Экологическая климатология и климатические ресурсы (стр. 15 )

Da = D	[(	Q - D	)	cos q	+ ( 1 -	Q - D	cos2	a	] ,
E0	cos z	E0	2

где E0 — внеатмосферная радиация, или солнечная постоянная; S — часовая сумма прямой солнечной радиации, поступающей на перпендикулярную лучу поверхность; q — угол падения прямого солнечного излучения; a — угол наклона поверхности к горизонту; D и Q — часовые суммы соответственно рассеянной и суммарной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность; z — зенит­ный угол солнца; А — среднее месячное альбедо (содержится в атласе солнечного климата); tt и t2 — время захода и восхода солнца соответственно.

Подставляя в формулу различные значения a, получают количество суммар­ной радиации при различных приемниках. В формуле (1) учтено угловое распре­деление рассеянной радиации по модели Дж. Хея. В данной модели рассматрива­ется рассеянная радиация из околосолнечной и однородной диффузной, посту­пающей от остальной части небосвода. Отраженная радиация может считаться изотропной.

Оценка эффективности работы различных СЭУ выполняется по данным о количестве вырабатываемой энергии.

Количество энергии, вырабатываемое поверхностью, наклоненной под уг­лом, равным широте места, для фотогенератора рассчитывается по следующей формуле

Wф = Wch0 [1 + b( T0 – Tф)] (1 + g ln	E	) , (2)
E0

где h0 — коэффициент полезного действия (КПД) фотоэлектрического генера­тора, определенный при стандартных условиях (спектр атмосферной массы, равной 1,5, облученность Е0 = 1000 Вт/м2, температура фотопреобразователей Т0 = 40 °С); b — коэффициент, учитывающий влияние на КПД фотогенератора отклонения рабочей равновесной температуры фотопреобразователей от стан­дартной; g — коэффициент, учитывающий влияние на КПД фотогенератора отклонения облученности поверхности фотогенератора от стандартной; Тф = Тв + a Е / Е0 — расчетная для данного месяца температура фотопреобразователей; Тв - температура воздуха; Е = Wc / tдн – 2 – расчетная для данного месяца облученность поверхности фотогенератора; Wc — средняя суточная сумма суммарной радиации, поступающая на поверхность фотогенератора с задан­ным углом наклона; tдн — средняя для данного месяца продолжительность дня; a — коэффициент, учитывающий нагрев фотопреобразователей солнечной энер­гией.

Для фотоэлектрических модулей наземного применения, выпускаемых оте­чественной промышленностью, могут быть приняты следующие типовые значе­ния коэффициентов: a= 25 °С, b = 0,005 (оС)-1, g = 0,07; КПД преобразователя можно принять равным 10 %.

Для плоского солнечного коллектора

Wк = K1A1[Qa K2 – K3 B( 18 – N )] , (3)

где А1 — площадь коллектора, м2; К1 — коэффициент отвода тепла, Вт; Qa - средний приход суммарной радиации на наклонную поверхность за рассматри­ваемый период (сутки, месяц, год), Вт/м2; К2 = ta — оптический КПД коллекто­ра; t — пропускная способность прозрачных покрытий по отношению к солнеч­ному излучению; a — поглощательная способность пластины конденсатора по отношению к солнечному излучению; К3 - полный коэффициент тепловых потерь; В - продолжительность солнечного сияния за данный период (сутки, месяц, год); Т — средняя температура окружающей среды за данный период (сутки, месяц, год).

Значения коэффициентов, входящих в формулу, могут быть приняты сле­дующие: а1 = 0,62 м2, К1 = 0,94 Вт, К2 = 0,75, К3= 8,0 Вт/(м2 × °С).

Эксплуатация фотоэлектрических установок в зимний период в условиях большого прихода суммарной радиации и низкой температуры воздуха увеличи­вает КПД на 1,5—2,0 %. Их целесообразно использовать в течение всего года на юге Забайкалья и Приморского края и зимой в Якутии и на Сахалине.

Плоские солнечные коллекторы с жидким теплоносителем, работающие по одноконтурной схеме с естественной циркуляцией, используются в безморозный период. Их рекомендуется применять в южных районах европейской части России, где теплый период характеризуется большим солнечным потенциалом.

Потенциальные гелиоэнергетические ресурсы определяются по формуле (1) для каждых суток месяца (или средних суток месяца при менее точных расчетах), а затем полученные значения суммируются для месяцев и года в целом. Так же как и потенциальные ветроресурсы, они не позволяют судить о реальной выработке энергии. Для оценки технических ресурсов следует выполнить расче­ты по формулам (2) и (3), которые дают суточную выработку энергии. На ее основе определяются сначала месячные, а потом годовые суммы вырабатываемой энергии.

В „Атласах ветрового и солнечного климатов России" приведена годовая вы­работка энергии как поверхностью фотогенератора, так и плоского солнечного коллектора, наклоненных под углом, равным широте места. При углах наклона приемников на одной широте годовая выработка энергии на территории России составляет у фотогенератора от 80 до 200 кВт × ч/м2, у плоского коллектора — от 200 до 900 кВт × ч/м2.

Следует отметить, что конкурировать с ТЭС или АЭС солнечные энергетиче­ские станции (СЭС) могут лишь в том случае, если солнечное сияние наблюдается не менее 2000 ч в год, а солнечная радиация составляет 600—800 Вт/м2. Такие условия имеют место в Астрахани, Волгограде, Ростовской областях, в Ставропольском крае, на Северном Кавказе, в районе Сочи. При размещении СЭС следует выбирать пункты с мини­мальной повторяемостью облачной погоды.

3.7 Долговечности зданий климатические ресурсы.

Климатические ресурсы долговечности зданий — климатический потенциал для обеспечения, как выбора строительных материалов, так и минимального износа объектов с учетом местных климатических условий и их воздействий.

В процессе эксплуатации каждое здание подвергается внешним воздействи­ям, которые принимаются во внимание в проектах путем подбора материалов и конструкций, защиты их специальными покрытиями и т. д. Эксплуатационные затраты на здание в процессе его службы в 2—3 раза превышают расходы на его строительство. Поэтому приобретают особую актуальность вопросы безремонтной эксплуатации, т. е. выбора конструкции, не требующей капитального ремонта.

Существенное влияние на строительные материалы оказывают климатиче­ские факторы, с которыми связано увлажнение поверхности материалов, ее перегрев и переохлаждение, резкие перепады температуры и т. д.

Среди климатических факторов, влияющих на здания и сооружения, важную роль играет степень увлажнения наружной поверхности вертикальных ограж­дающих конструкций. Увлажнение стен отрицательно сказывается как на тепло­техническом режиме здания, так и на его долговечности. Наибольшее влияние на прочность здания оказывают частота и интенсивность промачивания стыков плит в стенах здания. Замерзая и расширяясь, влага, попавшая в стыки, посте­пенно нарушает целостность и герметичность стен. Поэтому необходимо прове­дение ряда дренажных мероприятий (закрытые стыки, козырьки над входными дверями и др.). Увлажнение поверхности материала происходит при образовании на ней адсорбционной пленки, возникающей при конденсации водяного пара, содержащегося в воздухе, и образовании фазовой пленки воды при наличии росы, тумана, дождя. Для определения скорости разрушения материала необхо­димо знать среднюю годовую продолжительность существования той и другой пленки и, следовательно, повторяемость и продолжительность туманов, росы и осадков. Специализированным показателем климатических ресурсов, связанных с промачиванием стен, служит также количество жидких осадков, попадающих на вертикальную поверхность („косые дожди").

Специализированные показатели климатических ресурсов, связанных со смачиванием стен зданий, и диапазон их изменения по территории России приведены в табл. 52.

Месячное количество осадков, попадающих на вертикальную поверхность, определяется по формуле

h = HU/Vp,

где Н — месячная сумма осадков, выпадающих на горизонтальную поверхность; U - скорость ветра при дожде; Vp — средняя скорость равновесного падения капель.

Таблица 52

Диапазон изменения по территории РФ специализированных показателей климатических ресурсов, связанных со смачиванием стен зданий

Показатель	Единица измерения	Минимум	Максимум
Средняя продолжительность тумана	ч	37	2042
Средняя продолжительность росы	»	54	1184
Средняя продолжительность осадков 20 % - и обеспеченности	ч/мес	450—500
Количество жидких осадков, попадающих на вертикальную поверхность	мм	158	974

Средняя месячная скорость ветра при дожде может быть рассчитана умноже­нием средней месячной скорости ветра на коэффициент a, приведенный в табл. 53. Этот коэффициент получен исходя из числа дней с осадками в данном месяце и вида осадков.

Таблица 53

Значения коэффициента a для определения скорости ветра во время осадков

Число дней с осад­ками в месяце	Жидкие осадки	Твердые и сме­шанные осадки	Число дней с осад­ками в месяце	Жидкие осадки	Твердые и сме­шанные осадки
1	1,52	1,45	16	1,14	1,18
2	1,40	1,40	17	1,14	1,17
3	1,34	1,37	18	1,13	1,16
4	1,30	1,34	19	1,13	1,15
5	1,28	1,32	20	1,12	1,14
6	1,25	1,30	21	1,12	1,13
7	1,23	1,29	22	1,12	1,12
8	1,22	1,27	23	1,11	1,12
9	1,20	1,25	24	1,11	1,11
10	1,19	1,24	25	1,11	1,10
11	1,18	1,23	26	1,10	1,09
12	1,17	1,22	27	1,10	1,09
13	1,16	1,21	28	1,10	1,08
14	1,15	1,20	29	1,10	1,08
15	1,15	1,19	30	1,09	1,08

Скорость равновесного падения капель зависит от интенсивности дождя. Ее значения снимаются с графика (см. рисунок 8).