1. 序

太阳能利用的决定性因子——日射量受天文学和气象学两方面因素的支配。天文学方面比较简单，可根据计算进行预测。其中，太阳常数本身的数值及其变化，可利用宇宙火箭，在大气层外部正确地测得，据人造卫星雨云7号自1978年11月16日以后约1年半时间的观测结果，这一时期的太阳常数平均值达1372.7 W/m²，具有每年下降0.02%的趋向。这一时期是太阳黑子活动频繁期，预计以后太阳常数仍暂时趋向减少，整个变动幅度为±1 W/m²。

气象学方面的因素与之不同，在很大程度上支配着日射量，并且很难对其作出预测。

2. 从气象统计学预测日射量

气象学方面的因素很多，对日射量影响最大的因素是天气。尤其像日本等云量大的国家和地区，云对日射量的影响尤为显著。

太阳能利用设备基本上都必须具备大小不等的能量贮存功能，本质上都有一定的保险系数。在偶然发生不利于接收太阳能的气象条件时，可将被贮存的太阳能输出供人类使用。因此，气象统计学将在利用太阳能方面作出巨大的贡献。

以东京地区的天气资料分析为例，该地区晴天持续平均数为2.05天，云雨天的持续平均数为2.74天。将这一数据放到50年前由渡边意提出的理论加以考察，发现该曲线完全与实况相符。但尚存在着两个问题。一是阴天持续日数长，晴天持续日数就短，这样就给能量贮存带来了问题；二是根据晴天曰数的年平均值并加上变化值所设计的能量贮存能力大幅度提高。

太阳能接收设备既要经济又要经久耐用。为了达到这一目的，就必须从气象统计学出发对太阳能利用设备的经济性和耐用性作出验证。大气污染可使日射量锐减。从1961 ~ 1971的11年间东京市中心全天日射量的观测，日射量平均减少10 ~ 15%。

3. 气候学上的问题

一般地说，日射量大的热带地区最适合太阳能利用。就美国来说，佛罗里达半岛是最适合太阳能的利用。但是从1970年代以后，人们改变了原来的看法，南方不一定都有利于太阳能利用，而是日射量大的地方有利于太阳能的利用。以日本为例，位于日本北方的北海道所接收的太阳能不同寻常，在那里建起了许多太阳房及其他设施。

由于北方气候寒冷，太阳能用于暖房和浴室的时间长于南方，太阳能接收设备的工作时间也长，利用率高，从经济上考虑也能及早地回收投资。而热带及南方避暑的冷房装置中尚有许多技术问题没有解决，且建设资金贵，目前还难以巨额投资。

4. 冷暖房的埃克赛尼理论

1953年由德意志民主共和国工程学家拉姆特提出的埃克赛尼理论现已广泛地应用于各个领域。所谓埃克赛尼，就是指加入质量评价，经订正后的埃克赛尼值，在利用热机工作时，该值大小同环境之间发出的最大工作量。以热量为Q，其绝对温度为T₁，另一方的环境绝对温度（气温）为T₀，使用可逆性热机以环境为低热源，热量Q发出的最大工作量

根据卡诺原理为

由此可见，获取的埃克赛尼值并非日射量本身，因此日射量弱的地方很难利用太阳能。

[《气象》（日），1984年3月号]