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太陽能利用基本知識-太陽常數(shù)
在上一篇文章中，上海太陽能熱水器廠家小編有講過“太陽能到達(dá)地面的太陽輻射”，今天，上海湘宸節(jié)能技術(shù)有限公司小編我再給大家分享一篇“太陽能利用基本知識-太陽常數(shù)”。太陽輻射可看成是一個(gè)表面平均溫度為6000℃的黑體輻射。根據(jù)斯蒂芬-玻耳茲曼定 律可以算出雖然太陽表面所發(fā)射的能量密度相當(dāng)大，但地面上接收到的太陽輻照度比太陽 發(fā)射的能童密度小得多，日-地距離是影響因素之一。
為了討論日-地距離與到達(dá)地面上的太陽輻照度的關(guān)系，先討論一個(gè)特殊位置上的太 陽輻照度，它是計(jì)算投射到地面上的太陽輻照度的依據(jù)，即在日-地平均距離時(shí)地球大氣 層上界，與太陽光線垂直的表面上，單位面積、單位時(shí)間內(nèi)接收到的太陽輻射能董；該太陽輻射能量定義為太陽常數(shù)。太陽常數(shù)計(jì)算式的推導(dǎo)如下，但太陽常數(shù)的量值是通過實(shí)測
得出的的。 Ds (太陽直徑）=1.39X106km，De (地球直徑）= 1. 27 X 104km, Ds-C (日- 地距離）= 1. 5X108km。
由圖1-1中的Ds, Ds-e，可以計(jì)算出地球上看到太陽平面張角為32’時(shí)，其立體角Ω為：
式中Rs –太陽半徑。
圖1-1日-地平均距離時(shí)日-地間的幾何關(guān)系
地球大氣層上界表面上單位立體角中的太陽輻照度：
式中a——斯蒂芬?玻耳茲曼常數(shù)，5.6697Xl0-8W/m2 ? K4);
Ts——太陽表面的平均溫度，K。
故大氣層上界Ωs立體角中與太陽光線垂直的單位表面積上的太陽輻照度Isc為：
則式（1-3)即為太陽常數(shù)的計(jì)算公式。從中可知Isc只是日-地距離的函數(shù)，因 地球繞太陽運(yùn)行的橢圓形軌道其長短軸偏心率僅為±3%,它引起Isc的變化僅為年平均 值的±3.5%。故認(rèn)為Isc為常數(shù)，并將其定義為太陽常數(shù)。當(dāng)前上經(jīng)過實(shí)測公認(rèn)的 太陽常數(shù)為1353W/m2。
所以，雖然太陽表面的能量密度極大，約為6X104kW/ m2,但由于日-地距離極遠(yuǎn)， 日地張角極小，即使在地球大氣上界，能量密度也只等于太陽常數(shù)，即1353W/ m2。
而且，由于日地相對位置（緯度、季節(jié)、晝夜）的影響，以及經(jīng)過大氣層的衰減， 地面上接收到的太陽能量密度實(shí)際上大大低于太陽常數(shù)。這就造成了太陽能量如此巨大， 既可再生又不污染環(huán)境，而至今仍未作為主要能源加以利用的原因，即太陽能童的密度過 低，給太陽能利用帶來了一系列技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的困難。
