IC762 CONFORTO TRMICO 2011

LUCILA CHEBEL LABAKI

RADIAO SOLAR

Apresentao

1. Bases fsicas da radiao

2. Emisso de radiao

3. Propriedades pticas dos materiais

4. Componentes da radiao solar

Bases fsicas da radiao

Natureza da radiao

Teoria clssica: ondas eletromagnticas

Teoria quntica: ftons

Espectro da radiao: c = l f (c = velocidade da luz)

Corpo negro

Distribuio espectral da radiao de corpo negro

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

1.0E+06

1.0E+07

1.0E+08

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

comprimento de onda (mm)

po

de

r e

mis

siv

o c

orp

o n

eg

ro (

W/m

2.m

m)

300 K

500 K

1000 K

2000 K

3000 K

4500 K

5800 K

]1)/[exp(

2),(

52

22

negro corpoll

l

bTnhcn

nhcTE

Caracterizao do comprimento de onda correspondente mxima intensidade de emisso e sua relao com a temperatura absoluta

m em metros, T em K

Lei do deslocamento de Wien

Tm

310898,2 l

Emisso da radiao solar a 6000K

Componentes espectrais da radiao solar Infravermelho + luz visvel + ultravioleta

Mximo de intensidade luz visvel

Absoro pela atmosfera: O3 , O2 , H2O , CO2

Propriedades pticas dos materiais

Absortncia

Refletncia

Transmitncia

real superfcie a sobre incidente energia

real superfcie pela absorvida energia

real superfcie a sobre incidente energia

real superfcie pela refletida energia

real superfcie a sobre incidente energia

real superfcie pela da transmitienergia

Emissividade

0 < < 1; 0 < < 1; 0 < < 1;

0 < e < 1

O fenmeno de emisso de radiao trmica(onda longa) independente dos fenmenos de absoro, reflexo e, eventualmente, transmisso de radiao solar (onda curta)

negro corpo pelo emitida energia

real superfcie pela emitida energiae

Propriedades pticas dos materiais

Acabamento superficiala b = e

Superfcies de qualquer material muito escuras

Superfcies de qualquer material escuras (tijolo)

Superfcies de qualquer material claras

Superfcies no-metlicas de qualquer cor

Concreto

Pinturas betuminosas

Pinturas com pigmento metlicos(alumnio/bronze)

Pintura branca nova

Pintura branca velha

Chapas de alumnio ou ferro galvanizado novas

Chapas de alumnio ou ferro galvanizado sujas

Chapas de fibrocimento novas

Chapas de fibrocimento sujas

Alumnio, cromo ou cobre polidos

0,85 0,98

0,65 0,80

0,25 0,50

0,65 0,70

0,85 0,98

0,30 0,50

0,12

0,25

0,40 0,65

0,70 0,90

0,45 0,60

0,70 0,80

0,10 0,40

0,85 0,95

0,90

0,95

0,40 0,60

0,90

0,90

0,20 0,30

0,20 0,30

0,95

0,95

0,02 0,04

COMPORTAMENTO DOS CORPOS OPACOS EM RELAO ENERGIA RADIANTE

a= absortncia da radiao solar (onda curta)

b = absortncia radiao de onda longa (trmica) - emitida por corpos temperatura ambiente

e = emissividade (superfcies temperatura ambiente)

A magnitude (de 0 a 1), a distribuio angular(em relao normal superfcie) e adependncia monocromtica (em relao aocomprimento de onda) das propriedadesradiantes das superfcies dependem de suascondies de:

Aspereza

Oxidao

Contaminao fsica e qumica

Temperatura

Componentes da radiao solar

Radiao solar: Constante solar: incidncia normal

extraterrestre

Gsc : 1367W/m

Direta: radiao atravessa a atmosfera

sem ser espalhada ~ 700 W/m2

Difusa: radiao espalhada, incidncia

em todas as direes

Dias claros ~ 10% global

Dias nublados ~ 100% global

Global = Direta + Difusa

Componentes da radiao solar

Radiao direta :

Frao da radiao solar, que atravessa a atmosfera terrestre

sem alterao em sua direo original.

Radiao difusa:

Frao da radiao que, ao atravessar a atmosfera, espalhada

pelos elementos constituintes dessa atmosfera, nuvens, aerossis,

poeira, atingindo a superfcie terrestre em diversas direes

Ir Global = Ir Direta + Ir Difusa + Ir Albedo

Alm das componentes direta e difusa, as superfcies verticais recebem

tambm a componente refletida pelas superfcies, chamada albedo

Componentes da radiao solar

Albedo

Fonte: www.fsica.ufpr.br(acesso 14/03/2003).

Albedo para algumas superfcies no intervalo visvel ( % )

Solo descoberto 10-25

Areia, deserto 25-40

Grama 15-25

Floresta 10-20

Neve (limpa, seca) 75-95

Neve (molhada e/ou suja) 25-75

Superfcie do mar (sol > 25 acima do horizonte)

0tH

Hk

ndice de claridade atmosfrica, ou ndice de

transparncia kt

Relao entre a irradiao incidente na superfcie terrestre, H, e a irradiao no topo da atmosfera, Ho

(ngstrom)Em um dia ensolarado, em local com

poucas nuvens e baixo nvel de

partculas no ar KT 0,75

H

Ha b

s

NK

o

t

a e b so valores empricos, obtidos de postos meteorolgicoss a mdia do nmero de horas de insolao no perodo consideradoN o nmero mdio total de horas de insolao possveis

O Sol e a Terra

Grande distncia entre

Sol e Terra:

Raios paralelos.

Declinao do Sol (DEC):

ngulo entre a direo dos raios e o plano do Equador.

Varia ao longo do ano;

Hemisfrio Norte (+) Hemisfrio Sul: (-).

22 de Junho

Declinao: +2327

22 de Dezembro

Declinao: -2327

Sol ao norte do equador, a declinao positiva, ao Sul, negativa.

-23,45o < < +23,45o .

Como se calcula:

Declinao: posio angular do Sol, ao meio-dia, em relao ao plano do equador.

dn o dia Juliano (1 a 365) do ano.

GSC = Constante Solar

a latitude do local

s o ngulo horrio do anoitecer

Latitude: ngulo medido sobre a superfcie da terra a partir do equador at o ponto considerado. Conveno: positiva no hemisfrio norte e negativa no hemisfrio sul. 90O < < +90O

tgtgs cos

O Sol e a Terra

Atravs da elipse formada pela trajetria da Terra, define-se um Plano Orbital:

Eixo de rotao da Terra: 2327.

Define:

Linhas dos trpicos;

Diferenas climticas:

Distintas pocas do ano.

Incidncia da Radiao e as Estaes do Ano

Inclinao do eixo de rotao da Terra:

Caracteriza as 4 estaes do ano.

Equincios:

Outono e Primavera: DEC = 0

Solstcios:

Inverno: DEC = +2327 e Vero: DEC = -2327):

Inclinao do eixo de rotao da Terra:

Caracteriza as 4 estaes do ano.

Equincios:

Outono e Primavera: DEC = 0

Solstcios:

Inverno: DEC = +2327 e Vero: DEC = -2327):

Influncias da Latitude

Determina o perodo de

permanncia do Sol acima

do horizonte.

Linha do Equador

Trpico de Capricrnio

Software: Sunpath 1.0

Movimento do Sol

Terra imvel, Sol gira em torno dela.

Movimento em relao a um observador localizado na Terra;

Para determinar a irradiao incidente em um plano com

inclinao qualquer, pode-se utilizar a expresso:

COMPONENTES: DIRETA DIFUSA REFLETIDA (ALBEDO)

PARA UMA SUPERFCIE INCLINADA EM COM RELAO AO PLANO HORIZONTAL

o ngulo entre o plano da superfcie em questo e a horizontal do local. 0o < < 180o

Hd a componente direta sobre superfcie horizontal

H a componente refletida sobre superfcie horizontal

H a irradincia no topo da atmosfera = Ho

Hd a componente difusa sobre superfcie horizontal

Distribuio da irradincia