Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Promieniowanie słoneczne – podstawowe wiadomości
Niezbędnik instalatora słonecznych systemów grzewczych cz. 2

Promieniowanie słoneczne charakteryzują określone parametry
Promieniowanie słoneczne charakteryzują określone parametry
www.sxc.hu

W artykule przedstawiono podstawowe informacje o promieniowaniu słonecznym oraz jego parametrach, odgrywających zasadniczą rolę w termicznych instalacjach solarnych. Spektrum oraz ilość dostępnego w danej lokalizacji promieniowania słonecznego ma duże znaczenie dla właściwego doboru i badania kolektorów słonecznych.

W słonecznych systemach grzewczych wykorzystuje się proces przekształcania promieniowania słonecznego w ciepło użyteczne. Dla lepszego poznania zasad funkcjonowania kolektorów słonecznych oraz wyjaśnienia właściwego ich doboru pod względem energetycznym pokrótce przedstawiono podstawowe parametry promieniowania.

Przeczytaj także: Uwarunkowania środowiska naturalnego i jego ochrony >>

Światło a promieniowanie

Długość fali świetlnej promieniowania zależy od temperatury jego źródła. Jednym ze znanych urządzeń służących do wytwarzania promieniowania podczerwonego jest gazowy promiennik podczerwieni – jego metalowe płytki żarzą się przy temperaturze ok. 850°C. Innym źródłem promieniowania jest np. lampa halogenowa w rzutniku multimedialnym, która może osiągać temperaturę ok. 1700°C.

Szczególnie interesujące są trzy właściwości wymienionych źródeł promieniowania:

  1. pomiędzy żarem białym (lampa halogenowa) a żarem czerwonym (promiennik podczerwieni) leży obszar światła widzialnego, to jest promieniowania widzialnego,
  2. ciała zarówno o niskiej, jak i wysokiej temperaturze emitują promieniowanie,
  3. siła (intensywność) promieniowania rośnie gwałtownie wraz ze wzrostem tempe­ratury.

Słońce, mające ekstremalnie wysoką temperaturę, jest również źródłem promieniowania. Na rys. 1 porównano różne źródła pod względem długości fal, temperatury i intensywności promieniowania. Zaznaczono krzywe promieniowania słonecznego w obszarze fotosfery (linia ciągła) oraz na orbicie ziemskiej (linia przerywana). To porównanie będzie podstawą do zrozumienia takich pojęć, jak efekt cieplarniany, absorber „normalny” czy „selektywny” w kontekście różnic intensywności promieniowania dla obszaru promieniowania widzialnego i podczerwieni.

Na rys. 2 porównano właściwości źródeł promieniowania, przy czym spektrum promieniowania słonecznego (w skali liniowej) przedstawiono na orbicie ziemskiej.

We wnętrzu Słońca zachodzą reakcje termojądrowe, w trakcie których w procesie syntezy jądra wodoru łączą się w jądra helu. Towarzyszący tym procesom efekt masowy (masa jądra helu jest mniejsza niż masa elementów składowych) w postaci uwalniania się energii rzędu 4 milionów ton na sekundę powoduje ogrzewanie „gazu” we wnętrzu Słońca do temperatury kilku milionów stopni Celsjusza.

Na powierzchni Słońca (fotosfera) temperatura ta wynosi „jedynie” 5770°C. W tym obszarze energia uwalnia się w postaci promieniowania, przy czym jego intensywność sięga 63 MW/m2, dociera ono również do powierzchni naszej planety i tylko dzięki olbrzymim odległościom, sięgającym 150 mln km, możliwe jest istnienie życia na Ziemi (rys. 3).

Aby uzmysłowić Czytelnikom rzeczywiste wymiary, na czerwono dodano informację o proporcjach poszczególnych elementów – przy średnicy Ziemi rzędu 7 cm jej odległość od Słońca powinna na rysunku wynieść 7 m.

Dzięki dużej odległości pomiędzy Ziemią a Słońcem średnia intensywność promieniowania słonecznego na zewnętrznej powierzchni atmosfery ziemskiej zostaje zredukowana do wartości tzw. stałej słonecznej wynoszącej 1,36 kW/m2. W wyniku oddziaływania atmo­sfery ziemskiej maksymalna wartość intensywności promieniowania bezpośredniego na powierzchnię Ziemi redukuje się do wartości ok. 1000 W/m2.

Należy zwrócić uwagę, że nie dochodzi tu do równomiernej redukcji spektrum promieniowania słonecznego, jej wielkość zależy od długości fal promieniowania. Zróżnicowanie stopnia redukcji związane jest ze składem atmosfery. Szczególnie korzystny dla życia ludzkiego jest fakt, że udział promieniowania ultrafioletowego redukowany jest w większym stopniu dzięki warstwie ozonowej atmosfery ziemskiej.

Przeczytaj także: Nowy zawód - technik OZE >>

Warto również zauważyć redukujące oddziaływanie atmosfery w obszarze fal długich promieniowania (podczerwonego), wynikające nie tyle z mniejszej wartości promieniowania, ile z istnienia efektu cieplarnianego. Światło widoczne o małej długości fali odbija się od powierzchni Ziemi lub jest absorbowane.

Absorbowanie oznacza zasysanie, wchłanianie i prowadzi do ocieplania. Z kolei ciało ogrzane emituje ciepło zależne od wartości temperatury, jako promieniowanie o długiej fali. To promieniowanie nie jest w stanie pokonać atmosfery ziemskiej, co powoduje ukształtowanie się temperatury na powierzchni Ziemi na określonym poziomie.

Słońce i Ziemia

Rys. 3 obrazuje podstawowe wielkości orbity ziemskiej oraz Ziemi i Słońca. W trakcie obrotu Ziemi wokół Słońca zaobserwować można dwa zjawiska: kierunek osi Ziemi jest nachylony pod kątem 23,5° do osi obrotu orbity ziemskiej, a ponieważ Ziemia, obracając się wokół własnej osi, w trakcie ruchu naokoło Słońca zachowuje się jak bączek, kierunek osi rotacji Ziemi jest stały przestrzennie i nie zmienia się w trakcie okrążania Słońca.

W efekcie kierunek padania promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi zmienia się w poszczególnych porach roku o wartość ±23,5°. Innymi słowy, różnica dotycząca najwyższego położenia Słońca (w południe) wynosi 47° między 21 grudnia a 21 lipca. Przykładowo dla północnej szerokości geograficznej wynoszącej 51° (np. Warszawa) 21 lipca w południe kąt padania promieniowania słonecznego wynosi w stosunku do horyzontu 62,5°, a 21 grudnia jedynie 15,5°.

Czytaj dalej: Energia słoneczna >>

   29.04.2013

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl