Инсоля́ция (от лат. in — «внутрь» + sōl — «солнце») — облучение поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией), поток солнечной радиации на поверхность; облучение поверхности или пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент центр солнечного диска.
Этот термин используется в основном в гигиене, архитектуре и строительной светотехнике. Различают астрономическую, вероятную и фактическую инсоляцию.
Астрономическая инсоляция определяется вращениями Земли вокруг Солнца и собственной оси, наклонённой под углом 23,5° к эклиптике [1] . Земному наблюдателю она представляется гармоническим колебанием положения солнечной параллели относительно небесного экватора с периодом в 365 суток и угловым фазовым смещением (склонением Солнца).
Вероятная инсоляция зависит от состояния атмосферы и облачного покрова. Продолжительность вероятной инсоляции на территории Российской Федерации составляет около 50 % продолжительности астрономической инсоляции и определяется, в основном, высотой стояния Солнца.
Фактическая инсоляция всегда отличается от вероятной и может быть определена лишь натурными наблюдениями. Фактическая инсоляция зависит от ориентации и конфигурации застройки, оконных проёмов, положения расчётного помещения, балконов и лоджий.
Нормирование и расчёт инсоляции являются сейчас, пожалуй, наиболее острой светотехнической, экономической и социально-правовой проблемой. С переходом землепользования и строительства на рыночную основу требования норм инсоляции жилищ стали одним из главных факторов, сдерживающим стремления инвесторов, владельцев и арендаторов земельных участков к переуплотнению городской застройки с целью получения максимальной прибыли.
Методы расчёта инсоляции [ править | править код ]
Различают геометрические (пространственно-временные) и энергетические методы расчета инсоляции.
Геометрические методы отвечают на вопросы: куда, с какого направления и какой площади сечения, в какое время дня и года и на протяжении какого времени поступает (или не поступает) поток солнечных лучей.
Энергетические методы определяют плотность потока, создаваемую им облучённость и экспозицию в лучистых или эффективных (световых, эритемных, бактерицидных и др.) единицах измерения.
Разработка методов, не выходящих за рамки классических разделов математики и физики, в основном была завершена в 70-х гг. XX столетия. В настоящее время созданы алгоритмы и компьютерные программы, позволяющие рассчитывать любые характеристики инсоляции и вызываемых ею фотохимических и биологических эффектов.
Солнечная инсоляция – это величина, определяющая количество облучения поверхности пучком солнечных лучей (даже отраженных или рассеянных облаками). Поверхностью может быть что угодно, в том числе и солнечная батарея, которая преобразует энергию солнца в электрическую энергию. И вот насколько эффективна будет ваша природная электростанция и определяет параметр солнечной инсоляции. Измеряется инсоляция в кВт*ч/м2, то есть количество энергии солнца, полученное одним квадратным метром поверхности в течении одного часа. Естественно полученные метрики рассчитаны для идеальных условий: полное отсутствие облачности и падение солнечных лучей на поверхность под прямым углом (перпендикулярно).
Довольно часто люди полагают, что если солнце встает в 6 утра и садится в 7 вечера, то дневную выработку солнечной панели нужно считать как произведение ее мощности на 13 часов пока светило солнце. Это в корне неправильно, ведь существует облачность, но главное солнце двигается по небосклону отбрасывая лучи на поверхность земли под разными углами. Да, безусловно, вы можете использовать специальные трекеры, которые будут поворачивать вашу солнечную батарею в сторону солнца, но это дорого и редко экономически оправдано. Трекеры применяются, когда необходимо увеличить мощность на единицу площади.
Откуда берутся данные солнечной активности
Изучением солнечной активности во всех регионах нашей планеты занимается Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Круглосуточно спутники следят за деятельностью солнца и заносят полученную информацию в таблицы. В расчетах учитываются данные последних 25 лет. Пример такой таблицы для Санкт-Петербурга (59.944, 30.323) вы можете увидеть по ссылке https://eosweb.larc.nasa.gov/ . Данная организация относится к федеральному правительству США и, к сожалению, сайт их доступен только на английском языке.
Нет необходимости расшифровывать все значения и коэффициенты в таблице, ведь нас интересуют всего два – это собственно само значение солнечной инсоляции в определенные месяцы (OPT) и значение оптимального угла наклона солнечной панели (OPT ANG).
Зная значение инсоляции мы можем рассчитать приблизительную выработку нашей солнечной электростанции в данном регионе в конкретный месяц или в среднем в год.
Расчет выработки солнечной электростанции на основе значений инсоляции
Допустим имеем в Санкт-Петербурге сетевую солнечную электростанцию мощностью 5 кВт и хотим посчитать ее выработку в июне. Солнечные модули установлены на оптимальный угол.
5 кВт * 5,76 кВт*ч/м 2 * 30 дней = 864 кВт*ч
* Формула упрощенная, поэтому расчетные единицы измерения в формуле не совпадут с ответом. Это исправляется введением в формулу параметров солнечной электростанции и перевода дней в часы.
Но в январе эта же электростанция сгенерирует всего 5*1,13*30=169,5 кВт*ч, поэтому Питере солнечные батареи активно используются только в летние периоды.
За год же, подобная солнечная электростанция сможет получить 5*3,4*365=6205 кВт или 6,2 МВт чистой электроэнергии. Выгодно? Решать вам, ведь срок жизни сетевой электростанции более 50 лет, а тарифы на промышленное электричество растут каждый год не менее чем на 10%.
Что такое солнечная инсоляция?
Солнечная инсоляция — это количество электромагнитной энергии или солнечного излучения, которое воздействует на поверхность земли. Это количественное измерение солнечного света.
Почему полезно знать уровень солнечной инсоляции?
Зная уровень инсоляции в конкретном регионе можно определить размер требуемого солнечного коллектора. Чем ниже уровень, тем больше солнечный коллектор требуется. Если вы знаете уровень солнечной инсоляции, вы сможете точно рассчитать размер коллектора и выходную мощность.
В каких единицах измеряется уровень инсоляции?
Уровень инсоляция, как правило, измеряется в кВтч/м2/сутки. Это то количество солнечной энергии, которое воздействует на квадратный метр поверхности Земли в течение одного дня. Значение усредняется для учета различных длин дня и может быть выражено в нескольких универсальных единицах, которые используются во всем мире.
Конвертация единиц измерения от площади поверхности:
1 кВтч/м2/сутки = 317,1 = БТУ/фт2/сутки = 3.6МДж/м2/сутки
Конвертация еде ниц энергии:
1 кВтч = 3412 ВТУ = 3.6МД = 859.8 ккал
Является ли уровень инсоляции в моем регионе низкий (средним, высоким)?
Следующая шкала является основным руководством по уровню инсоляции. В то время как значение = 5 является не очень высоким в летний период, оно считается очень высоким в качестве среднегодового значения и наблюдается в центральной Австралии — жарком, солнечном месте с уровнем годичной инсоляции в среднем 5,89.
В качестве точек сравнения, мы предоставили два пограничных примера:
Центральная Австралия = 5,89 кВтч/м2/сутки — очень высокая
Хельсинки, Финляндия = 2,41 кВтч/м2/сутки — очень низкая инсоляция
