两排集热板间合理安装距离的计算

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1、两排集热板间合理安装距离的计算摘要：平板集热器是一种常见的太阳能热利用装置，与我们的日常生活息息相关。集热器需要多排放置时，为了使后一排采光面不受前排投影阴影的影响，前排与后排之间需有一定的间隔距离。对于有限的屋顶面积来讲，竖排集热板之间的合理安放，保证前后两集热板有最佳的间隔距离，不但能有效规划利用空间资源，减少资源浪费，而且能让集热装置更充分的吸收太阳辐射到地面的能量，提高热利用效率。与此同时，集热板的合理安放，可以避免传统经验方式安放带来的凌乱不规则的效果，从整体层面上给人一种科学美观的感受。因此，对于两排集热板间安放距离的计算，具

2、有非常重要的现实意义。本文主要介绍了太阳几何学中的几个非常重要的坐标系以及前后两排集热板不遮阳最小距离的计算表达式，通过计算，具体分析了云南昆明地区前后两排集热器的最佳间隔距离，为工作设计者提供参照数据。关键词：集热器;采光面;最佳间隔距离;坐标系0引言在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。我国是人口大国，也是资源消耗大国，越来越凸显的资源问题势必将影响我国的经济建设和人民生活

3、水平的提高。所以，节约能源、开发利用清洁能源、保护环境在当今世界显得非常重要，尤其是对于我国这样的人口大国。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，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。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

4、热器的间距只有0.4米到0.5米，有的甚至只有0.2米到0.3米，达不到应有的采光面积，这样不但损害了用户的利益，也影响集热器热利用效率的提高，造成资源浪费。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；都是要经过合理计算，综合分析才能确定的。1太阳位置的确定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

5、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（）、太阳赤纬（）、太阳高度角、太阳方位角（）及时角等太阳角进行定位。1.1赤道平面坐标系如图1所示，在赤道平面内建立坐标系，其中轴指向太阳正午，轴指向地轴，轴指向正东。ns为从坐标原点指向太阳的单位矢量，用以确定太阳的位置和太阳光入射的方向。有：ns（1）其中（2）式中—赤纬角（-

6、23°45′～23°45′）；nsz地轴x太阳正午y正东赤道ns（xoy）—时角，正午时为零，偏西为正、偏东为负。图1赤道平面坐标系1.1.1太阳赤纬角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。可以根据下面的表达式计算它的大小：其中，d为一年中的日期序号。为了计算方便，下表列出了各节气，特征日赤纬角的大小。表1各节气赤纬角参考表节气日期赤纬节气日期赤纬节气日期赤纬立春2月4日-16.23°芒种6月6日+22.35°寒露10月8日-5.40°雨水2月19日-11.29°夏至6月22日+23.45°霜降10月24日-11.3

7、3°惊蛰3月6日-5.53°小暑7月7日+22.39°立冬11月8日-16.24°春分3月21日-0.00°大署7月23日+20.12°小雪11月23日-20.13°清明4月5日+5.51°立秋8月8日+16.18°大雪12月7日-22.32°谷雨4月20日+11.19°处暑8月23日+11.38°冬至12月22日-23.45°立夏5月6日+16.22°白露9月8日+5.5°小寒1月6日-22.34°小满5月21日+20.04°秋分9月23日+0.09°大寒1月20日-20.14°1.1.2太阳时角单位时间地球自转的角度定义为时角，规定正

8、午时角为0度，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。1.2水平面坐标系有时也称地平面坐标系，如图2所示，在地球表面建立坐标系，