摘要：逐時(shí)氣象參數(shù)是建筑物全年能耗計(jì)算機(jī)模擬的必要輸入?yún)?shù)之一，其中的太陽輻射數(shù)據(jù)通常難以得到。本文提出了一種基于統(tǒng)計(jì)的逐時(shí)太陽輻射數(shù)據(jù)計(jì)算方法，在計(jì)算出大氣層外水平面逐時(shí)太陽輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用典型氣象年逐時(shí)氣象參數(shù)中的太陽輻射數(shù)據(jù)，擬合出水平面逐時(shí)太陽總輻射量與大氣層外水平面逐時(shí)太陽總輻射量之間的關(guān)系，以及法線方向太陽直射輻射量與水平面太陽總輻射量之間的關(guān)系，再結(jié)合實(shí)際氣象年的相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，從而可以計(jì)算得到實(shí)際氣象年的逐時(shí)太陽輻射數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣象參數(shù)太陽輻射統(tǒng)計(jì)

0前言

當(dāng)前，采用計(jì)算機(jī)模擬的方法對(duì)建筑物的全年能耗進(jìn)行分析越來越普遍，這種方法既可以在設(shè)計(jì)階段，對(duì)新建建筑的能耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而指導(dǎo)建筑物能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使之符合國家相關(guān)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，也可以用于已建建筑，對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，并為對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造的可能性及其效果進(jìn)行預(yù)估。目前，常用于建筑物全年能耗模擬的計(jì)算機(jī)軟件有DOE-2（包括VisualDOE）、EnergyPlus、eQUEST和DeST等。

由于空調(diào)系統(tǒng)在整個(gè)建筑物的全年能耗中占有相當(dāng)大的比例，因此，在對(duì)建筑物的全年能耗進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的時(shí)候，不可避免地要計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)的全年能耗，而空調(diào)系統(tǒng)的能耗，與當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，特別是溫度、濕度和太陽輻射強(qiáng)度緊密相關(guān)。通常，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行建筑物能耗預(yù)測(cè)時(shí)，一般采用典型氣象年數(shù)據(jù)；而在對(duì)已建建筑進(jìn)行全年能耗分析的時(shí)候，由于已經(jīng)可以取得建筑物運(yùn)行的實(shí)際能耗數(shù)據(jù)，通常需要根據(jù)實(shí)際能耗數(shù)據(jù)和實(shí)際氣象年逐時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行校準(zhǔn)(calibration)，以保證模型具有足夠的精度，然后再采用標(biāo)準(zhǔn)氣象年數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。這種建?！Ｐ托?zhǔn)→計(jì)算及結(jié)果評(píng)價(jià)的方法也是IPMVP2002(InternationalPerformanceandMeasurementVerificationProtocol)中所推薦的方法。

1基本計(jì)算方法

1．概述

置換通風(fēng)系統(tǒng)從它最早在北歐的出現(xiàn)和使用，至今已有二十多年的，但由于它在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)方面的突出表現(xiàn)，近年來仍倍受巨人矚目，1999年被列入“歐盟第五框架計(jì)劃”支持的研究項(xiàng)目，項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人D.Blay是筆者博士導(dǎo)師，因而有幸參加了該項(xiàng)目的部分研究。在第一階段研究過程中，我們對(duì)室內(nèi)單一熱源的情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究［1-3］和計(jì)算機(jī)住址研究［4］，得到了單一熱源下置換通風(fēng)系統(tǒng)的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，結(jié)果表明：(1)熱源的存在不影響水平方向上的溫度的均勻度；(2)除熱源上方有較明顯的上升氣流外，整個(gè)速度場(chǎng)均勻、平穩(wěn)，呈層流或低紊流狀態(tài)；(3)維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失對(duì)溫躍層高度無明顯影響，而外部環(huán)境溫度則使室內(nèi)溫度垂直分布有所改變。繼“單一熱源”的研究之后，我們?cè)诘诙A段對(duì)“多熱源”［5］的情況又進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要側(cè)重于熱源之間的相互影響和對(duì)置換通風(fēng)系統(tǒng)溫度場(chǎng)的影響，結(jié)果表明：(1)雙熱源的存在降低了單熱源情況；(2)輔熱源溫度的變化并不影響溫躍層的高低；輔熱源氣流流量的大小不影響溫躍層的高度，而只是對(duì)上部區(qū)域的溫度有影響。

本文是置換通風(fēng)系統(tǒng)的系列研究的第三階段內(nèi)容，針對(duì)透過玻璃窗的太陽輻射對(duì)置換通風(fēng)系統(tǒng)的影響的研究，在置換通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用中，由于玻璃窗的存在，難免會(huì)有太陽的直射輻射透過玻璃窗進(jìn)入至室內(nèi)來，照射在地板、家具或其它物品上，形成了局部的熱表面區(qū)域，這些局部熱表面對(duì)室內(nèi)空氣具有加熱作用，形成自然對(duì)流，對(duì)室內(nèi)置換通風(fēng)平穩(wěn)的流場(chǎng)進(jìn)行了干擾。本文旨在提示透過玻璃窗的太陽輻射對(duì)置換通風(fēng)系統(tǒng)的干擾程度，以便能有的放矢的改進(jìn)、完善置換通風(fēng)系統(tǒng)，充分發(fā)揮這一新型通風(fēng)模式的優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)依據(jù)，為置換通風(fēng)系統(tǒng)開辟更好的應(yīng)用前景。

2．實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)是在第二階段實(shí)驗(yàn)一雙熱源情況的基礎(chǔ)上開展的，因此，測(cè)試室內(nèi)已有一主一輔兩個(gè)熱源，為了模擬透過玻璃窗的太陽輻射照射在地板、家具或物品上形成的水平局部表面、傾斜的局部熱表面和垂直局部熱表面的情況，我們分別采用了電熱和電散熱器，用覆蓋在地板上的電熱膜模擬太陽在地板上形成的熱表面，用傾斜放置的電散熱器模擬太陽輻射在室內(nèi)形成的傾斜熱表面，用垂直放置的電熱膜模擬太陽輻射形成的垂直熱表面。

在正式實(shí)驗(yàn)之前，我們對(duì)增加電熱膜后系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)試。將4塊0.5m×1.0m的電熱膜鋪在測(cè)試室地板的中央，形成的總的熱量為240W。使冷風(fēng)供入量為190m3/h，送風(fēng)速度為0.03m/s，溫度為21.2℃，熱源暫關(guān)閉，測(cè)試室的外環(huán)境溫度(即大廳內(nèi)溫度)控制在20.3℃。我們連續(xù)4天對(duì)測(cè)試室內(nèi)垂直方向的溫度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，增加了電熱膜后，在上述的實(shí)驗(yàn)條件下，至少需要24小時(shí)系統(tǒng)才能達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)測(cè)得熱膜表面溫度為36.4℃，測(cè)試室距地面1.5m處的壁溫為22.6℃，測(cè)試室的排風(fēng)溫度為23.8℃。

摘要：本文利用索倫國家基準(zhǔn)氣候站1993年~2017年逐月輻照度資料，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法對(duì)索倫太陽輻照度數(shù)據(jù)變化規(guī)律進(jìn)行分析，研究輻照度質(zhì)量控制方法，提高觀測(cè)系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、太陽能開發(fā)利用和決策服務(wù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：輻射數(shù)據(jù)；質(zhì)量控制方法；索倫

索倫國家基準(zhǔn)氣候站太陽輻射觀測(cè)業(yè)務(wù)積累了27年觀測(cè)數(shù)據(jù)，為了保證歷史資料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，便于開展應(yīng)用服務(wù)，有必要對(duì)索倫太陽輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及質(zhì)量控制方法研究。為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、太陽能開發(fā)利用和決策服務(wù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。

1研究資料和方法

本文利用索倫國家基準(zhǔn)氣候站1993年~2017年逐月輻照度資料，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法對(duì)索倫太陽輻照度數(shù)據(jù)變化規(guī)律進(jìn)行分析，并研究了輻照度質(zhì)量控制方法。季節(jié)劃分采用常規(guī)的劃分標(biāo)準(zhǔn)：春季3~5月，夏季6~8月，秋季9~11月，冬季12月到次年2月。

2索倫太陽輻射數(shù)據(jù)分析

摘要：

通過一段時(shí)間內(nèi)對(duì)某棟典型多層板樓建筑外微氣候相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，總結(jié)其規(guī)律如下：1）在太陽強(qiáng)輻射時(shí)間內(nèi)，不同朝向的外墻外表面溫度隨高度分布的情況不同，西向外墻表面溫度隨高度變化幅度最大，其外表面垂直溫度的最大溫差一般可在2℃以上，標(biāo)準(zhǔn)偏差約在0.6℃以上；2）多數(shù)時(shí)間內(nèi)（主要為下午2點(diǎn)左右至次日凌晨），西墻外表面溫度以1層最高；3）建筑熱外表面可產(chǎn)生誘導(dǎo)上升熱氣流。并在綜合分析了了如太陽輻射、對(duì)流換熱等影響因素不同作用效果的基礎(chǔ)上給出了合理的解釋。

關(guān)鍵詞：微氣候；建筑；太陽輻射；長波輻射；溫度分布；輻照度

Abstract:

Inthisstudy,theexternalmicroclimateparametersofatypicalmultistoriedbuildingweremeasuredduringaperiodoftime.Timeresultscouldbeconcludedasfollows:1)Duringthesunshineperiod,theverticaldistributionofexternalsurfacetemperatureondifferentorientationsofbuildingsdiffersfromoneanother,andthemaxdiscrepancyofverticaltemperatureappearsontheexternalsurfaceofwestorientedwall,whosemaxdifferencesoftheverticaltemperatureareabove2℃andthestandarddeviationofthetemperatureisabove0.6℃;2)Mostofthetime(from2p.m.tothenextdawn),theexternalsurfacetemperatureofthelowestfloorwallfacedwestishigherthanothers;3)Therisingofinducedairflowonthebuilding''''sheatedexternalsurfacehasbeenexamined.Basedonthecombinedanalysisofdifferentaffectingfactorssuchassolarradiation,longwaveradiationandconvection,areasonableexplanationispresented.

Keywords:microclimate;buildings;solarradiation;long-waveradiation;temperaturedistribution;irradiance

1屋頂建筑節(jié)能的采光與通風(fēng)

1.1屋頂?shù)淖匀徊晒?/p>

太陽光是安全的、潔凈的可再生能源，建筑若充分利用白天的自然光進(jìn)行采光可以非常有效的達(dá)到建筑節(jié)能的目的。建筑充足良好的采光不僅可以給人們的生活提供舒適的環(huán)境，而且對(duì)的人心理積極向上的發(fā)展也起到很大的作用。屋頂，作為建筑五大立面之一，在采光方面有以下優(yōu)點(diǎn)：一是因立面門窗的采光高度較低容易造成眩光，而從屋頂漫射進(jìn)來的自然光就不會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象；二是當(dāng)建筑屋頂?shù)牟晒饷娣e與立面門、窗的采光面積相同時(shí)，屋頂提供的照度是立面所提供的5-10倍；三是對(duì)于大進(jìn)深建筑的中心功能區(qū)域或四周圍合的中庭，當(dāng)立面采光無法滿足要求時(shí)，可以利用屋頂采光來彌補(bǔ)其不足。屋頂采光的方式有：矩形天窗、鋸齒形天窗、平天窗?，F(xiàn)代的新技術(shù)還有采光頂。

1.2屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)

建筑通風(fēng)是指將新鮮的空氣導(dǎo)入人們活動(dòng)的空間，以提供呼吸的新鮮空氣，調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度，減少室內(nèi)的污染物等。通風(fēng)屋頂還可以阻隔熱量進(jìn)入室內(nèi)，利用屋頂設(shè)置的空氣夾層的外層抵擋太陽輻射，熱量經(jīng)過兩次傳遞到達(dá)內(nèi)表面，減少傳入室內(nèi)的熱量，同時(shí)利用風(fēng)壓與熱壓形成的自然通風(fēng)帶走夾層中的熱量，降低室外熱環(huán)境對(duì)建筑室內(nèi)熱環(huán)境的影響。

2屋頂隔熱與冷卻

摘要：

根據(jù)北京地區(qū)實(shí)際的住宅建筑方案，針對(duì)當(dāng)?shù)囟?、夏季不同的室外氣象條件，采用建筑熱環(huán)境模擬軟件DeST，計(jì)算分析了房間耗熱量和耗熱量指標(biāo)隨住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫狀況的變化。通過分析比較，初步確定滿足冬、夏季住宅節(jié)能要求的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能。

關(guān)鍵詞：住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量指標(biāo)耗冷量指標(biāo)

1前言

在節(jié)能住宅的設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況是影響住宅冬、夏季能耗指標(biāo)的重要因素。我國現(xiàn)行的《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》從降低冬季采暖能耗的角度，詳細(xì)規(guī)定了北方各采暖地區(qū)住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳熱系數(shù)的上限值[1]，但這些限值主要是根據(jù)冬季的室外氣象參數(shù)確定的，并沒有考慮當(dāng)?shù)叵募臼彝鈿庀髼l件的變化特點(diǎn)。而對(duì)于某些采暖地區(qū)（如北京），其室外氣象條件的特點(diǎn)是冬季寒冷和夏季炎熱。此外，作為影響住宅熱狀況的另一個(gè)重要外擾，太陽輻射對(duì)各個(gè)朝向的作用又是有所差別的。因此，為了以最少的投入獲得最好的保溫效果，應(yīng)同時(shí)考慮室外氣象條件變化的動(dòng)態(tài)性和方向性對(duì)住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的不同要求，合理地確定住宅外墻及屋面的保溫性能。

住宅節(jié)能的主要目的是在滿足人體熱舒適的基礎(chǔ)上，盡可能地降低機(jī)械系統(tǒng)的使用能耗。因此，本文以北京地區(qū)實(shí)際的住宅建筑作為研究對(duì)象，采用建筑熱環(huán)境模擬分析軟件DeST，分析住宅建筑外墻和屋面保溫性能的變化對(duì)房間冬季耗熱量指標(biāo)和夏季（6、7、8月）耗冷量指標(biāo)的影響，并初步確定同時(shí)滿足冬、夏季住宅節(jié)能要求的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能。

一、黃河斷流實(shí)況

黃河頻繁的季節(jié)性斷流始于20世紀(jì)70年代初，有關(guān)資料顯示，自20世紀(jì)70年代以來，黃河入海年徑流量逐漸變小：20世紀(jì)60年代為575億立方米，70年代為313億立方米，80年代為284億立方米，90年代中期為187億立方米。在短短的幾十年里，黃河入海徑流總量銳減了一多半。與此同時(shí)，黃河下游多次斷流。特別是進(jìn)入90年代之后，斷流現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

黃河利津斷流情況統(tǒng)計(jì)

年份

斷流天數(shù)

1991

1幕墻節(jié)能材料選用

1.1玻璃選用

對(duì)于建筑物外窗及玻璃幕墻來說，由于玻璃的面積占據(jù)立面的絕大部分，可以參與熱交換的面積較大，因此玻璃是窗、幕墻節(jié)能的關(guān)鍵。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以下有利于節(jié)能的新型玻璃。

1.1.1陽光輻射控制玻璃

這類技術(shù)通過改變玻璃的光學(xué)特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能輻射的選擇性屏蔽從而達(dá)到環(huán)保節(jié)能效果。

摘要：合理的遮陽是暖通空調(diào)領(lǐng)域節(jié)能的一個(gè)有效途徑。本文是根據(jù)天津地區(qū)典型氣象年的氣象資料，對(duì)天津地區(qū)住宅建筑南向遮陽板的構(gòu)型尺寸進(jìn)行研究。通過考慮夏冬兩季遮蔽太陽能的差值，給出了遮陽板合理的安裝位置和構(gòu)型尺寸的推薦值。

關(guān)鍵詞：遮陽板太陽輻射能耗

1前言

太陽對(duì)于建筑的影響體現(xiàn)在建筑熱環(huán)境、采光、空調(diào)采暖能耗以及建筑周圍局部微氣候等方面。在建筑的供暖、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，太陽輻射對(duì)供暖、空調(diào)負(fù)荷有重要的影響。因此，合理的遮陽就成為暖通空調(diào)領(lǐng)域節(jié)能的一個(gè)有效途徑[1]。

遮陽措施概括起來可分為三類：利用綠化的遮陽、結(jié)合建筑構(gòu)件處理的遮陽、專門設(shè)置的遮陽。專門設(shè)置的遮陽又包括：水平外遮陽、垂直外遮陽、百葉內(nèi)遮陽、內(nèi)遮陽加鍍膜、活動(dòng)百葉外遮陽等。遮陽板屬于水平外遮陽。本文以天津地區(qū)典型氣象年氣象資料為依據(jù)，對(duì)天津地區(qū)住宅建筑南向墻遮陽板的構(gòu)造進(jìn)行建模分析，對(duì)遮陽板在不同構(gòu)型尺寸條件下所能遮擋的能耗值進(jìn)行編程計(jì)算。在遮陽板寬度w、遮陽板到窗戶上沿距離d取不同值的條件下，通過遮陽板在夏季遮蔽的能量與冬季遮蔽的能量的差值Es-Ew來評(píng)價(jià)遮陽板構(gòu)型尺寸的好壞。同時(shí)給出在不同d、w情況下，對(duì)應(yīng)Es-Ew的曲線，以供設(shè)計(jì)時(shí)參考。

2氣象數(shù)據(jù)分析

摘要：本文以株洲市某酒店為例，基于對(duì)項(xiàng)目所在地的氣候條件與基地周邊環(huán)境的認(rèn)知，運(yùn)用綠色、生態(tài)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)已有酒店建筑進(jìn)行節(jié)能改造設(shè)計(jì)。以保溫加隔熱為原則，結(jié)合軟件模擬，計(jì)算酒店的太陽輻射與能耗，對(duì)建筑的外墻、外窗等改造方案進(jìn)行篩選。確定鋁包木三玻兩腔氬氣普通玻璃窗與160mm厚無機(jī)纖維外墻外保溫加反射涂料能取得良好的節(jié)能效果，并總結(jié)熱橋處理構(gòu)造做法。本文對(duì)處于同等氣候條件下的酒店建筑的節(jié)能改造具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：酒店建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；節(jié)能改造

由于能源短缺，作為能源消耗大戶的建筑能耗，日益成為阻礙建筑行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素［1］。近年來旅游業(yè)的快速發(fā)展，酒店建筑比例迅速增加，但建造時(shí)未能注重建筑節(jié)能，導(dǎo)致酒店開業(yè)后能耗巨大。因此，對(duì)酒店建筑的節(jié)能改造設(shè)計(jì)研究將顯得十分重要。

1研究概況

1.1氣候概況

株洲在我國民用建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)中屬于夏熱冬冷地區(qū)，年平均氣溫17.2℃左右。受亞熱帶季風(fēng)氣候的影響，雨熱同期，降水充沛，四季分明，夏季氣候炎熱，冬季寒冷潮濕。最熱月平均氣溫高于30℃，最冷月平均氣溫約4.5℃。