暖通空調(diào)設計中關于室外氣象參數(shù)的文獻綜述

關于室外氣象參數(shù)的文獻綜述通過對《建筑熱過程》這門課程的學習，使我體會到在做暖通空調(diào)設計時，室外氣象參數(shù)的重要性。所以，需要對室外氣象參數(shù)的來源、處理、計算方法、使用等等做進一步學習。空調(diào)設計氣象參數(shù)，包括設計干球溫度、濕球溫度和太陽輻射，是建筑空調(diào)系統(tǒng)設計必要和基本的數(shù)據(jù)。它們同時作用于建筑物，.是導致圍護結構的傳熱和通過滲透和通風直接進行質(zhì)交換的驅(qū)動勢。在空調(diào)系統(tǒng)中同時發(fā)生的設計氣象條件是確定空調(diào)系統(tǒng)容量的峰值冷負荷所必需的條件。不適當?shù)脑O計氣象數(shù)據(jù)將造成容量過大或偏小的HVAC系統(tǒng)，會導致不必要的額外初投資和較低的部分負荷效率，或者經(jīng)常不能提供充足的制冷量。室外空氣計算參數(shù)的數(shù)據(jù)來源及分析比較原始數(shù)據(jù)來源于中國氣象局氣象信息中心氣象室編制的我國地面氣象資料數(shù)據(jù)集和氣象輻射資料數(shù)據(jù)集。我國地面氣象資料數(shù)據(jù)集由我國地面氣候觀測網(wǎng)國家基準氣候站和國家基本氣象站連續(xù)定時探測大氣變化所記錄的各種氣象要素資料組成。基準氣候站每天進行24次定時觀測，基本氣象站每天進行4次定時觀測，分別為02:00、08:00、14:00、20:00。采用國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基礎數(shù)據(jù)，按我國規(guī)范的確定方法和國外不保證率的方法為基礎，對室外空氣計算參數(shù)的確定方法進行討論，并更新了部分城市的主要室外空氣計算參數(shù)，主要結論如下:分別計算統(tǒng)計年限為10年、15年、20年及30年的室外空氣計算參數(shù)，參考氣象學上的規(guī)定并綜合冬夏室外空氣計算參數(shù)的變化與累年氣溫的變化規(guī)律，認為30年是比較適宜的統(tǒng)計期。我國空調(diào)室外空氣計算參數(shù)與ASHRAE相比，數(shù)值處于保證級別比較高的水平，只是形式不夠靈活，不能讓設計師在設計時根據(jù)建筑的不同用途、實際需要來選擇對應的設計值。而且我國現(xiàn)在還不能提供滿足統(tǒng)計要求的逐時氣溫數(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)干球計算溫度變化不大，大部分城市溫度增長在1°C以內(nèi)，個別城市如烏魯木齊、徐州的夏季空調(diào)設計溫度甚至低于原規(guī)范的設計參數(shù);采暖城市30年統(tǒng)計期的采暖室外計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)計期的冬季采暖及空調(diào)設計參數(shù)呈現(xiàn)出下降趨勢，有的甚至與30年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)持平。對負荷計算方法進行分析并對比新老30年的計算參數(shù)，我國北方地區(qū)采暖室外計算溫度的變化對圍護結構熱負荷計算的影響率在3%一9%之間;夏季圍護結構的逐時冷負荷計算溫度與夏季空調(diào)室外計算逐時綜合溫度成線性關系，外窗逐時冷負荷計算溫度與夏季空調(diào)室外計算逐時溫度成線性關系。夏季圍護結構及外窗的逐時冷負荷計算溫度增長率在2%一4%之間。通過北京地區(qū)的一個算例得出雖然夏季冷負荷計算溫度的變化很小，但對于夏季圍護結構冷負荷的影響較大的結論。研究適用于“未知地區(qū)”（指現(xiàn)有設計氣象參數(shù)數(shù)據(jù)未涵蓋的城鎮(zhèn)）的新的設計氣象參數(shù)的方法?，F(xiàn)有的設計氣象數(shù)據(jù)手冊，它是以歷年（一般30年）氣象資料為基礎，以“不保證時間”為思想，根據(jù)一定規(guī)則經(jīng)過統(tǒng)計法得到相關設計氣象參數(shù)；而對于未覆蓋到的城市采用簡化統(tǒng)計法進行推導。這兩種方法都是基于歷年氣象統(tǒng)計資料的，對于缺少歷年氣象資料的地區(qū)不適用。所以需通過插值法和神經(jīng)網(wǎng)絡法來獲得未知地區(qū)的采暖空調(diào)設計氣象參數(shù)。（1）應用插值法計算相關室外設計計算溫度時，對最鄰近的3個城市的設計計算溫度數(shù)據(jù)進行插值就能取得比較好的效果，改進的插值法能進一步提高該方法計算結果的準確性。插值法適用性研究表明該方法計算設計計算溫度僅在我國夏熱冬冷地區(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）應用神經(jīng)網(wǎng)絡法計算相關室外設計計算溫度時，對設計氣象參數(shù)數(shù)據(jù)和簡要地理信息（經(jīng)度、緯度、海拔高度以及大陸度等）之間的內(nèi)在聯(lián)系進行分析，得到了基于地理信息和神經(jīng)網(wǎng)絡的設計氣象參數(shù)構成方法。相關結果表明利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法構成室外設計計算溫度較傳統(tǒng)經(jīng)典數(shù)學方法而言具有獨到優(yōu)勢，為不可知氣象條件下的空調(diào)設計提供了依據(jù)，在我國目前氣象數(shù)據(jù)不充分的情況下，是對規(guī)范數(shù)據(jù)的有益補充，具有一定的應用價值。氣象參數(shù)與建筑能耗的關系與建筑熱環(huán)境分析直接相關的主要氣象參數(shù)包括:干球溫度、濕球溫度、露點溫度、相對濕度、太陽輻射強度、風速、風向。采用多元線性回歸分析的方法來分析討論室外各氣象參數(shù)對建筑能耗的影響，然后通過利用統(tǒng)計學中的抽樣理論來檢驗樣本回歸方程的可靠性。有分析可知干球溫度、露點溫度及太陽總輻射是影響建筑能耗的主要氣象因素，而風速及相對濕度對建筑能耗有一定影響，但是影響的程度不高。對于典型氣象年來說，構成典型氣象年的基本方法是根據(jù)一定的基準挑選出“標準月”以組成典型氣象年?！皹藴试隆钡奶暨x基準取決于典型氣象年的應用目的，如果獲得用于建筑負荷計算的氣象數(shù)據(jù)，則挑選時可以首先確定對建筑負荷影響較大的氣象參數(shù)及其權重，這里所謂權重是針對不同氣象要素數(shù)據(jù)處理為同樣的比較基準后的標準化參數(shù)而言的，之后根據(jù)這些代表不同氣象要素的標準化參數(shù)及其權重來選擇“標準月”組成典型氣象年。進行建筑熱過程的動態(tài)模擬分析時，不同的模擬目的需要體現(xiàn)不同的側重點，對于氣象數(shù)據(jù)的要求也會有所不同。