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1、第28卷第3期太阳能学报Vol28,No32007年3月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMar,2007文章编号:02540096(2007)03030905考虑热负荷的太阳能热水系统集热器最佳倾角确定11213杨庆,丁昀,周朝晖,马东华,关宏迅(1兰州交通大学环境与市政工程学院,兰州730070;2兰州交通大学机电工程学院,兰州730070;3北京盖雅环境科技有限公司,北京100871)摘要:结合不同月份的热负荷和太阳辐射量变化,从补充热量的经济性考虑,提出了计算集热器最佳倾角的方法,并用计算机以兰州地区为例进行了模拟
2、计算。计算结果表明,不同的热负荷其对应的最佳倾角并不固定,最佳倾角是集热器在该角度下全年各月的得热曲线与耗热曲线最接近的倾角。关键词:热负荷;太阳集热器;最佳倾角中图分类号:TK154文献标识码:A是满足要求的。0引言11倾斜面上的太阳辐射总量确定在太阳能热水工程利用中都存在最佳倾角问要讨论集热器的最佳倾角首先要计算倾斜面上题,这对减少集热器面积、降低成本、最大限度发挥的太阳辐射量。在无障碍物遮挡的情况下,斜面上系统作用具有重要意义。理论上太阳能的最佳倾角总辐射日总量月平均可用(1)式表示[2]:是集热器随时与入射阳光保持垂直,这样做必须加1+cos1-c
3、osHT=HbRb+Hd+(Hb+Hd)一套跟踪设备,不但结构复杂、管理不便,而且投资22高,因此目前集热器的设置绝大多数采用固定安装。(1)对固定安装的集热器,最佳倾角的确定一般是考虑式中,Hb水平面上直接辐射日总量月平均值;[1]使系统使用期内总得热量最大。这种确定方法只Rb倾斜面上与水平面上的直接辐射日总量月平考虑了在使用期内的总得热量,却忽视了太阳辐射均值之比;Hd水平面上散射辐射日总量月平均量与使用要求热负荷的匹配问题。实际上,由于不值;倾斜面与地面的夹角;地物表面的同季节的气候条件,特别是我国的中西部地区,一年反射率。对于太阳集热器一般都是朝南
4、向设置,Rb中的太阳辐射量和热水使用所要求的热负荷都有很可由(2)式确定:大差异,因此以上最佳倾角的确定就不够合理。本Rb=文综合考虑太阳辐射量、使用热负荷的变化与匹配,#探讨在大型太阳能热水系统中如何确定集热器最佳cos(-)cos!sin∀G+∀Gsin(-)sin!180倾角。#coscos!sin∀0+∀0sinsin!1801计算方法(2)由于天文、地理、自然条件的原因,太阳辐射量式中,倾斜面所在地理纬度;!太阳赤纬在一年中是随时变化的。本文以太阳的月平均日辐角;∀G水平面上的时角;∀0倾斜面上的时射量作为计算依据。在太阳能热水利用工
5、程中,这角。收稿日期:20051207基金项目:甘肃省建设厅科技计划项目(JK20047)兰州市科技局科技计划项目(05152)310太阳能学报28卷查阅出当地的Hb、Hd、等资料,通过(1)、(2)用水定额,l人;w水的密度,100kgL;C水两式就可计算出朝向赤道的斜面上的日辐射总量月的比热,418kJkg!;∃t太阳能加热温差,!。平均值。随着季节、气候的不同,实际用户使用热水的耗12使用热负荷的确定热量也不相同。以兰州地区为例,确定出不同月的热水耗热量计算由(3)式确定:洗浴次数和自来水水温,然后计算出人平均月
6、耗热[3]Qh=nqdwC∃t(3)量,见表1。式中,n太阳能热水系统服务人数;qd洗浴表1不同月人均耗热量计算Table1Calculationofheatconsumptionperpersoninoneyear洗澡耗热量自来水温度人均总耗热量月份每周洗澡次数每周洗漱次数洗漱耗热量MJMJ!MJ1248103451274063960844022479864512707240606936334681604123728505918884344826341180436756630654420173311001791
7、5301916736048309296314245344677326541083265171409806873253710829311724083029533941628694416426360103356972491960145448932112380380598648125479028122444752511704070561792洗澡用水量、水温和洗漱用水量、水温分别取701人、45!和20l人、42!计算;自来水温度取自兰州市自来水公司1998年月平均水温
