热管式太阳能PV/T集热器集热面是一个斜面，同水平面有一定的角度，而一般气象数据资料中给出的太阳辐射量都为水平值。为提高热管式太阳能PV/T集热器设计的准确性和实用性，需要先将水平面的辐射量进行直接辐射和散射辐射分离；然后，再将水平面上的直射辐射、散射辐射转换为热管式太阳能PV/T集热器倾斜面上的直射辐射和散射辐射，进而得出热管式太阳能PV/T集热器倾斜面上的辐射量。
1.北京地区气象数据
为了保证气象数据的准确性，选择参考文献[64]中北京地区“典型气象年”的气象数据资料来进行全年工况分析。典型气象年的数据，是根据建筑节能设计标准的要求，以近30年的统计为基础，从近10年数据中进行挑选，然后整合为一年而成[64]。采用这样的数据，可以使分析结果更加符合当地实际的气候状况。表5-7所示为北京地区典型气象年水平面上月平均辐射量，表5-8所示数据来源气象台站信息。
表5-7 典型气象年水平面上月平均辐射量[64]
表5-8 数据来源气象台站信息[64]
2.总辐射量的直射、散射分离
（1）总辐射量的直射、散射分离方程 为了求得各月水平面上散射辐射量和直射辐射量，需要对水平面总辐射量进行直、散射分离。由于水平面月平均散射辐射量与月平均太阳总辐射量之比和地表水平面月平均总辐射量与大气上界月平均太阳辐射量之比具有很好的相关性。因此可通过散射辐射回归方程[66]求解水平面上月平均散射辐射量
ωs≤81.4°且
时
ωs＞81.4°且
时
式中 Kd——地表水平面月平均散射辐射量与月平均辐射量之比；
Hd——地表水平面月平均散射辐射量（MJ/m2）；
H——地表水平面月平均辐射量（MJ/m2）；
ωs——日出日落时角（rad），ωs=arccos（-tanφtanδ）；
KT——月平均清晰度指数，为地表水平面太阳辐射量和大气层上界太
阳辐射量的比值，其表达式为
式中 
——大气层上界月平均太阳辐射量（MJ/m2）。
因此，根据式（5-4）、式（5-5）可以得出
式中 
——地表水平面月平均散射辐射量（MJ/m2）；
——地表水平面月平均总直射辐射量（MJ/m2）。
（2）大气层上界月平均太阳辐射量计算方法 根据式（5-6）可知，要求得地表水平面上散射和直射辐射量，就需要计算北京地区大气层上界月平均太阳辐射量。因此，整理得大气层上界月平均太阳辐射量计算公式[66]
式中 
——大气层上界月平均太阳辐射量（MJ/m2）；
Isc——太阳常数，取1367W/m2，即118.109MJ/（m2·d）；
γ——辐射通量修正系数，
，其中，n为全年中日期序号，从1到365；
ωs——日出日落时角（rad），ωs=arccos（-tanφtanδ）；
φ——对应地理纬度（°），根据表5-8，此处取39.8°；
δ——太阳赤纬角（°），
；(www.xing528.com)
π——取3.1415926。
为计算准确，防止出现偏差，选择各月不同代表日，见表5-9。
表5-9 不同月份代表日
（3）总辐射量的直射、散射辐射量 根据选出的各月代表日，最终计算得出典型气象年各月水平面月平均散射辐射量
和直射辐射量
，见表5-10。
表5-10 各月水平面月平均散射辐射量和直射辐射量
3.倾斜面辐射量
采用各向同性模型[67]（即散射辐射和地面反射辐射值，与太阳入射方向无关，直射辐射与太阳入射方向有关）来进行倾斜面月平均辐射量的计算公式
式中 
——倾斜面月平均辐射量（MJ/m2）；
——水平面月平均总辐射量（MJ/m2）；
——水平面月平均直射辐射量（MJ/m2）；
——水平面月平均散射辐射量（MJ/m2）；
β——斜面倾角，即斜面与水平面之间的夹角，取30°；
ρ——地面反射率，一般取ρ=0.2，具体情况根据表5-11查询；
表5-11 不同地面的反射率
——斜面与水平面直射辐射量之比的月平均值，对于北半球正南朝向（即太阳方位角γs=0）的斜面，可按下式计算[66]
式中 δ——太阳赤纬角（°）；
φ——相应地理纬度，此处取39.8°；
ωs——水平面的日落时角，ωs=arccos（-tanφtanδ）；
ωs′——倾斜面上的日落时角，时角计算方法
ωs′=min{arccos（-tanφtanδ），arccos[-tan（φ-β）tanδ]}
照射到实验台热管式太阳能PV/T集热器斜面的各月月平均辐射量计算结果见表5-12。
表5-12 热管式太阳能PV/T集热器斜面月平均辐射量
图5-2表示的是热管式太阳能PV/T集热器斜面月平均辐射量的逐月变化情况。从图中可以看出，在热管式太阳能PV/T集热器斜面的辐射量中，2月份最高，为18.9MJ/m2，其次为4月份18.8MJ/m2，最低为12月份12.9MJ/m2，12月份辐射量较2月份下降32%；从2月份到12月份，斜面月平均辐射量整体上呈下降的趋势。
图5-2 热管式太阳能PV/T集热器斜面月平均辐射量
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