广州地区太阳能集热器的间距设计

广州地区太阳能集热器的间距设计摘要：太阳能集热器的间距在设计时应选择多少才为合适？才能达到预期的节能效果和经济效益？首先，需要了解太阳的周日视运动，然后，确定广州地区太阳能集热器在各个季节的不遮阳的距离，最后，再选择集热器间的最佳间距。关键字：广州太阳能集热器间距随着太阳能热水器技术的日臻成熟和人们环保意识的提高，广东许多学校、医院、招待所、工厂和家庭已安装了太阳能热水器，并取得了良好的经济效益和社会效益。太阳能热水器发展的势头之猛烈，令人振奋。笔者看过广东地区不少单位安装的太阳能热水器，给人总体的印象较好，从系统设计到使用效果，从社会效益到经济效益，从质量到产量，都已有所突破。但也有些不尽如人意的地方，例如，对于太阳能集热器的不遮阳距离，有的厂家做得比较好，但有个别厂家就不太注意。有的系统，前排集热器与后排集热器的间距只有0.4~0.5米，有的甚至只有0.2~0.3米，达不到应有的采光面积，也损害了用户的利益。太阳能集热器的间距在设计时应选择多少才为合适？才能达到预期的节能效果和经济效益？首先，需要了解太阳的周日视运动，然后，确定广州地区太阳能集热器在各个季节的不遮阳的距离，最后，再选择集热器间的最佳间距。（一）太阳的周日视运动地球表面上某一点所受到日照的日变化和年变化，都是地球自转和它围绕太阳公转而引起的。地球公转一周形成一年的四季变化，春秋分日昼夜等长；夏至日太阳在一年中正午高度角最高，昼最长，夜最短；到了冬至日，太阳高度角最低，昼最短，夜最长。地球自转一周，使我们在地球上每天看到太阳东升西落的运动，这种现象称为太阳的周日视运动，它是地球每天自转的结果。地球自转一周为一天，24小时，旋转360度。太阳的周日视运动，是由当地的地理纬度、季节（日、月）和时间三个因素决定的。计算太阳在天球中对地球上某一点的相对位置，可以用地理纬度（F）、太阳赤纬（d）、太阳高度角（a）、太阳方位角（g）及时角w等太阳角进行定位。（1）太阳赤纬角d地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角称为太阳赤纬角。（1）d为一年中的日期序号为了计算方便，表1列出了各特征日季节、日期和太阳赤纬的对照。表1赤纬、日期和节气对照表仪节气妇日期屡赤纬稻节气占日期撒赤纬饭节气灭日期镜赤纬漠立春君2断月盯4谢日昼-16叉0抄23逃’圈芒种般6筋月怜6扶日蚁+浪22百0则35祸’附寒露住1训0歌月这8拣日宋-5跌0要40辛’工雨水匠2己月散1找9及日杆-11花0遥29油’猾夏至羽6候月部2多2井日锐+代23换0冻26欧’慧霜降管1倾0悟月搜2景4忧日从-11也0蚁33存’衬惊蛰嚷3雪月说6猪日顷-5矩0蛙53疾’位小暑间7浮月承7嫁日遭+障22词0疼39劣’大立冬衔1巴1咳月略8简日度-16典0万24定’咱春分罢3葱月批2惭1逮日级-0需0用00拼’略大署午7袄月淹2叼3虾日糖+饼20钢0尖12碍’脂小雪围1唯1伤月亡2络3苍日留-20真0凝13缸’挠清明休4胜月碑5餐日客+副5理0跪51坛’征立秋蜓8前月违8雀日条+蒜16开0演18熟’庭大雪汤1逆2鼓月恢7属日她-22意0倾32好’钱谷雨奶4牛月轧2徒0谱日坐+流11罩0午19蜂’毯处暑虏8前月吹2珍3焦日鸦+鸡11淘0呢38钟’托冬至燃1丸2奏月桌2边2纯日棕-23估0久26薪’贷立夏存5归月型6漫日尘+滨16生0掘22拜’羽白露闪9不月唯8上日私+犁5滋0干55唤’帆小寒青1惩月邪6新日碑-22验0政34箭’心小满拖5专月个2阅1璃日嚷+抢20挪0筛04侮’娱秋分际9弊月拉2河3悄日糖+注0茄0赶09沫’匠大寒遗1啊月席2亏0诉日仓-20危0斑14倒’（2）时角w单位时间地球自转的角度定义为时角w，规定正午时角为0，上午时角为负值，下午时角为正值。地球自转一周3600，对应的时间为24小时，即每小时相应的时角为150，每4分钟的时角为10。（3）太阳高度角a太阳的高度角a是地球表面上某点和太阳的连线与地平线之间的夹角，参见图1。（2）型式践中拐—闲—叶当地纬度洲δ—帜—应太阳赤纬少ω—电—归太阳时角洗（功4昆）太阳方位弊角亲γ核S秃太阳方位跃角据γ逼S狠是太阳至地面炭上某给定地点膝的连线在地面庆上的投影与南弟向（当地子午示线）之间的夹漫角。方位角从售正午算起，上闷午为负值，下遵午为正值。它煮代表太阳光线巨的水平投影偏国离正南的角度令，由下式计算勒：（3）怠当的计算值大于于影1门时，改用下式浓进行计算：（4）豆（二）广州地产区太阳能集热榴器的不遮阳距犁离俘在安装太阳能旧热水器时，为见了最大限度地现收集太阳辐射纳能量，必须考合虑周围建筑物简对集热器的遮伙阳情况和前排辆集热器对后排施集热器的遮阳锅情况，以便将钱集热器安放在漏不遮阳或尽量躬少遮阳的合适怖位置。蜓图阀2紧发为不遮阳距离固和太阳角的关帅系示意图。图贡中：洪Z鸟A找为太阳入射光滑线塘O抹Z遗为建筑物或集乎热器的安装高庸度疫h侍O理A扬为责H鸡的水平阴影长仓度厦l疯O滨B轮为不遮阳距棍离挡S蚂∠惠ZA药O熔为该地区某时信刻太阳高度蜜角净α盆∠脚AO殖B秩为该地区某时梨刻太阳方位档角喂γ昆S炮由故图摄2叨古可见，对于正毅南朝向的集热工器，其不遮阳系距离（5）仙而影米长搜糠，所以（6）源式各（筋6陵）为求日照间繁距的基本公式刻（南向）。忆对于不是正南篇北朝向的建筑抽物，即对朝向纯不是正南的集应热器桐，巨优（筝7青）即：（8）库γ焦n挎为垂直于集热印器平面的平杂面刻M前的方位角，如梢图枝3级所示。撒本文只着重分调析正南朝向的傲不遮阳距离。恨表堤2朴计算了广州地物区各特征日某目时刻的太阳位检置和水平阴影肚长率，供进行后太阳能热水系狠统设计时参考泼。趁表绳2据诞广州地区（北旷纬斩23截0冒）太阳位置数笼据表勺节气抖日期屡时刻李6绑7耀8接9啄10啊11雅12娃18倚17第16桐15适14钢13筋夏至奋6睡月怠2么2滥日揉高度业角栋α袋8胁0乞57顷’从21掏0尽58辅’绝35帮0诸17横’偶48努0岩49仪’妹62倡0猫29概’光76话0晋13庭’寇89偶0藏33台’塔方位袜角庄γ笋S赢111坛0树46趋’顿107塞0糠09词’愿103趋0捏15雾’恒99斜0算52户’笑96千0慨57啄’趋94利0涝50愧’围180唇0胃水平阴影长第率蚊l辣6.353练2.4793搂1.4128蠢0.8749恳0.5211晶0.2454逢0.0079岂大署（小满）四7俗月筒2撤3绑日云5就月照2录1拣日充高度低角军α风8企0葛45介’拾21纤0台01膜’汤34肥0勾32盲’颤48此0歉14丝’白62臣0肿01裳’百75诚0服47胀’纱87他0筛33殖’泥方位伍角仙γ题S涂108微0初43药’捧103添0蕉49啊’和99弊0距24姐’徒95障0离03钟’虚89莫0街58锄’烫81量0伞29予’内0鸣0专水平阴影长发率低l数7.3441怎2.6039纯1.4533韵0.8933雕0.5314痒0.7534腔0.0489分处暑（谷雨）兼8公月点2堵3诸日茧4阅月颠2狗0钥日览高度缠角吗α查4狡0页27盾’杜22泉0灶54到’颂31据0匪56良’秤45赤0洞22浪’田59叠0勉12畏’铃71姐0拣39热’发78食0造29心’奴方位周角驴γ忙S昌100饰0姻35麦’某93脂0毒18践’猾89迅0傲39拥’压80喇0卫27灿’成73捉0勤07砌’灯53新0然42时’誉0距0敬水平阴影长粘率闸l肿12.820斤2.3673澡1.6047亦098.73哲0.5960详0.3315市0.2036迈春分（秋分）拘3唉月圾2骑1续日柿9锣月气2筋3献日侨高度筋角什α涉0睛13吼0粒47苹’烟27形0宾24爸’剥40腰0见37意’料52址0援52熔’蹦62梢0虑46崭’每67活0币00唤’予方位在角未γ棍S莫90汁0鹿84炎0稳01呼’睁77鼻0坚17甜’技68腐0城39手’裂55覆0工55裳’嘱34撇0燥26猾’拾0秩0月水平阴影长乳率扛l沈∞弄4.0765颤1.9289生1.1663拔0.7574炸0.5147团0.4245神雨水（霜降）告2结月巾1您9蹄日巴1戏0余月膛2绢4青日老高度狗角孔α浇

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