Влияние рельефа местности на поступление солнечной радиации к культивационным сооружениям

Рассмотрено поверхности

поступление солнечной радиации земли различной ориентации.

на горизонтальную и наклонные Установлена целесообразность

Таблица 1 – Суммарная (прямая + рассеянная) солнечная радиация на горизонтальную поверхность по месяцам (г. Москва)

Суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность по месяцам, Вт/м2
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	за год
22	52	108	155	215	229	222	174	116	56	26	16	115

Приток солнечной энергии на местность зависит от ряда факторов: времени года, географической широты, ориентации участка местности относительно стран света и её крутизны. Известно, что с увеличением угла падения солнечных лучей на поверхность её температура повышается (рис. 1). Повышение температуры обусловлено распределением солнечной энергии по меньшей площади.

Рисунок 1 – Изменение нагрева горизонтальной поверхности в зависимости от угла падения солнечных лучей

Различно ориентированные склоны нагреваются по – разному [3, 4]. При определении интенсивности прямой радиации на поверхность склона учитываются как крутизна и ориентация склона, так и астрономические факторы (рис. 2)

4^ = 4 cos' ,                                 (2)

где /п – прямая радиация на перпендикулярную к лучам поверхность;

cos i – косинус угла падения солнечных лучей на данную поверхность, вычисляемый по формуле cos i = cosa sinh + sina cosh cos

где Я – угол (крутизна) склона;

i – угол падения солнечных лучей на склон;

Л – высота Солнца на горизонтом (угол падения солнечных лучей);

Ф – разность азимутов Солнца и проекции нормали к склону (азимут солнца угол между направлением на Солнце и направлением на север . Он измеряется в градусах (от 0° до 360°) по часовой стрелке и показывает, где находится Солнце относительно сторон света).

Рисунок 2 – Схема поступления прямой радиации на поверхность склона

По данным актинометрических измерений наибольший приход прямой солнечной радиации установлен для южных склонов. В качестве примера для Москвы (56° с.ш.) в табл. 2 приведены коэффициенты для пересчёта с горизонтальной поверхности средних суточных или месячных сумм прямой радиации на наклонную поверхность [2, 3].

Таблица 2 – Коэффициенты для пересчёта прямой солнечной радиации на наклонную поверхность

Широта, град.с.ш.

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

56

Северная ориентация. Угол наклона 5°

0,53  0,75  0,85  0,92  0,96  0,98  0,97  0,94  0,89  0,8

0,66  0,5

Угол наклона 10°

0,19  0,48  0,69  0,82  0,89  0.92  0,9

0,88  0,76  0,59  0,27  0,12

Южная ориентация. Угол наклона 5°

1,36 1 1,25 1 1,16 1 1,07 1 1,03 1 1,02п 1,02п 1,05п 1,11 1 1,19п 1,35п 1,53

Угол наклона 10°

2,12  1,48  1,29  1,13  1,05  1,01  1,03  1,1

1,18  1,41  1,7

2,4

Из данных табл. 2 следует, что приход солнечной радиации в летние месяцы на поверхности южной ориентации при уклонах до 10° незначительно отличается от прихода на горизонтальную поверхность. Более заметна разница приходов суммарной радиации весной и осенью, вычисленная при средних условиях облачности [5, 6] и показанная на рис. 3.

282 300 314

МАРТ

565 573 578

АПРЕЛЬ

МАЙ

■ Горизонтальная поверхность ■ Уклон 5 градусов

■ Уклон 10 градусов

■ Горизонтальная поверхность ■ Уклон 5 градусов

■ Уклон 10 градусов

Рисунок 3 – Гистограммы изменения прихода суммарной солнечной радиации на поверхность земли в весенние и осенние месяцы (Москва, 56° с.ш.)

Анализ графических данных рис. 3 показал, что увеличение прихода суммарной солнечной радиации при 5-градусном уклоне поверхности по отношению к горизонтальной поверхности земли за весенние месяцы составляет примерно 10%, а в течение августа-октября – около 13%. При 10-градусном уклоне поверхности за указанные периоды увеличение прихода суммарной солнечной радиации равно 18 и 24%. Полученные результаты показывают возможность более ранней посадки овощных и зеленых культур в сезонные теплицы и продление срока их выращивания.

В качестве светопрозрачного ограждения сезонных теплиц используются полимерные плёнки, сотовые поликарбонатные листы, листовое стекло [7]. Большей теплоудерживающей способностью обладают поликарбонатное и стеклянное ограждения. К недостаткам поликарбоната относится его быстрое старение (снижение светопропускания) и недолговечность, к недостаткам стеклянных теплиц можно отнести хрупкость стекла и более высокую стоимость строительства [8-10].

Вывод. Количественно установлено увеличение притока суммарной солнечной радиации на южно ориентированные склоны по отношению к горизонтальной поверхности земли. Полученные результаты показывают возможность более ранней посадки овощных и зеленых культур в сезонные теплицы и продление срока их вегетации.