Maksimum olmak çok önemli toplayıcı yönelimi ve açısı. Maksimum miktarı absorbe etmek için güneş kollektörünün düzleminin daima güneş ışınlarına dik olması gerekir. Ancak güneş, günün ve yılın zamanına bağlı olarak Dünya yüzeyinde parlar. her zaman farklı bir açıda. Bu nedenle güneş kollektörlerini kurmak için uzaydaki optimum yönelimi bilmek gerekir. Kolektörlerin optimal yönelimini değerlendirmek için, Dünya'nın Güneş etrafında ve kendi ekseni etrafında dönmesinin yanı sıra Güneş'e olan mesafedeki değişiklikler de dikkate alınır. Konumu belirlemek için veya dikkate alınması gerekir temel açısal parametreler:
Kurulum alanının enlemi φ;
Saat açısı ω;
Güneş sapma açısı δ;
Ufka eğim açısı β;
Azimut α;
Kurulum yerinin enlemi(φ) bir yerin ekvatorun ne kadar kuzeyinde veya güneyinde olduğunu gösterir ve ekvator düzleminden kutuplardan birine (kuzey veya güney) ölçüldüğünde 0° ile 90° arasında bir açı yapar.
Saat açısı(ω) yerel güneş zamanını güneşin gökyüzünde kat ettiği derece sayısına dönüştürür. Tanım gereği öğle vakti saat açısı sıfırdır. Dünya bir saatte 15° döner. Sabah güneş açısı negatif, akşam ise pozitiftir.
Güneşin eğim açısı(δ) Dünyanın Güneş etrafındaki dönüşüne bağlıdır, dönüş yörüngesi eliptik bir şekle sahip olduğundan ve dönme ekseninin kendisi de eğimli olduğundan, açı yıl boyunca 23,45°'den -23,45°'ye değişir. İlkbahar ve sonbahar ekinoksunun olduğu günlerde yılda iki kez deklinasyon açısı sıfır olur.
Özel olarak seçilmiş bir gün için güneşin eğimi aşağıdaki formülle belirlenir:
Ufka doğru eğim(β) yatay düzlem ile güneş paneli arasında oluşur. Örneğin eğimli bir çatıya monte edildiğinde kollektörün eğim açısı çatı eğiminin dikliğine göre belirlenir.
Azimut(α), güneş kollektörü tam olarak güneye yönlendirildiğinde, azimut = 0° olduğunda, kolektörün soğurma düzleminin güney yönünden sapmasını karakterize eder.
Belirli bir azimut değeri α ve eğim açısı β olan keyfi olarak yönlendirilmiş bir yüzey üzerinde güneş ışığının geliş açısı aşağıdaki formülle belirlenir:
Bu formülde β açısının değerini 0 ile değiştirirsek, güneş ışığının yatay bir yüzeye geliş açısını belirlemek için bir ifade elde ederiz:
Emici panelin uzaydaki belirli bir konumu için güneş radyasyonu akışının yoğunluğu aşağıdaki formülle hesaplanır:
Burada Js ve Jd sırasıyla yatay bir yüzeye gelen doğrudan ve dağınık güneş ışınımı akılarının yoğunluğudur. 
Doğrudan ve dağınık güneş radyasyonu için güneş kolektörü konum katsayıları.
Maksimum (hesaplama dönemi başına) güneş enerjisi miktarının yutucuya ulaşmasını sağlamak için, kolektör, hesaplama yöntemiyle belirlenen ve soğurma periyoduna bağlı olan ufka β optimum eğim açısına sahip eğimli bir pozisyonda monte edilir. güneş sisteminin kullanımı. Yıl boyu güneş enerjisi sistemleri için kollektörün güney yönelimi ile β = φ, mevsimsel güneş enerjisi sistemleri için β = φ–15°. Daha sonra formül mevsimsel güneş sistemleri formunu alacaktır:
Yıl boyu seyahat edenler için:
Güney yönüne yönlendirilen ve ufka göre 30° ila 65° açıyla monte edilen güneş kollektörleri maksimum emilim değerlerinin elde edilmesini sağlar. Ancak bu koşullardan belirli sapmalar olsa bile yeterli miktarda enerji üretebilir. Güneş kolektörleri veya güneş panelleri güneye yönlendirilemiyorsa hafif bir eğim açısıyla kurulum daha etkilidir.
Örneğin, güneş panelleri 45° azimut ve 30° eğim açısıyla güneybatıya yönlendirilirse, bu durumda böyle bir sistem maksimum güneş ışınımı miktarının %95'ine kadar absorbe edebilecektir. Veya doğu veya batı yönüne yönlendirildiğinde paneller 25-35° açıyla monte edildiğinde kollektöre giren enerjinin %85'e kadar çıkması sağlanabilir. Kollektörün eğim açısı daha büyükse, kolektörün yüzeyine sağlanan enerji miktarı daha eşit olacaktır; bu kurulum seçeneği ısıtmayı desteklemek için daha etkilidir.
Çoğunlukla güneş kolektörünün yönü, kolektörün binanın çatısına montajına bağlıdır, bu nedenle tasarım aşamasında kolektörlerin optimum kurulum olasılığını dikkate almak çok önemlidir.
“Güneş sisteminin gezegeni olarak Dünya” konulu problemlerin çözümü için not
Aynı paralel üzerinde bulunan çeşitli noktalarda Güneş'in ufuk üzerindeki yüksekliğini belirleme görevlerini tamamlamak için, Greenwich meridyeninin zamanına ilişkin verileri kullanarak öğlen meridyenini belirlemek gerekir. Öğlen meridyeni aşağıdaki formülle belirlenir:
(12 saat - Greenwich meridyeninin zamanı) * 15° - meridyen Doğu Yarımküre'de ise;
(Greenwich meridyen zamanı 12 saattir) * 15° - eğer meridyen Batı Yarımküre'de ise.
Ödevde önerilen meridyenler öğlen meridyenine ne kadar yakınsa, Güneş o kadar yüksekte olacak;
Örnek 1. .
21 Mart'ta Avustralya haritasında harflerle gösterilen noktalardan hangisinde güneşin bulunacağını belirleyinen üstte Güneş saatine göre sabah 5'te Greenwich meridyeninde ufkun üzerinde. Cevabınızın gerekçesini yazınız.
Cevap. A noktasında,
A noktası öğle meridyenine (12 - 5)*15° =120° doğuya diğer noktalardan daha yakındır.
Örnek 2. Güneş'in Kuzey Amerika haritasındaki harfli noktalardan hangisinde bulunacağını belirleyin en düşük Greenwich meridyen saatiyle 18:00'de ufkun üzerinde. Gerekçenizi yazın.
Cevap. A noktasında (18-12)*15º
=90
º
2. Aynı paralel üzerinde olmayan çeşitli noktalarda ve kış (22 Aralık) veya yaz (22 Haziran) gündönümünün bir göstergesi olduğunda, Güneş'in ufuk üzerindeki yüksekliğini belirlemeye yönelik görevleri tamamlamak, ihtiyacın var
Dünya'nın saat yönünün tersine hareket ettiğini ve nokta ne kadar doğudaysa Güneş'in ufkun üzerine o kadar erken çıkacağını unutmayın;
Görevde belirtilen noktaların kutup dairelerine ve tropiklere göre konumunu analiz edin. Örneğin, soru 20 Aralık gününü gösteriyorsa, bu, Kuzey Kutup Dairesi'nin kuzeyinde kutup gecesinin gözlemlendiği kış gündönümüne yakın bir gün anlamına gelir. Bu, nokta ne kadar kuzeyde olursa Güneş'in ufkun üzerine o kadar geç yükseleceği; ne kadar güneyde olursa o kadar erken çıkacağı anlamına gelir.
20 Aralık'ta Kuzey Amerika haritasında harflerle gösterilen noktalardan hangisinin Güneş'te olacağını belirleyin. Öncelikle Greenwich meridyeni saate göre ufkun üzerinde yükselecek. Gerekçenizi yazın.
Cevap. C noktasında.
A noktası C noktasının doğusunda, C noktası ise kuzeyde yer alır (20 Aralık'ta kuzey kutbuna yaklaştıkça günün uzunluğu kısalır).
Dünyanın ekseninin yörünge düzlemine eğim açısındaki değişiklikle bağlantılı olarak günün uzunluğunu (gece) belirleme görevlerini tamamlamak için, hatırlamanız gerekir - dünya ekseninin eğim açısının derece ölçüsü. Dünyanın yörüngesinin düzlemi, Kuzey Kutup Dairesi'nin bulunacağı paraleli belirler. Daha sonra görevde önerilen durum analiz edilir. Örneğin, eğer bir bölge uzun gün ışığı koşullarındaysa (kuzey yarımkürede Haziran ayında), o zaman bölge Kuzey Kutup Dairesi'ne ne kadar yakınsa, gün o kadar uzun olur;
Paralellerden hangisinin olduğunu belirleyin: Ekvatorda 20° Kuzey, 10° Kuzey, 10° Güney veya 20° Güney. – Maksimum gün uzunluğu, Dünya'nın şekilde 3 numaralı şekilde gösterilen konumda yörüngede olduğu günde mi gözlenecek? Cevabınızı gerekçelendirin.
Cevap.Maksimum süre 20 G enleminde olacaktır.
3. noktada Dünya, kış gündönümü gününde - 22 Aralık, daha uzun gün ışığı koşullarında - Güney Yarımküre'dedir. A noktası en güneydeki konumu kaplar.
Şekilde harflerle gösterilen paralellerden hangisinde 22 Aralık'ta gündüz süresi en kısadır?
4. Bölgenin coğrafi enlemini belirlemek için güneş ışınlarının geliş açısının alanın enlemine bağımlılığı dikkate alınır. Ekinoks günlerinde(21 Mart ve 23 Eylül), Güneş ışınlarının ekvator üzerine dikey olarak düştüğü zaman, coğrafi enlemi belirlemek için formül kullanılır:
90 º - güneş ışığının geliş açısı = alanın enlemi (kuzey veya güney nesnelerin gölgesine göre belirlenir).
Gündönümü günlerinde (22 Haziran ve 22 Aralık), Güneş ışınlarının dönenceye (23,5 derece) dikey olarak (90 derecelik bir açıyla) düştüğü dikkate alınmalıdır. ° N ve 23,5° G). Bu nedenle, aydınlatılan yarım küredeki bir alanın enlemini belirlemek için (örneğin, Kuzey Yarımküre'de 22 Haziran), formül kullanılır:
90°- (güneş ışığının geliş açısı - 23,5°) = alanın enlemi
Aydınlatılmamış yarım küredeki bir alanın enlemini belirlemek için (örneğin, Kuzey Yarımküre'de 22 Aralık), formül kullanılır:
90° - (güneş ışığının geliş açısı + 23,5°) = alanın enlemi
Örnek 1.
Ekinoks günlerinde öğle güneşinin ufkun üzerinde 40 derece yükseklikte durduğu biliniyorsa, bir noktanın coğrafi koordinatlarını belirleyin.º (nesnenin gölgesi kuzeye düşer) ve yerel saat Greenwich meridyeninden 3 saat ileridedir. Hesaplamalarınızı ve gerekçelerinizi kaydedin
Cevap. 50°K, 60°D
90 º - 40 º = 50 º ( kuzey enlemi , çünkü kuzey yarımkürede nesnelerin gölgesi kuzeye düşer)
(12-9)x15 =60° ( e.d. , çünkü yerel saat Greenwich'in ilerisindedir, bu da noktanın daha doğuda olduğu anlamına gelir)
Örnek 2.
Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan bir noktanın, 21 Mart güneş saatine göre Greenwich meridyenine göre saat 17:00'de bu noktada öğle vakti olduğu ve Güneş'in ufuktan 50° yükseklikte olduğu biliniyorsa, bu noktanın coğrafi koordinatlarını belirleyiniz. . Gerekçenizi yazın.
Cevap. 40°K, 75°B
90 º -50 º =40 º ( kuzey enlemi - Çünkü ABD kuzey yarımkürededir)
(17sa -12sa)*15 = 75º (H.D., Greenwich meridyeninden batıya doğru 3 zaman diliminde yer aldığı için)
Örnek 3.
22 Haziran'da öğle vakti Güneş'in ufkun üzerinde 35 metre yükseklikte durduğu biliniyorsa, bir yerin coğrafi enlemini belirleyin.º kuzey enlemi Hesaplamalarınızı yazın.
Cevap.78,5 º kuzey enlemi
90° -(35° -23,5°) = 78,5 K enlem.
5. Greenwich meridyeninin saatine ve yerel güneş saatine göre noktanın bulunduğu meridyeni (bölgenin coğrafi boylamı) belirlemek için aralarındaki zaman farkının belirlenmesi gerekir. Örneğin Greenwich meridyeninde öğlen (saat 12) ise ve belirtilen noktadaki yerel güneş saati saat 8 ise fark (12-8) 4 saattir. Bir zaman diliminin uzunluğu 15°'dir. İstenilen meridyeni belirlemek için hesaplama 4 x 15° = 60°'dir. Belirli bir meridyenin bulunduğu yarım küreyi belirlemek için, Dünya'nın batıdan doğuya (saat yönünün tersine) döndüğünü hatırlamanız gerekir. Bu, eğer Greenwich meridyeninin zamanı belirli bir noktadan büyükse, bu noktanın Batı Yarımküre'de olduğu anlamına gelir (önerilen örnekte olduğu gibi). Greenwich meridyen zamanı belirli bir noktadan daha azsa bu nokta Doğu Yarımküre'dedir.
Örnek.
Greenwich meridyen saatine göre öğle vaktinin yerel güneş saatine göre 16 saat olduğu biliniyorsa bu nokta hangi meridyendedir? Gerekçenizi yazın.
Cevap. Nokta 60 meridyen üzerinde yer almaktadır.º e.d.
16 saat. -12 saat. = 4 saat (saat farkı)
4x15° = 60°
Doğu boylamı, çünkü 16.00 noktasında, Greenwich'te saat hala 12.00 iken (yani nokta daha doğudadır)
Güneş'in gökyüzündeki konumu sürekli değişmektedir. Yazın Güneş gökyüzünde kışın olduğundan daha yüksektir; kışın doğu yönünün güneyinde, yazın ise bu yönün kuzeyinde yükselir. Grafiksel olarak bu, Güneş'in yıl boyunca gökyüzündeki yolunun bir taslağıyla gösterilebilir; Dairelerdeki sayılar günün saatini gösterir. En etkili gölgeleme koşulunu sağlamak için Güneş'in konumunun belirlenmesi gerekir. Örneğin sabah 10 ile öğleden sonra 14:00 arasında pencereye doğrudan güneş ışığı girmesini engelleyen gölgeleme cihazının boyutunu belirlemek için güneş ışığının geliş açısının (geliş açısı) bilinmesi gerekir. Bu tür bilgileri gerektiren diğer bir durum ise “Güneş Radyasyonu” bölümünde anlatılmaktadır.
Güneş'in gökyüzündeki konumu iki açısal boyutla belirlenir: Güneş'in yüksekliği ve azimutu. Güneş'in yüksekliği yataydan ölçülür; güneş azimutu |3 güneye doğru ölçülür (Şekil 6.23). Bu açılar önceden derlenmiş tablolardan veya nomogramlardan hesaplanabilir veya alınabilir.
Hesaplama üç değişkene bağlıdır: L enlemi, 6 deklinasyonu ve Y saat açısı. Enlem herhangi bir iyi haritadan bulunabilir. Sapma veya Güneş'in ekvatordan ne kadar kuzeye veya güneye hareket ettiğinin ölçüsü aydan aya değişir (Şekil 6.24). Saat açısı yerel güneş saatine bağlıdır: I = 0,25 (yerel güneş öğle saatinden dakika sayısı). Güneş zamanı (doğrudan güneş saati ile gösterilen zaman), Güneş'in gökyüzündeki en yüksek noktasında olduğu öğle vaktinden itibaren sayılır. Yılın farklı zamanlarında Dünya'nın yörünge hızındaki değişiklikler nedeniyle, günün uzunluğu (öğleden bir sonraki öğle saatine kadar ölçülen), ortalama güneş zamanına göre (sıradan saatlerle ölçülen) günün uzunluğundan biraz farklıdır. ). Yerel güneş zamanı hesaplanırken, gözlemci kendi zaman diliminin standart zaman meridyeninde bulunmuyorsa, bu fark boylam düzeltmesiyle birlikte dikkate alınır.
Yerel standart saati (doğru bir saat kullanın) yerel güneş saatine ayarlamak için birkaç işlem yapmanız gerekir:
1) Doğum süresi devredeyse 1 saat çıkarın;
2) Bu noktanın meridyenini belirleyiniz. Bu konum için standart zaman meridyenini belirleyin (Doğu Standart Saati için 75°, Merkezi Standart Saati için 90°, Alaska-Hawaii Standart Saati için 150°). Meridyenler arasındaki farkları 4 dakika/derece ile çarpın. Bu nokta bölge meridyeninin doğusunda yer alıyorsa, bölge zamanına düzeltme dakikalarını ekleyin; batıda ise bunları çıkarın;
3) ilgilendiğiniz zaman denklemini (Şekil 6.25) ekleyin
Şekil 6 23 Güneşin gökyüzündeki konumu)