全国主要城市冬季太阳辐射强度的研究

2 拉萨冬季典型设计日的太阳总辐射强度：21740kj/（m ·d）。由于太阳直射辐射强度一般是上午低、下午高，所以无论冬季或夏季，墙面上接受的太阳辐射热量，都是偏西的朝向比相应的偏东的朝向稍高一些。根据北京地区多年的实测值，计算出最冷月（ 1 月份）和最热月（ 7 月份）各朝向墙面上接受的太阳直射辐射热日总量，并作出太阳辐射热日总量变化图（图 4-34 ），由图可知，冬季各朝向墙面上接受的太阳直射辐射热量，以南向最高为 16529 千焦 / 平方米·。

com)Abstract: For lack of direct and scattering solar radiation intensities in current Table Solar Radiation Intensities ofMajor Chinese Cities in Winter! , hiemal atmospheric transparencies and ratios of scattering solar radiation on thehorizontal to direct solar radiation on the plane that was perpendicular to the light beam are calculated from the totaland scattering solar radiation intensities on the horizontal。 And direct, scattering and total solar radiation intensitiesper hour in major Chinese cities inwinter are calculated using the calculated atmospheric transparencies and the ratios。

In comparison with the data calculated using the cosine rule from the existing table, the results have a higherprecision。Key words: solar radiation intensity; orientation amendment; atmospheric transparency; solar vertical angle收稿日 期: 2002- 07- 11。作者简介: 吴继臣( 1960- ) , 男, 副研究员。在暖通空调设计中, 全国主要城市冬季太阳辐射强度是非常重要的基础性数据。 它既是计算冬季供暖设计热负荷时需要使用的朝向修正的重要基础数据, 也是太阳能研究与利用的基础数据。在文献[ 1] 中, 提供了 一份 全国主要城市冬季太阳辐射照度表! 。 该表只提供了 东、 南、 西、北四个朝向垂直立面和水平面上各月 典型日逐时总太阳辐射强度, 没有提供各个时刻各朝向上的直射辐射强度、散射辐射强度和大气透明度的有关数据, 这就给利用该数据计算太阳辐射对新型围护结构的影响带来了 诸多不便, 而且, 表中东、南、西、北四个朝向上的数据有背太阳辐射在这几个朝向上的分配规律。

为此, 作者进行了全国主要城市冬季太阳辐射强度的研究计算。1 太阳辐射的基本计算理论太阳辐射到达地面之前要经过大气层, 大气层对其有诸多影响: 考虑到大气层对太阳辐射的各种影响, 直射辐射可采用布格尔( Bouguer) 公式[2~ 5]IDN = I0exp- Klsin = I0P1sin 。(1)式中: IDN 为太阳辐射到达地面时与太阳光线垂直平面上的太阳辐射强度( W/) ; I0 为大气层外表面接受的太阳辐射强度( W/) ; K 为消光系数,反映大气吸收太阳辐射的能力; l 为大气层厚度( m) ;P 为 大 气 透 过 率 ( 大 气 透 明 度 ) , 令P = exp(- Kl);  为太阳高度角, 具体计算公式参考文献[ 2] 。由于宇宙空间处于真空状态, 故大气层外的太阳辐射强度 I0较为稳定, I0的变化主要是由于地球绕太阳旋转的轨道是椭圆形而引起的。 各月的大气层外太阳辐射强度 I0 的具体数值可参考文献[2, 3]。大气透明度 P(大气透过率) 随地点和时间变化。 大气透明度的具体数值应该根据计算地区的气象部门多年的实际观测资料, 通过统计、 分析等数学手段处理后才能确定。

建筑物外表面接受的散射辐射包括天空散射辐射和地面反射辐射两部分。 天空散射辐射是十分复杂的问题, 各国学者提出的散射辐射计算公式很多。 目 前广泛应用的是美国 ASHRAE 推荐使用的散射辐射计算公式为[2~ 5]Ids = CIDN。(2)式中: Ids 为天空散射辐射强度( W/) ; C 为天空散射辐射强度与到达地面的与太阳光线相垂直平面上接受的直射辐射强度之比。同时, ASHRAE 推荐使用的直射辐射计算公式为[ 2]IDN = A ( CN)exp - B/sin  。(3)式中: CN 为大气透明系数。ASHRAE 推荐使用的直射辐射式( 3) 与布格尔( Bouguer) 公式在形式上基本一致, 但是这两个公式中各项系数的物理意义 有明显的不同。 在ASHRAE 推荐使用的直射辐射计算公式中 系数A、 B 的物理意义不是十分明确, 而且这两项是随时间而变化的系数, 布科( Bouguer) 公式是根据大气层对于太阳辐射的各种作用推导出来的理论公式[3~ 6], 式中各项的物理意义明确。 因此, 本文采用了 式( 1) 、 ( 2) 。根据太阳与所计算地区水平面的角度关系, 可以推导出水平面上接受的太阳直射辐射强度为Id, H = IDNsin  。

(4)式中: Id,H 为水平面接受的直射辐射强度(W/)。同时, 由于水平面接受的地面反射辐射为 0,结合式( 1) 、 ( 2) 、( 4) , 可推导出水平面上的总太阳辐射强度为It,H = Id,H+ Ids= I0P式中: It, H为水平面接受的总太阳辐射强度(W/)。各朝向墙体外表面接受的 太阳直射辐射强度, 根据垂直墙体表面法线方向与太阳光线间的角度关系可推导出:Id, V = IDNcos cos n。1sin sin + CI0P1sin 。(5)(6)式中: Id, V 为各朝向墙体表面接受的直射辐射强度( W/) ; n 为太阳- 墙面方位角。对于垂直面或倾斜面, 在计算该表面接受到的散射辐射强度时, 需要考虑该表面与天空之间的角系数 Fs, 角系数可采用下式计算[3]:Fs = 1 - 0 5(1 - cos ) 。(7)式中: Fs 为各朝 向表面与天空之间 的角 系数; 为 垂直面或倾斜面与水平面的夹角。 对垂直面, = 90∀, 则 Fs = 0 5投射到垂直面或倾斜面上的散射辐射强度包括天空散射辐射强度和地面反射辐射强度, 综合式( 2) 、( 5) 和( 7) , 可推导出垂直面上接受的总散射辐射强度 Ids, V 为Ids, V = FsIds+ Fs gIt,H = 0 5CIDN+0 5 gIDN(C + sin )。

根据北京地区多年的实测值，计算出最冷月（ 1 月份）和最热月（ 7 月份）各朝向墙面上接受的太阳直射辐射热日总量，并作出太阳辐射热日总量变化图（图 4-34 ），由图可知，冬季各朝向墙面上接受的太阳直射辐射热量，以南向最高为 16529 千焦 / 平方米·。工件以a、b面定位镗孔k，要求保证轴线与b面垂直，显然b面是主要定位基准，主要夹紧力应朝向该面。由于太阳直射辐射强度一般是上午低、下午高，所以无论冬季或夏季，墙面上接受的太阳辐射热量上海太阳辐射强度，都是偏西的朝向比相应的偏东的朝向稍高一些。

计算公式如下[7~ 10]:!I2NcosN( ∀0- 12) 。Ih =!(10)式中: Ih 为 某一小时水平面上的太阳总 辐射量(W/) ; I 为水平面上太阳辐射的日总量( W/) ;N 为昼长( 可能的日照时间) ; ∀0 为每小时隔距的中值时刻( 太阳时) 。该公式以余弦分布的形式把水平面上的太阳辐射日 总量离散到从日 出到日 落的 每个小时上#1237#第 10 期吴继臣, 等: 全国主要城市冬季太阳辐射强度的研究去。 由式( 5) 可知, 水平面的总太阳辐射强度随时间的分布规律与余弦分布有明显偏差, 它受到当地大气状况和当地纬度的影响。 式( 10) 只是一个近似公式, 当仅已知水平面上的太阳辐射日 总量时, 可粗略地计算出水平面各时刻的总太阳辐射强度。 当已知水平面太阳辐射日 总量和水平面太阳散射辐射日 总量时, 根据本文提出的计算方法可以更准确地计算出各个立面各个时刻的太阳直射和散射辐射强度。3 ∃全国主要城市冬季太阳 辐射照度表%的分析∃全国主要城市冬季太阳辐射照度表%[1]提供了哈尔滨、沈阳、乌鲁木齐、西宁、兰州、 西安、呼和浩特、 北京 8 个城市冬季太阳辐射的数据。

表Ｅ ． １、 表Ｅ ． ２分别为我国干燥地区典型城市夏季空气调节室外计算湿球温度和高湿地区典型城市夏季空气调节室外计算湿球温度。 钟硷夸分刘秃任妒愤涤锋迭息期农簧韦蝉歧鉴兴亡棍惭帜茨指卸坷材吨崩疲劳计算与吊车梁设计疲劳计算与吊车梁设计 解： （1）吊车荷载的计算 1）吊车竖向轮压 2）横向水平荷载（每一吊车轮处的集中力） a.由吊车的小车的运行机构在启动或者制动时引起的惯性力t b.由吊车摆动引起的横向水平力h 本题h>t，除计算吊车制动梁结构的水平挠度时，横向水平荷载标准值应取tk， 在验算强度、稳定性时应取h 按大连起重机器厂1984年产品样本，查得上述桥式吊车的最大 轮压标准值pk=30.7t，横行小车重量q1=26.4t．吊车的轮 距如图10.10所示。 表2-1 烧结普通砖尺寸允许偏差（mm 表 2--- 2 烧结普通砖外观质量要求（ mm ） 项目 优等品 一等品 合格品 两条面高度差不大于 2 3 5 弯曲不大于 2 5 5 杂质凸出高度不大于 2 3 5 缺棱掉角的三个破坏尺寸不 得同时大于 5 20 30 裂纹长度不大于 a ．大面上宽度方向及其延伸 至条面的长度 30 60 80 ｂ．大面上长度方向及其延 伸至顶面的长度或条顶面上 水平裂纹的长度 50 80 100 完整面不得少于 一条面和 一顶面 一条面和 一顶面 — 颜色 基本一致 — — （3）强度 烧结普通砖按抗压强度分为五个等级：mu30、mu25、mu20、mu15、mu10 强度等级的评定方法与步骤： 1 测定10块砖样的抗压强值 2 计算10块砖样抗压强度的平均值 3 计算10块砖样的抗压强度标准差s，精确到 0.01mpa: 4 计算变异系数 ，精确到0.01： 5 若变异系数 0.21，则首先计算强度的标准值 6）若变异系数 0.21，则根据强度的平均值 以及单块砖样的最小抗压强度值 查表2.3判断强度等级。

2Comparison of solar radiant intensities per hour of Harbin in February( W/ m2)对比项朝向当地太阳时8910111213141516原表值计算值水平面98。 096  523123434434641741844344341741834434623123498。 096。 54 确定各地各月 典型日 大气透明 度P 值和 C 值 根据前文的分析, 不同地区不同时刻的大气状况对于当地该时刻太阳辐射的影响是不同的,所以在离散太阳辐射日总量的计算公式中应考虑到大气透明度 P 值和计算散射辐射时使用的 C值。 在暖通空调设计计算中, 计算冬季供暖热负荷时设计负荷只需要满足多年供暖的平均状况, 即采用不保证天数的方式。 因此, 只提供各地区多年大气状况的平均值就可以满足要求。应用式( 1) 、 ( 2) , 可以得到各月典型日 水平面上的太阳散射辐射日 总量和直射辐射日 总量的计算公式为It, d= &日落i= 日出IDNsin = &日落i= 日出I0P1sin sin 。(11)It, S = &式中: It, S为各月典型日 水平面上的太阳散射辐射日总量( W/) ; It, d 为各月 典型日 水平面上的太阳直射辐射日总量( W/) 。