Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Основные характеристики светового климата

Световой климат

Лекция № 5

 

 

 

 

Световым климатом называется совокупность данных о природных ресурсах световой энергии в том или ином районе строительства за период не менее десяти лет.

Почему же различные регионы имеют различный световой климат? Что бы ответить на этот вопрос рассмотрим сначала гипотетическую модель Земли, на которую параллельным потоком падают световые лучи. На экваторе, если брать, к примеру, полуденные часы, солнечные лучи падают перпендикулярно к поверхности земли и освещенность при этом максимальна, т.к. она прямопропорциональна косинусу угла между лучом и нормалью к поверхности (см. формулу 5 и рис. 6). При перемещении к полюсам земного шара этот угол увеличивается и освещенность становится все меньше. Следовательно, определенной широте местности соответствует свой уровень освещенности.

На экваторе солнечный луч проходит минимальное расстояние в атмосфере и, соответственно, будет минимальное поглощение. К полюсам расстояние прохождения через атмосферу увеличивается и к поверхности световой поток доходит сильно ослабленным. Поэтому наряду с

углом падения действует фактор ослабления света атмосферой в зависимости от широты местности. Это факторы общего плана.

Также оказывают влияние орография (холмы, впадины, склоны различной ориентации, горы), соотношение водных поверхностей и суши, оказывающее влияние на облачность, которая сильно сказывается на освещенности, и другие факторы.

 

 

Как видим, в результате воздействия многочисленных факторов каждый регион имеет свои природные световые ресурсы, как по количественным, так и по качественным характеристикам.

Световой климат включает следующие характеристики:

- интенсивность природной световой энергии;

- соотношения между прямой, рассеянной и отраженной составляющими;

- яркость небосвода; распределение яркости при разной погоде;

- динамика освещения.

Солнечное излучение, падающее на землю, претерпевает изменения вследствие его отражения, рассеяния и поглощения атмосферой и подстилающим слоем земной поверхности.

Поэтому основными составляющими дневной освещенности под открытым небосводом являются:

- прямой солнечный свет Ес;

- рассеянный (диффузный) свет неба Ен;

- отраженный свет от земли и наземных объектов Ез.


Таким образом, общая освещенность в ясный день на открытом месте Ео составляет:

Ео = Ес + Ен + Ез. (19)

Прямой солнечный свет представляет собой световой поток, идущий непосредственно от Солнца, принадлежащего к числу желтых звезд-карликов, и удаленного в среднем от Земли на

149,6 ·106 км. Это расстояние принимается за единицу (астрономическая единица). Радиус солнечного шара составляет 696000 км, что в 109,1 раза больше среднего радиуса Земли. Несмотря

на такие колоссальные размеры, солнечный диск на небосводе невелик и его видимый угловой диаметр составляет в среднем 0о, а телесный угол равен 1,6989·10-5 стерадиан. Основными характеристиками, которые определяют излучательную способность Солнца, служат солнечные постоянные – световая и тепловая.

Световая солнечная постоянная представляет собой освещенность площадки, расположенной перпендикулярно солнечным лучам и удаленной от Солнца на расстояние, равное астрономической единице (т.е. площадка расположена на внешней границе атмосферы Земли). Приближенное значение световой солнечной постоянной на внешней границе атмосферы составляет 135000 – 137000 лк. Соответствующая этой освещенности средняя яркость Солнца, как уже отмечалось, Lс = 2 ·109 кд/м2.

При заданном коэффициенте пропускания света атмосферой tа, который зависит от высоты стояния Солнца и прозрачности воздуха p, прямая освещенность на горизонтальной поверхности Ес определяется по формуле

Ес = , (20)

где - прямая освещенность на плоскость, перпендикулярную направлению солнечных лучей, лк;

hо – угловая высота стояния Солнца над горизонтом, град.

= , (21)

где D2 – расстояние от Солнца в заданный момент в астрономических единицах; определяется по астрономическим таблицам (для инженерных расчетов D» 1);

р – прозрачность воздуха (для крупных городов с загрязненной атмосферой р = 0,6; для сельских районов р = 0,7; для горных областей р = 0,8);

М – воздушная масса, которую необходимо преодолеть солнечным лучам при прохождении через атмосферу. Значения М в зависимости от угловой высоты солнцестояния ho представлены в таблице Бемпорада (табл. 6, рис. 17).

 

Значения воздушной массы в зависимости от угловой высоты солнцестояния

Таблица 6

ho, град                      
М 26,96 10,4 5,6 3,2 2,0 1,6 1,3 1,2 1,1 1,015 1,00

 

Таким образом, прямая освещенность окончательно определяется таким образом

Ес = sinho. (22)

При прохождении через атмосферу прямые лучи Солнца рассеиваются и доходят до поверхности земли в виде диффузного света неба. Рассеивание в атмосфере бывает двух видов. Молекулярное – рассеивание частицами, размеры которых значительно меньше длины волны падающего света. Это рассеивание происходит в коротковолновой части спектра (l = 475 – 490 нм), что соответствует синему цвету. Аэрозольное – рассеивание частицами, размеры которых больше длины волны падающего света. Спектральный состав этого рассеивания смещается в длинноволновую часть и имеет в основном нейтральные цвета (облака, дымка).

Рассеянная наружная освещенность от диффузного неба зависит в основном от высоты стояния Солнца и характера облачности. Существенное влияние на освещенность оказывают также прозрачность воздуха и состояние земного покрова.

Чтобы определить горизонтальную рассеянную освещенность от диффузного неба можно воспользоваться зависимостями из закона проекции телесного угла

Ен = Lср·p, (23)

где Lср – средняя яркость диффузного неба.

Дошедший до поверхности земли прямой свет от солнца и диффузный свет от неба отражается от нее и попадает на поверхность потолка помещения, имеющей высокий коэффициент отражения. Затем, отражаясь от потолка, поступает на рабочую поверхность, создавая при этом дополнительный световой поток. Влияние отраженного света в облачную погоду проявляется в большей степени, чем в ясную, так как происходит многократное отражение от земли и облаков, увеличивая, таким образом, общую величину светового потока.

Главным фактором, определяющем величину отраженного света, является коэффициент отражения подстилающей поверхности земли rз. Некоторые значения коэффициентов отражения от естественных поверхностей представлены ниже:

- снег тающий – 0,8;

- снег свежевыпавший – 0,9;

- море - 0,035;

- луг зеленый сочный – 0,064;

- песок обыкновенный – 0,24;

- слой облаков – 0,8.

Для определения отраженной составляющей Ез необходимо значение суммарной освещенности (прямая + диффузная) умножить на коэффициент отражения земной поверхности rз:

Ез = (sinho + Lср·p)·rз. (24)

Итак, общая освещенность определится по следующей формуле:

Ео = Ес + Ен + Ез = (sinho + Lср·p) + (sinho + Lср·p)·rз;

Ео = (sinho + Lср·p)·(1 + rз). (25)

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Стеклянные блоки | Светоклиматическое районирование
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 2835; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.021 сек.