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  • 深入剖析:屋頂光伏系統(tǒng)陰影計(jì)算(二)

    2018-05-31 16:49:44 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    目前分布式屋頂光伏系統(tǒng)主要還依賴于建筑為主,其主體對(duì)象最常見的為彩鋼瓦和水泥屋頂,這些屋面可能存在一定高度的女兒墻或天窗,甚至屋頂周邊存在高大建筑物,而這些客觀條件一般都很難改變。

    實(shí)例分析

    這里以上文圖1某南北坡向屋頂?shù)木匦翁齑盀槔M(jìn)行說明,并進(jìn)一步給大家介紹坡面影長理論公式的應(yīng)用、理論公式與CAD的結(jié)合使用及PVSYST的建模分析法,天窗相關(guān)尺寸參數(shù)參考表1,圖5為對(duì)照示意圖,為了便于分析陰影,將天窗分成南坡和北坡兩部分,因?yàn)檫@兩部分所產(chǎn)生的陰影輪廓是不相同的,天窗北坡部分的陰影區(qū)域只在北坡同一個(gè)平面內(nèi),可用公式法進(jìn)行計(jì)算,而南坡部分所產(chǎn)生的陰影可能同時(shí)跨過南坡和北坡屋面,因此不是處于同一個(gè)平面內(nèi),公式法就不能直接使用,需要借助于CAD法。圖6為列舉并標(biāo)注的一些關(guān)鍵點(diǎn),如F、I、G、J點(diǎn)可使用公式法,E、H點(diǎn)需要使用CAD法。

    表1天窗相關(guān)參數(shù)

    圖5天窗三維示意圖(南北坡面)

    圖6天窗俯視圖和關(guān)鍵點(diǎn)位置列舉

    1、公式法求解

    通過(1)和(2)公式求得南京地區(qū)冬至日太陽時(shí)9時(shí)對(duì)應(yīng)的高度角和方位角,通過(8)和(9)公式可求得高度1.15m的天窗在北坡面上的陰影長度X’和Y’分量值的大小,結(jié)果參考表2。

    表2天窗北坡面上影長X’和Y’分量值

    CAD法是個(gè)人比較推崇的方法,可以解決公式法遇到的局限性問題,當(dāng)然CAD法也要借助于水平面上影長公式才能發(fā)揮出來,這一部分介紹了這種方法計(jì)算天窗北坡和南坡部分的影長。

    先通過(3)和(4)公式求得高度1.15m的天窗在水平面上的影長X和Y分量的大小,參考表3。

    表3天窗在水平面上影長X和Y分量值

    CAD法測(cè)算的步驟簡述如下,對(duì)于北坡部分的影長計(jì)算,如F點(diǎn)的投影位置,第一步可先分別畫出以直角邊長度1.15m(遮擋物高度)和2.31287m(水平面上影長Y分量)的直接三角形,參考圖7,接下來過直角邊的頂點(diǎn)B作角度為負(fù)6°的直線并和斜邊的延長線相交于一點(diǎn)M。那么交點(diǎn)與B點(diǎn)的距離即為坡面影長的Y’分量長度(以B點(diǎn)作為參考原點(diǎn)),使用CAD的測(cè)量功能量出即可,如本案例實(shí)測(cè)Y’分量長度為2.94898m,與理論計(jì)算值吻合。

    第二步畫出以直角邊長度1.15m和2.20231m的直接三角形,參考圖8,測(cè)量出圖7光線和坡面的交點(diǎn)M距離遮擋物最低點(diǎn)所在水平面的高度,本案例量測(cè)的高度為0.30825m。過L點(diǎn)作高度為0.30825m的線段LQ,過Q作水平線與斜邊FL的延長線交于P點(diǎn),過P點(diǎn)作PN垂直于直角邊FB,則PN為X’分量長度,本例實(shí)測(cè)長度2.79262m,與理論計(jì)算值吻合。

    圖7天窗北坡部分F點(diǎn)投影的Y’分量求解圖8天窗北坡部分F點(diǎn)投影的X’分量求解

    而對(duì)于南坡天窗的影長計(jì)算稍微復(fù)雜,如圖6中列舉的H和E點(diǎn),實(shí)際的投影位置可能落在北坡,H點(diǎn)的重心線與屋面交于C點(diǎn),其中|HC|=1.15m。H點(diǎn)的投影位置的求解第一步還是先畫出以直角邊長度1.15m和2.31287m的直接三角形,參考圖9,C點(diǎn)到屋面坡頂?shù)腨分量大小BC=1.5m,則在CAD中過C點(diǎn)畫出與底邊夾角6度且長度為1.5m的線段CB,作CB的垂直鏡像交于斜邊于R點(diǎn),那么HC的影長Y分量是線段CB和BR大小的相加,過R作底邊的垂線,量出R到垂足的距離,再按照之前的方法即可求出影長的X’分量,參考圖10。

    圖9天窗南坡部分H點(diǎn)投影的Y’分量求解圖10天窗南坡部分H點(diǎn)投影的X’分量求解

    同樣的,對(duì)于屋檐E點(diǎn)在坡面上的投影點(diǎn)方位也可以求出,參考圖11和圖12。

    圖11天窗南坡部分E點(diǎn)投影的Y’分量求解圖12天窗南坡部分E點(diǎn)投影的X’分量求解

    2、陰影區(qū)域的繪制

    根據(jù)上述方法可求得天窗上一系列關(guān)鍵點(diǎn)的影長位置和大小,如圖13為通過理論公式和CAD法繪制的天窗在冬至日上午9時(shí)的陰影輪廓(藍(lán)色斜紋包絡(luò)的區(qū)域)。

    圖13天窗冬至日上午9時(shí)陰影區(qū)域

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    責(zé)任編輯:蔣桂云

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