建筑能耗分析用逐时气象模型
严寒地区近零能耗办公建筑负荷特性分析
ｈｅａｔ ｌｏａｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｔｏｔａｌ ｌｏａｄ ｉｎｄｅｘ. Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｈｅａｔ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ａｎｄ ｓｏｌａｒ ｈｅａｔ
ｆｒｏｍ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｗｉｎｄｏｗｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ａｎｄ ｈｅａｔ ｌｏａｄ ｉｎｄｅｘ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｇｉｖｅｎ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｓｅｖｅｒｅ ｃｏｌｄ ａｒｅａꎻ ｎｅａｒｌｙ ｚｅｒｏ ｅｎｅｒｇｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇꎻ ｏｆｆｉｃｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇꎻ ＤｅｓｉｇｎＢｕｉｌｄｅｒꎻ ｌｏａｄ
ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ６４ ３４％ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ５ ８９％ . Ｓｏ ｉｎ
ｔｈｅ ｓｕｍｍｅｒ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅａｒｌｙ ｚｅｒｏ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆｆｉｃｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ｉｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ
科学 版 ) ꎬ ２０２４ꎬ ４０ ( １ ) : １４１ － １４７. ( ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇｈｕｉꎬ ＭＡ Ｙｕｃｈｅｎꎬ ＨＵＡＮＧ Ｋａｉｌｉａｎｇꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｌｏａｄ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａ ｎｅａｒｌｙ ｚｅｒｏ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆｆｉｃｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ ｓｅｖｅｒｅ ｃｏｌｄ ａｒｅａ[ Ｊ] . Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ｊｉａｎｚｈｕ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
建筑能耗模拟分析.pptx
书山有路
目前有许多可用于全年建筑冷热负荷计算的计算机建筑能耗模 拟软件。如 DeST、PKPM、EnergyPlus、DOE-2、ESP-r 等。 1DOE2 DOE-2 是现今世界上最为流行的建筑能耗分析和建筑能耗 模 拟软件。冷热负荷的能耗模拟模拟采用的反应系数法，假定室内温 度恒定，不考虑不同房间之间的相互影响。
书山有 路
建筑能耗模拟析
建筑能耗包括室内能耗、新风能耗、附加能耗。室内能耗包括围 护结构能耗、空气渗透能耗、室内热源散热形成的能耗。具体的计算 可参照《实用供热空调设计手册》进行计算。 空调区的建筑能耗， 应根据所服务空调区的同时使用情况、空调系统的类型及调节方式， 按各空调区逐时能耗的综合最大值或各空调区能耗的累计值确定，并 应计入各项有关的附加能耗。 各空调区逐时能耗模拟的综合最大值， 是从同时使用的各空调区逐时能耗相加之后得到的数列中找出最大 值；各空调区能耗的累计值，即找出各空调区逐时能耗的最大值并将 它们相加在一起，而不考虑它们是否同时发生。
2 EnergyPlus 是在 BLAST 和 DOE-2 的基础上开发的，兼具两者的 优点以及一些新的特点。EnergyPlus 是一个建筑能耗逐时模拟引擎， 采用集成同步的负荷/系统/设备的模拟方法。EnergyPlus 采用CTF 来计算墙体、屋顶、地板等的瞬态传热，采用热平衡法计算负荷。 3ESP-r 是在欧洲应用非常广泛的建筑能耗模拟分析软件。 ESP-r采 用半隐式差分格式求解导热方程。可以计算房间各个内、外 表面的 太阳辐射得热；模拟整个建筑各个房间之间的空气流动；基于 人体 活
例如：当采用变风量集中式空调系统时，由于系统本身具有自适 应各空调区建筑能耗变化的调节能力，此时即应采用各空调区逐时建 筑能耗的综合最大值；当采用定风量集中式空调系统或末端设备没有 室温控制装置的风机盘管系统时，由于系统本身不能适应各空调区建 筑能耗的变化，为了保证最不利情况下达到空调区的温湿度要求，即 应采用各空调区建筑能耗的累计值。 设计负荷是按照标准规定的室 内外计算参数进行的负荷计算的结果，它是全年负荷中的最大冷（热 ） 负荷，是选择设备最大容量的依据，并不代表实际运行负荷。实 际上 全年室外气象参数在逐时变化，而室内的热湿环境参数也是在逐 时变 化，因此，采用动态能耗模拟计算进行建筑全年能耗分析的变 化，为 空调系统提供真实的能耗分析设计依据。
建筑热环境模拟分析用逐时相对湿度生成方法_高庆龙
第33卷 第6期2007年12月四川建筑科学研究S i chuan Bu il d i ng Sc ience收稿日期:2006-07-03作者简介:高庆龙(1978-),男,山东阳谷人,博士研究生,主要从事绿色建筑设计研究。
基金项目:国家自然科学基金资助项目 建筑气候设计方法及其应用基础 (50408014);重大国际合作项目 建筑节能设计的基础科学问题研究 (51410083)E -m a i :l gao3066@163.co m建筑热环境模拟分析用逐时相对湿度生成方法高庆龙1,2,杨 柳1,刘大龙1,王丽娟1(1 西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安 710055;2 中国建筑西南设计研究院,四川成都 610081)摘 要:分别采用对4次相对湿度、4次含湿量、4次露点温度以及4次湿球温度进行直线插值或3次样条插值等8种计算方法生成的逐时相对湿度,从统计学和能耗模拟两个角度,与实测值进行对比分析。
分析结果表明,由4次含湿量(或露点温度)进行线性插值计算生成的逐时相对湿度与实测相对湿度吻合较好;并据此给出了由逐时相对湿度根据关联性计算生成逐时含湿量、湿球温度、露点温度的方法。
关键词:热环境模拟;4次相对湿度;逐时相对湿度中图分类号:TU 111 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2007)06-0203-04The m et hod of getting hourl y relative hu m idity for buil di ng t her m al condition si m ulationGAO Q ing long 1,2,YANG L iu 1,LIU D along 1,WANG Lij u an1(1.X i an U niversity of A rchitecture &Science ,X i an 710055,China ;2.Chi na South w est A rch itectura l D esi gn and R esearch Instit ute ,Chengdu 610081,Ch i na)Abstrac t :Se ries o f hour l y re l a ti ve hu m idity has been g iven v ia e ight kinds of i nterpo lati on ,such as i n terpolation li near and i nterpo l a ti on cub ic spli ne to 6-hour steps re lati ve hu m i dity da ta ,6-hour steps abso l ute hu m i d it y data ,6-hour steps dew po i nt te m perature and 6-hour steps w et bu l b temperat u re .The differences a m ong them have been study on t wo si des o f stati stic and si m u l a ti on .The concl usion t hat the i n terpolation li nea r to abso lute hu m i dity has the m i n i m u m i n terpolation error has been drawn .A nd at t he sa m e ti m e the better m ethod of ge tti ng hourly abso lute hu m i d i ty ,hourly we t bulb te m pera t ure and hourly dew po i nt te m pe rature have been g i ven .K ey word s :bu ildi ng t her m a l cond iti on si m ulati on ;6-hour steps re l a ti ve hu m i d ity ;hour l y re lati ve hu m i d ity0 引 言随着计算机技术的发展,建筑能耗模拟以及热环境动态分析逐步成熟[1]。
气候变化下建筑能耗模拟气象数据研究
Ａｂ ｔａ ｔ Ｃｌ ｔ ａ ｅｅ ｍｉ ｉｇ ｉｆ ｅ ｃ ｎ ｂ ｉ ｉ ｇ ｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｎ ｉｃ ９ ０ ，ｔ ｅｇ ｏ ａ ｃ ｍａｅ ｈ ｓ ｓｒ ｃ ： ｉ ｅ ｈ ｓ ａｄ ｔｒ ｎ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｕ ｌ ｎ ｎ ｒ ｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ．Ｓ ｎ ｅ １ ８ ｓ ｈ ｌ ｂ ｌ ｌ ｔ ａ ｍａ ｎ ｕ ｄ ｏ ｉ
ＬＩ Ｄａ ｌｎ ， Ｌ Ｕ ｉ ｐｉｇ ， Ｙ Ｕ －ｏ ｇ Ｉ ｄａ－ ｎ ＡＮＧ ｉ Ｌ ｕ， ＺＨＡＮＧ ｅｉ ｕ Ｗ — ａ ｈ
（ ｒ ｈｉｅ ｔ ｅ ｓ ｈ ｌ Ａ ｃ ｔ ｃ ｕｒ ｃ ｏｏ ，ＸｉＡ Ｎ ｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｒ ｈｉｅ ｔ ｅ ａ ｅ ｈｎ ｏｇ ’ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ ｆＡ ｃ ｔ ｃ ｕｒ ｎｄ Ｔ ｃ ｏｌ ｙ，Ｘｉａ ００５ ’ｎ ７１ ５， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉ ） ｎａ
ａ ｐ ａ ｅ ｘ ｅ ｓｖ ｒ ｎ ｐ ｅ ｒ ｄ ｅ ｃ ｓｉ ｅ ｗａ ｍｉ ｇ， ｗｈｉｈ ｉ ｅ ｉａ ｌ ａ ｓ ｓ ｈｅ ｈ ｎｇ ｏ ｕ ｌｉ ｇ ｅ ｅ ｇ ｏｎ ｕ ｔｏ ． Ｔｈ ｌｍａ ｉ ｃ ｎ ｖ ｔ ｂｙ ｃ ｕ ｅ ｔ ｃ ａ ｅ ｆ ｂ ｉ ｎ ｎ ｒ ｙ ｃ ｓ ｍｐ ｉ ｎ ｄ ｅ ｃｉ ｔｃ
（ ＡＥＥＭ Ｙ），ｍ ｏ ｅ ｆｍ ｅ ｅ ｒ ｌ ｇｃ ｌｄ ｔ ｏ ｕ ｌｉ ｇ ｅ ｅ ｇ ｉ ｕａ ｉ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｌｏ ｔ ｏ ｏｏ ｉａ ａ ａ ｆ ｒ ｂ ｉｄｎ ｎ ｒ ｙ ｓｍ ｌｔｏ ａ ｅ ｎ ＴＭ Ｙ ２ ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ Ａ ｔｔ ｅ ｈ
摘 要 ： 象参数 是 建筑 能耗 模 拟 的基础 ， 气 随着 全球 气候 异 常 变暖 ， 必将 对建 筑采 暖和 空调 能耗 产 生重要 影响 。进行 未来 气候 条件 下 的 建筑 能耗 模 拟 ， 须 首先 开展 未来模 拟 气 象参数 的研 究。根 必
两种建筑围护结构的能耗比较和分析
筑传热能耗的大小 ， 从而直接影响建筑使用费用 。通 过调 整建筑 结构 ， 改变建 筑 隔热 性能 ， 使建 筑达 到一个 较为经济理想 的传热效果 ， 以达到降低建筑使用费用。 本文结合全年气象数据 ， 通过模拟墙体结构和窗体结 构传热 效果 ， 对建筑 隔热性 能作 对 比分 析及计 算 。
１ 外 窗结构描 述 ． ２
住 宅 的外窗 采用 移 动式 塑钢 窗 ， 动式 门为单 槽 移 单层 玻 璃 塑钢 门 ， 西南 、 东南 、 西北 和东 北 向 的外 窗 为
６ ７
ｌ
维普资讯
技 术 交 流
单槽 中空双玻璃 塑钢 窗。 方案 Ｉ 采用标 准 ３ ｍ 平板 玻 ａ ｒ 璃 ，其 入 射 角 为 Ｏ时 的透 过 率 ０８ １ Ｏ ．１ ，吸 收 率 为 ０１７反射 率为 ０ ７ 。 ．１ ， ． ２ 导热 系数 ０７８ （ Ｋ）方 案 ０ ． Ｗ／ｍ・ ； ５ Ｉ除增加 遮 阳系数 为 ０６的浅色 布 窗帘外 ，其 它结 构 Ｉ ． 与方 案 Ｉ 样 。各 向窗墙 面积大小 如 图 １ 一 所示 。
．
●
中图分类号 ：Ｔ １ １ Ｕ １． ４
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：０ ６ ８ ４ （０ ７）５ ０ ６ — ３ １０ — ４ ９２０ ０ — ０７ ０
０ 引言
气 象 数据 是建 筑传 热 负荷 模 拟 、 内热 环境 模 拟 室 和暖通 空调通 风模拟 等计算 机动 态模拟 的重 要数据 和 基 础依据 。同样 ， 气象数 据也 可 以用 于检 验 、 进和模 改 拟 建筑 围护 的热 特 性 ， 以调 整不 同的建 筑 结构 来 适应 不 同的气 象环境 和实 际情况 。采用 典型气 象年数 据具 有更 好 的可靠性 ， 可达到较 为理想 的模 拟效果 。 由于建筑 围护 的传 热特性 和气 象环境 直接影 响建
建筑能耗计算方法综述_刘大龙
稳定 的 室 内 空 气 温、 湿 度， 必须向室内提供的冷
１］ （ 。 空调冷热负荷计算分为两类 ： 热） 量和湿量 ［ 一
另一类是计算瞬时最大 类是计算长期的负荷特性 ，
２］ 。分析建筑物能耗及研究建筑 负荷和设计 负 荷 ［
围护结构最佳热工 特 性 的 目 的 不 单 是 求 得 较 准 确 的瞬态最大负荷 ， 而更应着眼于如何能够较准确且 简便地求出建筑物全年空调系统能耗 。 建筑 能 耗 简 化 计 算 方 法 发 展 于 ２ ０世纪７ ０— ８ ０ 年代 。 简化计算方法的理论 依 据 是 热 力 学 第 一 ， 定律 （ 即能量守恒 定 律 ） 通 过 热 平 衡 方 程， 热力学 第一定律被用于计 算 每 个 围 护 结 构 表 面 的 热 工 参 数和每个房间 空 气 的 状 况 参 数 。 围 护 结 构 表 面 与 房间空气交换的热 量 是 房 间 空 调 设 备 所 必 需 提 供
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｉ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｐ ｇ ｇ ｙ ｐ ｐ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． ｙ ｙ ｐ ｐ ｙ ｐ ， Ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｉ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｕ ｔ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｍ ｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｐ ｐ ； ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ － ｇ ｙ ｐ ｇ ｇ ｙ ｇ ｙ ， ｅ ｎ ｅ ｒ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｍ ｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｂ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｘ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｇ ｙ ｐ ， ｅ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｌ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｗ ｏ ｕ ｌ ｄ ｌ ｅ ａ ｄ ｔ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｒ ｑ ｐ ｐ ｙ ｇ ｇ ｇ ， ｉ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｏ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． ｐ ，ｃ ，ｓ ，ｄ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｂ ｙ ｇ ｇ ｙ ｐ ｐ ｙ ， ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｅ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｑ
建筑能耗与地域气象条件的关系研究
建筑能耗与地域气象条件的关系研究1. 建筑能耗与地域气象条件密切相关，地域气候条件对建筑能耗的影响非常显著。
2. 首先，研究表明气候条件会直接影响建筑的能源消耗。
不同地区的气温、湿度、风速等气象因素会对建筑的采暖、制冷、通风等能耗产生不同程度的影响。
3. 在寒冷地区，高耗能用于供暖的建筑更容易受到气候条件的影响。
冬季气温低、风大的地区需要更多的能源来加热建筑，因此建筑能耗会相对较高。
4. 而在炎热地区，制冷能耗往往成为建筑的主要能源消耗来源。
高温多湿的气候条件下，建筑需要消耗大量能量来维持舒适的室内温度，因此能耗也相对较高。
5. 不仅如此，地域气象条件还会影响建筑的朝向、窗户设计、保温材料选择等方面。
合理设计建筑的朝向和窗户布局可以最大程度地利用自然采光和通风，减少能源消耗。
6. 另外，根据地域气象条件选择合适的保温材料也可以有效降低建筑的能耗。
在寒冷地区选择优良的保温材料可以减少供暖能耗，而在炎热地区选择隔热性能好的材料可以减少制冷能耗。
7. 除了直接影响建筑能耗，地域气象条件还会间接影响建筑的能源利用方式。
例如，气候条件对可再生能源的利用具有重要影响。
8. 在阳光充足的地区，利用太阳能发电可以成为一种较为经济且环保的能源选择。
而在风力资源丰富的地区，利用风力发电也可以有效减少建筑的能耗。
9. 此外，地域气象条件还会影响建筑能源系统的设计。
不同气候条件下，建筑需要设计不同的暖通空调系统，以最大程度地提高能源利用效率。
10. 因此，建筑能耗与地域气象条件的关系研究不仅可以帮助我们更好地了解能源消耗的规律，还可以指导我们合理设计建筑，减少能源消耗，实现建筑节能减排的目标。
建筑能耗分析
（VAV），空调水系统采用同程式两管制水系统。 能耗分析与节能研究的主要目的是使该建筑消耗
最低的能源达到舒适、健康的最优室内环境，并使其具 有可持续设计的鲜明特征；将其建成生态化、智能化、 地标性的高档办公建筑，并成为该区绿色和环保的标 志性建筑。
1 研究目标
建筑能耗由各耗能系统的能耗组成，包括照明、空 调、采暖和设备能耗等。对建筑能耗的分析包括建筑能 耗性能指标的分析和能耗组成的分析，通过设计能耗 性能指标与能耗性能基准（本文以《公共建筑节能设计 标准（GB 50189- 2005）》为基准，以下简称《节能标准》） 比较，从而了解整个建筑的能耗性能水平；另一方面， 通过能耗组成的分析，可以为节能优化提供指导和决 策支持。
22
确定，见表 7。
13：00 80
80
50
开开开
24
22
14：00 95
95
95
开开开
24
22
4 设计模型 能 15：00 95
95
95
开开开
24
22
16：00 95
95
95
开开开
24
22
耗分析
17：00 95
95
95
开开开
24
22
4.1 设计模型能耗组成
18：00 30
30
30
开开开
24
22
19：00 30
通过照明模拟软件调整布灯间距，使 照明功率密度（LPD）降到最低。高大空间采用高效金 属卤化物灯，并结合直接照明方式，将照明配电降到最 低。优化后的照明功率密度详见表 4。
30
30
开开开
24
22
经过模拟可以得出以下结果：年总耗电量为 20：00 0
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建筑能耗分析用逐时气象模型
天空有效温度的模拟
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
逐时模拟数据与实测数据的比较 ——温度
•相对误差＝绝对误差/日波幅
绝对误差 相对误差
平均误差 均方根误差 标准偏差
0.087
1.38
平均误差 平均绝对误差
1.38 ——
1.0%
17.5%
——
•平均误差
权重 2/24 1/24 2/24 1/24 2/24 1/24 1/24 1/24 12/24 1/24
建筑能耗分析用逐时气象模型
干球温度模型的建立
l 资料表明，一天内最高温度一般出现在午 后三时，而最低温度出现在日出前一小时 左右。温度在一天内的变化规律可以近似 用余弦函数来表示。
学习改变命运,知 识创造未来
• •Kt<=0.28
•
•0.28<Kt<0.5
•0.5<Kt<0.74
• 采用MARKOV链来 • 采用MARKOV链来 •决定某一瞬间的状态 •决定某一瞬间的状态
•Kt>=0.74
•阴
•有云 •阴
•晴天 •有云 •阴
•晴天
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
直射和散射的分离
•阴
l 典型年反映了气象环境的平均状况。
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
典型气象年的选择方法
•设有N年的 逐日数据
•统计出每年每月的各气象参数的平均值
•计算每月各气象参数的 •N年平均值 及方差
•i—参数序号 •m—月份序号 •Y—年份序号
学习改变命运,知 识创造未来
•对于月份m，如果第y年的实际气象参数能 •同时满足以下条件者，可认为该年该月有条 •件成为“平均月”：
建筑能耗分析用逐时气象模型
问题的提出
l 外界气象条件的变化情况与建筑物的动态 热特性是研究空调系统动态过程的基础。
l 只有基于一整套切实反映气象环境的数据 才能真正对建筑物的冷热能耗有更加准确 的计算分析，对整个空调系统的动态过程 有更全面的了解。
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
除统计法外，气象模型由分两步进行：首先，用随机方法 模拟逐日气象参数；然后，再用模拟出的逐日气象参数配 出或随机模拟出最终要求的逐时参数。
随机数模拟法和随机过程模拟法是在逐日数据的缺乏
的情况下产生的，主要应用于逐日数据的模拟。然而，这 两种方法所模拟出来的气象数据仍不能完全反映实际的逐 日气象变化规律。
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
逐时模拟数据与实测数据的比较
• 月均值比较，单位： 度
——风向
月份 模拟风向 实测风向
1
69
69
2
288
51
3
80
53
4
36
62
5
50
68
6
60
88
7
62
78
8
85
274
9
76
41
10
68
67
11
19
76
12
60
59
• 年均值比较，单位：
度
模拟风 实测风
国内外气象模型的研究情况
统计法 随机数模拟法 随机过程模拟法
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
综合考虑以上三种建立气象模型的方法，我们可以看到：
统计法利用长期的逐时数据构成典型年（或参考年）。
然而我国的逐时气象观测数据却很不完整，目前只有少数 城市有近几年的逐时气象数据，而且这些数据由于某些原 因还未公开。
•日最低相对湿度 •日平均相对湿度
•日最高相对湿度＝ •2×日平均相对湿度－日最低相对湿度
学习改变命运,知 识创造未来
•各天衔接处平滑处理
建筑能耗分析用逐时气象模型
太阳辐射模型的建立
太阳辐射量的逐时模拟主要包括两方面： l 总辐射的逐时模拟 l 直射和散射的分离
学习改变命运,知 识创造未来
建筑能耗分析用逐时气象模型
建筑能耗分析用逐时气 象模型
学习改变命运,知 识创造未来
2021年3月4日星期四
•问题的提出 •国内外气象模型的研究情况
•内容提要
•研究目的和主要内容
•结论
•气象模型建立的总体思路 •选择典型气象年
•气象模型的实际应用 •逐时模拟数据与实测数据的比较
•逐时气象模型的建立
学习改变命运,知 识创造未来
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建筑能耗分析用逐时气象模型
l 随着我国逐日气象资料的公开，我们已获 得遍布全国的194个气象站台的近50年的逐 日气象数据。
l 在逐日数据充足的有利条件下，就无需再 用复杂繁琐的方法模拟逐日参数，也就是 说，可以越过气象模型建立的第一步，直 接进行第二步——模拟逐时参数。
•日最低 •相对湿度
•日平均
•日平均
•风速 •日最大 •大气压
•风速风向
建筑能耗分析用逐时气象模型
典型气象年的选择
l 由于气象参数的随机性，根据各年的实测 气象参数来计算建筑负荷，其结果常有较 大差别；
l 这就有必要选取一个“典型年”, 它由“平 均月”构成，按每一“平均月”的气象参 数算得的负荷应与该月的、按历年实际气 象参数算得的负荷的平均值吻合；
总辐射的逐时模拟
l 太阳总辐射的逐时模拟采用ColloresPerein和Rabl模型（简称C.P.R模型）：
•水平面日辐射总量
•小时中点的时角
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建筑能耗分析用逐时气象模型
直射和散射的分离
•可计算
•已知
得到
根据水平面接受到的太阳日总辐射与大气层外
太阳日总辐射之比Kt的范围，可分为如下四种情况：
•模拟逐时气象数据
•风速 •风向
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•太阳辐射 •（直射和散射）
•天空有效温度
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原始逐日气象数据构成
•日平均
•日最高 •温度 •日最低
•温度
•温度
•来自 •中国气象中心
•日照 •小时数
•日总辐射
•原始逐日 •气象数据
•日平均 •相对湿度
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•饱和水蒸 气分压力
建筑能耗分析用逐时气象模型
相对湿度的逐时模拟
l 资料表明，相对湿度日变化主要决定于气温日变化，但位 相相反，即最低相对湿度出现在午后最高温度时段，而相 对湿度最高值出现在清晨温度最低时刻。
l 因此可用模拟温度的方法来模拟相对湿度，只要变化方向 相反即可。
天空有效温度等气象参数的一天内的变化规律，建立各气 象参数的逐时模型； ——验证逐时气象模型； ——应用模型于空调系统的动态负荷模拟中； ——模拟全国194个站点的典型年逐时气象数据。
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气象模型建立的总体思路
•原始逐日气象数据
•典型气象年的选择
•干球温度 •绝对湿度
•均方根误 差 •标准偏差
学习改•变数命据运来,知源——上海1998-2002逐时气象数 识创造据未来
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•平均绝对误差
逐时模拟数据与实测数据的比较 ——绝对湿度
•相对误差＝绝对误差/日波幅
绝对误差 g/kg 干空气
相对误差
平均误差 均方根误差
0.086
0.82
平均误差 平均绝对误差
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日照百分率的逐时模拟
• 利用实测的逐日日照小时数，逐时日照百分率可由下式得到：
• ——相对日照百分率，表示某一期间内日照率
•
和假设太阳高度角为90度的日照率的比值
•日照小时数，已知
•表示太阳高度 角
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• 逐时相对日照百分率的在一天内的积分， 假设太阳高度角为90度时的日照小时数。
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地表温度的逐时模拟
• 文献表明，地表温度是空气干球温度,总辐射强度和地面 与天空之间的长波辐射交换量的线性函数：
•总辐射强度
•空气干球温度
•本时 刻
•上一时刻
•地面与天空之 间的长波辐射 交换量
•利用上海逐时实测地表温度进行多元线性回归，得到A、B、C、D的值 。
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天空有效温度的模拟
• 天空有效温度是大气水汽含量、云量（或日照百分率 ）、气温及地表温度的函数。文献表明，天空有效温度 可由下式求得：
•[K]
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• Ta——空气干球温度，[K] •已求得 • Ts——地表温度，[K]
• ——水汽压 ，[mbar] •已求得 • ——日照百分率
•初选平均月
•如有若干个年份的m月都能满足“初选平均月的条件”， •计算Dm值，选择Dm最小的月份作为第m月的“平均 •月”：
•Ki—各气 象参数的权
重
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选择典型气象年的气象参数及其权重
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气象参数 日平均温度 日最低温度 日平均相对湿度 日最低相对湿度 日平均风速 日最大风速 日最大风速时刻的风向 日日照时数 日总辐射量 日最高温度
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风向模型的建立
• 以每日最大风速时刻的风向为起点，用马尔可夫链的方法模拟 •当天最大风速时刻以后，下一天最大风速时刻之前的风向！