TRNSYS学习：灰色漫射表面在集热系统中的辐射分析

本文主要探讨了在TRNSYS模拟软件中处理集热面和透明盖板表面为灰色漫射表面的情况，以及与之相关的辐射过程、吸热过程、散热损失和热量输出等关键概念。TRNSYS是一个强大的动态系统模拟工具，尤其在建筑环境和能源系统分析中广泛应用。 在太阳能收集系统的设计和模拟中，了解日地关系至关重要。地球与太阳的距离约为1.5 * 10^8公里，而太阳直径为1.39 * 10^6公里，使得入射到地球的太阳光线近似平行。尽管如此，仍存在一个大约32'的视角，这会影响阳光的分布。此外，地球的自转轴与公转轴之间存在23.5度的倾斜角，导致季节性的日照变化。 太阳辐射光谱的特性对太阳能利用有直接影响。太阳辐射能量主要集中在0.29至2.5微米的波段，超出这个范围的辐射在到达地面之前大部分被大气吸收。其中，X射线和超短波辐射在电离层被吸收，紫外线被臭氧层吸收，而长波辐射则受到H2O和CO2的强烈吸收。因此，研究和设计太阳能系统时，主要关注这个波段内的辐射。 太阳常数定义为在平均日地距离处，单位面积单位时间接收到的太阳辐射能量，世界气象组织1981年给出的值为1368 W/m²。然而，实际到达地球表面的太阳辐射会因日地距离变化、大气散射和吸收而有所衰减。大气散射主要由空气分子、水蒸气和尘埃引起，特别是在紫外和红外区。水蒸气对红外区辐射的吸收以及臭氧对紫外区辐射的吸收是主要原因。 集热平面拦截辐射的概念涉及太阳能收集器的定位和朝向。太阳相对于集热平面的位置决定了接收的直射辐射量。集热平面与太阳的投射角、纬度和地理位置等因素有关，这影响着集热器的有效吸热和热量输出。例如，垂直于太阳直射的表面将截取更多的辐射，而水平表面则会受到更大的散射影响。 在TRNSYS中模拟这些过程时，需要考虑上述所有因素，包括辐射过程的复杂性、大气对辐射的影响、集热器的几何布局以及吸热和散热的动态平衡。通过精确建模，可以预测太阳能系统的性能，优化设计参数，以提高能量收集效率和系统的整体效能。