深入剖析:屋頂光伏系統(tǒng)陰影計(jì)算(二)
3、PVSYST建模仿真
PVSYST軟件內(nèi)置了太陽高度角和方位角的計(jì)算引擎,如圖14所示為通過該軟件查閱的南京地區(qū)冬至日太陽時(shí)9時(shí)的太陽高度角和方位角,其值和上文理論計(jì)算值也非常吻合。
圖14南京地區(qū)太陽高度角和方位角PVSYST計(jì)算值
在PVSYST陰影建模設(shè)置里面,根據(jù)天窗的構(gòu)造選擇相應(yīng)的模型,如圖15所示,輸入天窗相關(guān)參數(shù),設(shè)置完后,再建立女兒墻和矩形光伏陣列區(qū)域(RectangularPVPlane),參照?qǐng)D16,具體的建模方法可以參考PVSYST5.X/6.0的使用手冊(cè),建模完成后整體的效果參照?qǐng)D17。
圖15天窗建模參數(shù)設(shè)置
圖16天窗西(東)立面
圖17PVSYST天窗模型
最后選擇冬至日太陽時(shí)9時(shí)對(duì)天窗的陰影進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,圖18為陰影模擬結(jié)果,對(duì)于陰影的長(zhǎng)度可使用軟件中的直尺工具進(jìn)行測(cè)量。
圖18冬至日9時(shí)陰影模擬結(jié)果
4、PVSYST仿真和CAD法測(cè)量結(jié)果比較
PVSYST仿真的優(yōu)點(diǎn)在于其可視化效果較強(qiáng),其缺點(diǎn)在于建模需要耗費(fèi)一定的時(shí)間,另外模擬后還需要對(duì)影長(zhǎng)進(jìn)行手動(dòng)的拉線測(cè)量,圖19為CAD法繪制的陰影區(qū)域,對(duì)其中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的長(zhǎng)度進(jìn)行了標(biāo)注,PVSYST模擬結(jié)果的手動(dòng)測(cè)量值參考圖20。從兩者數(shù)據(jù)對(duì)比來看,結(jié)果非常接近,PVSYST測(cè)量的精度只顯示兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)位置,但實(shí)際工程中厘米級(jí)別的誤差基本可以忽略,因此也滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求了。
圖19陰影區(qū)域CAD法測(cè)算(單位:mm)
(A)(B)
(C)(D)
圖20PVSYST模擬結(jié)果手動(dòng)測(cè)量值(單位:m)
小結(jié)
文章通過數(shù)學(xué)角度針對(duì)坡屋面上的遮擋物影長(zhǎng)公式進(jìn)行了求解,并指出公式應(yīng)用存在的局限性,結(jié)合實(shí)際案例對(duì)天窗的陰影進(jìn)行了精確的分析,介紹了公式法、CAD法和PVSYST建模法的應(yīng)用并對(duì)三種方法求解的結(jié)果進(jìn)行了比較,公式法和CAD法兩者在本質(zhì)上其實(shí)是相通的,因此值也是相同的。PVSYST法模擬時(shí)軟件計(jì)算的冬至日9時(shí)太陽高度角和方位角的值和公式計(jì)算非常吻合,因此模擬結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確性。相比之下,PVSYST建模過程稍麻煩些,公式法和CAD法則更為簡(jiǎn)便。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)不同的屋面選擇不同的方法,如水平屋面可使用理論公式計(jì)算,而對(duì)于坡屋面,若遮擋產(chǎn)生的陰影區(qū)域在同一平面內(nèi),可使用理論公式或CAD法計(jì)算,若不在同一平面內(nèi),需使用CAD法,倘若追求動(dòng)態(tài)的可視化效果,可使用PVSYST軟件或SketchUp里面的Skelion插件作進(jìn)一步的分析。
責(zé)任編輯:蔣桂云
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