暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中關(guān)于室外氣象參數(shù)的文獻(xiàn)綜述

關(guān)于室外氣象參數(shù)的文獻(xiàn)綜述通過(guò)對(duì)《建筑熱過(guò)程》這門課程的學(xué)習(xí)，使我體會(huì)到在做暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，室外氣象參數(shù)的重要性。所以，需要對(duì)室外氣象參數(shù)的來(lái)源、處理、計(jì)算方法、使用等等做進(jìn)一步學(xué)習(xí)?？照{(diào)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)，包括設(shè)計(jì)干球溫度、濕球溫度和太陽(yáng)輻射，是建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)必要和基本的數(shù)據(jù)。它們同時(shí)作用于建筑物，.是導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱和通過(guò)滲透和通風(fēng)直接進(jìn)行質(zhì)交換的驅(qū)動(dòng)勢(shì)。在空調(diào)系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)生的設(shè)計(jì)氣象條件是確定空調(diào)系統(tǒng)容量的峰值冷負(fù)荷所必需的條件。不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)氣象數(shù)據(jù)將造成容量過(guò)大或偏小的HVAC系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致不必要的額外初投資和較低的部分負(fù)荷效率，或者經(jīng)常不能提供充足的制冷量。室外空氣計(jì)算參數(shù)的數(shù)據(jù)來(lái)源及分析比較原始數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局氣象信息中心氣象室編制的我國(guó)地面氣象資料數(shù)據(jù)集和氣象輻射資料數(shù)據(jù)集。我國(guó)地面氣象資料數(shù)據(jù)集由我國(guó)地面氣候觀測(cè)網(wǎng)國(guó)家基準(zhǔn)氣候站和國(guó)家基本氣象站連續(xù)定時(shí)探測(cè)大氣變化所記錄的各種氣象要素資料組成。基準(zhǔn)氣候站每天進(jìn)行24次定時(shí)觀測(cè)，基本氣象站每天進(jìn)行4次定時(shí)觀測(cè)，分別為02:00、08:00、14:00、20:00。采用國(guó)家氣象信息中心氣象資料室提供的26城市1978年1月1月至2007年12月31日的地面氣候資料為觀測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按我國(guó)規(guī)范的確定方法和國(guó)外不保證率的方法為基礎(chǔ)，對(duì)室外空氣計(jì)算參數(shù)的確定方法進(jìn)行討論，并更新了部分城市的主要室外空氣計(jì)算參數(shù)，主要結(jié)論如下:分別計(jì)算統(tǒng)計(jì)年限為10年、15年、20年及30年的室外空氣計(jì)算參數(shù)，參考?xì)庀髮W(xué)上的規(guī)定并綜合冬夏室外空氣計(jì)算參數(shù)的變化與累年氣溫的變化規(guī)律，認(rèn)為30年是比較適宜的統(tǒng)計(jì)期。我國(guó)空調(diào)室外空氣計(jì)算參數(shù)與ASHRAE相比，數(shù)值處于保證級(jí)別比較高的水平，只是形式不夠靈活，不能讓設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)建筑的不同用途、實(shí)際需要來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)值。而且我國(guó)現(xiàn)在還不能提供滿足統(tǒng)計(jì)要求的逐時(shí)氣溫?cái)?shù)據(jù)，使用不保證率的方法條件還不夠成熟。與GBJ19—87相比，夏季空調(diào)干球計(jì)算溫度變化不大，大部分城市溫度增長(zhǎng)在1°C以內(nèi)，個(gè)別城市如烏魯木齊、徐州的夏季空調(diào)設(shè)計(jì)溫度甚至低于原規(guī)范的設(shè)計(jì)參數(shù);采暖城市30年統(tǒng)計(jì)期的采暖室外計(jì)算溫度增幅較為明顯，大部分上升了2一3C,部分北方城市10年統(tǒng)計(jì)期的冬季采暖及空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，有的甚至與30年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)持平。對(duì)負(fù)荷計(jì)算方法進(jìn)行分析并對(duì)比新老30年的計(jì)算參數(shù)，我國(guó)北方地區(qū)采暖室外計(jì)算溫度的變化對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷計(jì)算的影響率在3%一9%之間;夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)的逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算溫度與夏季空調(diào)室外計(jì)算逐時(shí)綜合溫度成線性關(guān)系，外窗逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算溫度與夏季空調(diào)室外計(jì)算逐時(shí)溫度成線性關(guān)系。夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)及外窗的逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算溫度增長(zhǎng)率在2%一4%之間。通過(guò)北京地區(qū)的一個(gè)算例得出雖然夏季冷負(fù)荷計(jì)算溫度的變化很小，但對(duì)于夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷的影響較大的結(jié)論。研究適用于“未知地區(qū)”（指現(xiàn)有設(shè)計(jì)氣象參數(shù)數(shù)據(jù)未涵蓋的城鎮(zhèn)）的新的設(shè)計(jì)氣象參數(shù)的方法?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)氣象數(shù)據(jù)手冊(cè)，它是以歷年（一般30年）氣象資料為基礎(chǔ)，以“不保證時(shí)間”為思想，根據(jù)一定規(guī)則經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)法得到相關(guān)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)；而對(duì)于未覆蓋到的城市采用簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行推導(dǎo)。這兩種方法都是基于歷年氣象統(tǒng)計(jì)資料的，對(duì)于缺少歷年氣象資料的地區(qū)不適用。所以需通過(guò)插值法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法來(lái)獲得未知地區(qū)的采暖空調(diào)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)。（1）應(yīng)用插值法計(jì)算相關(guān)室外設(shè)計(jì)計(jì)算溫度時(shí)，對(duì)最鄰近的3個(gè)城市的設(shè)計(jì)計(jì)算溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值就能取得比較好的效果，改進(jìn)的插值法能進(jìn)一步提高該方法計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。插值法適用性研究表明該方法計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算溫度僅在我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)是基本適用的，引起的偏差大多在2°C以內(nèi)。（2）應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算相關(guān)室外設(shè)計(jì)計(jì)算溫度時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)數(shù)據(jù)和簡(jiǎn)要地理信息（經(jīng)度、緯度、海拔高度以及大陸度等）之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行分析，得到了基于地理信息和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)氣象參數(shù)構(gòu)成方法。相關(guān)結(jié)果表明利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)成室外設(shè)計(jì)計(jì)算溫度較傳統(tǒng)經(jīng)典數(shù)學(xué)方法而言具有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，為不可知?dú)庀髼l件下的空調(diào)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，在我國(guó)目前氣象數(shù)據(jù)不充分的情況下，是對(duì)規(guī)范數(shù)據(jù)的有益補(bǔ)充，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。氣象參數(shù)與建筑能耗的關(guān)系與建筑熱環(huán)境分析直接相關(guān)的主要?dú)庀髤?shù)包括:干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向。采用多元線性回歸分析的方法來(lái)分析討論室外各氣象參數(shù)對(duì)建筑能耗的影響，然后通過(guò)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的抽樣理論來(lái)檢驗(yàn)樣本回歸方程的可靠性。有分析可知干球溫度、露點(diǎn)溫度及太陽(yáng)總輻射是影響建筑能耗的主要?dú)庀笠蛩兀L(fēng)速及相對(duì)濕度對(duì)建筑能耗有一定影響，但是影響的程度不高。對(duì)于典型氣象年來(lái)說(shuō)，構(gòu)成典型氣象年的基本方法是根據(jù)一定的基準(zhǔn)挑選出“標(biāo)準(zhǔn)月”以組成典型氣象年?！皹?biāo)準(zhǔn)月”的挑選基準(zhǔn)取決于典型氣象年的應(yīng)用目的，如果獲得用于建筑負(fù)荷計(jì)算的氣象數(shù)據(jù)，則挑選時(shí)可以首先確定對(duì)建筑負(fù)荷影響較大的氣象參數(shù)及其權(quán)重，這里所謂權(quán)重是針對(duì)不同氣象要素?cái)?shù)據(jù)處理為同樣的比較基準(zhǔn)后的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)而言的，之后根據(jù)這些代表不同氣象要素的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)及其權(quán)重來(lái)選擇“標(biāo)準(zhǔn)月”組成典型氣象年。進(jìn)行建筑熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬分析時(shí)，不同的模擬目的需要體現(xiàn)不同的側(cè)重點(diǎn)，對(duì)于氣象數(shù)據(jù)的要求也會(huì)有所不同。