0 前言
我国是太阳能资源十分丰富的国家,三分之二的国土年日照在2200小时以上，年辐射总量大约在每年3340~8360 MJ/m2,相当于110~250 KG标准煤/m2。根据我国气象部门测量年辐射总量的大小,一般将我国大陆部分划分为四个太阳辐射资源带,即一类地区（≥6700 MJ/m2），二类地区（5400~6700 MJ/m2），三类地区（4200~5400MJ/m2），四类地区（＜4200MJ/m2），即使我国太阳能较差的地区，年辐射总量也接近东京（4220 MJ/m2），高于伦敦（3640 MJ/m2）汉堡（3430 MJ/m2）这些世界上太阳能利用较好的城市，山东地区属于上述的第三类资源带内,其太阳能资源大有潜力可挖。
地板辐射采暖由于热舒适性、热稳定性都比传统的采暖方式好，节能效果显著，因此得到广泛应用。由于其热媒是低温热水,一般在60℃以下。太阳能由于自身热密度较低，集热温度很难达到很高的水平，从而使利用太阳能作为热源成为可能。因此，采用低温热水地板辐射采暖,是充分利用太阳能这种低品位能量的最佳方式。本文以济南地区某办公楼为例，从采暖期内所需热负荷出发，分析太阳能作为地板辐射采暖热源的可行性。
1 采暖期内的热负荷计算
以济南地区某办公楼为例，根据规范规定,民用建筑供热指标取45~70W/ m2,取建筑热负荷指标50W/m2。采用地板辐射采暖其热负荷等于常规负荷值乘以系数0.9~0.95[1]。则
采暖设计热指标：q¹=
W/ m2
由于上述设计热指标是按采暖室外计算温度
条件下计算出来的，计算采暖期的耗热量时，应该将其折算成面积平均热指标（即建筑耗热量指标）。可以采用下式进行计算[1]：
(1)
式中，
——面积平均热指标（W/ m2）；
—— 室内计算温度（℃），这里按18℃计；
——月平均温度（℃）；
——采暖室外计算温度（℃），济南地区为-7℃。
根据平均热指标，按照各个月的平均温度可以得出采暖期内各月的月平均面积热指标，进而算出每个月的采暖热负荷及采暖期内的总负荷,如表1所示。
根据详细热工计算，可将热负荷换算成水量,列于表1。
g/s (2)
式中:
——采暖系统热负荷指标, W/m2；
——水的平均定压比热容,4.18KJ/(kg·K)；
——采暖供回水温度差（℃）,低温地板采暖供回水温差为8~15℃,这里暂取10℃。
表1 采暖期内各月的采暖热负荷
|
月份 |
11 |
12 |
1 |
2 |
3 |
总计 |
|
采暖天数 |
5 |
31 |
31 |
28 |
6 |
101 |
|
月平均温度(℃) |
7.9 |
1.1 |
-1.4 |
1.1 |
7.6 |
|
|
月平均面积热指标（W/m2） |
19.19 |
32.11 |
36.86 |
32.11 |
19.76 |
|
|
日需水量(kg/m2·d) |
14.87 |
24.89 |
28.57 |
24.89 |
15.32 |
|
说明:假定太阳能集热器每天运行9小时。
2 太阳能集热器的集热量
全玻璃真空太阳集热器的热量平衡方程式,其总集热量等于有效太阳得热量减去热量损失,数学表达式为:
(3)
式中，
——闷晒水量（kg）；
——T1~T2范围内水的平均定压比热容，
=4.18 KJ/(kg·K)；
——水的初始温度（℃）；
——水的终止温度（℃）；
——玻璃管的太阳透射率；
——吸收涂层的太阳吸收率；
——累积太阳辐照量（KJ/m2）；
——集热管采光面积（m2）；
——T1~T2范围内水的平均热损系数（W/m2·K）；
——累积辐照时间（h）；
——散热面积（m2）。
则一根全玻璃真空太阳能集热管日产热水量的计算式为：
(4)
式中取采暖期日平均累积太阳辐照量（KJ/m2·d）
根据太阳能厂家提供的及其他资料，以上公式中的性能参数取以下值：
=0.88, =0.9, =0.062 m2, =0.9 W/m2, =0.137 m2。