Zonnestralingsintensiteit

From BK Wiki
Revision as of 21:55, 14 August 2010 by Evanhetschip (Talk | contribs)

(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)
Jump to: navigation, search

De door de zon uitgezonden straling wordt door de mens gedeeltelijk ervaren als licht, gedeeltelijk als warmte en een gedeelte veroorzaakt bruinkleuring van de huid. De hoeveelheid energie, die door deze straling wordt meegevoerd, is eveneens een belangrijk aspect van het verschijnsel bezonning, waaraan in dit artikel aandacht zal worden besteed.

Stralingssoorten

De in de atmosfeer binnendringende straling wordt voor een deel geabsorbeerd door de aanwezig ozon, waterdamp en stofdeeltjes, voor een deel verstrooid door d luchtmoleculen en de stofdeeltjes en het resterende deel wordt doorgelaten. De doorgelaten straling, die het aardoppervlak bereikt, wordt direct straling genoemd. Onder diffuse straling wordt verstaan het gedeelte van de verstrooide straling, dat het aardoppervlak bereikt. Van de totaal op het aardoppervlak vallende straling wordt een gedeelte gereflecteerd. Deze straling heeft gereflecteerde straling.

Berekening

Figuur 1: Intensiteit directe zonnestraling op een horizontaal vlak voor 52° N.B. en T = 4
Figuur 2: Intensiteit directe zonnestraling voor verticale vlakken voor 52° N.B. en T = 4
Figuur 3: Vermenigvuldigingsfactor voor de directe zonnestraling vrij toepassing van een Trübungsfactor T = 4 Δ T
Figuur 4: Intensiteit diffuse straling op een horizontaal vlak voor 52° N.B. en verschillende Trübungsfactoren
Figuur 5: Intensiteit diffuse straling op een verticaal vlak voor 52 ° N.B. en verschillende Trübungsfactoren

Onder de intensiteit van de zonnestraling wordt verstaan de hoeveelheid energie, die op een vlak valt, gemeten per tijdseenheid en per eenheid van oppervlak. Buiten de atmosfeer van de aarde is de intensiteit omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen zon en aarde. De intensiteit van directe-, diffuse- en gereflecteerde straling wordt aangegeven met respectievelijk qdir, qdiff en qrefl. Voor de berekening van qdir, qdiff en qrefl bestaat een aantal empirisch bepaalde formules. Zie (4).

Al deze formules geven de stralingsintensiteit als functie van:

  • de plaats op aarde.
  • de tijd.
  • de oriëntatie van het door de zon beschenen vlak.
  • de zuiverheid van de atmosfeer.

Als maart voor de zuiverheid van de atmosfeer is ingevoerd de zogenaamde Trubungsfaktor volgens Nehring, aangegeven met T. De waarde van T varieert van 2 tot 6. Als algemene richtwaarden kunnen worden aangehouden:

  • T = 2,7 in berggebieden.
  • T = 3,5 in niet stedelijke gebieden.
  • T = 4,3 in grote steden.
  • T = 6,0 in gebieden met zware industrie.

Bij toename van T neemt de directe straling af en neemt de diffuse straling toe. Op de berekening van de stralingsintensiteiten wordt hier niet ingegaan. Verwezen wordt naar (3).

Wel worden voor een aantal kenmerkende data in het jaar qdir en qdiff in grafiekvorm weergegeven voor horizontale en verticale vlakken. Zie de figuren 1 t/m 4.

Om de intensiteit van de directe straling (zowel voor horizontale als voor verticale vlakken) te kunnen bepalen bij andere Trübungsfactoren dan T = 4 moet gebruik worden gemaakt van de in figuur 4.3. gegeven vermenigvuldigingsfactoren. Zo kan worden gevonden, dat voor T = 5 (dus ∆T = 1) p 21 juni om 12 uur de vermenigvuldigingsfactor gelijk is aan 0,9 en daarmee dat voor bijvoorbeeld een verticaal vlak gericht op het zuiden, op deze datum nu op dit tijdstip de intensiteit van de directe straling gelijk is aan qdir = 405 х 0,9 = 364,5 W/m².

In tabel 1 is voor 52° N.B. en een Trübungsfactor T = 4 de intensiteit vermeld van de dirkte straling op een verticaal vlak als functie van een aantal oriëntaties van dat blak en van een twaalftal data. De in elk hokje vermelde laagste waarde is de maximale gemiddelde intensiteit voor een periode van 2,5 uur. De hoogste, tussen haakjes vermelde waarde, geeft de maximum intensiteit op die datum. Alle vermelde waarden zijn ontstaan door afronding van de werkelijke waarden op veelvouden van het getal vijf.

  N NNO/NNW NO/NW ONO/WNW O/W OZO/WZW ZO/ZW ZZO/ZZW Z
22 december - - - 25 110 210 295 355 375
        (45) (130) (230) (320) (375) (395)
22 januari / - - - 50 155 265 360 425 445
21 november       (75) (180) (290) (385) (445) (465)
22 februari / - - 30 140 270 390 485 530 550
21 oktober     (50) (170) (300) (420) (505) (550) (570)
21 maart / - 20 130 275 410 505 565 575 580
23 september   (45) (165) (310) (440) (535) (585) (595) (595)
22 april / 10 115 260 400 505 555 560 535 520
22 augustus (30) (145) (295) (430) (530) (580) (580) (550) (530)
22 mei / 70 205 350 470 535 550 515 460 430
22 juni (95) (235) (380) (495) (560) (570) (530) (470) (445)
21 juni 105 240 380 485 540 540 485 420 390
  (125) (265) (405) (510) (560) (555) (500) (435) (405)

Tabel 1: Maximale2,5-uurgemiddelden en dagmaxima van qdir Op een twaalftal data voor verticale vlakken met diverse oriëntaties, geldend voor 52° N.B. en T=4

Aan de hand van tabel 1 kan een aantal conclusies worden getrokken:

  • Van 23/9 t/m 21/3 wordt voor op het zuiden georiënteerde verticale vlakken de hoogste intensiteit gemeten.
  • Van 21/3 t/m 21/6 verplaatst de oriëntatie, waarbij op een gegeven datum een maximum intensiteit optreedt, geleidelijk van zuid naar oost (dus ook naar west).
  • Voor alle verticale vlakken met een oriëntatie tussen oost en noord ( dus ook tussen west en noord) geldt, dat de maximum intensiteit toeneemt in de periode tussen 22/12 en 21/6.
  • Op alle verticale vlakken met oriëntaties tussen zuid en zuid-oost (dus tussen zuid en zuid-west) wordt op 21/3 (23/9) de maximale intensiteit bereikt.
  • de 2,5-uurgemiddelden en de dagmaxima verschillen zelden meer dan 25 W/m².

voor willekeurig georiënteerd vlak kunnen eveneens de maximum 2,5-uurgemiddelden en de dagmaxima worden berekend met behulp van de eerder genoemde formules. In tabel 2. zijn deze maxima vermeld voor diverse combinaties van η en ξ ( zie figuur 5 uit Stralingperiode), geldend voor 52° N.B., en Trübungsfactor T = 4 en de datum 22 december.

η→ 15 30 45 60 75
ξ ↓        
0 190 270 335 375 390
  (200) (285) (355) (395) (400)
± 22,5 180 260 315 355 370
  (195) (275) (335) (375) (390)
± 45,0 165 225 270 300 305
  (175) (240) (290) (320) (330)
± 67,5 135 170 200 215 220
  (145) (185) (220) (235) (240)
± 90,0 100 110 120 120 120
  (110) (120) (135) (140) (140)
± 112,5 65 50 40 35 30
  (70) (55) (55) (55) (50)
± 135,0 30 5 - - -
  (35) (5)      
± 157,5 5 - - - -
  (10)        
± 180,0 - - - - -

Tabel 2: Maximale 2,5-uurgemiddelden en dagmaxima van qdir op 22 december voor platte vlakken met diverse oriëntaties, geldend voor 52° N.B. en T = 4

Verder lezen

Het gebouw en zijn schaduwvlak