Obliczanie natężenia promieniowania słonecznego całkowitego padającego na dowolnie zorientowane powierzchnie pochylone według nowej normy PN-EN ISO 52010-1:2017

• Autorzy: Michalak P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2018.7.5

Warianty tytułu

EN

Calculation of the Global Solar Irradiance on Arbitrarily Oriented Tilted Surfaces According to the New PN-EN ISO 52010-1:2017 Standard

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano procedurę obliczania natężenia promieniowania słonecznego całkowitego padającego na dowolnie zorientowaną i pochyloną powierzchnię według nowej normy PN-EN ISO 52010-1:2017-09 (E). Zgodnie z nią, opierając się na danych natężenia promieniowania słonecznego całkowitego na powierzchnię poziomą z plików typowych lat meteorologicznych dostępnych na stronie internetowej Ministerstwa Infrastruktury i Rozwoju, wyznaczono normalne natężenie promieniowania bezpośredniego oraz rozproszonego na powierzchni poziomej. Następnie obliczono natężenie promieniowania całkowitego na powierzchnię pochyloną pod kątem 30°, 45°, 60° i 90°, zorientowanej kolejno na północ, południe, wschód i zachód. Analizę wykonano dla Białegostoku, Łodzi, Rzeszowa, Szczecina i Wrocławia. W celach porównawczych wykorzystano dane z plików typowych lat meteorologicznych oraz wykonano symulacje w programie EnergyPlus. Wszystkie obliczenia wykonano bez zacienienia. Stwierdzono rozbieżności między wartościami z typowych lat meteorologicznych a obliczonymi według nowej normy oraz z symulacji. Wyniosły one maksymalnie od 10% dla powierzchni pochylonej pod kątem 30° do 60% dla ścian pionowych. Ponieważ zyski słoneczne stanowią istotny element bilansu cieplnego budynków, zmiana ich wartości wpływa bezpośrednio na potrzeby cieplne. Wynika stąd potrzeba aktualizacji danych promieniowania słonecznego do celów obliczeń energetycznych budynków.

EN

The paper presents a calculation procedure of the global solar irradiance on an inclined surface of any orientation according to the new PN-EN ISO 52010-1:2017-09 (E) standard. According to this procedure, on the base of the Typical Meteorological Years (TMY) available on the website of the Ministry of Infrastructure and Development, there were calculated direct normal and diffuse horizontal irradiances and in the next step the global solar irradiance on a tilted surface (at angles of 30°, 45°, 60° and 90°), N, S, E and W oriented. This analysis was performed for Białystok, Łódź, Rzeszów, Szczecin and Wrocław. For the comparative purposes there were also used TMY and there were performed simulations in EnergyPlus. No shading was assumed in all cases. There were noticed differences between values currently used (from TMY) and calculated according to the new standard and from EnergyPlus. They were from 10% (tilt angle of 30°) to 60% for a vertical surface. Because solar gains play important role in the thermal balance of a building, each change of their value has the direct impact on a thermal demand. This indicates a need to update the solar data used for energy simulations of buildings in Poland.

Słowa kluczowe

PL

PN-EN ISO 52010-1:2017; norma międzynarodowa; natężenie promieniowania słonecznego; model Pereza; promieniowanie rozproszone

EN

PN-EN ISO 52010-1:2017; international standard; irradiance; Perez model; diffused radiation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 49, nr 7
• Strony: 280--287
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Michalak P.

• AGH w Krakowie, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] Bryś Krystyna. 2015. "Zasoby energii słonecznej w dolinie Widawy". Inżynieria Ekologiczna, 44: 53-61. DOI: 10.12912/23920629/60025
• [2] Buriak Jerzy. 2014. "Ocena warunków nasłonecznienia i projektowanie elektrowni słonecznych z wykorzystaniem dedykowanego oprogramowania oraz baz danych". Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej 40: 29-32. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-72bee56f-677b-4089-a994-1f275d671a67
• [3] Chwieduk Dorota. 2004. "Energia słoneczna. Terminologia 1". Polska Energetyka Słoneczna, 1 (2).
• [4] Chwieduk Dorota. 2006. "Modelowanie i analiza pozyskiwania oraz konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego w budynku". Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN, nr 11.
• [5] Domke Konrad, Przemysław Skrzypczak. 2015. "Kierunkowe odbicie promieniowania słonecznego od dachów budynków". Przegląd Elektrotechniczny, 8 (91): 143-145. DOI:10.15199/48.2015.08.34
• [6] EnergyPlus Documentation. Engineering Reference. The Reference to EnergyPlus Calculations, US Department of Energy, 2017. https://energyplus.net/sites/default/files/pdfs v8.3.0/EngineeringReference.pdf
• [7] Grudzińska Magdalena, Ewa Jakusik. 2016. "Typowy Rok Meteorologiczny i późniejsze dane klimatyczne jako czynniki kształtujące zapotrzebowanie na energię". Przegląd Budowlany 3 (87): 44-50.
• [8] Kasten Fritz. 1965. "A New Table and Approximation Formulafor the Relative Optical Air Mass". Theoretical and Applied Climatology 14 (2): 206-223. DOI:10.1007/BF02248840.
• [9] Kwiatkowski Zbigniew. 2015. "Słoneczna terminologia". Automatyka - Elektryka - Zakłócenia 1 (19): 6.
• [10] Matuszko Dorota. 2009. "Wątpliwości terminologiczne dotyczące promieniowania słonecznego". Prace Geograficzne, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, zeszyt 122. 55-61.
• [11] Michalak Piotr. 2011. "Współczynnik przezroczystości atmosfery na wybranych stacjach południowej i wschodniej części Polski". Polska Energetyka Słoneczna, 2-4 (9): 23-26. http://ptes-ises.itc. pw.edu.pl/art/2011_3.pdf
• [12] Narowski Piotr, Marcin Janicki, Dariusz Heim. 2011. "Meteorologiczny rok odniesienia do obliczeń energetycznych (WYEC2) dla potrzeb optymalizacji fasad budynków". Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce, T. VI, Nr 2: 67-76.
• [13] Narowski Piotr. 2006. "Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych w budownictwie". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 11 (37): 22-27.
• [14] Narowski Piotr. 2008. "Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków". Energia i Budynek 9 (18): 18-24.
• [15] Narowski Piotr. 2008. "Obliczenia energetyczne budynków. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski". Rynek Instalacyjny 10 (16): 52-57.
• [16] Perez Richard, Ronald Stewart, Robert Seals, Ted Guertin. 1988. "The Development and Verification of the Perez Diffuse Radiation Model". Atmospheric Sciences Research Center SUNY at Albany. http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/1988/887030.pdf
• [17] PN-EN ISO 9488:2002 "Energia słoneczna - Terminologia".
• [18] PN-EN ISO 15927-1:2005 "Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków - Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych - Część 1: Średnie miesięczne niezależnych parametrów meteorologicznych".
• [19] PN-EN ISO 52010-1:2017-09 - wersja angielska. Energetyczne właściwości użytkowe budynków - Zewnętrzne warunki klimatyczne - Część 1: Konwersja danych klimatycznych do obliczeń energetycznych. http://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-52010-1-2017-09e.html
• [20] Sørensen Bent. 2004. "Renewable Energy. Its physics, engineering, use, environmental impacts, economy and planning aspects". Third Edition, Elsevier Science, 2004.
• [21] Szokolay Steven. 2007. "Solar Geometry". PLEA, Queensland.
• [22] Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków https://www.miir.gov.pl/strony/zadania/budownictwo/charakterystyka-energetyczna-budynkow/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow-1/
• [23] Wenham Stuart R., Martin A. Green, Richard Corkish, Muriel E. Watt. 2007. "Applied photovoltaics", Second Edition, London: Routledge, 2007.
• [24] Wojewódka Dominik. 2012. "Analiza skuteczności konwersji promieniowania. słonecznego w przegrodach zewnętrznych budynku w warunkach klimatu lokalnego", Praca doktorska, Politechnika Śląska. Wydział Budownictwa, Gliwice. http://delibra.bg.polsl.pl/Content/3621/rozprawa.pdf