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（泰安市建设工程施工图审查中心 山东 泰安 271000）
【摘 要】太阳能低温地板辐射采暖,由于其热舒适性高、卫生条件好等优点被越来越多地应用在住宅、餐厅、商场等建筑以及室外路面、户外运动场的地面化雪等工程中。本文分析比较了太阳能辐射模型，提出了适合本地条件的低温地面辐射采暖计算公式。
【关键词】太阳能；地面采暖；模型；研究；低温
Research for solar energy low temperature ground radiation heating model
Li Zun-yue
(Tai-an City construction the engineering construction diagram reviewing center Tai-an Shandong 271000)
【Abstract】Solar energy low temperature floor radiation adopt warm, because of its hot and comfortable Gao, hygiene condition well etc. the advantage be more and more been in the residence, restaurant, market etc. the building and outdoors road surface, outdoor games field of the ground turn snow etc. the engineering by the application. The article analysis compared the model of the solar energy radiation and the low temperature ground radiation that puts forward to suit a native condition adopted warm calculation formula.
【Key words】Solar energy; Ground heating; Model; Study; Low temperature
1. 引言
近年来，随着建筑节能技术的深入推广和国家对节能环保的日益重视，民用住宅供暖负荷大幅度下降，与此同时各种新型的高效集热器不断涌现，使得太阳能直接供暖得到逐步重视。地板辐射采暖,是将加热盘管埋置于混凝土埋管层中,让低温热水在管内循环流动,加热整个地面,使表面温度升高,然后通过辐射和部分对流方式向室内散热的一种供暖方式。地板辐射采暖的供水温度一般在60℃以下。根据目前太阳能集热器的实际使用情况，冬季北方大部分地区太阳能集热器的集热温度最高不超过55℃，从而使利用太阳能作为热源成为可能。目前我国太阳能集热器发展很快，新型集热器集热效率高，耐压能力高，为利用热密度较小的太阳能以及地板采暖的运行提供了有利的保证。
因此太阳能和低温地板辐射采暖相结合的太阳能直接采暖系统——太阳能低温地板辐射采暖系统，即利用新型高效的集热器收集到的太阳辐射热，辅以其他常规能源作为辅助热源用于建筑物采暖的方式，是太阳能利用技术与地板辐射采暖技术相结合的一种最佳方式，在能源逐渐紧张的今天，是一种前景广阔、值得广泛推广的采暖方式。
2.晴天太阳辐射模型
2.1 ASHARE 模型。美国ASHRAE提出的太阳法向辐射强度计算公式
式中： IDN——太阳法向辐射强度（W/m2）；
A——经验系数；
B——经验系数；
CN——大气透明系数，随地区而异。
水平面上直射辐射强度计算公式:
式中： IdH——水平面上直射辐射强度（W/m2）；
水平面上散射辐射强度计算公式:
式中：Ids——水平面上散射辐射强度（W/m2）；
C——经验系数，见表1。
2.2 布格尔(Bouguer)公式
2.2.1 法向太阳辐射直射辐射强度的计算(图1)。
以l表示大气厚度，建立如图1所示的坐标系，I0表示大气层外表面与太阳光线垂直面上接受到的太阳辐射强度。IDN表示太阳辐射到达地面时与太阳光线垂直平面上的太阳辐射强度。太阳辐射经过大气层，其强度有所衰减。根据研究，这一减弱量与通过大气层的路线长度成正比，并且还与辐射强度自身大小有关。对dx这一微元大气层，太阳辐射通过它以后的减弱量为：
dI=-kIdxsinα(4)
式中：K——大气吸收太阳辐射能力的系数，称为消光系数（m-1）；
dx——所研究的微元大气层的厚度（m）；
I——进入微元大气层的太阳辐射强度（W/m2）；
对于式（26），或改写成下式：
dII=-Kdxsinα （5）
对上式进行积分：
可得
称为大气透明度或大气透明系数，它的物理意义是：当太阳在天顶时（α=90°）时，达到地面的太阳辐射强度与大气层外表面太阳辐射强度之比。即:
将（9）代入（8）得：
I0通常称之为太阳常数，它是指太阳与地球之间为年平均距离时，地球大气层上边界处，垂直于太阳光线的表面上，单位面积、单位时间内所接收到太阳辐射能量。以前多用1353 W/m2，最新观测结果表明 I0=1367 W/m2。
3. 济南地区太阳辐射模型的确定
以上列举了计算太阳辐射的各种模型，在济南地区哪种模型更为适用，需要通过实际测量值与计算出的各理论值进行比较来确定。用MATLAB编程计算太阳辐射强度的理论值。同时，我们用总辐射表对济南市某日的太阳辐射强度进行了实际测量，条件如下：
(1) 地点为济南市，北纬36°41′，东经116°59；
(2) 时间为2005年12月14日，时间段为9：00~16：00，计算时间为北京时间，时间间隔为1小时；
(3) 当日为晴天，且采光面无阴影遮挡。采光面所处地面为旧混凝土；
(4) 采光面方位角为0度，倾斜角为46度。
通过对各模型计算出的理论值与实测值的比较，发现用布格尔公式计算出的太阳辐射强度理论值与实测值吻合较好，11月26日理论值与实测值误差不超过6%，12月22日理论值与实测值误差不超过10%，如表2、表3所示。二者的比较曲线如图2，3所示。所以我们在以后的分析和计算中选用布格尔公式来计算太阳辐射强度。
4. 结束语
能源危机以及日益突出的环境问题使得世界各国逐渐重视对新能源和可再生能源的开发和利用。在众多新能源中，太阳能由于具有众多其他能源无法相比的优点，成为最引人注目，研究工作最多，最有发展前途的能源。太阳能中低温热利用在建筑物采暖及空调中有着广阔的发展前景。
太阳能地板辐射采暖系统是太阳能热利用技术与地板辐射采暖技术相结合的最佳方式。
【摘 要】太阳能低温地板辐射采暖,由于其热舒适性高、卫生条件好等优点被越来越多地应用在住宅、餐厅、商场等建筑以及室外路面、户外运动场的地面化雪等工程中。本文分析比较了太阳能辐射模型，提出了适合本地条件的低温地面辐射采暖计算公式。
【关键词】太阳能；地面采暖；模型；研究；低温
Research for solar energy low temperature ground radiation heating model
Li Zun-yue
(Tai-an City construction the engineering construction diagram reviewing center Tai-an Shandong 271000)
【Abstract】Solar energy low temperature floor radiation adopt warm, because of its hot and comfortable Gao, hygiene condition well etc. the advantage be more and more been in the residence, restaurant, market etc. the building and outdoors road surface, outdoor games field of the ground turn snow etc. the engineering by the application. The article analysis compared the model of the solar energy radiation and the low temperature ground radiation that puts forward to suit a native condition adopted warm calculation formula.
【Key words】Solar energy; Ground heating; Model; Study; Low temperature
1. 引言
近年来，随着建筑节能技术的深入推广和国家对节能环保的日益重视，民用住宅供暖负荷大幅度下降，与此同时各种新型的高效集热器不断涌现，使得太阳能直接供暖得到逐步重视。地板辐射采暖,是将加热盘管埋置于混凝土埋管层中,让低温热水在管内循环流动,加热整个地面,使表面温度升高,然后通过辐射和部分对流方式向室内散热的一种供暖方式。地板辐射采暖的供水温度一般在60℃以下。根据目前太阳能集热器的实际使用情况，冬季北方大部分地区太阳能集热器的集热温度最高不超过55℃，从而使利用太阳能作为热源成为可能。目前我国太阳能集热器发展很快，新型集热器集热效率高，耐压能力高，为利用热密度较小的太阳能以及地板采暖的运行提供了有利的保证。
因此太阳能和低温地板辐射采暖相结合的太阳能直接采暖系统——太阳能低温地板辐射采暖系统，即利用新型高效的集热器收集到的太阳辐射热，辅以其他常规能源作为辅助热源用于建筑物采暖的方式，是太阳能利用技术与地板辐射采暖技术相结合的一种最佳方式，在能源逐渐紧张的今天，是一种前景广阔、值得广泛推广的采暖方式。
2.晴天太阳辐射模型
2.1 ASHARE 模型。美国ASHRAE提出的太阳法向辐射强度计算公式
式中： IDN——太阳法向辐射强度（W/m2）；
A——经验系数；
B——经验系数；
CN——大气透明系数，随地区而异。
水平面上直射辐射强度计算公式:
式中： IdH——水平面上直射辐射强度（W/m2）；
水平面上散射辐射强度计算公式:
式中：Ids——水平面上散射辐射强度（W/m2）；
C——经验系数，见表1。
2.2 布格尔(Bouguer)公式
2.2.1 法向太阳辐射直射辐射强度的计算(图1)。
以l表示大气厚度，建立如图1所示的坐标系，I0表示大气层外表面与太阳光线垂直面上接受到的太阳辐射强度。IDN表示太阳辐射到达地面时与太阳光线垂直平面上的太阳辐射强度。太阳辐射经过大气层，其强度有所衰减。根据研究，这一减弱量与通过大气层的路线长度成正比，并且还与辐射强度自身大小有关。对dx这一微元大气层，太阳辐射通过它以后的减弱量为：
dI=-kIdxsinα(4)
式中：K——大气吸收太阳辐射能力的系数，称为消光系数（m-1）；
dx——所研究的微元大气层的厚度（m）；
I——进入微元大气层的太阳辐射强度（W/m2）；
对于式（26），或改写成下式：
dII=-Kdxsinα （5）
对上式进行积分：
可得
称为大气透明度或大气透明系数，它的物理意义是：当太阳在天顶时（α=90°）时，达到地面的太阳辐射强度与大气层外表面太阳辐射强度之比。即:
将（9）代入（8）得：
I0通常称之为太阳常数，它是指太阳与地球之间为年平均距离时，地球大气层上边界处，垂直于太阳光线的表面上，单位面积、单位时间内所接收到太阳辐射能量。以前多用1353 W/m2，最新观测结果表明 I0=1367 W/m2。
3. 济南地区太阳辐射模型的确定
以上列举了计算太阳辐射的各种模型，在济南地区哪种模型更为适用，需要通过实际测量值与计算出的各理论值进行比较来确定。用MATLAB编程计算太阳辐射强度的理论值。同时，我们用总辐射表对济南市某日的太阳辐射强度进行了实际测量，条件如下：
(1) 地点为济南市，北纬36°41′，东经116°59；
(2) 时间为2005年12月14日，时间段为9：00~16：00，计算时间为北京时间，时间间隔为1小时；
(3) 当日为晴天，且采光面无阴影遮挡。采光面所处地面为旧混凝土；
(4) 采光面方位角为0度，倾斜角为46度。
通过对各模型计算出的理论值与实测值的比较，发现用布格尔公式计算出的太阳辐射强度理论值与实测值吻合较好，11月26日理论值与实测值误差不超过6%，12月22日理论值与实测值误差不超过10%，如表2、表3所示。二者的比较曲线如图2，3所示。所以我们在以后的分析和计算中选用布格尔公式来计算太阳辐射强度。
4. 结束语
能源危机以及日益突出的环境问题使得世界各国逐渐重视对新能源和可再生能源的开发和利用。在众多新能源中，太阳能由于具有众多其他能源无法相比的优点，成为最引人注目，研究工作最多，最有发展前途的能源。太阳能中低温热利用在建筑物采暖及空调中有着广阔的发展前景。
太阳能地板辐射采暖系统是太阳能热利用技术与地板辐射采暖技术相结合的最佳方式。