Солнечная радиация

main dom kirpich

Солнце - это источник жизни на Земле, оно косвенно определяет все элементы погоды и климата, 8 то же время для нас - это чистый, возобновляемый источник энергии, который можно использовать и с помощью средств архитектуры. Эта энергия приходит на поверхность Земли в форме излучения.


 

В процессе излучения поток энергии доходит от одного тела к другому без среды-посредника, в виде электромагнитных волн.

Говоря о длине волн электромагнитного излучения, нужно упомянуть о гамма-излучении, рентгеновском излучении и о радиоволнах. В дальнейшем диапазон волн будет представлять для нас интерес только с точки зрения энергетического баланса здания и защиты состояния дома; 8 этот диапазон входят ультрафиолетовое излучение, видимый свет, а также часть спектра инфракрасного излучения.

Что касается излучения, с одной стороны, мы проанализируем, сколько энергии таким I образом поступает с поверхности одного

тела в какого-либо среду, с другой стороны, посмотрим, что происходит, когда излучение достигает поверхности какого-либо тела.

Начнем со второго: когда излучение достигает поверхности какого-либо тела, могут произойти три вещи:

- поверхность поглощает часть энергии: величина доли поглощенной энергии выражается коэффициентом поглощения (абсорбции)«а«;

- поверхность отражает часть энергии, доля отраженной энергии выражается коэффициентом отражения «г» (отражающий, рефлектирующий фактор):

- вещество, из которого состоит поверхность. и находящееся за ней вещество пропускают часть излучения, доля пропущенной энергии выражается коэффициентом проницаемости «t» (фактор трансмиссии).

Общее количество поглощенной, отраженной и пропущенной энергии соответствует энергии, поступившей на поверхность, исходя из этого, мы можем определить следующее:

- если величина всех трех коэффициен

тов больше нуля, тогда данное тело является проницаемым (транспарентным):

- если коэффициент проницаемости t= О, тело является непроницаемым (непрозрачным);

- если а = 1. г = t= О, тогда мы можем вести речь о черном теле, которое полностью поглощает поступающую на его поверхность энергию.

Не следует путать понятия «проницаемое» и «прозрачное тело»! Последний термин можно употреблять лишь в связи с диапазоном видимого света, с вещами, которые связаны с визуальными ощущениями, а первое - более широкое понятие, оно имеет отношение не только к видимому свету, но к излучению, относящемуся к диапазону волн другой длины.

Спектральное распределение солнечного излучения 8 космосе соответствует кривой, изображенной на первой прилагаемой схеме (см. с. 50). но к тому моменту, когда лучи достигают поверхности Земли, они приобретают форму, соответствующую схеме 2. Зто объясняется тем, что имеющиеся в воздухе частицы пара, облака, твердые загрязняющие вещества поглощают часть излучения (в одних диапазонах волн - больше, в других - меньше), кроме того, они и сами обладают

излучением. Соответственно этому форма кривой, изображенной на второй схеме, изменяется в большей или меньшей степени в зависимости от влажности воздуха в данный момент и от его загрязненности.

В спектре второй схемы мы различаем три интервала.

Первый - интервал ультрафиолетового излучения. Оно играет очень важную биологическую роль, оно важно также с точки зрения защиты отдельных веществ и поверхностных образований от старения, хотя их энергетической ролью можно пренебречь.

Второй - интервал видимого света: в этом спектре поступает почти половина излучаемой энергии. Спектр видимого света распространяется от фиолетового до красного.

Третий интервал - коротковолновое инфракрасное излучение: через этот интервал мы получаем немногим более половины излучаемой энергии.

Выход энергии солнечного излучения выражается его интенсивностью (Вт/м7). Интенсивность излучения за пределами земной атмосферы с годовой периодичностью колеблется между 1300-1400 Вт/м7 (внеземное излучение). Какая часть от этого количества попадает на некую плоскость, размещенную на поверхности Земли, зависит от нескольких факторов. С одной стороны. это зависит от того, под каким углом поступает излучение на поверхность (ведь мы можем просчитать только перпендикулярную составляющую), т. е. это зависит от календарного и дневного времени, от ориентации поверхности и от ее наклона. От угла падения зависит также и длина пути, который излучению предстоит пройти через атмосферу: с удлинением пути снижается интенсивность излучения, поступающего на поверхность. Имеет также значение высота, на которой данное место располагается над уровнем моря, ведь от этого зависит длина пути, проделанного в атмосфере. Очевидно и воздействие капелек пара, тумана, облаков. многоатомных газов, частиц, загрязняющих воздух: одни только загрязняющие частицы могут снизить годовой показатель излучаемой энергии на несколько десятков процентов.

Часть энергии излучения в форме параллельных пучков (лучей) поступает в виде прямого излучения. Излучение, отраженное имеющимися в атмосфере вышеперечисленными частицами, уже нельзя охарактеризовать как излучение прямой направленности, это диффузионное излучение (при сплошной облачности, тумане на поверхность Земли приходит почти всегда именно такое).

Частицы поглощают часть излучения, которое соприкасается с ними, но они и сами тоже являются источником собственного излучения с более длинными волнами. И. наконец, в отдельных случаях даже излучение, отраженное от поверхности (почва, снег, облицовка), может играть существенную роль, и которой нельзя пренебрегать.