Kurzwellige Strahlung
Kurzwellige Strahlung (direkte, diffuse und reflektierte Solarstrahlung = solare Wärmeeinträge)
Kurzwellige Strahlung (mit Wellenlängen von ca. 0.5 - 1 µm => sichtbarer Lichtbereich 380-780 nm) stammt von der Sonne, erreicht Werte bis ca. 1000 W/m² und weist einen ausgeprägten Tagesgang auf. Nachts ist keine kurzwellige Strahlung vorhanden. Bauteile können kurzwellige Strahlung absorbieren und reflektieren aber nicht selbst aussenden.
- kurzwellige diffuse Strahlung
- kurzwellige direkte Strahlung
- kurzwellige Globalstrahlung (Summe aus direkter und indirekter Strahlung)
- kurzwellige reflektierte Strahlung
Die kurwellige direkte Strahlung wird meist als Strahlung auf einer ebenen (horizontalen) Fläche gemessen. Für die Berücksichtigung in der Berechnung muss der Sonnenstand und die Ausrichtung des Bauteils berücksichtigt werden.
Berechnungen
mittlere Ortszeit, wahre Ortszeit, Stundenwinkel
Für die kurzwellige Strahlung ist es wichtig, den Standort und die Strahlungsrichtung der Sonne zu kennen. Für die Berechnung des Sonnenstandes ist deshalb der Standort entscheidend. Daraus ermittelt sich die mittlere Ortszeit (MOZ) und die wahre Ortszeit (WOZ):
MOZ = ... WOZ = ...
Der Stundenwinkel ω ist die Zeit des Tages als Winkel:
ω = ...
Zeitgleichung, Sonnendeklination, Sonnenhöhe, Azimut
Mit dem Tag des Jahres als Winkel (J' = J*36°/360) lässt sich dann die Zeitgleichung
Zgl(J) = 0,0066 + 7,3525*cos(J'+85,9°) + 9,9359*cos(2*J'+108,9°) + 0,3387*cos(3*J'+105,2°)
und die Sonnendeklination
δ(J) = 0,3948 - 23,2559*cos(J'+9,1°) - 0,3915*cos(2*J'+5,4°) - 0,1764*cos(3*J'+26,0°)
ermitteln.
Die Sonnenhöhe γS ermittelt sich aus der Lage des Ortes (φ = Breitengrad [Latitude]), dem Stundenwinkel ω und der Deklination:
γS = arcsin( cos ω * cos φ * cos δ + sind φ * sin δ )
Mit der Sonnenhöhe lässt sich auch das Azimut (Horizontalwinkel) der Sonne berechnen:
αS = ...
Strahlungswerte
Die mittlere extraterrestrische Solarstrahlung beträgt etwa I0,mittel = 1.367 W/m². Die vom Sonnenabstand abhängige extraterrestrische Strahlung kann wie folgt ermittelt werden: I0 = I0,mittel * 1 + 0,03344 * cos(J').
Die auf der Erde auftreffende kurzwellige Strahlung ist von der Raylight Atmosphäre δR0 und der Dicke der mittleren Luftmasse sowie der geografischen Höhe (Luftdruck) abhängig.
