CNS 15166-2008 Solar Energy - Field Pyranometers - Recommended practice for use《太阳能－场全天空辐射计－使用实务建议》.pdf

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1、 1 印月 97 1 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 27.160 K803215166經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 97 1 月 14 日 月日 (共 15 頁 )太陽能場全天空輻射計 使用實務建議 Solar energy Field Pyranometers Recommended practice for use 目錄 節次 頁次 前言 2 1. 適用範圍 . 2 2. 引用標準 . 2 3. 定義 . 2 4. 全天空輻射計選用 . 2 5. 使用實務建議 3 附錄 A. 通風系統 12 附錄 B. 對於由全天空輻射計本身陰影所

2、造成反射直接太陽輻射損失之估計 . 14 附錄 C. 參考文獻 . 15 2 CNS 15166, K 8032 前言 本標準係依據國際標準組織 1990 年發行之 ISO/TR 9901 Solar energy Field Pyranometers Recommended practice for use，不變更技術內容及其標準程式，譯為中文而成中華民國國家標準者。 1. 適用範圍 本標準提供在太陽能應用 (例如測試太陽能集熱器或其 他裝置與監測太陽能系統 )時，使用場全天空輻射計之建議操作實務。本標準適用於在室內或是室外使用全天空輻射計，來量測全天空輻射與反射太陽輻射，或是來自一個太陽能

3、模擬器之輻射。這些量測可以在一個水平面或是傾斜面上來進行，且全天空輻射計可以和一個太陽遮蔽裝置合併使用來量測漫輻射。 2. 引用標準 下列標準中所包含之節次，被引用作為本標準之部分節次。當本標準發行時，所標示之版本皆為有效版本。由於所有標準皆會修改，故凡依據本標準訂定協議之當事者，應儘可能查明採用下列標準之最新版本。未註明日期之引用，應查明採用其最新版本。 ISO 與 IEC 之會員皆維持現行有效國際標準之登錄。 CNS 15033 太陽能量測半球太陽輻射與直接太陽輻射儀器之規格及分級 CNS 15066 太陽能比較參考全天空輻射計校正場全天空輻射計 3. 定義 為本標準之目的， CNS 15

4、033 所提供之定義皆適用。 4. 全天空輻射計選用 4.1 相關全天空輻射計型式選用 選擇全天空輻射計型式的考量如下： (a)工作特性考量，例如對於選定入射角與溫度範圍和最大響應時間之準確度要求事項； (b) 操作考量，例如尺寸、重量、穩定度與維護； (c) 經濟考量，例如必須具備網路時。 對於太陽能之 應用，僅可使用熱電式 (thermoelectric)與光電式 (photoelectric)式儀器。熱電式全天空輻射計一般在 廣泛範圍之條件下較為準確。太陽光電電池(或稱為矽全天空輻射計 )，亦可提供數項優點：價格較低、尺寸較小與響應時間較快（若是適當設計與安置時具 備良好餘弦響應）。當整

5、體準確度要求不太高，或有固定光譜條件 (例如使用人工光源 )時，於工作條件下經過校正後，此類全天空輻射計可被使用來量測入射輻射。 備考：未必所有應用皆有必要使用第 1 級儀器。 4.2 相關量測規格選用 首先須將量測參數 (溫度、照射度、入射角、傾斜角 )之所有可能範圍予以彙整。須記得在室內測試時所得到之量測參數範圍，應小於在戶外測試者。 對於有關全天空輻射計之量測與物性規格之資訊必須參照： 列於 CNS 15033 (界定不同儀器等級所需符合之規格 )中全天空輻射計之分級； 3 CNS 15166, K 8032 來自製造商，或是來自測試機構之數據規格表。 (規格項目列於 CNS 15033

6、 之表 1。附錄 A 提供有關通風系統之資訊。未來標準將涵蓋全天空輻射計之特性。 ) 若是第 2 級標準全天空輻射計之準確度並不足夠時 (特別是針對高入射角時 )，在量測半球太陽輻射時，建議使用 日射強度計與具遮蔽之全天空輻射計分別量測入射輻射與直接輻射。 5. 使用實務建議 5.1 一般事項 除非另有說明，否則全天空輻射計在量測以太陽為輻射來源時與以人造光源 (太陽模擬器 )時之使用係數相同。 有關場全天空輻射計之使用的基本查核表，如表 1 所示： 表 1 場全天空輻射計之查核表 設備 物體 控制 維護 玻璃圓頂 (室外 ) 當地污染、沙、凍雪、霧淞與霜 抹淨與擦乾；除冰與抹淨 玻璃圓頂 (

7、室內 ) 水氣凝結 打開外部圓頂並擦乾 橡膠墊片 毀壞 潤滑或更換 感應表面 黑色與平滑 報告、檢查靈敏度與在必要時更換儀器 乾燥劑容器 乾燥劑之顏色 更換 全天空輻射計 水平器 水平 調整 操作狀態 異常噪音或是空氣流 報告與在必要時進行更換 加熱裝置 霧淞或霜之形成 電氣檢查或更換 通風系統 通風管 污垢 清潔 陰影 相對於圓 頂之位置 (早上與下午 ) 調整 漆、污垢 必要時清潔與上漆 遮陽環 水平面角度 調整 馬達 更換 遮陽裝置 遮陽盤 基座之穩定性 調整或更換 腐蝕、濕氣與污垢 清潔與上緊盒 接線盒 接線處 連接處鬆脫 上緊連接處或更換 數據取得 因為在全天空輻射計中使用多類數據取

8、得與紀錄系統，因此對於此類設備難以提出一項查核表。須要參照製造廠商之說明書。 5.2 使用於水平面或傾斜面上量測全天空輻射之全天空輻射計 5.2.1 安裝 4 CNS 15166, K 8032 在進行太陽能試驗時 ，全天空輻射計一般係安裝在被進行量測之物體 (例如一個太陽能集熱器 )上，以量測入射太陽輻射。 5.2.1.1 安裝場所之選擇 測試物體與全天空輻射計均應同等曝曬；亦即是測試表面與全天空輻射計均應接受相等照射度與具備相同傾斜角。 當測試物體並非均勻受到曝曬時，須進行校正或是需使用超過一個全天空輻射計。 當選擇安裝場所時，應考量進行維護時之方便進出。 5.2.1.2 支架或支持物 全

9、天空輻射計須利用位於三腳架之腳架上或是底板上之孔洞，來穩固地連結在可取得之安置架上。在安裝時須防範使儀器不致於遭受到機械衝擊或是震動。支架須具堅固構造且能夠抵抗強烈風暴與溫度變化等。一個金屬或是混凝土支架應為適當。不得使用木質支架，因為其易於遭受溫度與溼度效應。 若將全天空輻射計使用於一個傾斜位置上時，建議將其安置在一個與全天空輻射計偵測器平行之平板上，且其將確保儀器得與測試物體平行之方式。 5.2.1.3 全天空輻射計之水平調整 首先應對水平器進行檢查。可以在試驗室內的一個光學水平桌上使用一個準直燈束在大約 20 之仰角下進行。調整儀器之水平螺絲直至在偵測器之方位進行旋轉時之響應變化達到最小

10、時。 若有必要時，接著調整水平器至指示水平面。 此項稱為輻射計水平調整，且須與熱電堆之水平調整相同；但是若熱電堆表面並不均勻時則不一定。 5.2.1.4 安置全天空輻射計於支架上 當可能時，須使全天空輻射計之方位，調整至在北半球時電纜或連接器位於接受表面之北邊 (在南半球時則在接受面南邊 )。如此可使電力連接器之輻射加熱達到最小化。具備 Moll-Gorcynski 熱電堆之儀器，須使其方向能夠讓熱電堆接頭 (長方形熱電堆之長端 )指向東西向。依據儀器型式之不同，後項要求事項有時會與前項要求事項互相衝突。此時對於 Moll-Gorcynski 熱電堆之要求事項優先，因為電纜在必要時可以被遮蔽住

11、。 若是在校正時，全天空輻射計之方位未能如以上建議時，電纜應朝向全天空輻射計進行校正時之相同方向 (若此校正時方向為已知時 )，且連接器應使用一個額外帽狀物來進行遮蔽。 當儀器處於室外且安置於一個傾斜位置時，電纜應指向下端以避免雨水抵達電路接頭。自下方或是底部反射之輻射，須不會自下方照射儀器機體；可以使用一個圓柱體之遮蔽裝置，但是須小心注意允許足夠 5 CNS 15166, K 8032 自然通風，以維持儀器機體處在環境溫度下。 全天空輻射計需先用螺絲或螺栓稍微固定，然後利用所附之水平調整螺絲以及水平器調整水平。接著再轉緊固定螺絲，但是注意不要擾動原先設定，使其在適當操作時，可由水平器之指示，

12、看出接受面是水平的。 替代地，水平調整安排可能是採用附彈簧之調整螺釘，可以允許全天空輻射計牢靠地固定在基座上，接著進行水平調整，而無須採用反覆程序。 5.2.1.5 電氣安裝 (Electrical Installation) 將全天空輻射計連接至其記錄器之電纜時須具備雙導線 (conductor)且須防水。電纜須能牢靠固定在安置支架上，以使得斷裂或是在強風氣候下發生斷續斷路之機會為最小。若是記錄器係位於遠方時，可能時應將電纜加以保護，並且埋在地下。使用具有屏蔽電纜，且全天空輻射計、電纜與記錄器皆使用一個低電阻導線來連接至共同接地處。 必須注意在進行所有接頭焊接之前，皆取得良好之銅與銅間連接。

13、所有暴露之連接處皆應保護不受天氣影響與有形損害。在鑑別出電路極性之後，其他電纜之末端可以依據相關說明書指示來連接至記錄器上。 5.2.2 通風系統 當要求高準確性與可靠性時，有必要對全天空輻射計進行通風，以確保： (a) 抑制露水與霜之形成，特別是圓頂外； (b) 在圓頂外之雨滴可以快速蒸發； (c) 儀器溫度維持在近乎環境空氣溫度。 通風系統須設計成可以使儀器周 圍有均勻且儘可能有強勁之氣流，特別環繞在圓頂外，以使得太陽輻射窗 口保持乾淨，並且補償玻璃導熱度較單元金屬機體導熱度較低之效應。 除非有必要進行加熱，以抑制厚 層露水與霜形成時，通風空氣與環境空氣之間的溫度差異須低於 1 K。見附錄

14、 A。 因為全天空輻射計製造廠商未必 提供通風系統，因此使用者，特別是各個氣象機構，設計出供場應用之不同通風安排方式；這些安排方式在附錄 A中進行簡要敘述。有些通風系統 可以商業取得。但是這些通常是針對特定全天空輻射計型式所設計之特殊通風系統。在附錄 A 所提供之資訊，對於決定針對給定應用之適當系統時 可能具有幫助。與中央氣象局或是世界氣象組織所建立之氣象服務處之區域輻射中心諮商也可能具有幫助。 5.2.3 注意事項 5.2.3.1 檢查 使用於連續操作之全天空輻射計，至少須每天檢查一次。對於第 5.2.3.2節至第 5.2.3.5 節所述特定屬性之檢查，應該視為每日、每星期、每月與年度例行工

15、作來進行。須注意對輻射量測來說，數據品質與在觀察 6 CNS 15166, K 8032 計畫期間工作人員所付出留意程度具有強烈關聯性。 在進行安裝之規劃時即須加以注意，特別是當系統難以進出時，以確保對於觀察之可靠性。可能需要安裝兩套相同量測系統以提供對於重要場所之相當餘裕度 (redundancy)。 5.2.3.2 每日例行工作 在進行這些檢查時，儀器之玻璃圓頂應被擦拭清潔與乾燥。若是出現凍雪或結霜時，應該輕巧地去除這些沉積物，剛開始時使用少量除冰液體，接著將玻璃擦拭乾淨。同時亦須檢查在圓頂內是否具有任何凝結物，且偵測表面依然為黑色且平整。 若空氣污染在圓頂上形成一個沉積層時，應以溫和方式

16、來進行清潔程序，先儘可能吹除表面鬆散物質，或是稍微沾濕再擦拭，以避免刮傷表面。磨損性的清潔動作可能會顯著地改變材料之原來透射性質。 通風系統之操作狀態須被檢查，同時任何不尋常之噪音應標示注意。 若可能時，須對輸出數據進行粗略檢查，以決定這些紀錄數據與經歷狀況來說是否合理。因為通常較容易記得前一天之天氣而非一個星期或是一個月之前的天氣。 數據取得系統之維護與各個系統規定有關，但須包括對於時間與日期之紀錄、靈敏度檢查與歸零點測試。 5.2.3.3 每週例行工作 乾燥器須填裝入有效之乾燥劑 (通常是具備顏色指示功能之矽膠 )。若是乾燥劑快速失效，則可能原因為 O 環不見或是有瑕疵。若是玻璃圓頂係膠黏

17、在金屬環上，此時原因可能是因為在連接處有漏縫，因此需重新膠黏。 5.2.3.4 每月例行工作 對於傾斜角之檢查 (在水平位置使用水平器 )須在一個晴朗日子的不同時間進行檢查 (因為可能有不同溫度影響 )。 須對訊號之傳輸與放大加以注意。對於電纜與放大器，須每月進行目視與電氣檢查，同時在任何儀器遭到更換或是在偵測到數據有異常情況時亦須進行。 5.2.3.5 年度例行工作 需要特別注意 (特別是針對新儀器 )檢查任何靈敏度之漂移或是任何儀器之一般退化，包括圓頂、塗漆與密封劑。若發生情況時，須考量更換儀器或是現址進行校正。 對於通風系統通風管道之檢查與清潔，亦須每年進行。 5.2.4 量測數據之紀錄

18、 在太陽能應用時，全天空輻射計 之輸出僅是需要監測的參數之一。須給予特別注意來確保所做之各項量測 係屬同時，或是間隔時間短於照射度與儀器響應時間之變換速率。當此點 為不可能時，須考量僅使用在較低變換狀 7 CNS 15166, K 8032 況下取得之數據。 5.2.4.1 紀錄系統之型式 紀錄系統分為以下三種主要等級： (a) 可以提供一系列個別數值者； (b) 可以提供筆寫描線之連續線式或是間斷點式記錄器； (c) 可以得出個別數值或是在一個 特定時間內加總積分值之自動數據取得系統。 儘管有多項設備可以用來進行數據紀錄與處理用途，但是具備積分功能之電位計條狀圖記錄器與電壓 -時間積分器被廣

19、泛使用。最近使用多項輔助系統來儲存數據之微處理機控制數據記錄器已被普遍使用。 5.2.4.2 取樣率 當讀取瞬時個別讀數時，須要選取一系列讀數延伸之時間間隔長度與量測之讀數組成數量，以確保所導衍出平均值對於期望時間間隔為具有代表性數值。此點同樣適用於由快速響應多頻道自動數據記錄器紀錄之一系列讀數，以及使用一個微伏特計或是電位計以手動紀錄之一系列讀數。至於讀取讀數之頻率則視應用與系統特性而定，並以下列問題來說明： (a) 取樣之最小時間間隔為何 ? (b) 全天空輻射計之響應時間與準確度為何 ? (c) 這些量測是否得 自取樣維持 (sample-hold instrument)之瞬時數值或是得

20、自一個積分器 (亦即是電壓 /頻率轉換器與一個計數器 )之短時間積分數值 ? (d) 數據取得系統是否壓縮數據 ? 依據對於上述問題之答案，取樣率範圍可以介於每分鐘取樣一次到每秒鐘取樣一次，或是更快。通常要計算 6 min 至 1 hr 的平均數值，100 個樣本即有足夠的準確度來進行平均值估計。 (有關取樣率之更多資訊，見 Olivier1)。 建議方法乃是讀取具備短期間積分之讀數，實施數據檢查，接著針對適當間隔來進行數據壓縮。此點僅有在具備一個複雜數據取得系統時才可能。 5.2.4.3 數據之積分 數據積分具有以下兩套系統： (a) 類比式 (使用一運算放大器連接至積分器 ) 此情況下有必

21、要在適當間隔下 (例如每個月 )，檢查積分系統之精密度與線性。 (b) 數位式 (自全天空輻射計電壓輸出取樣 ) 此情況下有必要在適當 間隔下，檢查類比 -數位轉換器之精密度，與取樣頻率之有效性。 8 CNS 15166, K 8032 第 5.2.4.2 節所列出之考量，亦適用於此節。除了研究動態系統之瞬變特性外，較佳者為記錄各量測系列採取至少 10 個讀數之順序。如此則因數據之平滑性吾人在全天空輻射計量測上可達成更好的準確度。對於熱電式全天空輻射計數據電子積分，應經過至少 1sec 之期間。 5.2.4.4 時間基準 全天空輻射計在室外使用時，太陽之位置非常重要，因此須注意使用於計算太陽角

22、度時之時間。對於公認的世界標準時之相對時間準確度須佳於 1sec。自動數據取得系統之內部時鐘通常為準確，但是對於參考時間之檢查依然有必要。所有量測與數據之呈現與分析，均須參照太陽時間。當使用太陽時間作為數據收集參考時，每天必須至少調整時鐘一次，應用時間校正方程式，使用當地時間來做數據評估。數據蒐集系統之時間基準與世界標準時之間的關係，必須準確知曉。 5.2.4.5 阻抗考量 放大器或是記錄器之內部阻抗，需至少為儀器阻抗之 1,000 倍。若此為不可能時，須給予校正。 電纜之長度與其橫切面須使得電纜之電阻，不會超過儀器之內部阻抗，且在任何情況下均須小於放大器內部阻抗之 1/1,000。當此項為不

23、可能時，例如當使用極長之電纜時，須在全天空輻射計鄰近使用一個電壓 /電流轉換器。 5.2.4.6 電子儀器準確度 全天空輻射計之輸出大小約為 mV，且全天空輻射計之太陽能源應用需要在短期間內決定照射度數值；因此必須要注意短期準確度。儘管電子設備均受到屏蔽，但是偵測器、儀器機體與電纜依然容易受到電磁雜訊干擾，而產生所謂爆玉米花效應 (pop-corn effect)，亦即是非常短期間之電壓改變。因此，最好進行輸出訊號之電子積分，例如使用一個電壓 /頻率轉換器與一個計數器且對每個讀數至少使用 1sec 鐘之積分時間。替代地亦可以線路電壓週期 (例如針對 50 Hz 或 60 Hz)之整數倍之時間來

24、積分。 數據取得系統之解析能力須至少較全天空輻射計者 (以微伏特而言 )高一階。須注意微伏特計之準確度通常係針對全刻度值，而全天空輻射計之輸出可以差距到兩階範圍 (事實上是三階以上，但是最低數值通常不重要 )。 溫度乃是電子儀器中一項偏差來源，且此項偏差可能十分明顯，此時有必要確認積分器在製造廠商規定溫度範圍內之精密度，且僅在此溫度範圍之內使用積分器。 5.2.4.7 電子儀器檢查 在安裝完所有設備後，須進行電子檢查。此項檢查包含將全天空輻射計以具備相同阻抗之相等直接電壓來源來取代，以決定輸入數值與紀 9 CNS 15166, K 8032 錄訊號之間的任何差異。此項檢查須延伸至全天空輻射計預

25、期輸出範圍 通常輸出訊號相當於照射度位準 (自 20 1400 W/m2分為數段 )。 5.2.4.8 餘裕度考量 對於高品質之數據，應進行不同輻射數量之交叉檢查。且當無法接受任何數據損失時，應考量在各項量測取得某些餘裕數據。 5.2.5 品質管制程序與數據校正 為能確認數據，對於使用於太陽 測試之數據，最好能有某些太陽輻射量測方案之餘裕度。一般須忽略可疑數據。 對於線性、溫度與傾斜度之校正，須依據儀器數據規格之規定予以實施。 永遠必須要小心使用個別數值， 特別是在照射度快速改變狀況下。此時限制使用全天空輻射計用以研究太陽能裝置在過渡狀況下之性能。 對於在室外應用之一 項簡單的品質管制方法，乃

26、是注意在晴朗天空 (或雲層不到 1/8 時 )的情況下太陽正午之數值。可以對這些數值之紀錄進行繪圖，以顯示靈敏度之長期漂移，與校 正結果作交叉比對，若偵測到有重大漂移時，全天空輻射計將需要重新校正。 另一個簡單方法乃是比較完全多 雲日子之照射度數值，與在同一方位使用漫全天空輻射計所測得之數值。 比較這些數值時，必須注意漫全天空輻射計是否被環所遮蔽。 5.2.6 現場校正檢查 需使用 CNS 15066 所敘述之方法，來進行現址校正檢查。此項檢查至少須每六個月進行一次，對於使用於 室外之全天空輻射計，最好是在冬天與夏天進行，參考全天空輻射計需具 熟知之響應及校正的儀器。重要的是全天空輻射計將使用

27、於傾斜位置上，且在相同位置校正。 校正時伴隨兩套全天空輻射計， 平行並排的安置在室外，經一足夠長時間的期間來獲得代表性結果。若儀 器為相同型式時，幾天應該已經足夠。兩種儀器之型式差異越大，則需要 比較之時間越長。一段較長期間可分為數段涵蓋各種特定狀況 (例如晴朗、多雲、陰天、下雨、降雪等 )之較短期間來取代。儀器之偏差顯而易見。若使用圖表記錄器，當照射度超過 100 W/m2且其改變率小於全天空輻射計之響應時間時，必須做數據之選擇。 每項測試儀器與參考儀器兩者響應比 R 的平均值，可以使用來計算 kd= RKr，其中 Kr乃是參考之校正因子， kd則是導出之校正因子。若使用電壓積分器或是快速掃

28、描數據記錄器 時，則這些輻射變動之狀況亦可使用於提供兩個全天空輻射計的時間常數之比較。 儀器之平均溫度或是環境溫度， 在所有室外校正工作中均須予以紀錄，以使得任何溫度效應均可校正。 短期間之比較 (例如在半天之中 )，僅可以提供靈敏度之檢查。 5.3 使用於漫太陽輻射之全天空輻射計 5.3.1 一般事項 10 CNS 15166, K 8032 在分別量測或紀錄天空輻射時， 應使用一個遮蔽裝置，來對偵測器之直接太陽輻射予以遮蔽。當需要連續 紀錄時，全天空輻射計通常使用一項電動赤道裝置來將一個小型金屬圓盤 持續放在太陽光束下，或是使用一個安置在極線軸上之遮陽帶方式來進行遮蔽。 在前述第一項安排中

29、，係旋轉一個與太陽明顯移動同步之細臂狀物，因此有必要進行經常檢查以確保具備適當操作與調整，因為虛假突發紀錄相當難偵測出來。 第二種安排下對場所所需付出之 人為注意較少，但因此有必要對紀錄做校正，以考量陰影帶對於漫輻射之 相當遮蔽作用。對於建造一個陰影環之細節與應採行之必要校正，須參照 Dehne 2。但須記得這些校正並非完美。 因此最好使用一個遮陽盤或是一 個大直徑與小幅寬之遮蔽環，來使對於漫輻射之遮蔽最小化。 若兩種數量皆需要時，建議使用 相同型號之全天空輻射計來進行全天空輻射之量測。因為除非是在完全多 雲時，否則漫輻射通常低於全天空輻射，因此全天空輻射計應可以顯示出 良好線性。對於全天空輻

30、射之量測來說，餘弦誤差通常較無關緊要。 5.3.2 安裝 漫全天空輻射計之安裝，與量測 全天空輻射之全天空輻射計的安裝類似，差別在於所使用遮陽裝置帶來之額外複雜情況。對於與第 5.2.1 節要求事項之相關差異，則見於第 5.3.2.1 節與第 5.3.2.2 節。 5.3.2.1 安裝場所之選擇 漫全天空輻射計場所之選擇，須使其絕對不會遮蔽一個鄰近之全天空輻射計。 全天空輻射計之建議位置，在北半球時位於漫偵測器之南邊 (在南半球時之位置則位於漫偵測器之北邊 )。此種安排對於緯度 60 度以下之情況應算滿意。對於高緯度處，因為太陽角度可能極低，因此須特別注意太陽遮蔽問題。 應在所有位於全天空輻射

31、計視角以上之組件上，使用非反射與非鏡面之塗漆。 5.3.2.2 遮陽裝置之安裝 漫全天空輻射計之基座一般為遮陽裝置之一部分，因此遮陽裝置需要首先安裝。在一個晴朗日子時，可以精確地調整基座，使其在太陽正午時可以對稱地遮陽。全天空輻射計之精確位置，係由地理緯度與遮陽裝置之設計而定。 5.3.3 通風系統 第 5.2.2 節所提出之建議，同樣適用於漫全天空輻射計。若是玻璃圓頂未被完全遮蔽時，露與霜將可造成照射度之偏差。 5.3.4 注意事項 除第 5.2.3 節所規定之要求事項之外，下列要求事項亦適用。 11 CNS 15166, K 8032 遮陽裝置應能永遠遮住全天空輻射計之整個圓頂，使其 不受

32、直接太陽輻射，而非僅遮住偵測器。需經常 進行檢查，以決定儀器上陰影之位置，特別是在數天沒有陽光或是在夏至 與冬至前後數月的時候，遮陽裝置需要頻繁調整。當遮陽裝置被精確調整 時，可以對因為太陽傾斜所造成遮陽環或遮陽盤之漂移進行紀錄、計算與表列，以便在未來多雲天候時使用。 5.3.5 量測數據之紀錄 除第 5.2.4 節所規定之要求事項之外，因為來自一個無雲天空之漫輻射可能不到全天空輻射的十分之一，因 此須對紀錄系統之靈敏度給予仔細注意，以維持足夠之精確度。 5.3.6 品質管制程序與數據校正 對於漫與全天空輻射數據之初步 控制程序，乃是檢查在對於遮陽裝置之存在進行校正後 (見第 5.3.1 節

33、)，漫輻射是否永遠小於或是等於全天空輻射。 5.4 使用於反射全天空輻射之全天空輻射計 5.4.1 安裝 全天空輻射計之下端地面，須備有一層具有特定 (typical)於所要量測狀況之覆蓋物。對於氣候目的來說，短 草地面較為適宜，青草之覆蓋程度須至不見泥土之程度。 對於地面或是其他表面之高出高度須在 1.5 2 m 之間。較低之基座高度可能因為自行遮蔽 (見附錄 B)而造成錯誤情形增加。基座若是高於 2 m，則將使得全天空輻射計之維護困難。 對於冬天下雪之區域，須具備方法以供調整全天空輻射計至積雪以上，以維持對下端表面之固定高度。 當接近全天空輻射計以進行水平 調整時，須使得對下端地面之干擾達

34、到最小，特別是在表面積雪時。 基座裝置與其他鄰近物體，須能 不對儀器視角因為反射或是陰影而造成相當干擾。因此全天空 輻射計之安裝臂，在北半球時須位於北方 (在南半球時須位於南方 )。 5.4.2 注意事項 除第 5.2.3 節所規定之要求事項之外，儀器須經常清潔，特別是在多雪狀況下時。 5.4.3 量測數據之紀錄 除第 5.2.4 節所述之要求事項之外，因為反射輻射僅為全天空輻射之一小部分 (當地面為雪所覆蓋時例外 )，使得全天空輻射計之輸出數值頗低，因此須對紀錄系統之靈敏度給予特別注意，以便維持足夠之精確度。 5.4.4 品管管制程序與數據校正 若反射平面並不均勻亦不水平， 在當地面為新雪覆

35、蓋時反射輻射有可能高於全天空輻射。雪並非永遠為理想 Lambertian 表面，因此在使用地面覆蓋新雪時所取得之反射輻射數據時須小心注意。 12 CNS 15166, K 8032 附錄 A 通風系統 A.1 通風之需求 全天空輻射計與通風系統之組合，僅有在天然風速低時才有必要 (例外情況乃是結霜與暴風雪狀況時，此為特殊問題 )。因此對於所有地點之通風需求並不相同。 一般來說，全天空輻射 計皆被持續通風，以提供高度可靠性。在具備被密封全天空輻射計機體之情況下 見第 A.2(c)與 (d) ，有必要對機體進行持續通風。 在提供全天空輻射計通風方面之唯一可行替代方案，乃是選擇依氣象考量 (例如風速

36、超過 2 m/sec 且無濕氣平流 )可了解屬於可靠之輻射數據。若是取得條狀圖紀錄時，具有經驗技師可以 對露水與霜之效應作出部分校正。若是要對玻璃圓頂進行抗露溶液之處理時，需 要先對玻璃是否會因為塗上抗露溶液而產生光譜透射率改變來進行完整測試。 例如因為玻璃圓頂在晴朗天空狀況下冷卻所產生之零點偏移 (zero offset)，並無法使用此種抗露溶液來降低。 A.2 通風系統之型式 不同氣象機構所使用之主要通風系統如下： (a) 自由噴嘴式玻璃圓頂遠端 通風、從通風機馬達產熱所成的氣流溫度，及小噴嘴情況下之 Doule-Thompson 冷卻效應。 此種系統之優點乃是對於圓頂天頂之通風亦有效果。

37、 缺點則是使用強力通風系統時需要具備空間與足夠電力。 (b) 凸緣吹風機透過環繞圓頂基座經由狹縫進行玻璃圓頂之通風。 若是通風空氣之溫度超過環境溫度低於 1 K 時，因為玻璃圓頂與無通風機體之溫度差異所產生之偏差屬於可以忽略。 此類系統之優點在於可以使用低功率之通風機，產生之通風空氣僅有稍微加熱且允許採用緊密設計。 缺點則是圓頂天頂之通風較小，特別是使用氣流速度較低時。 (c) 安排如同 (b)一般，但是空氣先吹經密封在一個機殼內之全天空輻射計機體。 因為全天空輻射計之機體通常是一個厚殼金屬圓柱體，因此機體表面不均勻之通風應對量測訊號沒有影響。 此型式之優點如同 (b)，但機體在所有全天空輻射

38、計偵測器部分，亦都被通風至大約等同理想溫度，與通風空氣和環境空氣之溫度差異無關。 此型式之缺點亦同 (b)，但若是自然風速超過通風風速時，以上所述之優點亦成為缺點。此時圓頂處於環境空氣溫度，但是機體則是在通風空氣溫度。 (d) 安排如同 (c)但是吹風機處在同一包封內被密封在全天空輻射計之下。 此時之優點同 (c)。 缺點則是一大部分之散發電力熱量會加熱機體與通風空氣。 13 CNS 15166, K 8032 (e)具備加熱電阻之通風系統 (a) 至 (d)所述之系統皆可配備加熱電阻。此項裝置在寒冷季節若是因 為通風系統所造成之空氣加熱溫度低於 1 K 時建議使用。在某些裝置中可以將此加熱分

39、段調節，以讓加熱程度達到最適合氣候狀況之最低程度。若能使加熱電阻由一個調溫器所自動控制則更佳。 A.3 通風系統之規格 當規定一個通風系統時，須考量下列特徵： (a) 電功率要求事項； (b) 空間需求； (c) 加熱電阻器之可得性 (通風而逐步加熱 )； (d) 環境空氣與通風空氣之溫度差異； (e) 環境空氣與全天空輻射計機體之溫度差異； (f) 因為通風系統操作所造成之全天空輻射計偏差 (W/m2)； (g) 對沉積露水與霜之人工乾燥所需時間 (特別是對圓頂天頂 )。 全天空輻射計之機體並 未完全與環境空氣分隔，但是可以因為一個塑膠防護罩之使用而與通風空氣多少隔離。 14 CNS 151

40、66, K 8032 附錄 B 對於由全天空輻射計本身陰影所造成反射直接太陽輻射損失之估計 基於下列兩個理由，將全天空輻射計安裝在低於離地面 2 m 之高處： (a) 提供維護時之方便容易； (b) 若是僅有一個小面積之均 勻地面存在時，一個低高度代表全天空輻射計之視野角可以大致為此小面積所涵蓋。 但是必須考量的一項低高度缺點，乃是因為將對地面之全天空輻射遮住所造成之數據準確度喪失。此項被遮蔽直接太陽輻射的效應可以被輕易估計得。若是地表乃是一個理想藍氏反射器且全天空輻射計不具餘弦誤差時，量測得照射度 之相對損失可以用下式表示： =hd2cosarctancos1cos22 其中， d：為全天空

41、輻射計之最大直徑； h：為全天空輻射計偵測器距離地面之高度； ：為太陽天頂角度。 針對三項 d/h 比率所計算得之 數值，提供於表 B.1 中作為範例。 表 B.1 之數值 下列 d/h值之 d/h=0.100 d/h=0.133 d/h=0.200 0 0.26% 0.44% 0.99% 30 0.12% 0.22% 0.49%60 0.01% 0.01% 0.03% 備考： 1.若是 d/h 0.200可以達到 1%之數值 2. (30)/(0)之比率大約為 0.5 3. 60時之 數值可以忽略。 通常有必要將其他鄰近物體之遮蔽也一併納入考量。 反射漫太陽輻射之損失，與表 B.1 所提供數

42、值比較起來，對於 之依賴關聯度較低。這些損失無法使用簡單方法來估計。 15 CNS 15166, K 8032 附錄 C 參考文獻 1 OLIVIERI, J. Echantillonnage, Centre Radiomtrique de Carpentras, Service des Equipements et des Techniques Instrumentales de la Meteorologie Nationale Francaise, Carpentras, 1981. 2 DEHNE, K. Diffuse solar radiation measured by the

43、shade ring method improved by a new correction formula, Instruments and Observing Methods Report No. 15, WMO, Geneva, 1984. 3 World Meteorological Organization, Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation, No. 8, 5th edition. WMO, Geneva, 1983. 4 ZERLAUT, G.A. Solar Radiation Meas

44、urements; Calibration and Standardization Efforts. Advances in Solar Energy, 1983, pp.19-59. 5 COULSON, K.L. Solar and Terrestrial Radiation. Academic Press, 1975. 6 IEA-Task IV, An introduction to Meteorological Measurements and Data Handling for Solar Energy Applications. IEA-Task IV Report, 1982.

45、 7 TANEMURA,S. Solar Simulators for Collector Testing. Specification and Operating Characteristics. IEA-Task III, 1983. 相對應國際標準： ISO/TR 9901 ： 1990 Solar energy Field Pyranometers Recommended practice for use 中華民國國家標準 National Standards of the Republic of China, CNS 標準（ standard）係指由特定機構針對產品、過程及服務等主題

46、，經由共識，並經公認機關（構）審定，提供一般且重複使用之規則、指導綱要或特性之文件。中華民國國家標準（ National Standards of the Republic of China，代號 CNS），係基於保護國民生命財產安全，維護自然環境衛生，維持自由公平交易以促進國內產業發展等需要，由標準專責機構 (現為經濟部標準檢驗局 )經透明化程序獲致共識所公布，提供國內相關產業、機關 (構 )及一般消費大眾參考依循；主要目的在謀求改善產品、程序及服務之品質，增進生產效率，維持生產及消費之合理化，以增進公共福祉。 國家標準化網站 國家標準檢索系統（ http:/.tw） 標準化資訊推廣平台（

47、http:/standards.bsmi.gov.tw） 產業技術標準管理服務平台（ http:/techstandards.bsmi.gov.tw） 全國標準化獎（ http:/www.std.org.tw） 更多標準網站資訊，可於前述網站中取得聯結。 正字標記 CNS MARK 正字標記驗證制度係為推行中華民國國家標準，自民國 40 年起實施的產品驗證制 度，是依據 標準法及正字標記管理規則之規定，為落實國家標準的實施而辦理的產品驗證標記。藉由正字標記之核發，可彰顯產品品質符合國家標準，且其生產製造工廠採用之品質管理系統，亦符合相關規定。生產廠商藉正字標記之信譽，可爭取顧客信賴以拓展市場，

48、消費者亦可經由辨識正字標記圖示，簡易地購得合宜的優良產品，權益因此獲得保障。 正字標記圖示 由中華民國國家標準之英 文代號 CNS及中文符號組成。 正字標記核准要件 工廠品質管理經評鑑取得標準檢驗局指定品管制度之認可登錄。 產品經檢驗符合國家標準。 正字標記網站 正字標記推廣網站（ http:/smark.org.tw） 正字標記查詢系統（ http:/cnsmark.bsmi.gov.tw） 相關資訊 Information 發編輯：經濟部標準檢驗局 Publisher ： The Bureau of Standards, Metrology and Inspection 局 址：臺市濟南 1 段 4 號 Address ： 4 Chinan Road, Section 1 Taipei, 100, Taiwan 電 話： (02) 2343-1700 Telephone： (886-2) 2343-1700 網 址： http:/www.bsmi.gov.tw Web site ： http:/www.bsmi.gov.tw