Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике

Работа посвящена оценке интенсивности и энергии солнечного излучения у земной поверхности. Цель исследования заключается в разработке математической модели солнечного излучения, необходимой при проектировании устройств для возобновляемой энергетики, а также при проектировании и строительстве зданий...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автори:	Басок, Б.И., Давыденко, Б.В., Новиков, В.Г., Сороковой, Р.Я.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2018
Назва видання:	Промышленная теплотехника
Теми:	Комунальна та промислова енергетика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142463
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике / Б.И. Басок, Б.В. Давыденко, В.Г. Новиков, Р.Я. Сороковой // Промислова теплотехніка. — 2018. — Т. 40, № 1. — С. 44-50. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-142463
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1424632018-10-09T01:23:30Z Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Новиков, В.Г. Сороковой, Р.Я. Комунальна та промислова енергетика Работа посвящена оценке интенсивности и энергии солнечного излучения у земной поверхности. Цель исследования заключается в разработке математической модели солнечного излучения, необходимой при проектировании устройств для возобновляемой энергетики, а также при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Робота присвячена оцінці інтенсивності і енергії сонячного випромінювання біля земної поверхні. Мета дослідження полягає в розробці математичної моделі сонячного випромінювання, необхідної при проектуванні пристроїв для відновлюваної енергетики, а також при проектуванні і будівництві будівель і споруд. The work is devoted to the estimation of the intensity and energy of solar radiation at the earth's surface. The aim of the research is to develop a mathematical model of solar radiation, necessary for the design of devices for renewable energy, as well as in the design and construction of buildings and structures. 2018 Article Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике / Б.И. Басок, Б.В. Давыденко, В.Г. Новиков, Р.Я. Сороковой // Промислова теплотехніка. — 2018. — Т. 40, № 1. — С. 44-50. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.1.2018.06 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142463 620.92 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Комунальна та промислова енергетика Комунальна та промислова енергетика
spellingShingle	Комунальна та промислова енергетика Комунальна та промислова енергетика Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Новиков, В.Г. Сороковой, Р.Я. Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике Промышленная теплотехника
description	Работа посвящена оценке интенсивности и энергии солнечного излучения у земной поверхности. Цель исследования заключается в разработке математической модели солнечного излучения, необходимой при проектировании устройств для возобновляемой энергетики, а также при проектировании и строительстве зданий и сооружений.
format	Article
author	Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Новиков, В.Г. Сороковой, Р.Я.
author_facet	Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Новиков, В.Г. Сороковой, Р.Я.
author_sort	Басок, Б.И.
title	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике
title_short	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике
title_full	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике
title_fullStr	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике
title_full_unstemmed	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике
title_sort	моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Комунальна та промислова енергетика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142463
citation_txt	Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике / Б.И. Басок, Б.В. Давыденко, В.Г. Новиков, Р.Я. Сороковой // Промислова теплотехніка. — 2018. — Т. 40, № 1. — С. 44-50. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT basokbi modelirovaniesolnečnogoizlučeniâdlâispolʹzovaniâvvozobnovlâemojénergetikeivstroitelʹnojteplofizike AT davydenkobv modelirovaniesolnečnogoizlučeniâdlâispolʹzovaniâvvozobnovlâemojénergetikeivstroitelʹnojteplofizike AT novikovvg modelirovaniesolnečnogoizlučeniâdlâispolʹzovaniâvvozobnovlâemojénergetikeivstroitelʹnojteplofizike AT sorokovojrâ modelirovaniesolnečnogoizlučeniâdlâispolʹzovaniâvvozobnovlâemojénergetikeivstroitelʹnojteplofizike
first_indexed	2025-07-10T15:04:32Z
last_indexed	2025-07-10T15:04:32Z
_version_	1837272796980314112
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехнІка, 2018, т. 40, №144 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА УДК 620.92 МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ И В СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОФИЗИКЕ Басок Б.И., чл.-кор. НАН Украины, Давыденко Б.В., докт. техн. наук, Новиков В.Г., канд. техн. наук, Сороковой Р.Я. Институт технической теплофизики НАН Украины, ул. Желябова, 2а, Киев, 03057, Украина Работа посвящена оценке интенсив- ности и энергии солнечного излучения у земной поверхности. Цель исследования заключается в разработке математиче- ской модели солнечного излучения, необ- ходимой при проектировании устройств для возобновляемой энергетики, а также при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Математическая модель солнечного излучения реализо- вана в программном коде Python. Про- граммный код позволяет рассчитывать интенсивность солнечного излучения и солнечную инсоляцию в любой день года. Модель верифицирована по резуль- татам экспериментальных исследований солнечного излучения в Одесской обла- сти и по результатам собственных экспе- риментальных данных. Робота присвячена оцінці інтенсивності і енергії сонячно- го випромінювання біля земної поверхні. Мета дослідження полягає в розробці математичної моделі со- нячного випромінювання, необхідної при проектуванні пристроїв для відновлюваної енергетики, а також при проектуванні і будівництві будівель і споруд. Математична модель сонячно- го випромінювання реалізована в про- грамному коді Python. Програмний код дозволяє розраховувати інтенсивність сонячного випромінювання і сонячну інсоляцію у будь-який день року. Мо- дель верифікована за результатами ек- спериментальних досліджень сонячного випромінювання в Одеській області та за результатами власних експерименталь- них даних. The work is devoted to the estimation of the intensity and energy of solar radiation at the earth's surface. The aim of the research is to develop a mathematical model of solar radiation, necessary for the design of devices for renewable energy, as well as in the design and construction of buildings and structures. The mathematical model of solar radiation is realized in the Python code. The program code allows you to calculate the intensity of solar radiation and solar insolation on any day of the year. The model is verified by the results of experimental studies of solar radiation in the Odessa region and by the results of our own experimental data. Библ. 17, рис. 7. Ключевые слова: солнечное излучение, математическая модель, интенсивность излучения, инсоляция. Введение Солнце излучает значительную энергию на Землю. Идеи использования этой энергии привели к созданию многих типов устройств, для преобразования солнечной энергии в полезные формы, главным образом в теплоту и в электричество. Использование солнечной энергии в том или ином регионе зависит от сферы ее применения и интенсив- ности солнечной радиации. В Китае, например, и, в меньшей степени, Австралии, солнечная энергия широ- ко используется для нагрева воды. В Европе правитель- ственные стимулы способствовали использованию фо- товольтаики и тепловых систем, как для нагрева воды, так и для отопления помещений. На Ближнем Востоке солнечная энергия используется для обессоливания воды. В последнее время, все больше и больше внимания уделяется созданию домов пассивного типа и домов ноль энергии, что приводит к более широкому использо- ванию солнечной энергии, в связи с ее экологическими и возобновляемыми свойствами. Замена ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии также повышает уровень экономической независимости за счет снижения потребления ископаемых энергоносите- лей. Производство энергии посредством солнечной энергетики оправдано в том случае, когда существует оценка возможностей, целесообразности и объемов ис- пользования солнечной энергии. Такая оценка требует определения теоретического и технически достижимого энергетического потенциала Солнца в конкретной точке на поверхности Земли и в произвольный момент време- ни. Лучшей базой данных для оценки потенциала сол- нечной энергии будут долгосрочные измерения интен- сивности солнечного излучения в районе предлагаемой установки солнечных систем. Однако ограниченное количество экспериментальных данных и достаточно длительная процедура их получения диктует необхо- димость разработки теоретических моделей солнечной радиации. Основная цель статьи Цель работы заключается в разработке математи- ческой модели солнечного излучения на принимающей поверхности, расположенной на поверхности Земли. Такая модель необходима при проектировании и созда- нии устройств возобновляемой энергетики, а также при проектировании и строительстве зданий и сооружений. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехніка, 2018, т. 40, №1 45 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА Теоретическая оценка потенциала энергии Солнца Теоретическая оценка потенциала энергии Солнца в целом зависит от двух факторов: это расчет места по- ложения Солнца на небесном своде в течении светлого времени суток в любой день года; и, непосредственно, модель солнечного излучения на поверхности Земли. Эти две составляющие "солнечного калькулятора" при- сутствуют практически во всех публикациях, посвящен- ных оценки солнечного энергетического потенциала [1–6, 8, 9, 12–16]. Расчет места положения Солнца на небесном своде представляет собой полуэмпирическую методику опре- деления угла падения солнечного луча на произвольно ориентированную принимающую поверхность солнеч- ного коллектора или плоскости панелей фотовольтаики, поверхности ограждающих конструкций зданий и со- оружений, или оконные проемы и т.д., расположенные на поверхности Земли. 1. Солнечные углы и углы принимающей поверхности. Методика предусматривает задание и расчет следу- ющих углов [8, 10]: L – широта и LON – долгота места расположения принимающей поверхности (географические координа- ты расположения объекта); δ – солнечное склонение – угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора, север положителен; -23,45≤ δ ≤ 23,45. Склоне- ние может быть рассчитано по эмпирической формуле: 𝛿𝛿 = 23.45𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(360° 𝑛𝑛+284365 ), с достаточной для инженерных расчетов точностью, где n – номер дня года; β – угол высоты Солнца, угол между горизонтом и лучом к Солнцу, sin(β) = cos(L)cos(δ)cos(H) + sin(L)sin(δ). В полдень, при H=0, этот угол имеет максимальное зна- чение и определяется формулой: βmax= 90*- \|L-δ\|. φ – угол азимута Солнца, угловое смещение про- екции солнечного луча на горизонтальную плоскость от южного направления от точки расположения принима- ющей поверхности. При смещении к востоку от южно- го направления эти углы отрицательные, а к западу от юга – положительные. sin(φ) = sin(H)cos(δ)/cos(β), cos(φ) = (cos(H)cos(δ)sin(L)-sin(δ)cos(L))/cos(β), где H – часовой угол. θz – угол солнечного зенита, угол между верти- кальной линией от принимающей поверхности и лучом к Солнцу, то есть этот угол является дополнением угла высоты Солнца; Ψ – азимут поверхности, угол отклонения про- екции нормали к принимающей поверхности на гори- зонтальную плоскость от местного меридиана: ноль – южное направление, отклонение на восток отрица- тельный угол и положительный – отклонение на запад -180 ≤ γ ≤ 180. α – угол между рассматриваемой плоскостью при- нимающей поверхности и горизонтальной плоскостью; 0 ≤ α ≤ 180 (α > 90 означает, что принимающая поверх- ность имеет обращенный вниз компонент). θ – угол падения луча, угол между солнечным лу- чом, падающим на принимающую поверхность и нор- малью к этой поверхности: cos(θ) = cos(β)cos(γ)sin(α) + sin(β)cos(α), γ = φ-ψ. На рис. 1 схематически показаны основные солнеч- ные углы из перечисленных выше. Рис. 1. Солнечные углы и углы принимающей поверхности. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехніка, 2018, т. 40, №146 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА 2. Уравнение времени и солнечное время Время, по всей видимости, – основной параметр на видимом угловом движении Солнца по небесному сво- ду. Например, совершенно точно можно сказать, что в полдень Солнце пересекает меридиан наблюдателя. Солнечное время – это время, используемое во всех соотношениях солнечных углов. Оно не совпадает с местным стандартным временем. Поэтому необходимо преобразовать стандартное местное время в солнечное время, применив две поправки [8, 10]. Во-первых, суще- ствует постоянная коррекция разности долготы между меридианом наблюдателя (долготой) и меридианом, на котором основано локальное стандартное время – мери- диан часового пояса. Солнцу требуется 4 минуты, чтобы пересечь 1º долготы. Вторая поправка – это уравнение времени, которое учитывает возмущения скорости вра- щения Земли, которые влияют на время, когда солнце пересекает меридиан наблюдателя. Явное солнечное время определяется по формуле: AST=LST+ET/60+(LON-LSM)/15, AST – очевидное солнечное время; LST – местное стан- дартное время; LON – долгота наблюдателя (задается пользователем); LSM = 15TZ – долгота стандартного местного меридиана, TZ – временная зона, в часах (за- дается); если задается летнее время (DST), то: LST = DST – 1; ET = 2.2918(0.0075 + 0.1868cos(B)-3.2077sin(B)- -1.4615cos(2B)-4.089sin(2B)) – уравнение времени, где –B = 360° 𝑛𝑛−1365 – дневной угол. Используя приведенные выше соотношения можно определить часовой угол: H – часовой угол – угловое смещения Солнца к вос- току или западу от местного меридиана, обусловленный вращением Земли вокруг оси со скоростью 15° в час: H=15(AST-12), H=0 в солнечный полдень; H>0 после полудня; H<0 утром до полудня. Следует отметить, что приведенные выше соотно- шения, определяющие солнечные углы, не единствен- ная методика. В [3] по утверждению авторов приводит- ся более точный метод определения позиции Солнца на небосводе, основанный на Юлианском календаре в со- ответствии с Astronomical Almanah 1994, 1995, 1996, и 2004 годов. 3. Солнечное излучение на поверхности Земли В настоящее время существует довольно много моделей солнечного излучения у поверхности Земли, например, в [7] проведен анализ 12 моделей оценки солнечного излучения, а в [11] рассматривается еще по- рядка 22 моделей. Общим для практически всех моде- лей является использование солнечной постоянной Esc и относительной воздушной массы атмосферы m. Значение солнечной постоянной определяется как интенсивность солнечного излучения на поверхности, нормальной к солнечным лучам, непосредственно за пределами земной атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца и составляет величину Esc = 1367 Вт/м2. В связи с тем, что Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите внеземной лучистый поток от Солнца изменяется в течении года, достигая максиму- ма в начале января (наименьшее расстояние от Земли до Солнца) и минимума – в начале июля. Для определения солнечного излучения на границе земной атмосферы су- ществует эмпирическая зависимость [2]: 𝐸𝐸0 = 𝐸𝐸𝑠𝑠𝑠𝑠{1 + 0.033cos⁡[360° (𝑛𝑛−3)365 ]}, где n – день года: 1 – 1 января, 32 – 1 февраля и т.д. Относительная воздушная масса (m) – отношение массы атмосферы, через которую проходит луч Солнца, к массе атмосферы, через которую он проходил бы, если бы Солнце находилось в зените – другой параметр, ко- торый присутствует в моделях. Таким образом, на уровне моря m = 1, когда Солнце находится в зените, и m = 2 для зенитного угла θz = 60. Для зенитных углов от 0 до 70 на уровне моря, в близ- ком приближении, m = 1/ cos(θz). Существуют более точные эмпирические формулы определения m [8]: m = exp(-0.0001184∙h)/[cos(θz)+0.50572(96.07995-θz)(-1.6364)], где h – высота места принимающей поверхности над уровнем моря. Кроме указанных выше параметров некоторые мо- дели учитывают рассеяние солнечного излучения в ат- мосфере трехатомными газами, влагой, озоном, аэро- золями, загрязнением мелкими частичками (например, сажа дымовых потоков). Однако многие из них в той или иной степени связаны с конкретными местами на земной поверхности [12–16]. Из известных нам моделей для целей создания сол- нечного калькулятора по оценке интенсивности солнеч- ного излучения было выбрано три модели, в которых нет прямой привязки к географическим координатам (месту расположения). Это модель ASHRAE 2001г. (American Society of Heating, Refrigerating and Air–Conditioning Engineers) [4], модель ASHRAE 2009г. [2] и модель Hottel [8]. 1. Модель ASHRAE 2001г.: 𝐼𝐼𝑏𝑏 = 𝐴𝐴 ∙ 𝑒𝑒− 𝐵𝐵 sin⁡(𝜃𝜃𝑧𝑧), 𝐼𝐼𝑑𝑑 = 𝐶𝐶 ∙ 𝐼𝐼𝑏𝑏 ∙ 𝐹𝐹𝑠𝑠𝑠𝑠, где Ib – прямое солнечное излучение; Id – диффузное солнечное излучение; A – интенсивность излучения на границе атмосферы: А = EscЕ0, Е0 = 1.00011 + 0.034221cosГ + 0.00128sinГ + + 0.000719cos2Г + 0.000077sin2Г, где Г = 2π[(n–1)/365] – дневной угол [11]. B – безразмерный коэффициент затухания широ- кополосного излучения в атмосфере, C– отношение диффузного излучения, падающего на горизонтальную поверхность при безоблачным небе, к прямому нор- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехніка, 2018, т. 40, №1 47 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА мальному излучению на поверхности Земли в ясный день; Fss = (1-cosα)/2– фактор угла наклона принимаю- щей поверхности. 2. Модель Hottel [8]: Inb = Esc∙(1 + 0.033cosГ) ∙τb – интенсивность солнеч- ного излучения на поверхность нормальную к солнеч- ным лучам; Ib = Inb∙cosθz – интенсивность прямого солнечного излучения; Id = Ib∙ τd – диффузное излучение; где τb = ao+a1∙exp(-k/cos(θz)) и τd = 0.271-0.294∙τb – эм- пирические коэффициенты [8]. 3. Модель ASHRAE 2009г. [2]: Inb=Escexp[-τb mab] – прямое солнечное излучение на принимающей поверхности, расположенной нормально к солнечным лучам; Id=Escexp[-τd mad] – интенсивность диффузного из- лучения на горизонтальной поверхности; где: τ(b ) и τ(d )– прямая и диффузная оптическая псевдо глубина атмосферы (зависят от времени года); ab и ad – показатели экспоненты: ab=1.219-0.043τb-0.151τd-0.204τb τ(d ), ad=0.202-0.852τb-0.007τd-0.357τb τd. Выбор этих моделей, как указывалось выше, обу- словлен тем, что в них не указано конкретное место ис- пользования. Кроме того, модели [2, 4] в разное время применялись в CFD пакетах ANSYSFluent, которые ис- пользуются специалистами во всем мире. В соответствии с приведенными выше соотношени- ями, определяющими положение Солнца по отношению к произвольно ориентированной принимающей поверх- ности, а также используя уравнения солнечного излуче- ния на поверхности Земли в соответствии с моделями излучения, был разработан специальный программный код на языке Python, позволяющий рассчитать интенсив- ность и инсоляцию солнечного излучения в произволь- ный момент времени на произвольно ориентированной принимающей поверхности. Результаты оценки потенциала энергии Солнца На рис. 2-6 приведены результаты вычислений и их сравнение с экспериментальными данными для г. Одессы [17]: Рис. 2. Результаты расчетов интенсивности прямого, диффузного и общего солнечного излучения на горизонтальной поверхности в соответствии с моделью Hottel (г. Одесса). Значительное отличие расчетных данных от резуль- татов эксперимента обусловлено тем, что расчет про- водился для безоблачного неба. Облачность небесного свода обычно учитывается понижающим коэффициен- том, влияющим на прямое солнечное излучение. Рис. 3. Расчет и сравнение с экспериментом интенсивности солнечного излучения в декабре месяце (г. Одесса). ISSN 0204-3602. Пром. теплотехніка, 2018, т. 40, №148 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА Рис. 4. Расчет и сравнение с экспериментом интенсивности солнечного излучения в июне месяце (г. Одесса – набольшая продолжительность дня). Рис. 5. Расчет и сравнение с экспериментом интенсивности солнечного излучения в марте месяце (г. Одесса – весеннее равноденствие). Рис. 6. Расчет и сравнение с экспериментом интенсивности солнечного излучения в сентябре месяце (г. Одесса – осеннее равноденствие). ISSN 0204-3602. Пром. теплотехніка, 2018, т. 40, №1 49 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА -15 85 185 285 385 485 585 685 0 3 6 9 12 15 18 21 24 ин те нс ив но ст ь из лу че ни я, В т/ м 2 Время суток, час. эксперимент Киев 28.09.2017, Вт/кв.м ASHRAE 01 Рис. 7. Расчет и сравнение с экспериментом интенсивности солнечного излучения в сентябре месяце (г. Киев). Выводы Сравнение результатов расчета с эксперименталь- ными данными показало достаточно хорошее совпаде- ние по трем моделям в любое время года. Значительные резкие отличия экспериментальных данных от расчет- ных значений объясняется наличием облаков на небос- воде в районе измерения в тот или иной момент време- ни. Таким образом создан мощный инструмент по оценке интенсивности и инсоляции солнечного излуче- ния в произвольный период времени и на произвольно ориентированной поверхности. Вместе с тем модели оценки солнечной радиации не лишены недостатков. Известно, что общий поток солнечной радиации у поверхности Земли состоит из трех составляющих: прямого солнечного излучения, диффузного и отраженного от поверхности Земли сол- нечного излучения. Обычно альбедо поверхности очень маленькие и большинство моделей эту составляющую не учитывают. К таким моделям относятся модели сол- нечной радиации, рассмотренные в настоящей работе. 1. Clarke J A. Energy Simulation in Building Design 2nd Edition 2001, 362р. 2. ASHRAE Handbook – Fundamental: ASHRAE, 2009. 3. Reda I. and Andreas A. National Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications. Technical Report. Revised January 2008 4. ASHRAE Handbook – HVAC applications. Atlanta (GA): ASHRAE, 2001. 5. Kuo Wei Liang, Chen Wu. Numerical simulation and visualization for building envelope thermal distribution analysis. International Conference on Construction Applications of Virtual Reality, 2011. 6. Gueymard Chris. Revising ASHRAE climatic data for design and standards – Part 2: Clear–sky solar radiation model. ASHRAE Transactions January 2013. 7. Noorian A. M., Morad I., Kamal G. A. Evaluation of 12 models to estimate hourly diffuse irradiation on inclined surfaces. Renewable Energy 33 (2008) 1406–1412. 8. Duffie John A. Beckman William A. Solar Engineering of Thermal Processes. Fourth Edition. 2013, 910p. 9. Myers Dary R. Solar radiation Practical Modeling for Renewable Energy Applications. 2013. 199p. 10. Szokolay S. V. Solar geometry. Second revised edition 2007. 11. Wong L.T., Chow W.K. Solar radiation model. Applied Energy 69 (2001) 191–224 12. Shaltout M. A., Hassan A. H., Fathy A. M. Total suspended particles and solar radiation over Cairo and Aswan. Renewable Energy 23 (2001) 605–619. 13. Stewart D. A., Dudel H. P., Levitt L. J. Solar radiation in Saudi Arabia. Weapons Sciences Directorate Research, Development, and Engineering Center, DTIC Тechnical report rd–ws–93–6, June 1993. 14. Tyagi A. P. Solar radiant energy over India. India meteorological department ministry of earth sciences New Delhi, 2009, 4179р. 15. Doost A. K., Akhlaghi M. Estimation and Comparison of Solar Radiation Intensity by Some Models in a Region of Iran. Journal of Power and Energy Engineering, 2014, 2, 345–351. 16. Becker S. Calculation of direct solar and diffuse radiation in Israel. International journal of climatology, 2001, 21, 1561–1576. 17. Кравченко В. П., Кравченко Є. В., Бондар І. В. Інструментальне визначення інсоляції в районі м. Оде- си. Енергетика: економіка, технології, екологія. 2016. № 1, с. 20–27. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехніка, 2018, т. 40, №150 КОМУНАЛЬНА ТА ПРОМИСЛОВА ЕНЕРГЕТИКА MODELING OF SOLAR RADIATION FOR USE IN RENEWABLE ENERGY AND IN CONSTRUCTION THERMAL PHYSICS Basok B.I., Davydenko B.V., Novikov V.G., Sorokovoy R.Ya. Institute of Engineering Thermophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, vul. Zhelyabova, 2a, Kyiv, 03680, Ukraine. The present work is devoted to the evaluation of the intensity of solar radiation at the earth's surface. The main goal of the study is to develop a mathematical model of solar radiation, necessary for the design of renewable energy devices, as well as in the design and construction of buildings and structures. The paper presents the results of the development of a mathematical model of solar radiation incident on a flat receiving surface located on the surface of the earth. The receiving surface can be located anywhere in the northern hemisphere, have an arbitrary orientation along the sides of the light and an arbitrary angle of inclination to the surface of the earth. The mathematical model of solar radiation is implemented in the Python code, takes into account the relative length of the path of the sun's rays in the earth's atmosphere, the humidity of the air, the presence of various aerosols in the atmosphere, cloudiness. The program code allows you to calculate both the intensity of solar radiation and solar insolation on any day of the year. The model is verified by the results of experimental studies of solar radiation in the Odessa region. References 17, fig. 7. Key words: solar radiation, mathematical model, radiation intensity, insolation. 1. Clarke J A. Energy Simulation in Building Design 2nd Edition 2001, 362р. 2. ASHRAE Handbook – Fundamental: ASHRAE 2009. 3. Reda I. and Andreas A. National Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications. Technical Report. Revised January 2008. 4. ASHRAE Handbook – HVAC applications. Atlanta (GA): ASHRAE, 2001. 5. Kuo Wei Liang, Chen Wu. Numerical simulation and visualization for building envelope thermal distribution analysis. International Conference on Construction Applications of Virtual Reality, 2011. 6. Gueymard Chris. Revising ASHRAE climatic data for design and standards – Part 2: Clear–sky solar radiation model. ASHRAE Transactions January 2013. 7. Noorian A. M., Morad I., Kamal G. A. Evaluation of 12 models to estimate hourly diffuse irradiation on inclined surfaces. Renewable Energy 33 (2008) 1406–1412. 8. Duffie John A. BeckmanWilliam A. Solar Engineering of Thermal Processes. Fourth Edition. 2013, 910p. 9. Myers Dary R. Solar radiation Practical Modeling for Renewable Energy Applications. 2013. 199p. 10. Szokolay S. V. Solar geometry. Second revised edition 2007. 11. Wong L. T., Chow W. K. Solar radiation model. Applied Energy 69 (2001) 191–224. 12. Shaltout M. A., Hassan A. H., Fathy A. M. Total suspended particles and solar radiation over Cairo and Aswan. Renewable Energy 23 (2001) 605–619. 13. Stewart D. A., Dudel H. P., Levitt L. J. Solar radiation in Saudi Arabia. Weapons Sciences Directorate Research, Development, and Engineering Center, DTIC Тechnical report rd–ws–93–6, June 1993. 14. Tyagi A. P. Solar radiant energy over India. India meteorological department ministry of earth sciences New Delhi, 2009, 4179р. 15. Doost A. K., Akhlaghi M. Estimation and Comparison of Solar Radiation Intensity by Some Models in a Region of Iran. Journal of Power and Energy Engineering, 2014, 2, 345–351. 16. Becker S. Calculation of direct solar and diffuse radiation in Israel. International journal of climatology, 2001, 21, 1561–1576. 17. Kravchenko V. P., Kravchenko E. V., Bondar I. V. [Instrumental definition of insolation in the Odessa region]. Energetika: ekonomіka, tehnologii, ekologiya. 2016. № 1, р.20–27. (Ukr) Отримано 04.12.2017 Received 04.12.2017

Моделирование солнечного излучения для использования в возобновляемой энергетике и в строительной теплофизике

Репозитарії

Схожі ресурси