半固定式太阳能集热器角度研究.pdf

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1、刘晓燕等：固定式太阳能集热器角度研究115(／／；l／三／；l／l建筇节簇ie_．、：900半固定式太阳能集热器角度研究刘晓燕，余学江，徐巧峰，王海燕(东北石油大学。黑龙江大庆163318)【摘要】以提高冬季太阳能利用效率为目标，提出了一种半固定式集热器的设置方法，提高了集热器冬季的集热能力。以大庆地区为例，通过计算，给出了适合大庆地区的半固定式集热器最佳倾角。对比分析半固定与固定式集热器的集热效率。结果表明，采用可调节半固定式集热器集热效率将提高8．3％，每年每平方米集热器可多集热410．46MJ。【关键词】太阳能；半固定式；集热器；角度【中图分类号】TU832．1

2、7【文献标识码】A【文章编号】1001—6864(2011)02一Ol15—03THERESEARCHONTHEANGLEOFQUASI-FIXEDSOLARCOLLECTERLIUXiao—yan．YUXue-jiang，XUQiao—feng，WANGHai—yan(NortheastPetroleumUniv．，HeilongjiangDaqing163318，China)Abstract：Inthispaper，inordertoincreasetheefficiencyofsolarenergycollectioninwinter，weproposeamet

3、hodtosetthesemi—fixedcollector．Wehavecalculatedandgiventhebestangleofthequa—si．fixedsolarcollercterinDaQingregion．ThroughcomparativeandanalysiS，wefindthattheeficiencyimproved8．3％．itwillbecollectsolar410．46MJpersquaremorethanbeforeeveryyear．Keywords：solar；Quasi—fixed；collector；angle能源问题已

4、经成为制约社会发展进步的瓶颈，常规能源为此，文中以大庆地区为例，结合大庆地区的气候特的缺乏及其给坏境带来的负面影响促使新能源的产生和发点，对比分析集热器角度对集热器效果的影响，汁算集热器展。太阳能作为一种无污染，且可无限利用的新能源走进了最佳倾角。比较半固定式与固定式集热器设置的两种方科研者们的视野，成为各个能源实验室争相研究的对象。法，分析二者的集热能力。目前太阳能应用领域非常广，但在采暖系统中利用太1集热器倾角的计算方法阳能还存在一定的局限性。太阳能具有分散性，地面每平1．1集热器设置中涉及的角度方米接收到的太阳能不足1kW⋯，要有效地利用太阳能必集热器的角度，是

5、集热器平面与当地水平面之问的夹须提高太阳能的收集效率。太阳能集热器角度的合理选角，称为集热器倾角。我国严寒地区位于北回归线以北，为择，是提高太阳能收集效率的有效途径之一。最大限度的获取太阳能，集热器的朝向(集热器方位角)选目前的研究都是应用在固定式集热器中，当集热器固择为南向，应尽可能让太阳光线垂直射向集热器表面，如图定后不能使任何阶段都达到最优的目的。为此有学者提出1所示。了集热器自动跟踪阳光的理论，郑小年等人设计了一种太阳能集热器跟踪台⋯，可随太阳光线的变化自动跟踪阳光，使太阳入射角一直保持在0。。这种方式可以在任何时间都太阳能高效的收集太阳能，但存在电能消耗大、

6、技术要求高、易出故障等问题。而且太阳人射角控制在±5。范围内其收集太阳能的效率不会相差很大。而将集热器设置为半固定式，角度可随时凋节，分别计集热器倾角算出不同阶段的半固定式集热器最优倾角，就可以使集热图1太阳入射角示意图器在任何阶段都能够高效率的收集太阳能。而且我国地域由图l可见，太阳光线与集热器平面法线之间的夹角，辽阔，不同的地理位置影响因素有很大的差异，不能照搬其他地区的模式。称为太阳入射角，当这个角度为O。时，集热效率最高。由于ll6低温建筑技术2011年第2期(总第152期)地球的自转、公转，太阳高度角和赤纬角不断变化，当集热根据公式(4)，得出太阳赤纬角变化

7、曲线，如图2所示。器倾角选定后，只有一段时间内太阳入射角可近似达到0。。1．2集热器倾角的计算方法，．／^、、、根据张鹤飞教授l6提出的计算方法，太阳入射角随时-．好i．-l1间而不断变化，计算时需要知道地理纬度、赤纬角以及太阳’高度角，可得出函数=6，，卢，，tO)，具体如下：臣·．．

8、cosO=sinBcosfl—sint$costpsir~cosycosScos~cosflcosm+cosSsimpsinflcosoJcosy+cosSsin~sinysinto(1)图2一年内太阳赤纬角随时间变化图因集热器朝向为正南方，方位角=0，可简化为：c