещении во многом связан с естественным освещением, которое имеет место в данном помещении в течение суток. Однако показатели инсоляции жилых помещений и уровень освещенности не являются тождественными друг другу.
Следует заметить, что инсоляция – это не только количество солнечного света, попадающего в жилое помещение в течение суток или, как принято при нормативных расчетах, в течение календарного нормативного периода, это еще и наличие либо отсутствие фотобиологического эффекта – естественное облучение помещений оказывает бактерицидное воздействие, то есть, если помещение хорошо освещается солнцем, оно является куда как более полезным для здоровья.
Исследования показали, что для эффективного воздействия такого рода достаточно, чтобы инсоляция помещения составляла около 1,5 часов в день, причем даже не комнаты, а подоконника.
С целью обеспечения комфорта проживания и здоровья населения, устанавливаются санитарно-гигиенические нормы уровня инсоляции жилых помещений, в соответствии с которыми ведется строительство жилых и административных зданий (нормирование можно проверить в разделах, посвященных инсоляции, СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях», а также СанПиН 2.2.1/2.2.2.1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий»).
Санитарные нормы и правила устанавливают нормативную продолжительность инсоляции в единицах времени, которая должна обеспечиваться для соответствующих зданий и сооружений.
В настоящее время существует несколько методов расчета инсоляции, которые применяются для расчета инсоляции жилых помещений в градостроительстве: геометрические и энергетические. С помощью геометрических методов определяется направление и площадь сечения потока солнечных лучей в определенное время дня и/или года. С помощью энергетических методов определяется плотность потока солнечных лучей, облученность и экспозиция поверхности в различных единицах измерения (эти единицы измерения могут быть световые, бактерицидные, эритемные и так далее).
Расчет инсоляции жилых помещений проводится как вручную, так и с помощью специализированных программ. В России в настоящее время используется «Солярис» — программа для расчета инсоляции. Также активно применяется японская программа MicroShadow for ArchiCA, использующая ручной метод ортогонального проецирования. Однако, некоторые специалисты утверждают, что данные программы не позволяют сделать достаточно корректный расчет, на который можно было бы с уверенностью опираться при проектировании зданий и сооружений, и в результате уровень инсоляции может не соответствовать желаемому и необходимому для комфортного проживания. Например, Д.В.Бахарев предлагает использовать программу, основанную на методе центрального проецирования вместо ортогонального.
Инсоляция и солнечная энергетика
Во время постоянного подорожания энергоносителей традиционного вида особое значение получает альтернативная энергетика, одной из важнейших частей которой является использование солнечной энергии, то есть – солнечная энергетика.
Этот вид энергетики основан на использовании солнечной энергии с преобразованием ее в электрическую и/или тепловую энергию с помощью соответствующих приборов. Для улавливания энергии солнца используются фотоэлектрические панели, и их эффективность напрямую зависит от уровня инсоляции в данной местности.
Очевидно, что чем выше инсоляция, тем эффективнее работают гелиопанели, так как на них поступает больше энергии. Современные солнечные панели оснащены двигателями, которые позволяют им разворачиваться и следовать за солнцем в течение светового дня (наподобие того, как поворачиваются за солнцем многие цветы) – это повышает КПД солнечных электростанций.
К сожалению, солнечные электростанции имеют существенные ограничения: в темное время суток они не работают, также значительно снижается их эффективность (иногда до нуля) в туманные и пасмурные дни. Поэтому обычно такие электростанции оснащаются «солнечными аккумуляторами», которые запасают энергию в светлое время суток и отдают в темное, таким образом обеспечивается непрерывность работы солнечных электростанций.
В южных широтах, где уровень инсоляции высок практически в течение всего календарного года, гелиоэлектростанции могут быть использованы сами по себе, в то время как в тех широтах, где уровень инсоляции снижен, а также где климатические условия предполагают наличие большого количества туманных и пасмурных дней, приходится к фотоэлектрическим панелям добавлять не только аккумуляторы, но и электростанции другого типа – ветряные или гидроэлектростанции, которые подключаются к выработке электроэнергии (и/или тепловой энергии), когда уровень инсоляции в данной местности существенно снижает производительность гелиоэлектростанций.
Особенно широко в последнее время распространились фотоэлектрические панели, предназначенные для получения энергии в индивидуальных коттеджах и загородных домах. Они используются в сочетании с ветрогенераторами, что позволяет владельцам такой загородной недвижимости постоянно получать собственную электроэнергию и не зависеть от внешних поставщиков.
Потенциал солнечной энергетики России
В силу протяженности территории России уровни солнечной радиации в различных регионах существенно варьируются. Так, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт-час/м 2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт-час/м 2 в год. Ее значения демонстрируют также большие сезонные колебания. Например, на широте 55° (Москва) солнечная радиация составляет в январе 4.69 кВт-час/м 2 в день, а в июле — 11.41 кВт-час/м 2 в день.
Существенное значение имеет также количество часов в сутках, в течение которого в данном месте светит солнце. Эта величина очень различна для разных регионов. Причем на нее влияет не только географическая широта местности, но и другие факторы, например, расположение в гористой местности или просто наличие неподалеку горной гряды, которая закрывает солнце в утренние или вечерние часы.
Во многих труднодоступных регионах нашей страны (даже за полярным кругом), куда проводить линии электроснабжения экономически нецелесообразно, солнечная энергия может обеспечить потребности населения в электричестве, свете и тепле.
Что такое солнечная инсоляция
Дата публикации: 8 мая 2019
Для использования солнечного излучения в бытовых и промышленных целях необходимо правильно подобрать тепловой коллектор. От размера и конструкции агрегата зависит эффективность его работы. Для регионов, не избалованных теплом и светом солнца, требуется крупногабаритное устройство, для южных областей подойдет и компактная батарея. Чтобы определиться с выбором модуля по показателям мощности и размера, нужно знать уровень солнечной инсоляции.
Что такое солнечная инсоляция
Слово «инсоляция» буквально переводится с латинского как «из солнца». Этим термином обозначен процесс облучения земной поверхности светом Солнца (солнечной радиации). Радиоактивное излучение, вырабатываемое небесным светилом, поступает в пространство атмосферы и на поверхность Земли в виде пучка лучей.
Уровень инсоляции неодинаков на разных участках. Для проведения расчетов выбирается видимый поток света и то направление, в котором на текущий момент находится диск солнца.
Как рассчитывают инсоляцию
Для расчета инсоляции солнечных лучей применяются геометрические и энергетические методики измерения. Цель геометрических расчетов — определение направления источника энергии, показателя площади сечения. Также важно найти точку, на которую поступает поток света. Учитываются сезонные показатели и состояние погоды на момент измерений. Энергетические методики нужны для того, чтобы выяснить уровень плотности ультрафиолетовых частиц в пучке лучей, выяснить, какую облученность создает поток, каково количество получаемого излучения.
При проведении расчета солнечной инсоляции в обязательном порядке учитываются следующие показатели:
Исследовать рельеф местности необходимо потому, что при столкновении с преградой в виде скал, густых зарослей леса угол падения пучка лучей преломляется и поток света становится более рассеянным — а соответственно, его энергетический потенциал слабее.
Чтобы более точно определить коэффициент солнечной инсоляции, нужно учесть значение географической широты. Поскольку, как уже было сказано, из-за отклонения земной оси от линии перпендикуляра угол падения света неодинаков на всех участках, следует добавить к показателю широты размер допустимой погрешности.
Солнечная инсоляция имеет свое обозначение в системе расчетов — кВт*ч/м 2 в сутки. Эта величина означает количество энергии Солнца, которая поступает на участок величиной в один квадратный метр в течение 24 часов.
Показатели уровня инсоляции по регионам
Измерения уровня солнечной радиации, расчет мощности светового потока самостоятельно провести сложно. Для этого необходимо иметь специальное оборудование и наблюдать за Солнцем круглый год. Поэтому лучше всего обратиться к результатам исследований ученых. Ниже представлена карта солнечной инсоляции в городах России.
При расчетах непременно учитывается угол, под которым будут расположены солнечные модули. От положения панели по отношению к Солнцу зависит производительность всей установки. Всегда определяются возможности излучения при попадании его на поверхность солнечной батареи в двух положениях: горизонтальном и вертикальном. Для наглядности и будущего пользования при покупке модулей ниже представлены расчеты солнечной инсоляции в справочных таблицах.
Зная значение показателя инсоляции, несложно вычислить производительность солнечной батареи. Для этого следует умножить между собой несколько значений — это показатели месячной и максимальной величины радиоактивного солнечного излучения и номинальная мощность теплового модуля. Эта формула подходит, если планируется использовать низковольтное напряжение. В других случаях следует нужно знать значение коэффициента полезного действия инвертора (величина, получаемая в момент, когда напряжение преобразуется в постоянное). Это число следует разделить на значение максимальной инсоляции, а потом произвести умножение.
Производитель всегда указывает в описании товара информацию о максимальной мощности модуля. Но следует учесть, что на упаковке указано напряжение, получаемое на выходе, а оно всегда на 10-15 % выше того, что вырабатывают аккумуляторы. Поэтому при проведении расчета коэффициента полезного действия желательно уменьшить результат на эти доли процентов.
Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.
Что такое инсоляция: для чего учитывают ее уровень и каковы ее нормы
Каждый, кто занимается перепланировкой и ремонтом помещений, а также проектированием своего будущего дома, наверняка слышал необычное слово «инсоляция». Оно применяется при характеристике освещенности помещений. Так что такое инсоляция?
Инсоляция – это облучение помещения через оконные проемы солнечным светом. Последний чрезвычайно важен для здоровья человека, и несмотря на возможность оборудования комнат и кабинетов осветительными приборами разного рода, при проектировании зданий вопрос естественной освещенности регулируется СНИПами. Инсоляция жилых помещений – это, по сути, временной отрезок, в течение которого в помещение попадают прямые лучи. Это именно те периоды, когда мы, находясь в комнате, видим в окно солнечный диск.
Солнечный свет обладает тонизирующим эффектом, и многие процессы в нашем организме тесно связаны с лучами дневного светила. Обмен веществ, функциональность эндокринной системы, работа легких, сердца и мозга – все это напрямую зависит от солнечных лучей.
Для чего необходимо учитывать инсоляцию
Несмотря на то что мы стремимся закрыться от солнца с помощью штор, гардин и жалюзи, строительные нормы строго регулируют вопрос освещенности и диктуют обустройство помещения соответственно инсоляции, ориентированности по сторонам света и с расчетом на определенные размеры оконных проемов. Для чего же нам так необходимы прямые солнечные лучи?
В солнечном спектре выделяются ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.
При проектировании жилых зданий следует учитывать оба этих фактора, чтобы обеспечить получение полезной дозы инсоляции и в то же время оградить проживающих от излишней солнечной радиации и теплового воздействия. В местностях с жарким климатом для избежания перегрева комнат ИК-лучами следует располагать большие окна на теневой стороне, а на южной делать их небольшими, чтобы инсоляция помещений была минимально допустимой. При этом для бактерицидного эффекта следует хотя бы в половине комнат устроить оконные проемы таким образом, чтобы солнечная инсоляция отмечалась в них не менее 1,5 часов.
Длительность освещенности прямыми лучами, правила ориентированности оконных проемов по сторонам света регламентируются санитарными нормами, которые следует учитывать при проектировании зданий.
Санитарные нормы
Главный нормативный документ, регулирующий уровень инсоляции жилых помещений – СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01. В нем подробно расписано, какова должна быть продолжительность облучения комнат прямыми солнечными лучами в часах в зависимости от широты, ориентированности по сторонам света и времени года.
Как учитывать освещенность при проектировании
Соответствие длительности освещенности прямыми солнечными лучами жилых помещений обеспечивается за счет тщательных расчетов при проектировании и выполнения определенных мер на этапе строительства и отделки здания.
Что такое солнечная инсоляция?
Инсоляция (от латинского in solo – выставлено на солнце) означает облучение пучком параллельных лучей, которые поступают с направления солнечного диска. Другими словами, это количество электромагнитной энергии (радиации), падающей на поверхность земли. То есть инсоляция позволяет измерить, сколько на нас светит солнце.
Солнечная инсоляция существенно изменяется в процессе перехода от одной точки земной поверхности к другой. Огромные просторы Кубани одарены большим количеством света, чем, например, Москва, Якутск или Казань. Существуют специальные таблицы со значениями инсоляции в разных регионах и странах.
Вращение нашей планеты вокруг Солнца не значило бы так много, если бы земная ось располагалась перпендикулярно плоскости орбиты Земли. При этом в одно и то же время в каждой точке земного шара Солнце бы поднималось на одну и ту же высоту над горизонтом и были бы только незначительные изменения солнечной инсоляции по сезонам, обусловленные изменением расстояния от Солнца в зависимости от движения нашей планеты по своей орбите. В действительности ось Земли отклоняется от перпендикуляра к плоскости орбиты на 23°, из-за чего изменяется угол падения лучей Солнца в зависимости от положения нашей планеты на орбите.
Чем полезно знать об уровне инсоляции? Зная уровень солнечной инсоляции в конкретном регионе можно определить подходящий размер солнечного коллектора. В областях с низким уровнем инсоляции необходим коллектор больших размеров, чем в областях с высоким уровнем инсоляции.
Для определения подходящего размера коллектора следует учитывать два фактора: потребность в энергии и уровень инсоляции. В ходе расчета потребности в энергии учитывается объем воды и необходимая температура. Исходя из данных величин, можно установить соответствующий размер коллектора. Чем больше коллектор, тем больше горячей воды, но лучше принимать решение, обоснованное экономически. Зачастую лучше выбирать коллектор, который будет способен обеспечивать 90% потребности в горячей воде в летний период.
Размер коллектора обычно рассчитывается исходя из 100% потребности в энергии для получения летом горячей воды с процентным соотношением других времен года. Данный расчет основан на нормальном расходовании воды, но летом потребление воды нестабильно: в жару температура душа ниже, и есть большая вероятность, что в выходные дома никого не будет. Поэтому, исходя из значения в 90%, система удовлетворит потребность летом в горячей воде на 100% без лишней выработки тепла, которая приводит к потере воды по причине сброса давления, а также потере энергии.
Уровень солнечной инсоляции выражается, как правило в кВт/ч/ м 2 /сутки. Это количество энергии солнца, которая попадает на метр квадратный поверхности Земли в течение суток. Это значение является усредненным, учитывая разницу в длине дня. Есть несколько единиц, которые применяются во всем мире.
Преобразования в зависимости от системы единиц:
1 кВт/ч/м 2 /сутки = 317,1 БТЕ/фут 2 /сутки = 3,6 МДж/м 2 /сутки
Преобразование единиц энергии:
Хельсинки, Финляндия = 2,41 кВт/ч/м 2 /сутки – очень низкое;
Центральная Австралия = 5,89 кВт/ч/м 2 /сутки – очень высокое.
Определяя величину солнечной инсоляции какого-либо района нужно учитывать следующие факторы:
— влияние времени года, которое обуславливает более низкую освещенность и сокращение продолжительности дня зимой;
— местные погодные условия (туман, облачность, дождь);
— характер местности, освещаемой солнцем (присутствие деталей рельефа, загораживающих солнце);
— продолжительность солнечного облучения, так как лучи солнца, падающие на освещаемую поверхность под небольшим углом, малопригодны для использования. Как говорится, «хотя закат восхитителен, лучи его не так энергичны, как бы хотелось…».
Последние новости и статьи:
Один комментарий, что уже не плохо. to “Что такое солнечная инсоляция?”
1 кВт/ч/м2/сутки, здесь наверное вот так 1 кВт*ч/м2/сутки, ну и ниже соответственно.