Накопичення світовим співтовариством сонячної енергії і затененность теплиці город

Кути падіння сонячних променів і інтенсивність випромінювання

Висота сонця істотно впливає на прихід сонячної радіації. Коли кут падіння сонячних променів малий, то промені повинні проходити шлях крізь товщу атмосфери. Сонячне випромінювання частково поглинається, частина променів відбивається від частинок, зважених в повітрі, і досягає земної поверхні у вигляді розсіяного випромінювання.

Висота сонця безперервно змінюється в міру переходу від зими до літа, як і при "зміні діб. Найбільше значення цей кут досягає в 12 год 00 хв (сонячний час). Прийнято говорити, що в цей момент часу сонце знаходиться в зеніті. Опівдні інтенсивність випромінювання також досягає максимального значення. Мінімальні значення інтенсивності випромінювання досягаються вранці і ввечері, коли сонце розташоване низько над горизонтом, а також взимку. Правда, взимку на землю падає трохи більше прямого сонячного світла. Це обумовлено тим, що абсолютна вологість зимового повітря нижче і тому він менше поглинає сонячне випромінювання.

Сонце сходить о 6 год 00 хв на сході і незначно висвітлює східну фасадну стіну (тільки у вигляді випромінювання, відбитого атмосферою). Зі збільшенням кута падіння сонячних променів швидко зростає інтенсивність сонячної радіації, що падає на поверхню фасадної стіни. Приблизно о 8 год інтенсивність сонячної радіації становить вже близько 500 Вт / м², а максимального значення, рівного приблизно 700 Вт / м², вона досягає на південній фасадній стіні будівлі трохи раніше полудня.

При обертанні земної кулі навколо своєї осі за одну добу, т. Е. При видимому русі сонця навколо земної кулі, змінюється кут падіння сонячних променів не тільки у вертикальному, а й в горизонтальному напрямку. Цей кут в горизонтальній площині називається азимутним кутом. Він показує, на скільки градусів кут падіння сонячних променів відхиляється від північного напрямку, якщо повне коло становить 360 °. Вертикальний і горизонтальний кути пов'язані між собою так, що при зміні пір року завжди два рази в рік кут висоти розташування сонця на небосхилі виявляється однаковим при одних і тих же значеннях азимутального кута.

Траєкторії Сонця при його видимому русі навколо земної кулі взимку і влітку в дні весняного і осіннього рівнодення. Проектуючи ці траєкторії на горизонтальну площину, отримують площинне зображення, за допомогою якого забезпечується можливість точно описати положення сонця на небосхилі, якщо дивитися з якоїсь певної точки на земній кулі. Така карта сонячної траєкторії називається сонячної діаграмою або просто сонячної картою. Оскільки траєкторія сонця змінюється при переміщенні з півдня (від екватора) на північ, то для кожної широти існує своя характерна сонячна карта.

Відображення сонячного випромінювання від поверхні землі

Взимку на вертикальні поверхні, наприклад, на фасадні стіни будівель, може відбиватися від земної поверхні значну кількість додаткового сонячного випромінювання. Із загальної кількості сонячної енергії, що падає на горизонтальну поверхню землі, до 50-80% в залежності від чистоти снігу відбивається від снігового покриву. Нерівна поверхня землі, що залишилася під сніговим покривом рослинність і т. Д. Розсіюють велику частину сонячного випромінювання. Це означає, що тільки приблизно половина випромінювання, що падає на горизонтальну поверхню, відбивається і потрапляє на поверхню фасадної стіни. Можна обчислити, що в результаті відображення зростає ймовірність використання сонячного випромінювання приблизно на 25%. Такий виграш має істотне значення, особливо на початку весни, коли кут висоти розташування сонця на небосхилі швидко збільшується і відповідно на поверхню землі буде падати і відбиватися від неї більшу кількість сонячних променів.

Сніг є природною теплоізоляцією; 30 см снігу відповідає шару мінеральної вати товщиною 5 см. Навесні сніг тане спочатку з південної сторони, і тому зростає площа поверхні, через яку сонячне світло проникає в теплицю (якщо відтає паморозь на склі).

Колишній директор Науково-дослідного інституту метеорології професор Россі розробив цікавий варіант будівництва теплиці в Лапландії. У цьому рішенні оптимально використані кліматичні умови Лапландії як щодо накопичення сонячної енергії (на опалення), так і з точки зору захисту теплиці від вітру і тепловтрат.

Південна половина небосхилу

Мал. 42. Вид на південну половину небозводу з теплиці при відсутності перешкод.

Мал. 43. Вид з теплиці на південну половину небозводу.

Навіть в тому випадку, коли частина стін і стелі створюють перешкоду, відкривається 50% південної половини небосхилу.

Для вирощування рослин освітленість є більш важливим фактором, ніж температура, тому шляхом відповідного розміщення і надання форми такої теплиці необхідно гарантувати, щоб сама теплиця і особливо рослини отримали достатню кількість світлової енергії. Сонячні промені повинні проникати крізь 1-2 шари скляного або поліетиленового покриття, тому інтенсивність сонячного світла, що потрапляє в приміщення теплиці, зменшується приблизно на 30%. В навколишньому середовищу також нерідко є будівлі і рослини, які створюють тінь і тим самим зменшують корисну освітленість, створювану сонячним світлом.

Існують дві причини, за якими теплиці не рекомендується зводити повністю з прозорих матеріалів: по-перше, в сонячні дні в такій теплиці може накопичитися дуже багато променевої енергії, в результаті чого температура піднімається там до неприпустимого рівня; по-друге, светопропускающие матеріали відрізняються поганими теплоізоляційними властивостями, в зв'язку з чим можуть виникнути великі тепловтрати.

Для отримання задовільного кінцевого результату необхідно оптимізувати ряд факторів, наприклад орієнтацію теплиці, розмір заскленій площі оболонки теплиці, її форму і тепло-акумулюючі здатність, а також звести до мінімуму затененность теплиці навколишнім середовищем в холодну пору року.

Цей процес досить складний і вимагає допомоги ЕОМ. На основі проведення автоматичної обробки інформації «atk» і обліку практичного досвіду можна сформулювати «правило великого пальця» (т. Е. Краще рішення), згідно з яким площа світло-пропускає покриття теплиці повинна бути такою, щоб відкривалася половина небосхилу.

Якщо теплиця використовується в основному як побутове приміщення, то площа світлопропускаючого покриття можна дещо зменшити. У цьому випадку важливо досягти сприятливого температури, т. Е. Зменшення тепловтрат, так як теплицю прагнуть використовувати восени і навесні вечорами, коли сонце вже за горизонтом. В цьому випадку невеликі ділянки для вирощування рослин можна організувати в добре освещеннних місцях.