曹阳 贡琳慧

摘 要 本文研究了一种能耗最优太阳能热水器的设计理论，主要基于太阳能水平面辐照计算模型和倾斜面辐照计算“K-T”模型，理论分析得出任意倾斜面全年每小时接收辐照模型，再通过光热转换和电辅加热建立太阳能电辅热水器角度和加热时间的理论模型，最后仿真计算满足全天候热水使用的最优能耗太阳能热水器设计方式。本文以山西大同某太阳能电辅热水器为参考，利用VB和Matlab模拟该地太阳能电辅热水器在不同设置角度条件下，计算对应的电加热用电量，最终求解出一、二月份该太阳能电辅热水器加热时间最短和耗电量最低条件下的最优角度，进一步印证本文设计方法的理论可行性。

关键词 电辅太阳能热水器 K-T模型 倾斜面辐照量 电热转换

中图分类号：TK51 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2022）04-0013-03

在现今全球范围内能源短缺和能源危机的形势下，太阳能作为清洁无污染的可再生能源日益得到广泛的关注。光热利用是将光能直接转换热能后投入使用，这使用方式已经在世界范围内得到普遍认同。真空玻璃管太阳能热水器在世界范围内得以迅速推广，在现有产品性能一定的条件下，太阳能热水器实际集热效率受诸多因素的影响，包括太阳辐照量、光线角度、周围环境，以及所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装倾角和方向角等。

传统的太阳能热水器在设计时，一般采取固定的设计方式，太阳能集热管角度出厂时就已经设计好，具体摆放朝向由施工人员按照经验朝南放置，这是当下太阳能热水器普遍采用的一种设计和施工方式。……