基于GIS的地域性光气候信息系统

地域性的光气候信息是本土化的建筑采光设计的重要基础。本文运用GIS平台,建立了地域性光气候信息系统,输入当地的太阳辐射数据,就可以获得室外照度和天空亮度分布等光气候数据。本文介绍了该系统的工作原理、模块组成、照度模型转化流程和天空亮度模型转化流程等。运用该系统可以大大丰富我国用于采光设计的光气候数据,因而可以大大提高建筑采光设计的准确性和可靠性。     

从水平面总照度到垂直面照度转换系数的探讨

本文拟从重庆地区观测数据入手，提出垂立面照度转换系数，用它与相应条件下水平面总照度相乘可得到同样条件下的各垂立面照度值。     

隧道减光格栅段全天候路面照度计算模型

掌握隧道减光格栅段路面照度分布特征和时变特性是进行减光格栅设计和光环境评价的基础。本文基于太阳辐射理论和CIE亮度分布函数构建了同步考虑太阳直射和天空散射的隧道减光格栅段路面全天候照度计算模型,并通过实测数据验证模型的准确性和有效性。结果表明,该模型可准确预测不同季节和天气条件下减光格栅段路面亮区和暗区照度的时空变化规律,计算结果与实测数据吻合良好(平均偏差百分比<8%)。增加天空元数量可提升本文模型的计算精度,且对路面暗区照度计算值的影响更大。综合考虑精度与计算效率,建议应用本模型时天空划分为12层共247个天空元。     

养老建筑光环境现状及主观评价分析

针对重庆地区养老建筑,通过光环境现状测试及问卷调查,对老年人日常生活空间的窗地面积比、照度、色温、显色指数及主观感受、满意度进行综合调研。结合养老建筑光环境质量标准及老年人心理生理需求,分析当前养老建筑在采光、照明方面存在的问题。结果表明适宜的光环境对满足老年人的视觉性能、身心健康及安全需求具有积极的意义。     

利用光气候数据确定隧道洞外景物亮度的方法

本文旨在隧道洞外景物亮度的现有理论基础上,探讨利用光气候数据将太阳总辐射转化为水平总照度,从而利用转换系数得到不同方向的景物表面照度,再通过典型景物的反射系数确定隧道洞外景物亮度参考值,为隧道入口段照明设计提供依据。     

重庆地区冬季高校教室高照度照明的主观评价

重庆地区冬季日照缺乏,学生情绪会受到相应的影响,从而会导致学习效率下降。教室作为大学生在校学习的重要场所,良好的人工光环境有利于学生的身体健康和学习效率的提高。采用全析因实验法,在色温为4 000 K、5 000 K LED照明与照度为1 000 lx、1 500 lx、2 000 lx、3 000 lx组成的8种光环境下进行教室照明实验。实验共进行14 d,通过志愿者主观评价,结合每天实验日志,探讨不同色温、照度对疲劳程度及视觉舒适度的影响。结果显示:相同色温时,随着照度升高,疲劳程度降低;同一色温照度环境下,时间越长,疲劳程度越高;随着照度的升高,不同色温下光环境满意度临界点不同,4 000 K色温下最适宜照度在1 500～2 000 lx之间,5 000 K色温下最适宜照度在2 000～3 000 lx之间。     

回顾与展望——记重庆地区的天然光和日辐射观测站

该文回顾并介绍了重庆地区天然光和日辐射观测站的建站及工作概况。文中,从建站要求、观测内容、场地建设、仪器设备、数据的处理方法与结果分析等方面进行了总结,并着重介绍了为适应重庆气候特征而自行研制的户外观测设备和观测数据的处理方法,提出了观测数据在科学研究、生产建设和国际学术交流中的应用及其意义,为推动我国天然光利用和太阳能开发的研究工作起到借鉴的作用。     

重庆地区高校教室近窗区天然采光照度调研分析

近窗区作为学生停留时间最长的区域，受天然光影响最大，对于日光资源匮乏的重庆地区，提升近窗区采光质量可提高教室天然光环境质量，有益学生身心健康，提升学习效率。为改善教室近窗区照度条件，优化教室天然光环境质量，基于CIE标准晴天空与CIE标准阴天空条件，对重庆地区高校教室的天然光照度进行实地测量与分析。根据照度测量值与开窗方式、朝向等教室差异指标的分析，南向教室近窗区照度极大，平均为10 000 lx以上，存在眩光问题；北向教室近窗区照度在1 000 lx左右，位于合理范围，应着重针对南向教室进行遮阳处理。对于不同开窗方式的教室，在水平遮阳的基础上，应进行针对性设计。横向侧窗教室应采用横向反射板与格栅遮阳结合的方式；竖条窗教室应增加斜向反射板的使用，增大反射面积。此研究希望为重庆高校教室外窗调光构件设计提供参考。     

毗邻隧道减光棚洞配置技术

毗邻隧道设置减光棚是降低毗邻区段连续光环境变化的重要手段,减轻驾驶者因视觉过渡变化而产生的疲劳感。为了达到更好的减光效益,本文对高速公路毗邻隧道减光棚洞配置方面做了相关研究。采用DIALux仿真软件,分别模拟了毗邻隧道在6月份和12月份全天不同时段的自然光,计算分析了减光棚三种透光配置(顶、中、底部两侧透光)下路面均匀程度,进一步模拟分析了减光棚不同透光率下的照明质量。研究结果得出:三种透光配置中,毗邻隧道减光棚在中部两侧透光时路面均匀度最好,均匀度最高可达0.84;中部两侧透光率在50%～70%时路面平均照度最佳。     

对于天然采光显色能力的探讨(英文)

众所周知，天然光在不同的时间、气候等条件下，其光度和色度都有所差异，其中对光度已进行过许多研究，但对其显色能力还研究不足。为此我们在西安地区对几种天空光源的色度情况作了调查。调查结果表明天空扩散光相关色温与当中无遮挡水平面照度的关系是不显著的。在早晚或阴晦天气下地平面照度在１０００１ｘ以下时，色温较高，可达１３０００ｋ以上，而在白天的其它时间内（照度变化范围在１０００～２００００１ｘ之间），色温的波动范围在４０００～７５００ｋ之间。若取天然光的临界照度为４０００１ｘ，则其色温变化不会越出这个范围。 结果还表明天空扩散光的色温近似地沿着普朗克幅射轨迹散布着。     

基于正态分布特性的太阳日总辐射数据细化

介绍了一种气候学方法计算研究地区太阳日总辐射。利用太阳辐射观测站观测到的数据拟合出代表周边地区的每日太阳辐射量变化趋势,并与该地区太阳日总辐射量相结合,得出每目各整点时刻间的太阳辐射量分布,为研究地区的光伏发电规划奠定基础。美国尤金地区的算例结果验证了本文所提方法的有效性。     

乌鲁木齐地区太阳辐射强度分析

乌鲁木齐地区太阳能资源丰富,对其太阳辐射强度进行分析,通过对太阳赤纬角和高度角的分析以及地面太阳辐射的理论估算,得出太阳能辐射强度的理论数学模型。使用Matlab软件对其太阳能辐射强度进行建模仿真,针对乌鲁木齐地区全年赤纬角变化、不同季节太阳高度角变化、不同日期大气质量的运行结果曲线以及太阳能总辐射强度曲线,与相关部门实测数据进行对比,验证了模型的正确性。该模型的建立对太阳能电站选址提供了一定的理论依据。     

太阳电池组件户外性能测试

为了研究在户外工作条件下太阳电池组件的实际工作性能,在一天过程中的太阳电池组件V-I特性、组件温度、环境温度和太阳辐照度被测试。结果发现:影响太阳电池最大输出功率的主要因素是太阳辐照度;工作温度对电池组件的效率影响较大,同时高的工作温度还会使最大功率电压降低很多;太阳光谱对太阳电池组件的输出性能也有一定的影响,当辐照主要以散射为主时,太阳电池组件有更高的转化效率。     

辽宁省太阳能资源评估及NASA数据适用性分析

根据1981-2012年辽宁省3个辐射站太阳总辐射资料和55个国家气象站日照资料,对辽宁省太阳能资源分布进行了评估,并对比分析了美国国家航空航天局（NASA）太阳总辐射数据在辽宁省的适用性。结果表明：辽宁省太阳总辐射平均年曝辐量为4 950 MJ·m^-2,空间上呈西北多东部少分布,西北部的建平镇太阳总辐射最强（5 421 MJ·m^-2）,东部山区辐射量较小,新宾最小（4 506 MJ·m^-2）。全省绝大部分地区太阳能资源稳定程度为稳定等级,大部分地区最长连续无日照日数小于6天,空间分布总体规律仍然是西北至东南递增。辽西北地区太阳能资源开发利用优势最大。NASA太阳总辐射数据在辽宁地区明显偏大15%左右,直接应用需慎重。     

贵州地区太阳能资源应用潜力分析

根据贵州年总辐射和日照资料,分析了贵州地区太阳能资源的分布特点。其结果表明贵州地区太阳能辐射强度纬度差异较小,辐射主要受地理气候条件的影响较大。从地域分布上看,贵州西部地区太阳能资源较为丰富,具有开展太阳能发电应用的潜力。     

Evaluation of output and unit cost of power generation systems utilizing solar energy under various solar radiation conditions worldwide

Characteristics and economics of three power generation systems which utilize solar energy were investigated and compared for systems located in five different regions. The three systems investigated were a solar thermal system, a solar photovoltaic system, and a CO₂‐capturing hybrid power generation system utilizing solar thermal energy (referred to as the hybrid system) which has been proposed by the authors. The net generated power energy and the net exergetic efficiency of the hybrid system have been estimated to be larger and higher, respectively, than those of the others. Economic evaluation reveals that the unit cost of generated power energy of the solar thermal system changes most widely corresponding to the change in solar radiation condition and that the cost of the hybrid system changes the least. In general, the most economical system has been estimated to be the solar thermal system in a location which is superior in solar condition and to be the hybrid system in a not so good solar condition. The solar photovoltaic system has the possibility of being the most economical if its construction cost is greatly improved, though the hybrid system is still the most economical under considerably worse solar conditions such as in Osaka. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(3): 1–12, 1999     

西昌太阳能资源评估研究

太阳能是地球生命的能源。本文通过调研,第一次在我国对光热发电的西昌太阳能电站的太阳能资源进行了评估。评价了厂址的气候特点和地理环境;根据经验公式计算了厂址太阳总辐射;分析了厂址太阳总辐射、直接辐射、日照时数、日照百分率等的年内变化;提出了光热电站的两个重要参数:直接辐射总量和直接辐射不同量级分布小时数;分析了日照时数的年际变化;指出了西昌太阳能光热电站厂址太阳能资源属太阳总辐射资源很丰富带和太阳能资源稳定程度为较稳定。     

太阳能热发电集热器接收面辐射分布研究

为分析太阳集热器接收面太阳辐射的接收情况, 根据太阳高度角、太阳方位角、晴天模型和集热器进口的几何设计, 采用蒙特卡洛法建立了太阳辐射能束的方向、大小、位置以及抛物反射面镜面反射的关键算法。以西安地区( 纬度) 为例, 分别对夏至、冬至与春分太阳时12 点, 8 点和16 点时进行了计算。结果显示了不同时刻接收面的太阳辐射接收分布情况; 并由面积分求解接收面上的平均辐射强度, 反演了常规设计方法确定的聚光比。研究表明, 该方法可模拟一年中任意时间接收面的太阳辐射情况, 为太阳能热发电系统用集热器辐射分布研究提供了方法。     

在轨单粒子翻转与太阳活动变化的相关性研究

单粒子翻转(SEU)是空间仪器受辐射环境影响而产生的最常见的故障之一,而太阳活动是影响空间仪器所在的空间辐射环境的重要因素,为了分析太阳活动对空间仪器单粒子翻转的影响,总结了第24太阳活动周期中,2010年3月～2015年4月,来自3个不同低轨道面上的48个在轨仪器的单粒子翻转情况与太阳活动变化的关系.通过统计分析单粒子翻转数量随时间的变化规律以及对单粒子翻转与太阳黑子数量变化的相关性分析,发现单粒子翻转与太阳活动呈负相关,在太阳活跃期,单粒子翻转数变化曲线在延迟一段时间后与太阳黑子数变化曲线有较强的相关性.这一发现对空间仪器单粒子翻转的预测有重要参考价值,通过对太阳活动变化的观测评估预测特定时段内仪器在空间环境中的可靠性,从而通过设计应对的抗辐射加固方案来规避空间辐射风险.     

Evaluation of photovoltaic modules considering spectral solar radiation

For the optimum design of photovoltaic power systems, it is very important to estimate their annual maximum amount of output. In general, the annual maximum amount of output has been calculated by using photovoltaic module efficiency under irradiance of 1 kW/m² at AM 1.5 with solar cell temperature of 25°C. Since the spectral distribution of solar radiation changes with weather, season and time, the efficiency of solar cells is not always constant. This paper describes a method evaluating the maximum amount of output in photovoltaic modules, ‘the spectral method,’ by using the measured annual spectral solar radiation and the spectral response of various photovoltaic modules. The calculated values using the spectral method agreed well with the measured values for amorphous silicon photovoltaic modules from March 1991 to February 1992. The spectral method proved most effective for optimum design of amorphous silicon photovoltaic power systems.