Количество тепла от солнца

[Vladd]

Думаю для физиков этот вопрос элементарен, но так как я далёк от физики, то у меня он вызвал трудности.
Нужно узнать сколько тепла получает тело от солнечного света. Не конкретная задача, а именно формулы, так как нужно будет тестировать при разных материалах, в разное время года и при разных размерах.

[SVD-d]

Предлагаю заглянуть вот сюда
В частности вся первая страница этому посвящена. Ну не вся, но почти вся.

[photon]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: более подходящий раздел.

-- Thu Mar 22, 2018 11:29:14 --

SVD-d в сообщении #1299011 писал(а):

Предлагаю заглянуть вот сюда

В частности вся первая страница этому посвящена. Ну не вся, но почти вся.

Сомневаюсь, что первая страница поискового запроса, который вы дали, тут сильно поможет, да и вообще большие сомнения, что можно дать достаточно точное выражение для какого-то общего случая. Одно дело - оценить в среднем, сколько тепла поступает на Землю (как предлагают те самые страницы из поиска), а другое - сделать оценку для конкретного тела: ответ будет зависеть от материала, площади поверхности тела (ну это не проблема), времени суток/года, географической широты, состояния атмосферы (с этим уже гораздо хуже). Приблизительные оценки сделать можно (найти среднюю освещенность на поверхности для заданной широты/времени года/суток и от нее плясать), но записать какое-то общее выражение для нахождения в произвольный момент - сомневаюсь - набежавшее облако кардинально изменит ситуацию.

[rockclimber]

Vladd в сообщении #1299009 писал(а):

Не конкретная задача, а именно формулы

Даже для человека, близкого к физике, это непростая задача, а уж для далекого - тем более. Проще справочные данные найти или напрямую измерить.

Vladd в сообщении #1299009 писал(а):

в разное время года и при разных размерах.

Еще состояние атмосферы нужно учесть и высоту над уровнем моря. 50% всей атмосферы сосредоточено в нижнем слое порядка 5 км толщиной, при том, что верхняя граница - это порядка 100 км.

[Vladd]

Не думал, что это настолько сложная задача. Хотел узнать сколько тепла получит дом, если сделать тепловые коллекторы определенных размеров. Что ж, сделаю, узнаю. Напрямую измерить не выйдет, так как важны эти данные в зимнее время. Спасибо за ответы.
P. S. По-поводу поиска в гугле. Я думал форумы существуют, чтобы спрашивать что-то у людей или обсуждать что-то.Именно это я и сделал.

[photon]

Vladd в сообщении #1299017 писал(а):

Не думал, что это настолько сложная задача. Хотел узнать сколько тепла получит дом, если сделать тепловые коллекторы определенных размеров.

Это ж несколько иная, более простая задача - плоскость и возможность усреднять. Хотя, конечно, все равно результат будет зависеть от погоды, времени года, широты. Думаю, что вы вряд ли сможете вычислить точнее, чем просто взять оценки готовых существующих коллекторов. В частности, если верить википедии:

Цитата:

По исследованиям ОИВТ РАН в тёплый период (с марта—апреля по сентябрь) на большей части территории России средняя дневная сумма солнечного излучения составляет 4,0-5,0 кВтч/м² . Это позволяет нагревать для бытовых целей около 100 л воды с помощью солнечного коллектора площадью 2 м² с вероятностью до 80 %, то есть практически ежедневно. По среднегодовому поступлению солнечной радиации лидерами являются Забайкалье, Приморье и Юг Сибири. За ними идут юг европейской части (приблизительно до 50º с.ш.) и значительная часть Сибири.
...

В летнем периоде, большинство районов России вплоть до 65º с.ш. характеризуются высокими значениями среднедневной радиации. В зимнее время количество поступающей солнечной энергии снижается в зависимости от широтного расположения установки в разы.

[rockclimber]

Vladd в сообщении #1299017 писал(а):

Хотел узнать сколько тепла получит дом, если сделать тепловые коллекторы определенных размеров. Что ж, сделаю, узнаю. Напрямую измерить не выйдет, так как важны эти данные в зимнее время. Спасибо за ответы.

Можно сделать оценку сверху: мощность солнечного излучения на экваторе - порядка $1,4 \text{кВт} / \text{м}^2$, учитываете положение Солнца над горизонтом в вашей местности (точнее, относительно поглощающей поверхности), учитываете поглощающую способность материала (можно взять для начала диапазон 60 - 80%), и вот у вас уже известен порядок величины, фактическая величина вряд ли будет хотя бы в полтора раза выше. Ниже - запросто, там уже атмосфера, ветер, и прочие плохо моделируемые факторы.

(Оффтоп)

Vladd в сообщении #1299017 писал(а):

P. S. По-поводу поиска в гугле. Я думал форумы существуют, чтобы спрашивать что-то у людей или обсуждать что-то.Именно это я и сделал.

Да, но иногда задают вопросы, исчерпывающий ответ на которые можно найти в первой же ссылке, выдаваемой гуглом. Не ваш случай, конечно, но бывает.

[DimaM]

rockclimber в сообщении #1299026 писал(а):

мощность солнечного излучения на экваторе - порядка $1,4 \text{кВт} / \text{м}^2$

Столько, по-моему, вне атмосферы. До поверхности доходит примерно киловатт на квадрат, если нет облаков и падение перпендикулярное.

[rockclimber]

DimaM
Да, точно. Перепутал.

[GraNiNi]

Vladd в сообщении #1299017 писал(а):

Не думал, что это настолько сложная задача.
Хотел узнать сколько тепла получит дом, если сделать тепловые коллекторы определенных размеров.

Сложность определяется уровнем достоверности требуемых величин.
Если подходить к делу серьезно, то и задача серьезная, на эту тему пишут целые монографии.
Вот здесь найдете адекватные ответы на свои вопросы:
Расчет инсоляции зданий. Штейнберг А.Я. 1975
http://books.totalarch.com/n/1074

[Dmitriy40]

Вот тоже хотел сказать про таблицы инсоляции для конкретных регионов и городов, как суммарно за год, так и по месяцам, при средней реальной погоде. Например эта, легко найденная поиском в гугле.
Но придётся добавить характеристику поглощения материала коллектора (ну не абсолютно чёрное тело ведь), характеристику охлаждения (как излучательно, так и конвективно), которая обычно сильно зависит от внешних условий, ну и учесть эффекты накопления теплоносителя в сторонних объёмах если он не весь в коллекторе. В общем задача сложная. Проще оценить грубо, в том числе по уже работающим системам, и сделать двух- (трёх-?)кратный запас на всякий случай. Кратность запаса определяется важностью точного результата, если допустима большая погрешность и есть чем компенсировать недостаток тепла от коллектора, то запас можно и уменьшить или даже вообще исключить.

[Degen1103]

Всё давно сосчитано. См. Даффи, "Основы солнечной теплоэнергетики".
Производители коллекторов обычно дают вполне доступные упрощённые методы расчёта эффективности.

[bondkim137]

Vladd в сообщении #1299017 писал(а):

Хотел узнать сколько тепла получит дом, если сделать тепловые коллекторы определенных размеров. Что ж, сделаю, узнаю.

Зачем стразу строить? Произведите эксперимент - поставьте небольшой кусок "коллектора", сделайте замеры в интересующих вас условиях. А потом произведите расчеты методом линейной экстраполяции.

Vladd в сообщении #1299017 писал(а):

Напрямую измерить не выйдет, так как важны эти данные в зимнее время

Учтите, что если коллектор будет покрыт снегом, это, мягко говоря, внесет определенные поправки. Снег обладает огромным альбедо.

[Xey]

По-моему, лучшее, из того что предлагают, это вакуумированные трубки.



Теплоприемники помещены в стеклянный сосуд Дьюара, правда не имеющий зеркального покрытия стенок.
Какой-то парниковый эффект будет.

Видимо , как в парнике на грядке. Летом в нем заметно теплее, чем снаружи, а зимой ниже нуля.