سلام، مهمان
07-31-2017، 01:12 AM
چکیده
در این فصل ابتدا مشخصات تابش خورشید در خارج از جو زمین، سپس مقدار آن با روش ریاضی در روی سطح زمین تشریح میگردد. آنگاه روشی که با کمک آن براحتی میتوان مقدار انرژی رسیده به یک محل دلخواه را محاسبه نمود. ملاحظه خواهد شد در صو رتیکه اطلاعات هواشناسی موجود باشد، بهتر است از آن برای بهینه نمودن طراحی سیستم خورشیدی استفاده نمود.
برای آنکه طراح سیستم خورشیدی شدت تابش رسیده به دهانه ورودی کلکتور را پیشبینی نماید باید بداند که چه مقدار تابش خورشید به واحد سطح در آن نقطه می رسد و امتداد این تابش چگونه است. لذا ابتدا محل خورشید در آسمان باید مشخص شود سپس از ترکیب شدت تابش و امتداد کلکتور نسبت به خورشید، طراح مقدار انرژی رسیده به کلکتور را برآورد مینماید.
مقدمه
خورشید تنها منبع انرژی تجدید پذیر، در مرکز منظومهی شمسی است. انرژی خورشید در 24 ساعت شبانهروز و در 365 روز سال به صورت امواج الکترومگنتیک به زمین میتابد.
درجه حرارت سطح خارجی خورشید حدود 6000 درجه کلوین است. قسمت کوچکی از انرژی خورشید به ما در زمین می رسد زیرا، اولا ً: این انرژی در تمام جهات منتشر شده و یک قسمت جزئی از آن بعد از طی فاصله بین زمین و خورشید به سطح خارج اتمسفر زمین می رسد. ثانیا ً: با گردش زمین حول محورش، هر وسیله برای دریافت انرژی خورشید در روی زمین صرفا ً در روز ( تقریبا ً نصف شبانه روز ) انرژی خورشید را دریافت میکند. ثالثاً: از امواج رسیده به خارج جو زمین، تا رسیدن آنها به سطح زمین حدود 30 % دیگر از آن تلف میشود. بعلاوه شرایط آب و هوا می تواند انرژی رسیده به زمین را بیش از درصد فوق باز هم کاهش دهد.
مقدار انرژی که به واحد سطح زمین در واحد زمان میرسد، بنام شدت تابش خورشید نامیده میشود. واحد اندازهگیری شدت تابش خورشید وات بر متر مربع ( 12Wm2′> ) است. شدت تابش مقداری لحظهای است و با زمان میتواند تغییر نماید. ماکزیمم شدت تابش برای تعیین شرایط پیک انرژی دریافتی سیستم بکار میرود. اگر مکانیزم ذخیرهسازی در طراحی سیستم مورد نظر باشد، طراح میبایست از تغییرات شدت تابش خورشید نسبت به زمان آگاه باشد، تا بتواند طراحی سیستم را بهینه کند.
بعلاوه، طراح سیستم خورشبدی لازم است بداند چه مقدار انرژی خورشیدی در روز، ماه یا سال به سیستم خورشیدی رسیده است. جمع مقدار انرژی رسیده، مقدار تابش خواهد بود. مقدار تابش با واحد ژول بر متر مربع ( 12Jm2′> ) و یا بیشتر با واحد ( 12Whm2′> ) اندازهگیری میشود. همانطور که در بخش بعد شرح داده خواهد شد، مقدار تابش و یا مقدار تشعشع به طور ساده جمع انرژی امواج رسیده در طول یک زمان دلخواه است.
مشخصات نور خورشید در بالای جو زمین
منبع اصیل انرژی ما خورشید، در مقایسه با سایر ستارگان ستارهای با اندازه، عمر و نوری متوسط است که در روی یکی از بازوهای کهکشان راه شیری قرار دارد. روشنایی این ستاره را نیز با توجه به دمای سطحی آن که معادل 6000 درجه کلوین است در مقایسه با گروهی از ستارگان با دمای 16000 درجه کلوین و گروهی دیگر با دمای 3000 درجه کلوین میتوان به طور نسبی متوسط دانست.
حدس بر آنست که در خورشید گازهای هیدروژن و هلیم ترکیب شده و در آن پدیده ذوب اتمی انرژیای با شدت 123.86×1026′> وات در بدنه خورشید آزاد میشود.
قسمت اعظم انرژی الکترومگنتیک رسیده به زمین از پوسته خارجی خورشید بنام فتوسفر است. قطر تقریبی خورشید 121.39×109m’> بوده و در فاصله 121.496×1011m’> از زمین قرار دارد.
مقدار ثابت خورشید
شدت تابش خورشید در سطح خارجی آن حدود 126.33×107Wm2′> است. اما چون تابش منتشر شده و مقدار آن با نسبت مربع فاصله کاهش مییابد، بنابراین با توجه به فاصله زمین از خورشید (شکل1-1)، شدت تابش خورشید که مقدار انرژی رسیده به یک متر مربع از سطح عمود بر تابش خورشید در خارج جو زمین در واحد زمان است، معادل 1376 وات بر متر مربع تعیین میشود که آن را با 12Isc’> نشان میدهیم و مقدارش از طریق زیر محاسبه میشود
در مدارک و کتابهای قدیمی ایرانی و خارجی مقدار ثابت خورشید 1353 وات بر متر مربع ذکر شده که میبایست به مقدار 1367 وات بر متر مربع اصلاح گردد. این مقدار نه تنها توسط محاسبه مشخص میشود، بلکه به علت اندازهگیریهای دقیق صورت گرفته در خارج از جو زمین نیز به اثبات رسیده است.
اندازه ظاهری زاویهی قرص خورشید به کمک قطر فتوسفر و فاصله زمین تا خورشید قابل محاسبه است. در فاصله 1.000AU اندازه زاویه ای قرص خورشید 9.3 میلی رادیان (0.553 درجه ) است. با تغییر فاصله زمین از خورشید در طول سال، اندازه ظاهری زاویهی خورشید به میزان 1.7 % تغییر میکند.
طیف خورشید در بالای جو
45 درصد از امواج رسیده از خورشید به جو زمین از امواج قابل رؤیتاند که طول موج آنها در محدوده بین 0.3 تا 0.7 میکرون قرار دارند. کمی بیش از یک درصد از انرژی خورشید در محدوده طول موج کوتاه ( شامل اشعه ایکس X و ماورای بنفش UV ) و 54 درصد بقیه انرژی در ناحیهی مادون قرمز است. به طوریکه در بخش بعد شرح داده خواهد شد، طیف خورشید بعد از ورود به جو زمین تا رسیدن به سطح زمین دچار تغییر میشود.
کاربر مهمان نمی‌تواند مطالب قیمت‌گذاری شده را خریداری کند. برای خرید مطالب قیمت‌گذاری شده، وارد شوید یا ثبت نام کنید .
در این فصل ابتدا مشخصات تابش خورشید در خارج از جو زمین، سپس مقدار آن با روش ریاضی در روی سطح زمین تشریح میگردد. آنگاه روشی که با کمک آن براحتی میتوان مقدار انرژی رسیده به یک محل دلخواه را محاسبه نمود. ملاحظه خواهد شد در صو رتیکه اطلاعات هواشناسی موجود باشد، بهتر است از آن برای بهینه نمودن طراحی سیستم خورشیدی استفاده نمود.
برای آنکه طراح سیستم خورشیدی شدت تابش رسیده به دهانه ورودی کلکتور را پیشبینی نماید باید بداند که چه مقدار تابش خورشید به واحد سطح در آن نقطه می رسد و امتداد این تابش چگونه است. لذا ابتدا محل خورشید در آسمان باید مشخص شود سپس از ترکیب شدت تابش و امتداد کلکتور نسبت به خورشید، طراح مقدار انرژی رسیده به کلکتور را برآورد مینماید.
مقدمه
خورشید تنها منبع انرژی تجدید پذیر، در مرکز منظومهی شمسی است. انرژی خورشید در 24 ساعت شبانهروز و در 365 روز سال به صورت امواج الکترومگنتیک به زمین میتابد.
درجه حرارت سطح خارجی خورشید حدود 6000 درجه کلوین است. قسمت کوچکی از انرژی خورشید به ما در زمین می رسد زیرا، اولا ً: این انرژی در تمام جهات منتشر شده و یک قسمت جزئی از آن بعد از طی فاصله بین زمین و خورشید به سطح خارج اتمسفر زمین می رسد. ثانیا ً: با گردش زمین حول محورش، هر وسیله برای دریافت انرژی خورشید در روی زمین صرفا ً در روز ( تقریبا ً نصف شبانه روز ) انرژی خورشید را دریافت میکند. ثالثاً: از امواج رسیده به خارج جو زمین، تا رسیدن آنها به سطح زمین حدود 30 % دیگر از آن تلف میشود. بعلاوه شرایط آب و هوا می تواند انرژی رسیده به زمین را بیش از درصد فوق باز هم کاهش دهد.
مقدار انرژی که به واحد سطح زمین در واحد زمان میرسد، بنام شدت تابش خورشید نامیده میشود. واحد اندازهگیری شدت تابش خورشید وات بر متر مربع ( 12Wm2′> ) است. شدت تابش مقداری لحظهای است و با زمان میتواند تغییر نماید. ماکزیمم شدت تابش برای تعیین شرایط پیک انرژی دریافتی سیستم بکار میرود. اگر مکانیزم ذخیرهسازی در طراحی سیستم مورد نظر باشد، طراح میبایست از تغییرات شدت تابش خورشید نسبت به زمان آگاه باشد، تا بتواند طراحی سیستم را بهینه کند.
بعلاوه، طراح سیستم خورشبدی لازم است بداند چه مقدار انرژی خورشیدی در روز، ماه یا سال به سیستم خورشیدی رسیده است. جمع مقدار انرژی رسیده، مقدار تابش خواهد بود. مقدار تابش با واحد ژول بر متر مربع ( 12Jm2′> ) و یا بیشتر با واحد ( 12Whm2′> ) اندازهگیری میشود. همانطور که در بخش بعد شرح داده خواهد شد، مقدار تابش و یا مقدار تشعشع به طور ساده جمع انرژی امواج رسیده در طول یک زمان دلخواه است.
مشخصات نور خورشید در بالای جو زمین
منبع اصیل انرژی ما خورشید، در مقایسه با سایر ستارگان ستارهای با اندازه، عمر و نوری متوسط است که در روی یکی از بازوهای کهکشان راه شیری قرار دارد. روشنایی این ستاره را نیز با توجه به دمای سطحی آن که معادل 6000 درجه کلوین است در مقایسه با گروهی از ستارگان با دمای 16000 درجه کلوین و گروهی دیگر با دمای 3000 درجه کلوین میتوان به طور نسبی متوسط دانست.
حدس بر آنست که در خورشید گازهای هیدروژن و هلیم ترکیب شده و در آن پدیده ذوب اتمی انرژیای با شدت 123.86×1026′> وات در بدنه خورشید آزاد میشود.
قسمت اعظم انرژی الکترومگنتیک رسیده به زمین از پوسته خارجی خورشید بنام فتوسفر است. قطر تقریبی خورشید 121.39×109m’> بوده و در فاصله 121.496×1011m’> از زمین قرار دارد.
مقدار ثابت خورشید
شدت تابش خورشید در سطح خارجی آن حدود 126.33×107Wm2′> است. اما چون تابش منتشر شده و مقدار آن با نسبت مربع فاصله کاهش مییابد، بنابراین با توجه به فاصله زمین از خورشید (شکل1-1)، شدت تابش خورشید که مقدار انرژی رسیده به یک متر مربع از سطح عمود بر تابش خورشید در خارج جو زمین در واحد زمان است، معادل 1376 وات بر متر مربع تعیین میشود که آن را با 12Isc’> نشان میدهیم و مقدارش از طریق زیر محاسبه میشود
در مدارک و کتابهای قدیمی ایرانی و خارجی مقدار ثابت خورشید 1353 وات بر متر مربع ذکر شده که میبایست به مقدار 1367 وات بر متر مربع اصلاح گردد. این مقدار نه تنها توسط محاسبه مشخص میشود، بلکه به علت اندازهگیریهای دقیق صورت گرفته در خارج از جو زمین نیز به اثبات رسیده است.
اندازه ظاهری زاویهی قرص خورشید به کمک قطر فتوسفر و فاصله زمین تا خورشید قابل محاسبه است. در فاصله 1.000AU اندازه زاویه ای قرص خورشید 9.3 میلی رادیان (0.553 درجه ) است. با تغییر فاصله زمین از خورشید در طول سال، اندازه ظاهری زاویهی خورشید به میزان 1.7 % تغییر میکند.
طیف خورشید در بالای جو
45 درصد از امواج رسیده از خورشید به جو زمین از امواج قابل رؤیتاند که طول موج آنها در محدوده بین 0.3 تا 0.7 میکرون قرار دارند. کمی بیش از یک درصد از انرژی خورشید در محدوده طول موج کوتاه ( شامل اشعه ایکس X و ماورای بنفش UV ) و 54 درصد بقیه انرژی در ناحیهی مادون قرمز است. به طوریکه در بخش بعد شرح داده خواهد شد، طیف خورشید بعد از ورود به جو زمین تا رسیدن به سطح زمین دچار تغییر میشود.
