0.1 Năng lượng mặt trời

Khi đó một bề mặt nghiêng tạo một góc  so với phương nằm ngang sẽ có tổng xạ bằng tổng của 3 thành phần:

$\begin{array}{}\beta \sum =E_b{B}_b+E_d\frac{1+\text{cos}\beta }{2}+E_{\sum \text{.}{R}_g\frac{1-\text{cos}\beta }{2}}\\ E_{}\\ \end{array}$

Trong đó : E là tổng xạ trên bề mặt nằm ngang,

(1 + cos)/2 = Fcs là hệ số góc của bề mặt đối với bầu trời

(1 - cos)/2 = Fcg là hệ số góc của bề mặt đối với mặt đất

Rg là hệ số phản xạ bức xạ của môi trường xung quanh.

Và ta có tỷ số bức xạ Bb của bề mặt nghiêng góc  so với bề mặt ngang:

$B_b=\frac{E_n}{E_{\text{bng}}}=\frac{E_n\text{.}\text{cos}\theta }{E_n\text{.}\text{cos}{\theta }_z}=\frac{\text{cos}\theta }{\text{cos}{\theta }_z}$

En là cường độ bức xạ mặt trời tới theo phương bất kỳ,

Ebng là bức xạ mặt trời theo phương vuông góc với mặt nằm ngang,

Ebngh là bức xạ mặt trời theo phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng,

cos và cosz được xác định bởi các phương trình trên và các góc được biểu diễn trên hình 2.8.

Trong tính toán kỹ thuật, có thể coi cường độ bức xạ tới mặt đất là hàm của thời gian , tính từ lúc mặt trời mọc,  = 0 đến khi mặt trời lặn  =n/2, với n­=24h = 24.3600s như sau: E() = En.sin()

() = . là góc nghiêng tia nắng so với mặt đất,

$\omega =\frac{\mathrm{2\pi }}{{\tau }_n}=\frac{\mathrm{2\pi }}{\text{24}\text{.}\text{3600}}=\mathrm{7,}\text{72}\text{.}{\text{10}}^{-5}\text{rad}/s$ là tốc độ góc tự xoay của trái đất,

En[W/m2] là cường độ bức xạ cực đại trong ngày, lấy trị trung bình cả năm theo theo số liệu số liệu đo lường thực tế tại vĩ độ cần xét.

Bức xạ mặt trời truyền qua kính

Độ hấp thụ, truyền qua và phản xạ của vật liệu là hàm số của bức xạ truyền tới, độ dày và chỉ số khúc xạ của lớp vật liệu đó. Hầu hết các bộ thu NLMT đều sử dụng kính làm vật liệu che phủ bề mặt bộ thu vì tính chất quang học ưu việt của nó.

Hiệu ứng lồng kính

Hiệu ứng lồng kính là hiện tượng tích luỹ năng lượng bức xạ của mặt trời phía dưới một tấm kính hoặc một lớp khí nào đó, ví dụ CO2 hoặc NOx. Giải thích hiệu ứng lồng kính như sau: Tấm kính hoặc lớp khí có độ trong đơn sắc D giảm dần khi bước sóng  tăng. Còn bước sóng mkhi E cực đại, là bước sóng mang nhiều năng lượng nhất, thì lại giảm theo định luật Wien  = 2,9.10-3/T.

Bức xạ mặt trời, phát ra từ nhiệt độ cao T0­ = 5762K, có năng lượng tập trung quanh sóng m0 = 0,5m, sẽ xuyên qua kính hoàn toàn, vì D(m0)  1. Bức xạ thứ cấp, phát từ vật thu có nhiệt độ thấp, khoảng T  400K, có năng lượng tập trung quanh sóng m = 8m, hầu như không xuyên qua kính, vì D(­m)  0, và bị phản xạ lại mặt thu. Hiệu số năng lượng (vào - ra)>0, được tích luỹ phía dưới tấm kính, làm nhiệt độ tại đó tăng lên.

Sự phản xạ của bức xạ mặt trời

Đối với các bề mặt nhẵn, biểu thức Fresnel của độ phản xạ bức xạ qua môi trường thứ nhất có độ khúc xạ (chiết suất) n1 đến môi trường thứ 2 có chiết suất n2 là:

$r_{}=\frac{{\text{sin}}^2{\theta }_2-{\theta }_1}{{\text{sin}}^2{\theta }_2+{\theta }_1}$ đối với thành phần vuông góc.

r// = $\frac{{\text{tg}}^2{\theta }_2-{\theta }_1}{{\text{tg}}^2{\theta }_2+{\theta }_1}$ đối với thành phần song song của bức xạ .

r = $\frac{E_r}{E_i}$ = $\frac{r_{}+r_{\text{//}}}{2}$ là độ phản xạ trung bình của hai thành phần song song và vuông góc.

Ei, Er, tương ứng là cường độ bức xạ tới, cường độ bức xạ phản xạ.

Các góc 1 và 2 là góc tới và góc khúc xạ (hình 2.10) có quan hệ với độ khúc xạ n theo định luật Snell: $\frac{n_1}{n_2}=\frac{\text{sin}{\theta }_2}{\text{sin}{\theta }_1}$

Như vậy nếu biết các đại lượng góc 1, 2, và chiết suất các môi trường n1, n2 ta có thể xác định được độ phản xạ r của bề mặt. Đối với tia bức xạ tới vuông góc