广州地区太阳能集热器的间距设计

     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

（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）

式中——当地纬度

δ——太阳赤纬

ω——太阳时角