廣州地區(qū)太陽(yáng)能集熱器的間距設(shè)計(jì)

廣州地區(qū)太陽(yáng)能集熱器的間距設(shè)計(jì)摘要：太陽(yáng)能集熱器的間距在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇多少才為合適？才能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益？首先，需要了解太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)，然后，確定廣州地區(qū)太陽(yáng)能集熱器在各個(gè)季節(jié)的不遮陽(yáng)的距離，最后，再選擇集熱器間的最佳間距。關(guān)鍵字：廣州太陽(yáng)能集熱器間距隨著太陽(yáng)能熱水器技術(shù)的日臻成熟和人們環(huán)保意識(shí)的提高，廣東許多學(xué)校、醫(yī)院、招待所、工廠和家庭已安裝了太陽(yáng)能熱水器，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。太陽(yáng)能熱水器發(fā)展的勢(shì)頭之猛烈，令人振奮。筆者看過(guò)廣東地區(qū)不少單位安裝的太陽(yáng)能熱水器，給人總體的印象較好，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)到使用效果，從社會(huì)效益到經(jīng)濟(jì)效益，從質(zhì)量到產(chǎn)量，都已有所突破。但也有些不盡如人意的地方，例如，對(duì)于太陽(yáng)能集熱器的不遮陽(yáng)距離，有的廠家做得比較好，但有個(gè)別廠家就不太注意。有的系統(tǒng)，前排集熱器與后排集熱器的間距只有0.4~0.5米，有的甚至只有0.2~0.3米，達(dá)不到應(yīng)有的采光面積，也損害了用戶的利益。太陽(yáng)能集熱器的間距在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇多少才為合適？才能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益？首先，需要了解太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)，然后，確定廣州地區(qū)太陽(yáng)能集熱器在各個(gè)季節(jié)的不遮陽(yáng)的距離，最后，再選擇集熱器間的最佳間距。（一）太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)地球表面上某一點(diǎn)所受到日照的日變化和年變化，都是地球自轉(zhuǎn)和它圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)而引起的。地球公轉(zhuǎn)一周形成一年的四季變化，春秋分日晝夜等長(zhǎng)；夏至日太陽(yáng)在一年中正午高度角最高，晝最長(zhǎng)，夜最短；到了冬至日，太陽(yáng)高度角最低，晝最短，夜最長(zhǎng)。地球自轉(zhuǎn)一周，使我們?cè)诘厍蛏厦刻炜吹教?yáng)東升西落的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)，它是地球每天自轉(zhuǎn)的結(jié)果。地球自轉(zhuǎn)一周為一天，24小時(shí)，旋轉(zhuǎn)360度。太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)，是由當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?、季?jié)（日、月）和時(shí)間三個(gè)因素決定的。計(jì)算太陽(yáng)在天球中對(duì)地球上某一點(diǎn)的相對(duì)位置，可以用地理緯度（F）、太陽(yáng)赤緯（d）、太陽(yáng)高度角（a）、太陽(yáng)方位角（g）及時(shí)角w等太陽(yáng)角進(jìn)行定位。（1）太陽(yáng)赤緯角d地球中心與太陽(yáng)中心的連線與地球赤道平面的夾角稱為太陽(yáng)赤緯角。（1）d為一年中的日期序號(hào)為了計(jì)算方便，表1列出了各特征日季節(jié)、日期和太陽(yáng)赤緯的對(duì)照。表1赤緯、日期和節(jié)氣對(duì)照表儀節(jié)氣婦日期屢赤緯稻節(jié)氣占日期撒赤緯飯節(jié)氣滅日期鏡赤緯漠立春君2斷月盯4謝日晝-16叉0抄23逃’圈芒種般6筋月憐6扶日蟻+浪22百0則35禍’附寒露住1訓(xùn)0歌月這8揀日宋-5跌0要40辛’工雨水匠2己月散1找9及日桿-11花0遙29油’猾夏至羽6候月部2多2井日銳+代23換0凍26歐’慧霜降管1傾0悟月搜2景4憂日從-11也0蟻33存’襯驚蟄嚷3雪月說(shuō)6豬日頃-5矩0蛙53疾’位小暑間7浮月承7嫁日遭+障22詞0疼39劣’大立冬銜1巴1咳月略8簡(jiǎn)日度-16典0萬(wàn)24定’咱春分罷3蔥月批2慚1逮日級(jí)-0需0用00拼’略大署午7襖月淹2叼3蝦日糖+餅20鋼0尖12礙’脂小雪圍1唯1傷月亡2絡(luò)3蒼日留-20真0凝13缸’撓清明休4勝月碑5餐日客+副5理0跪51壇’征立秋蜓8前月違8雀日條+蒜16開0演18熟’庭大雪湯1逆2鼓月恢7屬日她-22意0傾32好’錢谷雨奶4牛月軋2徒0譜日坐+流11罩0午19蜂’毯處暑虜8前月吹2珍3焦日鴉+雞11淘0呢38鐘’托冬至燃1丸2奏月桌2邊2純?nèi)兆?23估0久26薪’貸立夏存5歸月型6漫日塵+濱16生0掘22拜’羽白露閃9不月唯8上日私+犁5滋0干55喚’帆小寒青1懲月邪6新日碑-22驗(yàn)0政34箭’心小滿拖5專月個(gè)2閱1璃日嚷+搶20挪0篩04侮’娛秋分際9弊月拉2河3悄日糖+注0茄0趕09沫’匠大寒遺1啊月席2虧0訴日倉(cāng)-20危0斑14倒’（2）時(shí)角w單位時(shí)間地球自轉(zhuǎn)的角度定義為時(shí)角w，規(guī)定正午時(shí)角為0，上午時(shí)角為負(fù)值，下午時(shí)角為正值。地球自轉(zhuǎn)一周3600，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為24小時(shí)，即每小時(shí)相應(yīng)的時(shí)角為150，每4分鐘的時(shí)角為10。（3）太陽(yáng)高度角a太陽(yáng)的高度角a是地球表面上某點(diǎn)和太陽(yáng)的連線與地平線之間的夾角，參見圖1。（2）型式踐中拐—閑—葉當(dāng)?shù)鼐暥戎蕈摹獛谩獞?yīng)太陽(yáng)赤緯少ω—電—?dú)w太陽(yáng)時(shí)角洗（功4昆）太陽(yáng)方位弊角親γ核S禿太陽(yáng)方位躍角據(jù)γ逼S狠是太陽(yáng)至地面炭上某給定地點(diǎn)膝的連線在地面慶上的投影與南弟向（當(dāng)?shù)刈游缡揪€）之間的夾漫角。方位角從售正午算起，上悶午為負(fù)值，下遵午為正值。它煮代表太陽(yáng)光線巨的水平投影偏國(guó)離正南的角度令，由下式計(jì)算勒：（3）怠當(dāng)?shù)挠?jì)算值大于于影1門時(shí)，改用下式濃進(jìn)行計(jì)算：（4）豆（二）廣州地產(chǎn)區(qū)太陽(yáng)能集熱榴器的不遮陽(yáng)距犁離俘在安裝太陽(yáng)能舊熱水器時(shí)，為見了最大限度地現(xiàn)收集太陽(yáng)輻射納能量，必須考合慮周圍建筑物簡(jiǎn)對(duì)集熱器的遮伙陽(yáng)情況和前排輛集熱器對(duì)后排施集熱器的遮陽(yáng)鍋情況，以便將錢集熱器安放在漏不遮陽(yáng)或盡量躬少遮陽(yáng)的合適怖位置。蜓圖閥2緊發(fā)為不遮陽(yáng)距離固和太陽(yáng)角的關(guān)帥系示意圖。圖貢中：洪Z鳥A找為太陽(yáng)入射光滑線塘O抹Z遺為建筑物或集乎熱器的安裝高庸度疫h(yuǎn)侍O理A揚(yáng)為責(zé)H雞的水平陰影長(zhǎng)倉(cāng)度廈l瘋O濱B輪為不遮陽(yáng)距棍離擋S螞∠惠ZA藥O熔為該地區(qū)某時(shí)信刻太陽(yáng)高度蜜角凈α盆∠腳AO殖B秩為該地區(qū)某時(shí)梨刻太陽(yáng)方位檔角喂γ昆S炮由故圖攝2叨古可見，對(duì)于正毅南朝向的集熱工器，其不遮陽(yáng)系距離（5）仙而影米長(zhǎng)搜糠，所以（6）源式各（筋6陵）為求日照間繁距的基本公式刻（南向）。憶對(duì)于不是正南篇北朝向的建筑抽物，即對(duì)朝向純不是正南的集應(yīng)熱器桐，巨優(yōu)（箏7青）即：（8）庫(kù)γ焦n挎為垂直于集熱印器平面的平雜面刻M前的方位角，如梢圖枝3級(jí)所示。撒本文只著重分調(diào)析正南朝向的傲不遮陽(yáng)距離。恨表堤2樸計(jì)算了廣州地物區(qū)各特征日某目時(shí)刻的太陽(yáng)位檢置和水平陰影肚長(zhǎng)率，供進(jìn)行后太陽(yáng)能熱水系狠統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)參考潑。趁表繩2據(jù)誕廣州地區(qū)（北曠緯斬23截0冒）太陽(yáng)位置數(shù)籠據(jù)表勺節(jié)氣抖日期屢時(shí)刻李6綁7耀8接9啄10啊11雅12娃18倚17第16桐15適14鋼13筋夏至奮6睡月怠2么2濫日揉高度業(yè)角棟α袋8脅0乞57頃’從21掏0盡58輔’絕35幫0諸17橫’偶48努0巖49儀’妹62倡0貓29概’光76話0晉13庭’寇89偶0藏33臺(tái)’塔方位襪角莊γ筍S贏111壇0樹46趨’頓107塞0糠09詞’愿103趨0捏15霧’恒99斜0算52戶’笑96千0慨57啄’趨94利0澇50愧’圍180唇0胃水平陰影長(zhǎng)第率蚊l辣6.353練2.4793摟1.4128蠢0.8749懇0.5211晶0.2454逢0.0079豈大署（小滿）四7俗月筒2撤3綁日云5就月照2錄1揀日充高度低角軍α風(fēng)8企0葛45介’拾21纖0臺(tái)01膜’湯34肥0勾32盲’顫48此0歉14絲’白62臣0腫01裳’百75誠(chéng)0服47脹’紗87他0篩33殖’泥方位伍角仙γ題S涂108微0初43藥’捧103添0蕉49啊’和99弊0距24姐’徒95障0離03鐘’虛89莫0街58鋤’燙81量0傘29予’內(nèi)0鳴0專水平陰影長(zhǎng)發(fā)率低l數(shù)7.3441怎2.6039純1.4533韻0.8933雕0.5314癢0.7534腔0.0489分處暑（谷雨）兼8公月點(diǎn)2堵3諸日繭4閱月顛2狗0鑰日覽高度纏角嗎α查4狡0頁(yè)27盾’杜22泉0灶54到’頌31據(jù)0匪56良’秤45赤0洞22浪’田59疊0勉12畏’鈴71姐0揀39熱’發(fā)78食0造29心’奴方位周角驢γ忙S昌100飾0姻35麥’某93脂0毒18踐’猾89迅0傲39擁’壓80喇0衛(wèi)27燦’成73捉0勤07砌’燈53新0然42時(shí)’譽(yù)0距0敬水平陰影長(zhǎng)粘率閘l腫12.820斤2.3673澡1.6047亦098.73哲0.5960詳0.3315市0.2036邁春分（秋分）拘3唉月圾2騎1續(xù)日柿9鑼月氣2筋3獻(xiàn)日僑高度筋角什α涉0睛13吼0粒47蘋’煙27形0賓24爸’剝40腰0見37意’料52址0援52熔’蹦62梢0慮46嶄’每67活0幣00喚’予方位在角未γ棍S莫90汁0鹿84炎0穩(wěn)01呼’睜77鼻0堅(jiān)17甜’技68腐0城39手’裂55覆0工55裳’囑34撇0燥26猾’拾0秩0月水平陰影長(zhǎng)乳率扛l沈∞弄4.0765顫1.9289生1.1663拔0.7574炸0.5147團(tuán)0.4245神雨水（霜降）告2結(jié)月巾1您9蹄日巴1戲0余月膛2絹4青日老高度狗角孔α澆

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特15.822介3處3.6130羨2.0315騎1.4197誤1.1376狼1.0519垃（三）廣州地盲區(qū)集熱器間距腰的選擇糖如喇圖珍4鼻所示，定義集顧熱器的間步距稱A億為前排集熱器襯北端與后排集瘋熱器南端之間滲的水平距離。鑒根據(jù)上述烤表史2煎，可以計(jì)算出嚼廣州地區(qū)正南杏向集熱器（或解建筑物）的不芬擋光陰影長(zhǎng)率菜，列如悔表卡3浮。敬表月3度再?gòu)V州（北豐緯魂23猾0卸）正南向不擋六光的陰影長(zhǎng)率狂季節(jié)卸日期摟7:00制8:00馬9:00醋10:00絕11:00鏟12:00像17:00烤16:00悟15:00惰14:00帥13:00夏夏至粥6膨月磚2良2宜日儲(chǔ)

見太陽(yáng)偏北形太陽(yáng)偏北音太陽(yáng)偏北衣太陽(yáng)偏北湖0.0079沉大署

萄小滿甘7廉月臉2斥3造日

盼5警月剪2哪1采日罩太陽(yáng)偏北旦太陽(yáng)偏北曾太陽(yáng)偏北寒0.0003紡0.0375俊0.0489閘處暑

紗谷雨頓8猜月榴2摸3脊日

表4脂月勤2捷0姑日末太陽(yáng)偏北潛0.0098逐0.1638洽0.1731擇0.1963請(qǐng)0.2036嚴(yán)春分

次秋分滿3桐月聲2閣1賴日

霞9花月汗2浮3團(tuán)日尸0.4249辨0.4246彩0.4246懸0.4245拒0.4245辜0.4245久雨水

沫霜降胃2管月案1促9鍵日

勇1貞0漢月會(huì)2謊4駛?cè)諍^1.8133慣1.0036殺0.8111寬0.7321由0.6969昌0.6868走大寒

潤(rùn)小雪咐1齡月惕2滾1瞎日

火1仔1它月警2梯3好日逮4.6752筑1.6904過(guò)1.2143揀1.0376杠0.9619降0.9402勸冬至媽1鐘2態(tài)月胳2怨2化日監(jiān)7.277惜2.0455否1.4035團(tuán)1.1751嫂1.0792押1.0519積表中取前排集代熱器（或建筑藍(lán)物）的高度四為祝1前在進(jìn)行太陽(yáng)能因熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)時(shí)，在計(jì)算了士不擋光的最少腳距離后，應(yīng)根晌據(jù)實(shí)際安裝場(chǎng)片地的條件和用就戶的使用要求狼、使用季節(jié)，閱因地制宜地選援取各排集熱器塑之間的實(shí)際間胃距。建議在設(shè)填計(jì)時(shí)進(jìn)行如下下考慮：怨（川1憐）不應(yīng)片面強(qiáng)訪調(diào)全年各天日遭出后的每個(gè)時(shí)衣刻均應(yīng)服從不逮擋光的最小距往離，也不能只慚顧滿足所需求距的采光面積而扭不考慮各排集撓熱器間的嚴(yán)重劉遮擋，影響節(jié)軌能效果，增大恰用戶投資。舉這個(gè)例說(shuō)，冬至娘日上未午察7敏時(shí)和下囑午慮5役時(shí)，不擋光的殿最小距離為授7.277m貫，設(shè)計(jì)時(shí)不可甚能為了滿足此喘一距離而將間山距選擇為此值警，這樣既增加霸了循環(huán)管路及防保溫，加大造平價(jià)，又增加了響管路的熱損失聞。但是如果將和間距只選為榮0.5m習(xí)，則冬至日的掃全天的太陽(yáng)輻扭射會(huì)給遮擋揮了芽60斬%則左右，即使是襪在小雪日（牙1母1肥月特2郊3撥日窄）或大寒日（宴1垃月輸2中0征日碗）的正擾午化1炎2歡時(shí)，其太陽(yáng)輻圓射也會(huì)遮擋匆掉墓36愈%是左右，影響了識(shí)使用效果。蝦（輕2捎）根據(jù)太陽(yáng)能兄熱水器的使用每季節(jié)設(shè)計(jì)集熱牲器間距，如為怎夏季使用，太度陽(yáng)高度大，集鄰熱器間距可選今得較小也不會(huì)胸遮擋；如果是園冬半年使用，窮一般要求冬至鏡日上漿午陳1貪0焰時(shí)后至下旬午奇1辦4悶時(shí)前后排集熱湊器不受遮擋，鄰即保證寇有鼠4續(xù)小時(shí)的太陽(yáng)輻頃射，如果滿足推這一要求，則慢集熱器間距應(yīng)智控制魚在枝1.175宰h磚，約為吩1.3m朋。近（戚3課）因受地形限胸制無(wú)法滿足上岔述間距要求的蒜，最少也要保后證小雪日（懇1綢1騎月代2和3鐘日債）或大寒日（由1機(jī)月亦2旱0編日鵲）的正煤午云1永2嚷時(shí)太陽(yáng)輻射不舒受遮擋，滿足砌這一要求的集瓜熱器間距段為如0.9402猛h騰約為畫1m炒。男（盼4貿(mào)）推薦選用集室熱器間距智為關(guān)1.主1冶～丈1悄.2m鎖。切（鞭5肆）為了便于進(jìn)鑰行對(duì)比，通過(guò)踏計(jì)算，列出了旦廣州地區(qū)幾種吩不同集熱器間競(jìng)距對(duì)接收太陽(yáng)宵輻射的影響見使表開4疫。麗表苦4炮廣州地區(qū)不潛同集熱器間距臣對(duì)接收太陽(yáng)輻吹射的影響競(jìng)

持總輻射月平均武值級(jí)kJ素/柔㎡輪?wèn)|1.2m煩間距湯1.0m勻間距厭0.8m漲間距阿0.5m脆間距壩遮擋百分讀數(shù)創(chuàng)%青減少日開照李kJ漂/駝㎡搞遮擋百分核數(shù)塵%傅減少日廁照脈kJ賞/違㎡練遮擋百分火數(shù)短%