1引言
由于高層建筑南墻上有豐富的太陽(yáng)能資源，所以，太陽(yáng)能與高層建筑南立面相結(jié)合具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但在生產(chǎn)和安裝應(yīng)用中常出現(xiàn)對(duì)陽(yáng)臺(tái)（南墻）式太陽(yáng)能集熱器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)臺(tái)集熱器）傾角處理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，導(dǎo)致太陽(yáng)能熱水器效果極差，非常值得重視。
本文對(duì)陽(yáng)臺(tái)集熱器太陽(yáng)能采光朝向赤道的情況進(jìn)行分析，提出確定陽(yáng)臺(tái)集熱器傾角三原則，并按每隔4°為一個(gè)緯度帶，作針對(duì)性分析，從而給出不同緯度帶的陽(yáng)臺(tái)集熱器傾角的推薦值和建議。
2確定陽(yáng)臺(tái)集熱器傾角的原則
2.1對(duì)常規(guī)太陽(yáng)熱水器使用經(jīng)驗(yàn)的借鑒
（1）加大傾角，照顧冬季。
傳統(tǒng)教科書(shū)總是推薦太陽(yáng)集熱器的傾角S為
夏季用：S=Φ -（5°-10°）
冬季用：S=Φ +（5°-10°）
全年用：S=Φ
然而我們實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)總是夏天熱水用不完，冬季不夠用；其熱性能計(jì)算也說(shuō)明傾角S=Φ +5°時(shí)夏季有用得熱和產(chǎn)水量比冬季要高70%~80%，當(dāng)傾角S=Φ +8°時(shí)，夏季比冬季的前述值是20%~30%，當(dāng)傾角S=Φ +23°時(shí)，其值為10%，全年比較均衡。
（2）集熱器陣列前后不遮擋
陽(yáng)臺(tái)集熱器當(dāng)然也要上下不遮擋。
2.2 陽(yáng)臺(tái)集熱器的傾角設(shè)計(jì)三原則
（1）照顧冬季
要加大傾角，使冬至太陽(yáng)高度角最低時(shí)太陽(yáng)光能直射在集熱器表面。即需傾角為S=Φ +23.5°，在此基礎(chǔ)上再予調(diào)正。
（2）上下不遮擋
（3）南立面美觀
這是陽(yáng)臺(tái)集熱器特有的問(wèn)題，幸好集熱器傾角有調(diào)正空間可滿(mǎn)足這一要求。
3陽(yáng)臺(tái)集熱器的采光分析
如圖1所示，H是層高，B是集熱器寬度，Ld是集熱器前端伸出長(zhǎng)度，Lt是調(diào)正后的集熱器前端伸出長(zhǎng)度。Sy是按S=Φ +23.5°確定冬季傾角，這反映在圖1a中，這時(shí)冬至日陽(yáng)光垂直入射到集熱器采光面上，但夏至日投射的太陽(yáng)射線(xiàn)卻被集熱器前端遮擋而到不了下層集熱器采光面上。為此，需犧牲冬至垂直入射的優(yōu)點(diǎn)而將上下集熱器傾角再予加大，使集熱器伸出端由A點(diǎn)縮至B點(diǎn)，Ld變?yōu)長(zhǎng)t，使夏至日陽(yáng)光可照射到下層集熱器，這如圖1b夏至無(wú)遮角圖所示，此時(shí)傾角由Sy變?yōu)镾t。此時(shí)可按集熱器寬度B 為半徑經(jīng)兩次迭代作圖求得。
4不同緯度帶傾角圖解
中國(guó)可使用陽(yáng)臺(tái)集熱器的地區(qū)分為6個(gè)緯度帶：
（1）Φ 28：與長(zhǎng)沙、遵義所處緯度帶相近地區(qū)；
（2）Φ 32：與合肥、南京所處緯度帶相近地區(qū)；
（3）Φ 36：與青島、蘭州所處緯度帶相近地區(qū)；
（4）Φ 40：與北京、敦煌所處緯度帶相近地區(qū)；
（5）Φ 44：與烏魯木齊、長(zhǎng)春所處緯度帶相近地區(qū)；
（6）Φ 48：與阿勒泰、黑河所處緯度帶相近地區(qū)。
如圖2所示，按上述采光分析法，不難看清這些圖解過(guò)程，據(jù)此，可對(duì)任何緯度傾角作出相應(yīng)對(duì)照。
北緯28°，幾乎是陽(yáng)臺(tái)集熱器應(yīng)用的最低緯度，從圖2可見(jiàn)，為避免上下遮擋，集熱器寬度為700mm，且傾角由52°調(diào)正為76°，圖2前端由伸出431mm縮小到167mm，但再寬的集熱器就不合適了。
由圖3可見(jiàn)，在給出優(yōu)化角56°后，三種寬度上下都有遮擋，需分別調(diào)正到67°、71°和74°，這些角度從現(xiàn)有配水量（52kg/m2）來(lái)看，不論實(shí)踐和計(jì)算都可行。
由圖4可見(jiàn)，緯度36°可認(rèn)為是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在此選優(yōu)化角而產(chǎn)生一點(diǎn)上下遮擋，可不予理會(huì)，如從建筑美觀考慮，將傾角加大到75°也可。
由圖5可見(jiàn)，到了較高緯度40°，再選定優(yōu)化角后，上下已無(wú)遮擋，如出于建筑考慮，其傾角還有可加大到垂直的可能。
由圖6可見(jiàn)，緯度更大，在優(yōu)化角下，而不會(huì)上下遮擋，建筑師會(huì)有更大空間。
由圖7可見(jiàn)，陽(yáng)臺(tái)集熱器在緯度越高的地帶越有優(yōu)勢(shì)，到了高緯度，其自由空間就更大了。
5結(jié)論
（1）優(yōu)化角是當(dāng)?shù)鼐暥燃?3.5°，是陽(yáng)光垂直照射集熱器采光面；
（2）陽(yáng)臺(tái)集熱器在高緯度地帶具有優(yōu)勢(shì)，其低緯度只能用到28°；
（3）陽(yáng)臺(tái)集熱器傾角的確定要兼顧冬季、上下不遮擋和南立面美觀三原則；
（4）陽(yáng)臺(tái)集熱器在緯度接近40°及其以上才可考慮垂直安裝，但小于48°不推薦垂直安裝；
（5）低緯度28°，只能使用較窄的集熱器（700mm），傾角為75°；
（6）75°可認(rèn)為是一個(gè)廣適傾角。