. . 班级：测绘工程姓名：杨旭学号： 121611010015 太阳能热水器的倾角最优设计太阳能作为一种清洁、免费的能源而广受人们的青睐，发展前景令人乐观，太阳能热水器更是进入了千家万户。然而由于消费者所在地方纬度和四季气候特点的不同，经常会出现夏天热水用不完，冬天热水又不够用的实际问题，为了解决这个问题，本文引入最优设计理论， 讨论南京地区太阳能热水器的倾角α 、方向角 β 与热效率之间的关系，找出一年中春分、秋分、夏至、冬至这四天中倾角α 、方向角 β 的最优值，并计算得出最佳角度设计。（1）倾角、方向角与热效率的关系热水器的受热面与太阳光线入射的方向垂直时，热水器与水平面的夹角是此时热水器的最优受热倾角。 由于太阳东升西落， 各地区地理纬度的差异和四季的交替都会改变太阳光的入射角度， 使得热水器的最优受热倾角处在不断的变化过程中，这就决定了地球上的不同经纬度的地方在同一时刻的热水器的最优受热倾角是不同的。 由于人们现在还不可能做到时刻调整热水器的受热倾角，所以只取中午太阳直射大地时刻的热水器的最优倾角作为该地该天的热水器的最优倾角，即忽略了不同经度对热水器的最优倾角的影响。如下图 1，设某地的纬度 θ ，i 天太阳的直射点的纬度为 δ ，该地方 i 天的正午太阳高度角（即太阳与用户所在地的连线和水平面的夹角）为H：H=90° -|θ -δ | 则该地 i 天的热水器受热面与水平角夹角α =90° -H=|θ -δ |；其中当地纬度与太阳直射点的纬度在同一半球时δ 取正值，在异半球时 δ 取负值。图 1 ：热水器倾角设计图查资料的的纬度位于北纬39° 10，有此可知南京地区在春分、秋分、夏至、冬. . 至这四天中 α 的最优值分别是：春分： α =39° 10′ - 0°=39° 10′夏至： α =39° 10′ - 23° 26′ =12° 44′秋分： α =39° 10′ - 0°=39° 10′冬至：α=39°10 ′+ 23°26 ′=62. . . . . . . . °36′（2）倾角最优设计消费者经常会出现这样的问题：夏天热水用不完， 冬天热水不够用。 这说明夏天热水器的热功效过大， 而冬天的则较小。 通过调整太阳能热水器的倾角来改变其热效率，使冬夏都有充足的热水。设将水加热 Q 所需的热量与太阳强度q，热水器的受热面积s，热水器利用太阳能的效率 η ，太阳高度角 H，热水器受热面的倾角 α 时间 t 之间的关系式符合正弦函数，即. . Q=qsη tsin...
