Dokument_1.pdf (2548 KB) - KLUEDO - Universität Kaiserslautern

Erstellung der Modellbibliothek
Die Aufgabe des Srahlungsmodells ist es, zunächst aufgrund der wahren Ortszeit die aktuelle
Sonnenposition zu berechnen. Dann ist durch trigonometrische Projektionen die Einstrahlung
auf eine vorab festgelegte Anzahl vorab definierter Flächenorientierungen zu bestimmen.
Bei diesen Berechnungen sind die stündlichen Daten geeignet zu interpolieren. Die Bestimmungsgleichungen
zur Berechnung des aktuellen Sonnenstandes sind etabliert [DuBe-74] und
auch in der VDI Richtlinie [VDI-6020] aufgeführt. Die Modelle wurden kompatibel zu Standard
Wetterdatenfiles entwickelt, wie sie auch TRNSYS benutzt. Später sollen auch eigene
Messdaten einer Wetterstation [Mer-01] genutzt werden können. Die Darstellung und Implementierung
folgt der Richtlinie VDI-6020.
5.3.2.1 Berechnung der wahren Ortszeit (WOZ)
Die aktuellen Sonnenposition kann nur aus der wahren Ortszeit (WOZ) berechnet werden.
Zunächst ist zu berücksichtigen, dass innerhalb einer Zeitzone die lokale mittlere Ortszeit
(MOZ) für einen geographischen Längengrad (Lloc ) durch die Standardzeit der Zeitzone
ersetzt wurde. Im Falle der mitteleuropäischen Zeit (MEZ) ist dies die mittlere Ortszeit des
Standardlängengrades 15 [DuBe-74]. Auch der Unterschied zwischen der Sommer- (MESZ)
und Winterzeit (MEZ) ist zu berücksichtigen.
o
1
MEZ MOZ -----15
15
o = + ( – Lloc) MEZ = MESZ – 1
Durch die Excentrizität der Erdbahn kommt es zu einer Verschiebung zwischen der für die
Berechnung der aktuellen Sonnenposition relevanten wahren Ortszeit (WOZ) und der mittleren
Ortszeit (MOZ). Die Differenz wird durch die Zeitgleichung (Zgl) beschrieben. Ihre
Beschreibung ist auch aufgrund der Einflüsse der anderen Planeten sehr schwierig. Man findet
in der Literatur verschiedene Näherungsansätze zur analytischen Beschreibung. Die VDI
6020 gibt die Zeitgleichung in Abhängigkeit von J' 360 an, wobei J der Tag
des Jahres ist. Im Falle eines Schaltjahres muss gewählt werden.
o = ⋅ J ⁄ 365
J' 360 o = ⋅ J ⁄ 366
Zgl( J)
0.0066 + 7.3525 J' 85.9 o
cos( + ) 9.9359 2J' 108.9 o
=
+ cos ( + )
0.3387 3J' 105.2 o
+ cos ( + )
Der Stundenwinkel ϖ wird vom Meridian aus zum Nachmittag positiv und zum Vormittag
negativ gezählt. Es gilt ϖ ( 12.00h – WOZ)
15 .
o =
⋅ ⁄ h
5.3.2.2 Berechnung der Deklination
Bei der Berechnung des aktuellen Sonnenstandes muss die Deklination δ berücksichtigt werden.
Auch hier findet man verschiede analytische Näherungsgleichungen in der Literatur. Es
wurde der Ansatz nach VDI 6020 ausgewählt.
δ( J)
0.3948 - 22.2559 J' 9.1 o
cos( + ) – 0.3915 2J'5.4 o
=
cos ( + )
– 0.1764
3J' 26.0 o
cos
( + )
92