云南省地表太阳辐射模型适用性评价及优化

由于当前辐射站点较少数据较难获取，且现有地表辐射估算模型在云南省的适用性不强，需要探究出适合云南省的高精度太阳辐射估算模型。利用气象和遥感数据筛选出海拔、日照百分率等7种因子构建出适用于云南省的多因子综合估算模型(Multi—factor Comprehensive Estimation Model,MFCE)，并逐月计算模型中的参数及计算结果的精确度。MFCE模型各月相关系数均在0.7以上，比其他模型平均增长了0.3；均方根误差分布在16.21~33.73 MJ·m-2之间，比其他模型均有所下降。MFCE模型估算结果及精度较传统模型均有很大提升，该模型的提出对云南省太阳辐射的研究以及太阳能的合理利用提供帮助和科学基础。     

基于气象和空气质量观测数据的日太阳辐射估计

研究城市气象参数与城市近地面污染物对水平面太阳辐射强度的影响,并尝试建立水平面太阳辐射与气象、城市空气污染物观测数据的回归模型.1)收集了广州市2009~2012年水平面日太阳总辐射、地面气象数据、近地面空气污染物历史记录数据;2)根据太阳辐射传输理论和前人相关研究进行水平面太阳辐射的影响因素分析,并对收集到的数据进行处理;3)对水平面太阳总辐射、地面气象、近地面污染物浓度的观测数据进行相关性分析,分别建立了总体样本和分区间样本下的水平面太阳总辐射与气象、空气污染物观测数据的回归模型.结果表明,用单一回归模型解释各种影响因素对太阳辐射的削弱并不合理,而分区间样本下的分段回归模型反映了水平面太阳总辐射的随气象变化和颗粒物浓度变化的规律,预测结果也较为准确.     

用太阳辐射数据推测城市大气污染状况初探

根据Ｈｅｅｒｍａｎｎ余弦晴天太阳辐射模型，利用在城市中心测得的太阳总辐射数据，提出估计城市上空大气总污染水平的方法。以南宁市为例证计算由于城市污染所引起的太阳辐射衰减量，发现此衰减量为１５％～３０％，冬天比夏天严重。     

街道峡谷空气温度预测模型的建立及验证

根据热平衡原理及大气边界层理论建立了较简便的城市街道峡谷环境空气温度预测模型.模型综合考虑了建筑对太阳辐射的遮挡作用、辐射在建筑表面与路面间的多次反射和人为散热对局地热环境的影响.此外,模型中采用经典的大气边界层动力学模型,实现了不同大气稳定度下街道峡谷与大气近地层间的热量交换模拟.通过对哈尔滨市某街道峡谷的实地测量,对模型预测结果进行了验证.实测结果表明,本文的模型在无降雨时可以较好地预测城市街道峡谷中的热岛强度.而在发生降雨时,由于热岛现象基本消失,本文模型的预测结果会高于实测值.     

HSI高光谱数据的FLAASH大气校正与评价

针对福州闽侯西部地区的HSI高光谱数据,进行影像条纹噪声去除,并基于MODTRAN辐射传输模型对HSI数据进行大气校正得到地表真实反射率.通过大气校正前后的3类典型地物的反射率的对比,大气校正前后的植被反射率和光谱库中标准反射率的对比,证明了FLAASH模型对HSI数据进行大气校正的有效性.     

基于LS-SVM方法的晴空逐时太阳辐射模型

利用浙江省杭州和椒江两站2003-2005年的晴空逐时气象数据,采用最小二乘支持向量机方法(LS-SVM),建立了晴空逐时太阳辐射模型.模型的输入因子为逐时天文辐射、气温、气压、水汽压、能见度和风速等要素,输出因子为逐时太阳辐射.模型数据分为2部分,其中2003年的数据用于训练建模,2004-2005年的数据用于模型的评估.结果表明,LS-SVM方法能够很好地模拟气象要素对太阳辐射的非线性影响,建立的太阳辐射模型精度较高,模型的解释性方差R2为0.950 5,均方根误差ERMS-0.159 0 MJ·m-2,平均误差EMB和平均绝对误差EMAB分别为0.005 3和0.124 1 MJ·m-2.根据浙江省68个气象站2005-12-15T14:00的气象要素,估算出的太阳辐射为1.39～2.24 MJ.m-2.基于LS-SVM方法的晴空逐时太阳辐射模型具有很好的学习推广能力,利用常规的气象观测资料,即可模拟出具有相似气候背景下的晴空逐时太阳辐射,为太阳辐射遥感反演提供地面数据.     

动态热过程分析用建筑几何模型的构建

建筑墙体表面的太阳直射辐射投影及辐射强度随时间发生很大变化，该变化在已有的动态热过程算法框架内很难直接计算。根据建筑传热模型特点和计算机图形学原理，构建了动态热过程的建筑几何模型，该模型将建筑空间抽象为由矢量平面围成的空间区域的集合；提出了建筑几何模型的核心计算方法，即三维空间内直线与表面的矢量运算。该建筑几何模型能解决建筑动态热过程中直接计算建筑墙体表面之间的太阳直射辐射换热和太阳直射辐射投影等问题，并对空气流通、楼房之间的相互遮阳和光污染等问题的研究也具有实际意义。     

基于遥感影像的地表三维可视化技术研究

基于遥感影像和地形等高线数据,探讨利用Arc GIS平台实现大巴山地区地表三维可视化的技术流程.首先对遥感影像进行了几何校正和辐射校正等预处理,利用地形图矢量化并赋予高程数据,分析并对比了逐点插入法与三角网生长法,利用逐点插入法生成不规则三角网,建立了数字高程模型;其次采用一阶多项式变换进行遥感图和数字高程模型的地理配准;最后利用Arc GIS中Arc Scene三维模块将配准后的遥感影像作为表面纹理叠加到数字高程模型上,实现了大巴山地区的地表三维可视化.     

关于雾霾天气对太阳辐射量的影响研究实验

本实验主要通过对不同天内太阳辐射量和PM2.5的数值关系的定性分析来研究雾霾天气对太阳辐射量的影响.就上海市松江地区而言,我们对日照计测得的太阳辐射量以及上海松江气象局采集到的PM2.5数据进行分析,为了排除其他因素的影响,选取相同温度和天气条件下的两天的数据对比,最后得出结论:雾霾天气对太阳能辐射量有负面影响.     

图像处理技术在城市建筑太阳能规划设计中的应用

介绍了一种将数字图像处理技术应用于城市建筑规划设计中太阳辐射能的利用与分析的方法.阐述了将建筑规划CAD图形分别转换成真彩色图像、建筑数字高度模型、阴影图像,进而进行太阳直射辐射能量在建筑群中的不同时刻分布计算和分析的过程,其目的是对城市建筑群规划中太阳直射辐射能量的分布,建筑采光与建筑高度和位置的关系作前期分析,提出合理的建筑高度参数及布局的参考值.这种基于数字图像处理的方法对城市能效建筑规划设计提供了有用工具.     

建筑物表面接收太阳辐射量的计算分析

在建立太阳辐射量计算模型的基础上,以长沙地区建筑物为例,通过编制计算机程序,计算了建筑物屋顶和不同方位的竖直墙面接收的太阳能辐射量,并进行了分析.分析结果表明：在长沙,建筑物屋顶接收太阳辐射量最大,竖直墙壁方位角在-45°～＋45°内变化时,太阳辐射量也较大;其余方位墙壁接收太阳辐射量则明显偏小.以上分析结果可为发展城...     

基于GIS平台的我国太阳能光伏发电潜力研究

太阳能光伏(PV)系统在我国的应用十分广泛,但还缺乏其在不同区域的资源利用潜力分析.建立了太阳能光伏发电潜力评估方法,通过搭建实验台研究3种常用太阳能光伏系统的转换效率和环境参数的关系,并拟合出光伏效率方程.借助地理信息系统(GIS)平台的空间分析功能研究我国各地太阳能辐射强度频数和发电潜力空间分布.通过分析发现单晶硅组件在我国西北和北方地区高达200kWh/(m2·a)以上,适宜发展PV系统,而西南地区仅约130kWh/(m2·a),可以为各地发展太阳能和制定能源发展规划提供参考.     

Thermal Performance of Building Roof with Infrared Reflective Coatings

This paper investigated the applicability and effects of infrared reflective coating on energy con-sumption of factory building in hot summer and warm winter zone. It first resorted to theoretical calculation, which demonstrated the beneficial effects of infrared reflective coating on reducing building energy consumption. Then it analyzed a field measurement done on two identical rooms respectively with ordinary coated roof and in-frared reflective coated roof from November 2006 to October 2007, on a 24h basis. The measured data include exterior and interior roof surface temperature, indoor air temperature, and indoor globe temperature. The relat-ed weather data is from a weather station near the measured area. The continuous measurement has been accom-plished in southern China, and the measured data indicate that roof surface temperature and heat gain are signifi-cantly decreased in summer while slight negative effects in winter are induced by adopting infrared reflective coating. Thus it is simple and applicable to reduce building energy consumption in this area by applying infrared reflective coating. Regress equation between reduced roof thermal property, such as surface temperature and heat gain, and reduction in absorbed solar radiation shows their highly linear relationship. Based on the mea-sured data, it is estimated that the reduced power consumption is 3.45 kWh/m2·month in June.     

公共建筑光伏系统太阳能利用潜力评价

面对不断增长的能源需求及减少碳排放的双重挑战,提高城市可再生能源利用率,降低建筑能耗,发展光伏建筑一体化应用,实现建筑与新能源产业的融合发展显得非常重要.本研究选取包商银行公共建筑光伏系统,依据内蒙古包头市独特的气候特征,利用Ecotect求取典型建筑表面全年太阳辐射模型,基于最优系统配置方式,从高峰期能源潜力、经济潜力、社会潜力3个维度构建了光伏建筑太阳能利用潜力评价模型,对包商银行光伏系统太阳能利用潜力进行评价.研究结果表明:在极端气候期间,包商银行光伏系统以总电力需求的12.5％来缓解高峰期当地电网的压力,将用能高峰延迟了2 h;光伏系统25 a生命周期净收益104.66万元,基于光伏系统单位造价为7.9元/W,上网电价0.8元/kWh的情况下,系统投资可在5.15 a内收回,且单位造价、政府补贴与投资回收期之间具有三维耦合关系;光伏系统寿命期内的环境效益为0.096元/kWh,社会效益为11.93元/kWh.此评价模型为城市中光伏建筑的推广及光伏产业政策的制定提供借鉴.     

空气源热泵辅助加热太阳能热水系统热经济分析

基于郑州市典型气象,对空气源热泵辅助加热太阳能热水系统试验,利用热经济学方法对该系统进行了分析,结果表明在电价为0.56元/kWh时,系统的输出(火用)成本随辐射量减少而增加,输出(火用)成本为0.3～0.7元/kWh,平均值为0.46元/kWh,明显低于电价,具有经济可行性.同时对影响平均输出(火用)成本的因素进行了...     

基准辐射观测系统评价指标研究

气象辐射观测是为了获取太阳和地球辐射资料,在地面建立基准辐射观测系统能获得长时间序列的辐射资料,以便能更科学地了解和研究地球气候系统及其变化趋势。本文从测量设备性能指标、辅助设备性能指标和观测场地条件要求3个方面阐述了该系统的评价指标,其中测量设备和辅助设备指标中的不确定度和分辨率是最为关键的两个指标,目的是以期能为政府相关部门建立基准辐射观测系统和相应科研人员深入开展研究此领域提供有益的借鉴。     

黑瓷复合陶瓷太阳板集热系统的应用研究

研发了一种与建筑一体化的新型高效平板太阳能集热体黑瓷复合陶瓷太阳板。该集热体以普通瓷土为原料配制泥浆注浆成型,表面喷涂以工业废弃物提钒尾渣为原料调配的钒钛黑瓷泥浆层,干燥后经连续辊道窑1 200 ℃烧制而成,阳光吸收比为0.95。介绍了陶瓷太阳板房顶集热系统的构建方法,该系统与建筑共用结构层、保温层、防水层,与建筑一体化、同寿命,隔热、保温效果优于普通房顶。通过建筑实例对该集热系统的集热效率与真空玻璃管热水器进行测试对比,得出集热系统日得热量为8.6 MJ/m²,远高于真空玻璃管热水器和国家标准的7.0 MJ/m² ,可实现太阳能使用成本低于常规能源。     

附加式屋顶通风结构二维简化传热分析

降低建筑能耗对于发展低碳建筑至关重要,屋顶的热量得失对建筑能耗的影响不容忽视。基于屋顶通风隔热结构,本文提出并介绍附加式屋顶通风隔热结构的隔热原理,分析其传热过程,采用数值模拟的方式,以当量热阻的概念来研究该通风结构的热工特性变化规律。结果表明,在稳态条件下,对于确定的附加式屋顶通风结构,通风腔当量热阻与太阳辐射强度、室外空气温度存在指数关系;在同一室外空气温度下,通风腔当量热阻存在最大值;其当量热阻最大值与隔热材料表面发射率倒数、室外空气温度及材料热阻比值呈线性关系;运用得到的计算关系对附加式屋顶通风结构在不同地区的热工特性进行了分析。     

基于地形分布式模拟的四川省太阳能资源评估

利用四川省气象站常规观测数据和1∶25万数字高程（DEM）数据，根据地形因子（坡度和坡向）建立太阳辐射分布式模型，计算实际地形下的四川省太阳总辐射时空分布情况；评估分析了能体现太阳能资源的稳定度、资源丰富度、可利用价值等指标.结果表明：四川省复杂地形下的太阳总辐射多年平均年总量为1 800~7 200 MJ/m²，盆地内与高原山地上总辐射值差异较大；总辐射冬季较小，夏季较大，在1981-2010年间降低5%；四川省太阳能资源自西向东规律分布，在太阳能资源稳定且丰富，可利用日数较长，具有开发利用价值的四川省攀西和三州（阿坝州、甘孜州、凉山州）地区可合理利用太阳能资源，在交通不便地区安装小型分布式发电设施；四川省高原和山地以东的盆地地区太阳能资源较差，但仍存在少量太阳能资源丰富地区，有适用中小型分布式发电设施的可能.     

屋顶绿地碳固定潜力的研究

屋顶绿化因为能减轻城市内涝、热岛效应和空气污染等一系列城市化带来的负面影响,在很多国家和地区已经得到推广和应用。通过野外调查对10个用草坪草建植的简单式屋顶绿地的碳固定潜力进行评价,并探讨影响其碳固定能力的各种因子。同化箱试验的结果表明,屋顶绿地在白天可以通过吸收和固定CO2,降低其周围空气中的CO2含量。在多云清冷的上午,由朝鲜结缕草或狗牙根为主建植而成的屋顶植被在1 h内吸收的CO2可达0.46 g·m-2,在5 min内同化箱里CO2体积分数的降低幅度可达42%(162×10-6);地上部分碳储量试验的结果表明,以草坪草为主建成的屋顶绿地植被的地上部平均固定的有机碳为92.55 g/m2。故屋顶绿地是城市内小型碳库,具有一定的固碳作用。同时,基质厚度与草坪草地上部分的有机碳含量呈显著的正相关,也说明基质厚度可能是影响屋顶绿地碳固定潜力的重要因素。