Д.т.н., Тлеуов А.Х., Пястолова И.А., к.т.н., Тлеуова А.А.

Казахский государственный агротехнический университет, г. Астана

Республика Казахстан

Прогнозирование поступления солнечной радиации

В предлагаемой статье приведены многолетние статистические данные о приходе основных составляющих солнечного излучения по территории Республики Казахстан. Основываясь на данных 11-летнего цикла солнечной активности можно прогнозировать приход суммарной солнечной радиации, что впоследствии должно быть использовано для расчета систем солнечного теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Ряды данных наблюдений за различными видами солнечной радиации имеют свои особенности, связанные со спецификой наблюдений. Прежде всего, наблюдения проводятся в сроки, отличные от сроков, установленных для наблюдения за другими метеорологическими величинами. Наблюдения в срок не позволяют получить достаточно надежные данные.

В климатических справочниках помещают обычно следующие климатические показатели:

§ средняя интенсивность (энергетическая освещенность в кВт/ м²) прямой, рассеянной, суммарной радиации и радиационного баланса при ясном небе и при средних условиях облачности;

§ средние суммы прямой солнечной радиации (МДж/м²) на нормальную к лучу поверхность и на горизонтальную поверхность при ясном небе и средних условиях облачности;

§ средние суммы суммарной солнечной радиации (МДж/м²) на горизонтальную поверхность при ясном небе и средних условиях облачности;

§ средние суммы рассеянной солнечной радиации (МДж/м²) на горизонтальную поверхность при средних условиях облачности;

§ альбедо деятельной поверхности (%) при средних условиях облачности;

§ средние суммы радиационного баланса деятельной поверхности (МДж/м²) при средних условиях облачности

§ для рассеянной и суммарной радиации, радиационного баланса - общая облачность не более 2 баллов, солнечный диск и околосолнечная зона радиусом 5° свободны от облаков и следов облаков;

§ для прямой радиации - независимо от облаков, но при диске солнца и околосолнечной зоне 5°, свободных от облаков и их следов.

Характеристики интенсивности солнечной радиации при средних условиях облачности получают путем непосредственного подсчета по данным наблюдений при любых условиях облачности и состояния диска солнца.

Таблица 1 - Распределение max и min месячных сумм суммарной

радиации при средних условиях облачности

Широта, зона, градус	Январь		Апрель		Июль		Октябрь
	max	min	max	min	max	min	max	min
49^0-51^0 Астана	4,87 150,84	2,84 88	20,67 620,1	14,11 423,2	25,27 783,5	15,68 468	15,14 469,3	5,95 184,4
52^0-53^0	4,12 127,8	2,77 85,9	20,81 624,3	14,11 423,2	24,37 755,5	16,49 511,2	11,15 345,7	5,27 163,4
54^0-56^0	3,38 104,75	2,7 83,8	20,95 628,5	14,11 423,2	24,19 750	17,3 536,3	7,16 222,1	4,6 142,5

Таблица 2 - Пределы колебаний средних месячных значений альбедо (%)

Широтная зона, градус	Январь	Апрель	Июль	Октябрь	Год
49^0-51^0 Астана	60-77%	18,38%	19-25%	20-28%	23-30
54^0-56^0	67-82%	19-71%	16-23%	21-37%	25-40%

На основании данных таблиц 1 и 2, а также используя график приведенный на рисунке, можно прогнозировать поступление солнечной радиации в различные годы, учитывая 11-летний цикл солнечной активности.

Продолжительность солнечного сияния, а также продолжительность или долгота дня, являются важными характеристиками для определения продолжительности и времени функционирования систем солнечного теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Наиболее распространенными характеристиками продолжительности солнечного сияния являются возможная продолжительность при отсутствии облачности, действительная продолжительность при условии облачности, отношение действительной продолжительности солнечного сияния к возможной и число дней без Солнца. Возможная продолжительность солнечного сияния является наиболее устойчивой и достоверной характеристикой. Она определяется по времени восхода и захода Солнца с учетом его рефракции и приведены эти показатели для Республики Казахстан в табл. 3-6.

Как следует из данных этих таблиц в среднем по Республике Казахстан продолжительность солнечного сияния и числа солнечных дней очень высока, что говорит о перспективности использования гелиосистем.

Данные таблиц необходимо использовать при расчетах емкости аккумулирующих устройств гелиосистем. Согласно этим данным, максимальная емкость аккумулирующих устройств должна обеспечивать запас тепловой энергии от 5-6 суток в Южном регионе и до 10-12 суток в Северном.

Таблица 3 - Продолжительность светового дня

Месяц	Широта, град. с.ш.
	49^0	50^0	51^0	52^0	53^0	54^0	55^0
Январь	8.5	8.37	8.24	8.07	7.91	7.85	7.57
Февраль	9.92	9,84	9,76	9,68	9,6	9,51	9,4
Март	11.6	11,58	11,57	11,56	11,55	11,54	11,53
Апрель	13.43	13,34	13,54	13,59	13,66	13,73	13,8
Май	15.0	15,15	15,27	15,4	15,53	15,68	15,83
Июнь	15,86	16	16,17	15,4	16,53	16,73	16,92
Июль	15,48	15,64	15,76	16,36	16,07	16,24	16,43
Август	14	14,18	14,27	15,91	14,44	14,54	14,63
Сентябрь	12,3	12,32	12,33	14,35	12,36	12,37	12,38
Октябрь	10,4	10,37	10,37	12,34	10,24	10,17	10,11
Ноябрь	8,88	8,76	8,65	10,31	8,38	8,23	8,07
Декабрь	8	7,93	7,77	8,51	7,41	7,21	7

График активности 11 – летних циклов

Рисунок 1

Таблица 4 - Распределение среднего месячного и годового числа дней без Солнца

Широта	Месяц												Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
50^0	8	5	5	2	1	<0,5	1	1	2	8	12	12	57.5
52^0	9.5	6	5.5	2.5	1	<0,5	0.5	1.5	2	7.5	12	13	61.5
54^0	11	7	6	3	1	<0,5	0.5	2	2	7	12	14	66

Таблица 5 - Распределение средних месячных и годовых отношений реальной продолжительности солнечного сияния к возможной (%)

Широта	Месяц												Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
55^0	38	46	55	62	61	66	61	57	53	32	30	30	51
54^0	38	46	55	62	61	66	61	57	53	32	30	30	51
53^0	38	46	55	62	61	66	61	57	53	32	30	30	51
52^0	37	47	51	59	62	67	63	61	58	37	30	30	52
51^0	35	46	47	56	62	67	65	64	60	42	30	29	53
50^0-49^0	35	46	47	56	62	67	65	64	60	42	30	29	53

Таблица 6 - Распределение продолжительности солнечного сияния при средних условиях облачности (часов)

Месяц	Широта, град
	51^0	53^0	54^0
Январь	84	83	82
Февраль	117	119	122
Март	152	172	192
Апрель	211	230	249
Май	277	284	290
Июнь	306	312	318
Июль	303	301	299
Август	267	260	252
Сентябрь	208	200	191
Октябрь	125	111	97
Ноябрь	71	71	71
Декабрь	65	63	60
Год	2186	2206	2223