图1:明尼阿波利斯的阴影损失与行距
这种现象是一个谜 - 而且它发生的原因甚至让我们感到惊讶,迫使我们重新考虑甚至是什么样的阴影损失。
一个不正确的假设
这个“僵尸”阴影一直出现在我们的用户身上。它似乎最常见于北方各州的项目,如明尼苏达州或马萨诸塞州。而且这不仅仅是一个用户错误 - 这是任何人都可以用陡峭的倾斜阵列复制的东西。
鉴于地理足迹,我们认为我们知道原因是什么:纬度。在高纬度地区,太阳的大部分能量来自天空中较低的角度。使用较低的太阳角度,您可以获得更长的阴影,因此即使行间距较宽,也会有更大的行间阴影。事实上,我们在早先对壁挂式太阳能的分析中已经对此进行了研究,并表明阿拉斯加的阳光加权平均仰角为37°,佛罗里达为47°。
图2:按位置的阳光与仰角
回到高倾斜设计:当我们在夏洛特看到这个相同的设计时,情节会变厚。在南方更远的阵列中,非常宽的行距的阴影损失实际上是相同的!这几乎证明了这种损失不是来自北纬地区的太阳角。
图3:明尼阿波利斯与夏洛特之间的阴影损失与行距
令人惊讶的答案
然后我们决定深入研究阴影损失背后的数字 - 特别是阳光的成分。我们一直在谈论阳光的两个主要部分:直射阳光(来自太阳的光束)和漫射的阳光(蓝天的亮度)。通常,直射阳光占总日光的60%至70%,漫射占30%至40%。但也有第三个很少重要:Albedo(来自地面的反射)。由于两个原因,Albedo对标准阵列永远不重要。首先,地面占模块阵列平面视图的一小部分,因为向上倾斜的模块大多是“看着”天空,地面只是视图的一小部分。其次,来自地面的反射仅撞击阵列的第一行,然后第一行阻止来自第二排模块的地面反射。因此,整体反照率数字总是非常小,通常为总日光的0.1%至0.3%。
图4:辐照度组件(礼貌能源专业研讨会)
然而,一旦我们调查细节,一旦你的倾斜达到倾斜30°,就会发现“反照率很小”的心态会发生变化。当您将阵列向上倾斜30°时,阵列平面反照率对阳光的贡献实际上会超过2%。不是很大,但现在你会发现它。随着阵列平面反照率值的增加,您仍然会遇到第一行模块阻挡第二/第三/等视图的现象。结果,增加的阵列平面反照率太阳光立即丢失并计为阴影损失。
图5:辐照度类型的无阴影和阴影辐照度
正是这种“地面阴影”最终导致了这些高倾斜阵列中“僵尸”阴影损失的大部分。根据倾斜角度,损失的反照率占这些设计中阴影损失的60-90%。例如,在下面的示例中,请注意2.9%阴影损失中的1.8%来自反照率阴影(其余大部分来自漫反射,而非直接)。
图6:高倾斜遮阳设计的HelioScope损耗报告
因此,这种现象在北方地区出现的原因不是由于太阳角度,恰好设计师正在设计北纬地区的高倾斜系统,并且倾斜使得反照率成为阳光中更重要的一部分。
一个哲学问题:什么是阴影损失,真的吗?
这最终提出了一个更广泛的问题:阴影损失何时实际上是阴影损失?我们通常认为阴影是阻挡阳光照射模块表面的东西。但在这种情况下,阻挡来自地面的反射感觉不同。毕竟,大多数阵列开始时甚至没有太多的反照率/反射阳光。由于它们的倾斜,高倾斜阵列具有更大的阵列平面反照率,但是然后立即失去它从行到行的阴影。它可以说只是一种会计技术性。
如果一棵树落在树林里,那里没有人听到它,它会发出声音吗?如果我的高倾斜阵列获得更多的地面反射,但是然后立即将其阻挡,那么真的是阴影损失吗?