基于计算法的夏季空调室外计算湿球温度探讨

判断假设干球温度下的含湿量ｄｘ 与干球温度下 的 含湿量ｄ 的接近程度。当假设干球温度下的含湿
试 算 法 求 解 湿 球 温 度 的 步 骤 为 ：先 假 设 一 个 湿 球温度值ｔｘ＊ ，依据式（６）计 算 出 假 设 的 湿 球 温 度 对 应的饱和大气 压 ｐｗ＊ｓｘ，之 后 通 过 式 （４）计 算 出 湿 球
本文 分 别 选 择 试 算 法 和 牛 顿 迭 代 法 求 解 ＡＳＨＲＡＥ 手册中的湿 球 温 度 方 程，同 时 采 用 经 验 系数法计算湿球温度。通过３种湿球温度计算法 分 别 确 定 我 国 严 寒 地 区 、寒 冷 地 区 、夏 热 冬 冷 地 区 、 夏热冬暖地区以及温和地区的５个典型代表城市 的湿球温度统 计 下 限 范 围，利 用 １９７０—２０００ 年 各 城市的湿 球 温 度 实 测 数 据，依 据 历 年 平 均 不 保 证
★ Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ，Ｃｈｉｎａ
０ 引 言 湿球温度是建筑室外设计计算参数统计的基
础 气 象 数 据 ，是 建 筑 空 调 设 计 及 建 筑 能 耗 分 析 的 关 键 参 数 之 一 。 其 中 ，夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 主 要用于湿度 控 制 系 统 以 及 空 调 系 统 的 设 计 。 ［１］ 在 夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 的 统 计 中 ，必 须 首 先 确 定 湿 球 温 度 下 限 的 统 计 范 围 ，再 利 用 我 国 气 象 台 站
关键词 湿球温度 试算法 牛顿迭代法 经验系数法 夏季空调室外计算湿球温度
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｏｕｔｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｔ－ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｓｕｍｍｅｒ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
Ｂｙ Ｈｕｏ Ｘｕｊｉｅ★ ，Ｙａｎｇ Ｌｉｕ ａｎｄ Ｇｅｎｇ Ｙｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｗｅｔ－ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｒｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ，Ｎｅｗｔｏｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｏｕｔｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｔ－ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｓｕｍｍｅｒ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ
５０ｈ的统计方法得出 ５ 个典型代表城市的夏季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 ，比 较 了 其 与 《规 范 》中 对 应 的 各 城 市 设 计 参 数 的 绝 对 误 差 和 相 对 误 差 ，分 析 了 计 算 精 度 所 引 起 的 比 焓 变 化 ，探 讨 了 湿 球 温 度 计 算 法
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查图法确定湿球温度能够直观地显示出干球 温 度 、相 对 湿 度 以 及 含 湿 量 等 参 数 ，使 用 方 便 ，但 数 据精度不高且使用效率较低。湿球温度计算法则 具 有 较 高 的 计 算 效 率 与 计 算 精 度 ，但 对 专 业 人 员 要 求 高 ，难 以 普 及 。 在 夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 的 统计 中，仍 延 续 ＴＪ １９—１９７５《工 业 企 业 供 暖 通 风 和空气调节设计 规 范 》给 出 的 统 计 方 法 。 ［１］ 而 ＧＢ ５０７３６—２０１２《民用建 筑 供 暖 通 风 与 空 气 调 节 设 计 规范》（以下简称《规 范》）只 是 更 新 数 据，并 未 改 变 统计方法 。 ［１］ 因此，本文主要研究湿球温度计 算 法 用 于 统 计 夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 的 可 行 性 ，以 及其统计结果对湿度控制系统以及空调系统设计 的影响。
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温度ｔｘ＊ 即 为 所 求 的 湿 球 温 度ｔ＊ ；否 则，重 新 假 设 湿球温度值ｔｘ＊ ，重 新 计 算 假 设 干 球 温 度 下 的 含 湿 量ｄｘ，直到其无 限 接 近 干 球 温 度 下 的 含 湿 量 ｄ 为 止。
获得的统计结果用于湿度控制系统以及空调系统 设计的可行性。
１ ＡＳＨＲＡＥ 手 册 中 湿 球 温 度 的 计 算 公 式 求解湿球温度ｔ＊ 需要的 基 本 参 数 为 干 球 温 度
ｔ、相对湿度φ 及大气压力ｐ，涉 及 的 变 量 主 要 有 干 球温度下的饱和 大 气 压 ｐｗｓ、湿 球 温 度 下 的 饱 和 大 气压ｐｗ＊ｓ、干球温度下的含 湿 量 ｄ 及 湿 球 温 度 下 的 含湿量ｄｓ＊ ，湿球温度可采用式（１）或式（２）求解。
目 前 湿 球 温 度 的 计 算 方 法 主 要 分 为 两 类 ，我 国 采用经验系 数 法 计 算 湿 球 温 度［２］；美 国 ＡＳＨＲＡＥ 手册中列举了湿球温度的计算公式 。 ［３］ 其中，饱 和 水 蒸 气 压 力 采 用 计 算 精 度 较 高 的 Ｈｙｌａｎｄ ａｎｄ Ｗｅｘｌｅｒ［４－５］及ＩＡＰＷＳ公式［６－７］，但 对 湿 球 温 度 方 程 并未列举出具体的数值求解步骤。
量ｄｘ 无限接近干 球 温 度 下 的 含 湿 量 ｄ 时，在 一 定 的误差范 围 内，可 认 为 假 设 干 球 温 度 下 的 含 湿 量 ｄｘ 等 于 干 球 温 度 下 的 含 湿 量 ｄ，相 应 地 假 设 湿 球
２０１５（４）
霍 旭 杰 ，等 ：基 于 计 算 法 的 夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 探 讨
当湿球温度ｔ＊ 在冰点以上时，
ｄ＝
（２ ５０１－２．３２６ｔ＊ ）ｄｓ＊ －１．００６（ｔ－ｔ＊ ） ２ ５０１＋１．８６ｔ－４．１８６ｔ＊
（１）
当湿球温度ｔ＊ 在冰点以下时，
ｄ＝
（２ ８３０－０．２４ｔ＊ ）ｄｓ＊ －１．００６（ｔ－ｔ＊ ） ２ ８３０＋１．８６ｔ－２．１ｔ＊
（２）
含湿量与大气压存在以下关系：
果具有重要意义。
☆ 霍旭杰，男，１９８６年１２月生，在读博士研究生 △ 杨柳（通信作者）
７１００５５ 西安建筑科技大学建筑学院 （０２９）８２２０５３９０ Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｌｉｕ＠ｘａｕａｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 收 稿 日 期 ：２０１４－０７－２４ 修 回 日 期 ：２０１４－０８－２２
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暖通空调 ＨＶ＆ＡＣ ２０１５年第４５卷第４期
专业论坛
暖通空调 ＨＶ＆ＡＣ ２０１５年Байду номын сангаас４５卷第４期
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基于计算法的夏季空调室外 计算湿球温度探讨＊
西安建筑科技大学 霍旭杰☆ 杨 柳△ 耿 烨
摘要 依据 ＡＳＨＲＡＥ手册，分别采用试算法、牛顿迭代法及经验系数法计算了我国严寒地 区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区以及温和地区的５个典型代表城市的夏季空调室外计 算 湿 球 温 度 ，对 比 了 现 行 规 范 中 各 城 市 相 对 应 的 设 计 参 数 。 结 果 表 明 ，采 用 试 算 法 和 牛 顿 迭 代 法 统计夏季空调室外计算温度时，其统计结果与现行规范中设计参数的相对误差范围为 １．２５％～ ２．９８％ ；采 用 经 验 系 数 法 统 计 夏 季 空 调 室 外 计 算 温 度 时 ，其 统 计 结 果 与 现 行 规 范 中 设 计 参 数 的 相 对 误 差 范 围 为 １．１６％ ～２．１９％ 。 此 外 ，采 用 湿 球 温 度 计 算 法 统 计 夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 时 ， 其 统 计 结 果 的 比 焓 与 查 图 法 所 得 设 计 参 数 比 焓 较 为 接 近 ，可 用 于 湿 度 控 制 系 统 及 空 调 系 统 的 设 计。认为湿球温度计算法可应用于夏季空调室外计算湿球温度的统计中。
ｄ ＝０．６２１ ９４５ ｐｗｓ ｐ －ｐｗｓ
ｄｓ＊ ＝０．６２１ ９４５ｐｐ－ｗ＊ｐｓ ｗ＊ｓ 式（３），（４）中
（３） （４）
［ ｐｗｓ ＝ｅｘｐｔ＋２Ｃ７８３．１５＋Ｃ９ ＋Ｃ１０（ｔ＋２７３．１５）＋Ｃ１１（ｔ＋２７３．１５）２ ＋
］ Ｃ１２（ｔ＋２７３．１５）３ ＋Ｃ１３ｌｎ（ｔ＋２７３．１５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ２００９ ＡＳＨＲＡＥ ｈａｎｄｂｏｏｋ，ｓｅｌｅｃｔｓ ｆｉｖｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｃｉｔｉｅｓ ｉｎ ｓｅｖｅｒｅ ｃｏｌｄ，ｃｏｌｄ，ｈｏｔ ｓｕｍｍｅｒ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｗｉｎｔｅｒ，ｈｏｔ ｓｕｍｍｅｒ ａｎｄ ｗａｒｍ ｗｉｎｔｅｒ ａｎｄ ｍｉｌｄ ｚｏｎｅｓ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｏｕｔｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｔ－ ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｓｕｍｍｅｒ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｔｒｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ，Ｎｅｗｔｏｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ １．２５％ ｔｏ ２．９８％ ｕｓｉｎｇ ｂｏｔｈ ｔｒｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｎｅｗｔｏｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ １．１６％ ｔｏ ２．１９％ ｕｓｉｎｇ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ， ｗｈｅｎ ｗｅｂ－ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｏｕｔｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｔ－ ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｓｕｍｍｅｒ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｔｈｅ ｅｎｔｈａｌｐｈｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈａｔ ｇａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｄｉａｇｒａｍ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｗｅｔ－ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｕｔｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｔ－ｂｕｌｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｓｕｍｍｅｒ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ．
＊ 国家杰出青年科学基 金 资 助 课 题 （编 号：５１３２５８０３）；国 家 科
技 支 撑 计 划 课 题 （编 号 ：２０１４ＢＡＪ０１Ｂ０１）
的４次定时观测数据统计出设计参数。因而高效
准确的湿球温度确定方法对室外气象参数的统计
结 果 ，尤 其 是 对 夏 季 空 调 室 外 计 算 湿 球 温 度 统 计 结
温
度
下
的
含
湿
量
ｄ＊ ｓｘ
，最
后
通
过
式
（１）或
式
（２）计
算
出假设湿球温度下的干球 温 度 含 湿 量 ｄｘ；此 外，通
过式（５）计 算 出 干 球 温 度 下 的 饱 和 大 气 压 ｐｗｓ，然
后通过式（３）计算出干球温度下的含湿量 ｄ。 最后
２ ＡＳＨＲＡＥ 手 册 中 湿 球 温 度 的 计 算 方 法 ２．１ 试 算 法
（５）
［ ｐ＊ ｗｓ
＝ ｅｘｐ ｔ＊
＋Ｃ２７８３．１５＋Ｃ９
＋Ｃ１０（ｔ＊
＋２７３．１５）＋Ｃ１１（ｔ＊
＋２７３．１５）２ ＋
］ Ｃ１２（ｔ＊ ＋２７３．１５）３ ＋Ｃ１３ｌｎ（ｔ＊ ＋２７３．１５）
（６）
式（５），（６）中 Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３分 别 为 计 算 系 数 ，Ｃ８ ＝ －５．８００ ２２０ ６×１０３ ，Ｃ９ ＝１．３９１ ４９９ ３， Ｃ１０＝－４．８６４ ０２３ ９×１０－２，Ｃ１１ ＝４．１７６ ４７６ ８× １０－５，Ｃ１２＝－１．４４５ ２０９ ３×１０－８，Ｃ１３＝６．５４５ ９６７ ３。