تعيين زاويه شيب بهينه ماهيانه، فصلي، شش‌ماهه و سالانه كلكتورهاي خورشيدي تخت در كاشان

Determination of the monthly, seasonal, semi-yearly and yearly optimum tilt angles of flat plate solar collectors in Kashan

نحوه قرارگيري كلكتورهاي تخت خورشيدي، اعم از حرارتي يا فتوولتاييك، بر مقدار تشعشع ورودي به آن‌ها و ميزان جذب آن تاثير دارد. در اين مطالعه، زاويه بهينه شيب كلكتورهاي خورشيدي تخت واقع در كاشان، براي تنظيم ماهيانه، فصلي، شش‌ماهه و سالانه تعيين شده است. محاسبات خورشيدي در صورتي‌ كه مبتني بر داده‌هاي تجربي باشند، نتايج بهتري در اختيار مي‌گذارند؛ ولي بسياري از مناطق ايران ازجمله كاشان، فاقد اطلاعات تجربي خورشيدي هستند. در اين تحقيق، به‌دليل تشابه اقليمي اصفهان با كاشان، از متوسط ماهيانه تشعشع روزانه اندازه‌گيري‌شده درازمدت در ايستگاه اصفهان، براي محاسبه زواياي شيب بهينه استفاده شده است. همچنين به‌منظور مقايسه، از مقادير تخميني چند منبع ديگر نيز براي محاسبه اين زوايا استفاده شده و نتايج حاصل از روابط عمومي پيشنهادي ساير محققان نيز به‌دست آمده‌اند. انجام مقايسه، ضعف چند رابطه موجود و اعتبار نتايج به‌دست‌آمده در اين مطالعه را مشخص كرده است. بر مبناي نتايج براي بهترين بهره‌برداري، تنظيم شيب حداقل هر ماه يك‌بار لازم است و زاويه بهينه حداكثر و حداقل به‌ترتيب °60 براي ماه آذر و صفر درجه براي دو ماه‌ خرداد و تير مي‌باشد. اين زاويه براي تنظيم ثابت فصلي در بهار، تابستان، پاييز و زمستان به‌ترتيب °3، °14، °53 و °48، براي تنظيم ثابت در شش ماه اول و دوم سال به‌ترتيب °9 و °51 و براي تنظيم ثابت سالانه °29 مي‌باشد، كه به عرض جغرافيايي كاشان (°59/33) نزديك است.

The orientation of the flat solar collectors affects the amount of solar radiation received and absorbed by them. In this study, the optimum tilt angles of flat plat solar collectors in Kashan for the fixed monthly, seasonal, semi-yearly and yearly adjustments have been determined. If the solar calculations are based on the measured data, they produce more accurate results; however in many parts of Iran like Kashan the solar data are not measured. Due to similar climatic conditions of Kashan and Isfahan, in this study the long term measured solar data of Isfahan have been utilized for calculating the optimum tilt angles. Also for making comparison, other estimated values have been used also the optimum tilt predictions of some general correlations proposed by several researchers have been obtained. The comparison stated the weakness of some existing correlations and the validity of the results obtained in this study. The results indicate that for the optimized use of solar energy it is necessary to adjust the tilt at least once in every month and the maximum and minimum slope angles are 60° for Azar and zero for two months of Khordad and Tir, respectively. The optimum tilt for the fixed seasonal adjustments in Spring, Summer, Autumn and Winter are 3°, 14°, 53° and 48°, respectively and for the fixed semi-yearly adjustments in the first and the second six months of the year are 9° and 51°, respectively. Also the fixed annual optimum tilt is 29°, which is very close to the latitude of Kashan (33.59°).