辐射数据缺失时TMY与逐时值生成方法分析

为解决太阳辐射数据缺失导致无法准确地进行建筑能耗模拟、建筑节能等相关分析,以西安市为例,研究太阳辐射数据缺失时典型气象年(TMY)挑选与逐时辐射预测。首先,通过相关性分析得出容易获取的日照时数与太阳辐射相关性最高,因此在传统Sandia方法的基础上采用日照时数替代辐射的方法挑选TMY,并对挑选结果进行参数对比分析,验证了新参数挑选出TMY的准确性。其次,通过主要太阳辐射影响参数对比,选择合理的预测输入参数,选用处理泛化问题能力较强的神经网络及其优化算法进行逐时辐射预测研究,并将得到的结果与统计模型和观测数据进行对比分析。最后,参照中国建筑节能设计标准建立办公建筑模型,并利用本研究提出的方法得出的气象数据进行建筑能耗模拟验证,分别分析了建筑采暖与制冷能耗的变化情况。结果表明,提出的TMY挑选方法可以很好地解决辐射数据缺失地区挑选TMY的难题,神经网络算法可以对逐时辐射数据进行较精准的预测,为辐射数据缺失研究建筑节能提供新思路。     

基于气候突变年的太阳辐射模型统计时长选取方法

建立太阳辐射模型,通过气象参数估算太阳辐射是完善太阳辐射数据的重要途径.建模数据统计时长的选取影响辐射模型系数,进而影响其估算误差.为选择适当的数据统计时长,减小辐射模型估算误差,本文提出一种借助气候突变年选取建模数据统计时长的方法.以我国90个台站超过25年的气象和辐射数据记录为例,选择与太阳辐射相关性较强的日照时数、温度和湿度3个气象要素分别进行突变检验,使用变差系数法确定气候突变年.选取观测数据超过25年的统计时长和突变年之后的统计时长分别建立日总辐射模型和日散射辐射模型,比较使用不同统计时长建立的模型估算误差.误差结果显示,以气候突变年为时间节点,选择其后的数据记录年份作为建模统计时长可以使辐射模型的均方根误差百分率降低2%以上,证明借助气候突变年选取辐射模型建模时长的方法可以有效降低模型估算误差.该方法可为辐射模型统计时长的选取提供依据.     

太阳辐射直散分离模型比较研究—以北京地区为例

在建筑能耗模拟与太阳能建筑系统设计中,逐时的太阳直射和散射气象数据是最重要的基本参数。由于中国辐射观测数据的缺失,逐时直射和散射数据很难获得。很多学者对此进行了研究,提出了数十种直散分离模型。采用北京地区2009年—2011年3年太阳总辐射和散射实测数据,选取Erbs模型、Orglill模型、清华大学随机气象模型、宇田川光弘模型、张晴原模型5个代表性的直散分离模型进行计算验证,分析比较了实测数据和计算数据之间的相关系数R、均方根误差RMSE和相对误差RE,得出晴空指数Kt可以作为最主要的影响因子,Erbs模型预测散射的准确率最高,其次为张晴原模型和Orglill and Hollands模型。     

建筑能耗分析用逐日随机气象模型

针对建筑能耗分析所需气象数据的特点，应用时间序列分析方法对北京市十年六项气象参数（温度日均值，温度日较差，水蒸气分压力日均值，水蒸气发压力日较差，太阳总辐射和太阳直接辐射）建立了六维疏系数混合回归随机气象模型。为使用于建模的数学满足平稳性要求，在建模前对原始气象数据进行了平稳性变换。建模时用近似BIC准则挑顺归变元和确定模型阶数。模型建立后首选通过了白噪声检验，可用于预报和模拟。将用此模型是出的模拟值与实测气象数据进行的分析对比表明，模拟数据不仅很好地反映了气象随机过程的数量大小和分布特征，而且很好地反映了各气象参数自身和相互间的相关关系。因此，模型可实际用于建筑能耗分析，空调系统负荷计算，运用管理及动脉控制。     

用太阳辐射转化法计算室外照度值

针对中国光气候数据资料不足、太阳辐射数据丰富以及资金有限的现状,在分析多种光气候数据采集方法的基础上,选用太阳辐射转化法获得光气候数据。引入发光功效的概念作为室外照度值和太阳辐射量转化的基本关系,并分析对比了已有的发光功效模型,运用天空晴朗指数,以重庆1991-1992年的实测数据为基础进行拟合,建立了总发光功效模型和散射发光功效模型。选用重庆1993年的实测数据对该模型进行了验证,得到了高于其他模型的计算精度。为了验证该模型在中国其他城市的适用性,对中国32个城市的年平均总照度值的计算值和实测值进行了对比,结果证明该转化模型能够满足采光设计的需要。运用这种方法只要输入某地某时刻的太阳辐射数据就可以计算出当地该时刻的室外总照度值和散射照度值,可以大大丰富中国各个城市的光气候数据。最后论文给出了该模型用于室外照度值计算的应用方法。     

森林冠层BRF分布模拟

森林的组成、结构及其动态变化一直是林业遥感研究的一个热点,森林冠层结构对太阳辐射能量分布以及植被冠层的生物物理参数有非常重要的影响.针对计算机模拟模型难以用于大尺度的森林场景模拟和森林参数反演等问题,基于针叶枝简化的方法,分析了利用辐射度模型(RGM)进行森林冠反射特性研究,将森林生长模型(ZELIG)和L-系统结合进...     

混合气体谱带模型的修正

针对目前气体辐射特性计算模型存在的不完善因素，本文通过考虑滤长、温度总压以气体成份对总辐射特性的影响，提出了用谱线增宽程度和指数宽带参数对现有的混合气体谱带模型进行修正。并从两个方面对模型的正确性进行了验证。结果表明，本模型的计算结果与实验数据吻合良好。     

太阳辐射强度模型的建立及验证

通过建立太阳辐射的数学模型,推导出了任意角度采光面的太阳直射辐射和散射辐射计算公式.此外还讨论了云层对太阳辐射强度的影响,得到云遮修正系数,使非晴天的太阳辐射强度计算成为可能.通过实验验证,所采用的太阳辐射强度计算模型是较为准确的.     

苏州地区冬季太阳辐射特性研究

通过利用PC-2A型环境辐射监测仪对苏州地区冬季太阳辐射的情况进行实时监测,通过对实验数据的分析,得出了苏州地区冬季太阳辐射强度的变化规律以及温度、湿度的变化规律,为太阳能的热利用仪器的设计与运行提供了必要的数据参考。     

太阳辐射作用下钢筒仓结构温度场分析研究

研究了大直径落地式平底钢筒仓在太阳辐射下仓壁的温度场.太阳辐射计算理论基于ASHRAE辐射模型和瞬态热传导有限元理论.通过ANSYS-APDL语言编写程序,以某实际工程钢筒仓为算例,计算出太阳辐射下仓壁的温度场分布.最后进行参数分析,研究了不同壁厚、太阳辐射吸收系数及季节对仓壁温度场分布的影响规律.     

太阳能固体吸附式制冷系统吸附床内单元管传热传质分析

为缩短太阳能固体吸附式制冷系统的制冷周期,提出一种太阳能固体吸附式连续制冷系统.针对具体的吸附床,建立了吸附床内单元管传热传质的数学模型,并运用多孔介质传热传质的理论分析了吸附床内单元管的传热传质的计算方法,列出了控制方程组和初始、边界条件.给出控制方程组的有限差分解法,为吸附床的优化设计奠定了理论基础.     

百叶外遮阳太阳散射辐射计算模型及程序实现

窗户外部的遮阳系统可以减少进入室内的太阳辐射得热量。目前,在计算遮阳系统对太阳辐射的遮挡作用时,仅仅从几何角度上考虑遮阳构件对直射辐射的减少作用,没有考虑对散射辐射的影响,但在实际中,遮阳构件的存在,对散射辐射的影响不能忽略,特别是对于百叶类型的遮阳构造,由于其布置较为紧密,对直射辐射遮挡较多,进入室内的太阳辐射主要为散射辐射,因此建立详细的散射辐射计算模型。可以正确反映和评估其遮阳效果,并为计算遮阳构件对建筑能耗的影响提供基础。通过分析散射辐射入射到百叶遮阳板上的光学特性,建立用于计算太阳散射辐射透过和反射的数学模型,并根据该模型得到用于计算机编程的算法。该模型和算法可以应用于不同的百叶遮阳系统,为建筑能耗模拟中考虑百叶遮阳板对空调能耗的影响提供理论基础。     

太阳能烟囱自然通风的一维稳态模型

太阳能烟囱是一种利用太阳能加热来强化自然通风的技术。在前人简化模型的基础上,考虑了玻璃盖板和集热墙的导热热阻的影响,建立了一个修正的太阳能烟囱自然通风的一维稳态数学模型。并利用此模型,对太阳能烟囱内的空气平均温度、集热墙温度、空气流量以及集热效率等进行了模拟计算和讨论。模型计算结果与相关实验数据及前人的简化模型进行了对比,验证了修正模型的可靠性,并表明修正模型能够提高模型预测结果的准确度。     

太阳电池工程简化模型参数确定及模型应用

针对现有文献中太阳电池工程简化模型的模型系数值不适用于当今光伏组件的问题,提出简单的仅需利用光伏组件出厂数据的模型系数确定方法.系数b通过拟合25℃下不同辐照度对应的开路电压数据得到,系数a和c分别取短路电流和开路电压的温度系数.不同厂家生产的光伏组件系数b不同,同一厂家生产的不同型号的光伏组件系数b可以取相同值.综合改进后的太阳电池工程简化模型、分段函数形式的太阳电池温度模型和考虑安装条件的入射光强度模型,开展光伏组件电气输出特性的动态仿真.当组件倾角小于最佳倾角时,角度变化对最大输出功率的影响很小;当倾角大于最佳倾角时,角度变化对最大输出功率的影响较大,影响程度随着角度的增大而增大.     

硅太阳电池数学模型的简化

为了方便太阳能光伏系统的设计与优化,选择合适的太阳能电池的工程数学模型是十分关键的.在理论模型的基础上,提出了一种方便实用的简化硅太阳能电池的数学模型,并得出了最大功率点的计算公式.     

中国太阳总辐射的日照类估算模型

对Angstr m-Prescott型日总太阳辐射月均值估算公式进行了修正,根据国内69个气象台站的太阳辐射和日照资料对修正公式中的系数进行了拟合,给出了适合国内不同地区使用的统一公式,经过误差分析,所得到的统一估算公式可满足实际工程应用的要求;并利用得到的公式对国内太阳能辐射资源的分布进行了分析.本文的研究结果为不同地区合理利用太阳能提供理论依据.     

太阳能热泵机组内蒸发器的模型与仿真研究

对太阳能热泵机组内蒸发器稳态分布参数模型进行仿真算法设计,以压缩机进、出口压力值、蒸发器冷冻水的入口温度、蒸发温度、蒸发器内水流量以及蒸发器简化模型计算出的蒸发器吸热量计算值作为输入参数,建立了基于神经网络的蒸发器优化模型.通过太阳能热泵系统实测数据学习而形成的蒸发器优化模型明显提高了仿真的速度及精度,运用该模型能够降低太阳能热泵系统的研究成本和缩短其设计周期.     

太阳能热泵供热水系统的数学模型

建立了串联式水－水太阳能热泵能及空气－水太阳能热泵加热水过程的数学模型，加热水过程为一变工况过程，各瞬时参数将由于水温的增加而不断变化，应用该模型，可救得所需的各瞬时运行参数以及过程总得热量，总耗功量等，对实验过程具有指导作用，并可利用该程序预测太阳能热泵的可行性及节能性，本文还列举了一个计算实例及误差分析。     

基于数学模型的太阳能小屋优化设计

根据山西大同市气象数据、太阳能辐射强度,结合太阳能所具有的连续性、均匀性、极大性等相关特点,利用非线性规划模型得到小屋每面的最佳光伏电池,再利用太阳能光伏阵列得到太阳能电板与逆变器的搭配方案,进一步利用最佳倾角模型得到太阳能电板的最佳倾角,从而得到优化处理的太阳能小屋。     

太阳能干燥装置的数学模型

在质量和能量守恒的基础上，对液体干燥剂制冷和除湿能力储存环节进行了分析，建立了描述太阳能干燥装置的数学模型，对CaCl2和LiCl等典型液体干燥剂的分析表明，理想情况下，二者的储能密度可达1000MJ/m^3和1400MJ/m^3，远大于水和冰的储能密度，并分析得出液体干燥剂储能密度随溶液浓度变化的关系，以及影响其储能密度的其它因素．