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全纬度太阳热水器 摘要 ?太阳集热器倾角在太阳热水器中起着至关重要的作用，本文介绍了集热器倾角可调的全纬度太阳热水器。 关键词 ? ?太阳热水器 ?集热器 ?倾角 ?全纬度 ? Solar Water Heater with Adjustable Angle of Solar Collector ? by He Quanxi, ?Zhang Jinping ?and ? Zhou Fanghua Changcheng Luyang Solar Co.，Ltd.GansuAbstract ? ? Solar collector tilt angle in solar water heater is very important.This paper describes solar water heater with adjustable angle of solar collector. Keywords ? ?solar water heater ? ? collector ? tilt angle ? all latitude ? 0 引言 ? ? 目前，我国的太阳热水器产业随着市场需求的迅速扩张和公众环保意识的不断增强呈现出蓬勃发展的态势。太阳能作为可再生资源，既减少环境污染，改善生态系统，又缓解了对常规能源需求的压力，因而将在利用环境资源为人类持久造福方面发挥十分巨大的作用。如今，太阳热水器已成为我国可再生能源领域发展快、规模大、市场前景广阔的朝阳行业。 ? 太阳能资源丰富，可谓取之不尽，用之不竭。既节约能源，无需运输，又不会对环境造成任何污染，十分理想。但它自身存在着两大缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这在很大程度上限制了太阳能更广泛、更充分的利用。我们现在的太阳热水器也存在这个缺点，它的支架都是一次固定的，集热器倾角无法改变，不能在非平面屋顶及一些特殊区域使用。再者，太阳能又是一种不稳定的辐射能源，这样，太阳热水器的输出能量除了与自身的能量转换特性有关外，还与地理分布的差异、阳光资源的优劣以及气候环境条件等有着不可分割的关系。因此如何最大潭鹊夭杉裟埽翘羧人餍幸地酱饩龅奈侍狻? 1 理论分析 ? ? ?众所周知，地轴与地球绕太阳运行的轨道平面的法线呈固定倾角，其值为23°27′。地球绕着太阳公转，太阳直射点在地球表面上的位置就在北纬23°27′和南纬23°27′之间来回移动，产生四季交替的现象。夏至日，阳光垂直照射在北纬23°27′地面上；冬至日，阳光垂直照射在南纬23°27′地面上。因此，地面上所接收到的太阳辐射能量的多少与地球相对于太阳的位置有关，下面采用一系列的太阳角做进一步的阐述。 1.1 太阳赤纬角 δ ? ? ? 地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角称为赤纬角，在春分和秋分日 ?δ= 0°，冬至日 δ=-23.5°，夏至日，δ=23.5°。 1.2 太阳时角 ω ? ? ? 地球自转一周，太阳时角24h，大约变化360°，相应的时间为24h，每1h地球自转的角度约为15°。正午，太阳时角为零，其他时辰太阳时角的数值等于离正午的时间（h）乘以15。上午时角为负值，下午为正值。真太阳时是以当地太阳位于正南向的瞬时为正午。由于太阳与地球之间的距离和相对位置随时间在变化，以及地球赤道与其绕太阳运行的轨道所处平面的不一致，因而真太阳时与钟表指示的时间（平均太阳时）之间总会有所差异。它们的差值即为时差。 1.3 太阳高度角 h ? ?对于地球表面上某点来说，太阳的空间位置可用太阳高度角和太阳方位角来确定，太阳高度角h是地球表面上某点和太阳的连线与地平面之间的交角。太阳高度角可用下式计算： ; ? ?已知一年中春分、夏至、秋分及冬至的赤纬角d分别为0°、23.5°、0°及-23.5°。假设集热器平面方位角γ=0°（一般安装太阳热水器时都取集热器采光面面向正南），这样可以根据不同地域的纬度和不同季节的赤纬角，改变集热器倾角θc，使集热器采光面得到最大的太阳辐照量。 ? ?根据上述理论，依据GB/T 18708—2002 ? 《家用太阳热水器系统热性能试验方法》，设计出了全纬度太阳热水器。 2 技术特点 ? ? ?全纬度太阳热水器，顾名思义，是一年四季中可根据地球与太阳相对位置的变化，和同一时间不同地区的纬度变化来调节集热器倾角（其中倾角可在7°～45°范围内调节）的直插式全玻璃真空管太阳热水器，它既用于平面屋顶，又可用于斜面屋顶（7°时），既适用于中原地带，又可用于高寒地区。 ? ?我国地域辽阔，纬度跨域大，不同纬度，使用的太阳照射角（集热器倾角）也应不同，通常是采用平均优化值来选择集热器安装