南北向真空管太阳能集热器日采光量的简化计算方法研究

吴茂刚，张有刚，唐润生

（云南师范大学 太阳能研究所，云南 昆明650500）

0 引言

全玻璃真空管太阳能集热器因其保温性能好，且易于规模化生产、运输和安装，在我国得到了广泛应用，其使用量约占市场份额的95%[1]～[4]。在实际应用中，真空管太阳能集热器排列方式分为水平排列和垂直排列，前者主要用于集中供热的太阳能热水系统，后者主要用于家用太阳能热水器。家用真空管太阳能热水器通常采用南北方向倾斜排列，其热性能通常依据集热器平面接收到的太阳辐照量进行评定。现有检测方法得到的结果不能真实反映真空管太阳能集热器的热性能，这是由于以下几点：①真空管太阳能集热器的实际采光量不同于真空管太阳能集热器平面接收到的太阳辐照量；②真空管太阳能集热器的实际采光量无法通过测量直接得到；③真空管太阳能集热器的实际采光量与真空管取向、真空管间距和安装倾角有关[5]，[6]。

2004年，Shah提出了垂直排列的真空管太阳能集热器采光量理论计算方法[7]。2009年，Tang依据太阳几何学及辐射传输理论，建立了更加详细的真空管太阳能集热器采光量计算方法，并以此为基础分析了真空管太阳能集热器年采光量最大时的最佳安装倾角[5]。由于真空管的采光量取决于太阳光线在真空管横截面上的投影角和拦截面上的入射角，并且这两个变量均随着时间不断发生变化，因此，无论采用哪种理论计算方法，真空管太阳能集热器日采光量的计算都必须借助数值计算技术。……