太阳辐射对倾斜面的影响

越来越多的地方有了太阳辐射的测量数据，它们以水平面上逐时太阳总辐射和散射辐射以及水平面上月平均日太阳总辐射数据的形式给出。少数地方给出了倾斜面上的太阳总辐射数据。然而，测量倾斜面上所有可能方位角上的总辐射数据并不现实，因此需要采用计算的方法根据水平面的测量数据得到入射到倾斜面上的辐射。若已知水平面上逐时的太阳辐射数据，则可以计算数据收集点附近地区任何倾角和方位角上的平面逐时入射能量，也可以计算所考虑年份的逐日、逐月以及全年的入射能量。

在计算倾斜面上的太阳辐射时，大部分模型采用类似光束分量的处理方法来考虑散射辐射。其假定大部分散射辐射来自天空中太阳周围的区域，意味着大部分散射辐射产生于前向散射。这个假设最适用于无云的天气并且可被用于该天气下的设计。如图2.14所示，用于散射分量的角度校正和光束分量一样，忽略地面反射的辐射，只给出在倾斜面上的总入射辐射。

图2.13 每日和每月散射辐射与总辐射的关联性

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图2.14 倾斜面上逐时和逐日的太阳总辐射量

图2.14为Liu和Jordan（1962）的倾斜面太阳辐射模型，它考虑了直射辐射、散射辐射和地面漫反射的太阳辐射。模型中假设与各向同性的散射太阳辐射一样，地面反射辐射与一个适当的视角因子成正比。当倾斜面相对于水平面的倾角为β时，对天空的视角因子为（1+cosβ）/2，而这也是散射辐射各向同性分布的校正因子。假定地面水平且在一定程度上无限大，视角因子为（1-cosβ）/2。如果地面对于太阳总辐射是漫反射体（反照率恒定为ρ），那么由地面反射至表面的辐射如图2.14所示。反照率ρ在0.05（平静水面）～0.8（新雪）之间显著变化，但大部分地面的反照率约为0.2。如图2.14所示，时间分数“C”代表积雪时间（通常以月为统计时间），可用于校正由积雪引起的地面反射率变化。

Liu和Jordan（1962）的模型假设地面是一个兰贝特反射体，在各个方向上均匀地反射所有波长的辐射，并且与太阳高度无关。这种假设在处理地面反射的太阳辐射时是常见的（Dave，1977），但实际上反照率会随辐射的波长、入射角以及观察的视角发生显著变化。

图2.14也给出了倾斜面上的逐时太阳总辐射量（Liu和Jordan，1960）。