夏季空调室外计算逐时温度生成方法研究

作者:崔莹;燕达;马京津; 刊名:暖通空调 上传者:钟娟

【摘要】介绍了现有夏季典型日的生成方法,对比分析了我国规范和美国ASHRAE手册中典型日生成方法的差别.选取位于不同建筑热工分区的6个典型城市,将现有方法得到的典型日参数与实际的气象数据进行了对比,发现二者存在一定偏差.提出了2种新的夏季典型日生成方法,并统计得到了6个典型城市的夏季典型日空调室外计算逐时温度.通过与现有生成方法对比发现,2种新方法得到的夏季典型日更符合实际气象参数的变化特征.

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TsinghuaUniversity,Beijing,China(010)62789761E-mail:cui-y14@mails.tsinghua.edu.cn修回日期:2016-12-140引言室外气象条件、室内各种热源的发热状况及室内外的通风情况等因素共同决定了室内热环境状况,室外温湿度、太阳辐照度等气象条件通过围护结构的传热、透过玻璃窗的太阳辐射、室内外通风换气及冷风渗透等过程显著影响了建筑空调负荷。因此,室外气象条件是影响暖通空调设计和建筑运行能耗的重要因素之一。为了尽可能满足建筑内使用者对室内环境的需求,工程设计时以一定不保证率下统计得到的室外计算参数作为设计依据[1],来表征室外气象条件对室内热环境及负荷的影响。暖通空调系统设计时,夏季冷负荷常用冷负荷系数法[2]、谐波反应法[3]等进行典型日负荷的计算,室外计算参数采用夏季典型日空调室外计算逐时温度,而逐时温度是根据夏季空调室外计算干球温度和日平均温度及逐时变化系数计算得到的[4]。设计冷负荷是空调系统设计和选型的基础,其准确性影响整个建筑的能耗和运行效果[5]。目前国内外对于夏季典型日空调室外计算逐时温度生成方法的研究较少。在缺乏原始气象资料作为统计基础的情况下,研究者主要采用2种方法来获得典型日计算需要的室外气象参数。一种方法是通过已有的观测数据来计算其余参数:刘朝贤等人在研究夏季湿球温度日变化规律的基础上,构造了夏季室外湿球温度的日变化正弦波模型来计算室外空气的逐时比焓,进而计算逐时新风负荷[6-8];吴喜平等人通过分析陆地、土壤结构、土壤湿度、植被、海洋的水蒸发特性、大气湍流等对空气含湿量的影响规律,得出了空气湿球温度日变化的简化计算方法[9]。另一种常见的方法是从典型气象年参数中挑选、计算典型日:梅海峰等人采用美国国家气象中心提供的上海地区的气象标准年资料,选取空调季节的室外逐时干球温度计算空调系统逐时冷负荷[10];Hong等人根据不同的挑选标准从新加坡的典型气象年中挑选了不同的典型日,并通过计算日峰值负荷比较这几种典型日,得到了适合新加坡地区气候的典型日[11]。现有的室外计算参数的理论体系是基于我国20世纪7080年代的气象观测技术及数据处理技术建立的,该体系为当时的暖通空调设计提供了一套完整的理论计算方法及基础数据,然而此后我国关于这方面的研究相对滞后[5]。随着近年来暖通空调领域设计要求的不断提高和延伸,现有夏季典型日的生成方法在工程应用时出现了一些问题。一是生成夏季典型日使用的逐时变化系数目前全国所有地区采用同一套数据,然而,我国幅员辽阔、地形复杂,各省市气候差异较大,且东西部城市存在时差,采用相同的逐时变化系数显然没有考虑各气候区不同省市的气候差异,由此生成的典型日逐时温度对各个城市的气候特征代表性较差;二是目前计算夏季典型日逐时温度时采用的空调室外计算干球温度和日平均温度是分开统计的,夏季空调室外计算干球温度采用累年平均每年不保证50h的干球温度,夏季空调室外计算日平均温度则采用累年平均每年不保证5d的日平均温度,然而实际上两者的发生概率存在耦合性,如果不考虑二者同时出现的概率,生成的典型日逐时温度和实际温度逐时变化曲线会有较大差异,无法反映实际温度的逐时变化特征。基于上述原因,亟需对现有夏季典型日空气参数生成方法开展进一步的研究,以满足日渐提高的工程需求。随着气象技术领域的快速发展,自2003年后我国气象台站陆续从人工观测站转建为自动观测站,原始数据也从原有的4次定时数据逐渐转变为逐时观测的气象数据[12],原始气象数据精度大大提高;气象台站数量也快速增

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