深入剖析:屋顶光伏系统阴影计算(二)
3、PVSYST建模仿真
PVSYST软件内置了太阳高度角和方位角的计算引擎,如图14所示为通过该软件查阅的南京地区冬至日太阳时9时的太阳高度角和方位角,其值和上文理论计算值也非常吻合。
图14南京地区太阳高度角和方位角PVSYST计算值
在PVSYST阴影建模设置里面,根据天窗的构造选择相应的模型,如图15所示,输入天窗相关参数,设置完后,再建立女儿墙和矩形光伏阵列区域(RectangularPVPlane),参照图16,具体的建模方法可以参考PVSYST5.X/6.0的使用手册,建模完成后整体的效果参照图17。
图15天窗建模参数设置
图16天窗西(东)立面
图17PVSYST天窗模型
最后选择冬至日太阳时9时对天窗的阴影进行动态模拟,图18为阴影模拟结果,对于阴影的长度可使用软件中的直尺工具进行测量。
图18冬至日9时阴影模拟结果
4、PVSYST仿真和CAD法测量结果比较
PVSYST仿真的优点在于其可视化效果较强,其缺点在于建模需要耗费一定的时间,另外模拟后还需要对影长进行手动的拉线测量,图19为CAD法绘制的阴影区域,对其中几个关键点之间的长度进行了标注,PVSYST模拟结果的手动测量值参考图20。从两者数据对比来看,结果非常接近,PVSYST测量的精度只显示两个小数点位置,但实际工程中厘米级别的误差基本可以忽略,因此也满足实际的设计要求了。
图19阴影区域CAD法测算(单位:mm)
(A)(B)
(C)(D)
图20PVSYST模拟结果手动测量值(单位:m)
小结
文章通过数学角度针对坡屋面上的遮挡物影长公式进行了求解,并指出公式应用存在的局限性,结合实际案例对天窗的阴影进行了精确的分析,介绍了公式法、CAD法和PVSYST建模法的应用并对三种方法求解的结果进行了比较,公式法和CAD法两者在本质上其实是相通的,因此值也是相同的。PVSYST法模拟时软件计算的冬至日9时太阳高度角和方位角的值和公式计算非常吻合,因此模拟结果也具有较高的准确性。相比之下,PVSYST建模过程稍麻烦些,公式法和CAD法则更为简便。在实际设计时可根据不同的屋面选择不同的方法,如水平屋面可使用理论公式计算,而对于坡屋面,若遮挡产生的阴影区域在同一平面内,可使用理论公式或CAD法计算,若不在同一平面内,需使用CAD法,倘若追求动态的可视化效果,可使用PVSYST软件或SketchUp里面的Skelion插件作进一步的分析。
责任编辑:蒋桂云
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