人類生活的三要素：陽光、空氣、水，缺一不可，由此可知此三要素的相關問題應被重視。關於太陽提供的資源，可以從日照和太陽輻射兩個方向進行探討。
本研究以高雄地區為例，利用太陽輻射理論公式先計算出高雄地區水平面上的輻射量，然後由此計算數據推算傾斜面上，各種情況的逐時、逐日累積輻射量。另一方面，利用日照桿影原理建立日照陰影模型，並計算都市中研究區域的日照時數，及藉由地理資訊系統ArcGIS展示的功能，來對建築物陰影遮蔽情況作三維視覺化分析。研究中使用Visual Basic為開發工具，設計陰影遮蔽演算法程式，探討都市地區建築物間日照陰影的相互影響，以建立太陽日照陰影計算模型，再探討太陽能熱水器受建築物陰影遮蔽所影響之效能。
由研究結果得知鄰棟間距、建築物間高度差異以及造成陰影遮蔽的建築物相對方位朝向不同，皆會影響到太陽能集熱器最佳放置位置的選擇；而集熱器傾斜角度和朝向方位角度，雖然會改變收集太陽輻射量的多寡，但在一定的角度誤差範圍內並不會對輻射收集量有太大的影響。在考慮最適當放置位置時，依序判斷在南向、西南向或東南向是否有高度相差三層樓以上的建築物，若存在，則設置位置應盡量向北移。建築物相鄰接時，鄰棟間高度差異越大則 輻射接受效能越差。建築物非鄰接且鄰棟間高度差異不大時，鄰棟間距越小則輻射接收效能越差。

Sunshine, air and water are the vital elements to the human. This study investigated the insolation and solar radiation in Kaohsiung city. Solar radiation on the horizontal and declined plane was calculated. Sun shadow model for urban buildings was constructed for computing accumulated sunshining hours. Horizontal and vertical building shadows were displayed in ArcGIS – the GIS software.
Raster-based data model was used to analyze the effect of sun shadow shading by neighbour buildings. And the effect of shadow shading for solar water heater was also investigated.
According to the results, minor installation error of orientation and decline angles of solar panel will not cause major energy loss. And the distance between the buildings、the height difference and the orientation between buildings are most important factors which affect optimal installation location of the solar water heater. If there are buildings located to the south, southeast and southwest, and the stories difference between buildings is over three, the installing location should be moved toward north. If buildings are next to each others and the variation of height is large, the efficient of receiving solar radiation will be deteriorated. The larger is the distance between buildings, the better the energy received.

第一章 序論
1-1前言.......................................1
1-2研究動機與目的.............................2
1-3研究方法...................................4
1-4研究流程...................................5
1-5論文章節概要...............................7
第二章 太陽日照、輻射與太陽能相關理論探討
2-1太陽日照研究...............................8
2-1-1太陽運行模式.............................8
2-1-2太陽位置.................................11
2-1-3時差與日出日落時刻.......................15
2-2太陽輻射能量...............................18
2-2-1太陽輻射之傳播...........................18
2-2-2太陽輻射量相關的氣象資料.................22
2-3太陽日照陰影...............................27
2-3-1都市日照時間.............................27
2-3-2日照陰影相關研究.........................29
2-4太陽能熱水器相關研究.......................30
2-4-1太陽能的應用.............................30
2-4-2太陽能熱水器現況.........................33
2-4-3太陽能熱水器的構造與原理.................34
第三章 高雄地區太陽輻射量分析
3-1理論太陽輻射量之計算.......................39
3-1-1太陽日照輻射.............................39
3-1-2地表上太陽輻射量的計算...................40
3-2集熱板傾斜面上的太陽輻射值計算.............41
3-3高雄地區各種理論太陽輻射值計算.............48
3-3-1計算高雄地區太陽輻射之設定參數...........48
3-3-2 理論太陽輻射值計算......................51
第四章 太陽日照陰影分析
4-1陰影分析演算法.............................58
4-2日照陰影模型設計...........................61
4-2-1都市街道及建築物相關圖資收集.............61
4-2-2日照陰影演算流程.........................62
4-3太陽日照陰影模型在ArcGIS中的展示...........69
4-3-1視覺化模擬...............................69
4-3-2關於ArcGIS 3D Analyst....................70
4-3-3日照陰影展示.............................71
4-4建築立面日照分析與展示.....................76
4-5日照時間分析...............................78
4-6最短鄰棟間距分析...........................84
第五章 高雄地區太陽能熱水器效能評估
5-1高雄地區的集熱板設置理想參數...............86
5-2建築日照陰影對太陽能集熱板的影響...........97
5-3太陽能熱水器的效益評估.....................114
5-3-1熱量轉換.................................114
5-3-2設置條件對太陽能熱水器的效益評估.........117
第六章 結論與建議
6-1結論.......................................123
6-2未來建議...................................128
參考文獻......................................130

英文部分：
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