Как обустроить мансарду?



Как создать искусственный водоем?



Как наладить теплоизоляцию?



Как сделать стяжку пола?



Как выбрать теплый пол?



Зачем нужны фасадные системы?



Что может получиться из балкона?


Главная страница » Энциклопедия строителя

содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33]

страница - 0

Глава первая ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

Солнце — гигантское светило, имеющее диаметр 1392 тыс. км. Его масса (2-10зо кг) в 333 тыс. раз превышает массу Земли, а объем в 1,3 млн. раз больше объема Земли. Химический состав Солнца: 81,76 % водорода, 18,14 % гелия и 0,1 % азота. Средняя плотность вещества Солнца равна 1400 кг/м^, а в его центре она достигает 76 000 кг/м^. Внутри Солнца происходят термоядерные , реакции превращения, водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины. Мощность потока солнечного излучения составляет 4-10^^ кВт. В центре Солнца давление достигает огромного значения в 2-10° МПа ;(около 204 млрд. ат), а температура по разным оценкам составляет 8—40 млн. К, температура фотосферы на поверхности Солнца приблизительно равна 5900 К.

Солнечную энергию люди используют с древнейших времен. Еще в 212 г. до н.э. с помощью концентрированных солнечных лучей зажигали священный огонь у храмов. Согласно легенде приблизительно в то же время греческий ученый Архимед при защите родного города поджег паруса кораблей римского флота.

Солнечная радиация — это неисчерпаемый возобновляемый источник экологически чистой энергии. На Землю попадает незначительная доля излучаемой Солнцем энергии, причем 95 % поступающей солнечной энергии —• это коротковолновое излучение в диапазоне длин - ВОЛН от 0,3 до 2,4 MKUL!

Верхней грайщы атмосферы Земли за год достигает

поток солнечной энергии в количестве 5,6-10^* Дж. Атмосфера Земли отражает 35 % этой энергии, т. е. 1,9Х ХЮ^* Дж, обратно в космос, а остальная энергия расходуется на нагрев земной поверхности (около 2,4 10^* Дж), испарительно-осадочный цикл (около 1,3-10^ Дж) и образование волн в морях и океанах, воздушных и океанских течений и ветра (около l,2•10^2 Дж). Мощность потока солнечного излучения у верхней границы атмосферы Земли равна 1,78-10 Вт, а на поверхности Земли 1,2-10" Вт.

Плотность потока солнечной энергии /о у верхней границы атмосферы на поверхность, расположенную перпендикулярно направлению солнечных лучей, составляет 1353 Вт/м^ и называется солнечной постоянной, а среднее количество энергии ^о.н, поступающей за 1 ч на 1 м* этой поверхности, равно 4871 кДж/(ч-м^). Вследствие вращения Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите расстояние между ними в течение года изменяется в пределах 150 млн. км±1,7%, а часовое количество внеатмосферной солнечной энергии, поступающей па 1 м* нормальной поверхности, изменяется в течение года менее чем на 7 % — от 4710 до 5036 кДлi/(ч•м^).

Годовое количество поступающей на Землю солнечной энергии составляет 1,05-10^ кВт-ч, причем на поверхность суши приходится только Vs часть этой энергии, т.е. 2-10 кВт-ч. (Заметим, что 1 кВт-ч = 3600 кДж, а 1000 кДж=278.Вт-ч.) К этому добавляются энергия ветра (1,58-10^ кВт-ч в год с мощностью 1,8-10^ кВт) и другие косвенные виды солнечной энергии.

Без ущерба для экологической среды может быть использовано 1,5% всей падающей на Землю солнечной энергии, т.е. 1,62-10® кВт-ч в год (что эквивалентно огромному количеству топлива — 2-10^ т условного топлива), при этом мощность потока энергии составляет 1,85.102 кВт.

Распределение глобального потока солнечной радиации на поверхности земного шара крайне неравномерно. Количество солнечной энергии, поступающей за год иа 1 м^ поверхности Земли, изменяется приблизительно от 3000 МДж/м^ на севере до 8000 MДж/м^ в наиболее жар-ких пустынных местах (рис. 1).

■ Т^р^негодовое количество солнечной энергии, поступающей за 1 день на 1 м^ поверхности Земли, колеблется от 7,2 МДн^/м^ на севере до 21,4 МДж/м^ в пустынях и

I паюш


width=342

о

Ш

о ^

сз

S а

Э -

со

«5

о й 2

о я « в-S я а. ч с:

" a.

тропиках. Среднегодовая плотность потока солнечного излучения составляет ZJ^—^f^O Вт/м^ в субтропических областях и пустынях, 130—210 Вт/м^ в центральной части СССР и. 80—130 Гт/м^ на севе"рё~ СССР. Пиковая плотность потока солнечной энергии достигает 1 кВт/м^..

Солнечное излучение у верхней границы земной атмосферы приблизительно соответствует излучению абсолютно черного тела с температурой 5900 К и включает ультрафиолетовое излучение (длина волн Я от 0,2 до 0,4 мкм), видимый свет (Я от 0,4 до 0,78 мкм) и инфракрасное излучение с более длинными волнами. Максимум интенсивности солнечного излучения приходится на длину волны 0,5 мкм.

При прохождении солнечных лучей через атмосферу Земли часть излучения рассеивается и поглощается молекулами озона, воздуха и водяного пара, а также частицами пыли — это приводит к ослаблению прямого солнечного излучения и появлению диффузного (рассеянного) излучения. Часть энергии, поглощенной и рассеянной газовыми частицами, возвращается обратно в космическое пространство, а основной ее поток достигает поверхности Земли в виде рассеянного (диффузного) излучения. Доля рассеянного (диффузного) излучения;»

Таблица I. Среднемесячное дневное поступление суммарной солнечной энергии на поверхность Земли Е, МДж/м^ в день

Ширина, град

Месяц.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

I

20,9

17,3

13,3

9

4,7

1,8

II

22

19.1

15,5

11,5

7,2

3,6

0,7

Ш

23

21,6

19,1

15,8

12,2

7,9

4

1,1

IV

22,7

22,7

22

20,2

17,6

14

10,1

6,1

2,1

0,4

V

21,2

22,7

23,4

23

22

19,8

16,6

13

10,4

8,3

VI

19,8

22,3

23,8

24,5

24,1

23

21,2

18,7

16,9

16,9

VII

19,4

22

23,8

24,5

24,5

22,7

21,6

19,1

18

17,6

VIII

20,5

22,3

22,7

23,4

22,3

20,5

18

14,4

11,5

10,8

IX

22

22,7

22,3

20,9

18,4

15,5

11,5

7,6

3,6

1,4

X

22,7

21,6

19,8

16,9

13,3

9,4

5,4

1,8

— _

XI

22

19,4

16,2

12,6

8,3

4,3

XII

20,9

17,6

13,7

9,4

5,4

1,8

Среднегодовой

21,4

20,9

19,6

17,6

14

11,9

9.2

6,8

5,2

4,6

поток


общем потоке поступающей солнечной радиации зависит от географических и климатологических факторов и изменяется в течение года. Так, в Киеве она изменяется от 0,39 в июле до 0,75 в декабре, в Москве — соответственно от 0,54 до 0,8, в Ташкенте — от 0,19 до 0,5, а в Ашхабаде — от 0,3 до 0,5. В табл. 1 показано распределение среднемесячного дневного поступления солнечной энеп-- гии на 1 м^ горизонтальной поверхности на всех широтах — от экватора до северного полюса.

£500 --

2ш1

iSOO \~

width=297

О 0,4 0,3 1,2 J,6 2fi 2,4 2,Ь 3,2

Рнс. 2. Интенсивность прямого солнечного излучения выше атмосферы Земли (/о), на уровне моря (/) и излучения абсолютно черного тела при температуре 5900 К (/о^) в зависимости от длины волны А,

На рис. 2. показано спектральное распределение интенсивности прямого солнечного излучения / у верхней границы атмосферы и на уровне моря в сравнении с излучением абсолютно черного тела при температуре 5900 К. На рис.3 приведено изменение суточного прихода суммарного солнечного излучения на вертикальные поверхности с южной [а) и восточной или западной [б) ориентацией, расположенные на различных широтах — на экваторе (5), северном полюсе (СП), у полярного круга (ПК) и на широте 30, 42, 50 и 60° с. ш.

width=314

21,3 21,5 22,1 22,9 22,11 20,1 21,3 Дата а)

II 1 1 1

пу^бо^>\ - / /—^\\

// 12° ч\ ^^^^-■^-^

11 ill 3

Э

1 t I 1 1

-1- Г>" 1 -h-

Дата 5}

.Рис. 3. Количество суммарной солнечной энергии, поступающей па вертикальную поверхность с южной (а) и восточной (б) ориента-

цией:

5 —экватор; СЯ —северный полюс; Л/С—полярный круг, широта 30, 42, 60,

60° с. ш.




содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33]

© ЗАО "ЛэндМэн"