建筑能耗分析用逐时气象模型

国内外气象模型的研究情况

研究目的和主要内容 气象模型建立的总

体思路

逐时模拟数据与实测数据的比较

逐时气象模型的建立

问题的提出

内容提要

选择典型气象年

结论

z\

气象模型的实际应用

问题的提出

•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。•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。

国内外气象模型的研究情况

y /♦统计法

♦陵机教模拟法♦陵机过程模拟法

综合考虑以上三种建立气象模型的方法,我们可以看到:

♦统迤利用长期的逐时数据构成典型年（或参考年）O 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。

♦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

情况下产生的,主要应用于逐日数据的模拟。然而,这

模拟这和随机过程模拟法是在逐日数据的缺乏

•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5 0年的逐日气象数据。

•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,直接连行鉛二步------------ 覆拟逐时参薮。

研究目f ——在逐日实测数据的基础上,建立一套完备可靠的气象模型,获得满足一定统计要求的全年逐时气象数据，为空调系统动态过程的硏究建立坚实的基础。

主要内家

-在历年气象数据中挑出具有气候代表性的典型气象年;

•找出空气干球温度、绝对湿度、太阳辐射、风速风向以及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o

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＜=□

/ 模拟逐时气象数据

绝对湿度＜=□

太阳辐射天空有效温度

风速

风向

原始逐日气象数据构成

温度

r日最高

日平均风速

日平均

大气压

日最低

温度

始逐

日最大

I速风

E

来自

中国气象中心

•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,其结果常有较大舍别;

•这就有必要选取一个〃包型年〃，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；

•典型年反映了气象环境的平均状况。

典型气象年的选择方法

统计出每年每月的各气象参数的平均值

< ________________________________________________________________________ 设有N年的

逐日数据Z

•计算每月各气象参数的。N

年平均值及方差

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

“ U]^1 。

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” ：i—参数序号m—月份序号Y—年份序号

初选平均「

厂Ki二晶2 r

选择典型气象年的气象参数及其权

重

气象参数权重

日平均温度2/24

日最低温度1/24

日平均相对湿度2/24

日最低相对湿度1/24

日平均风速2/24

日最大风速1/24

日最大风速时刻的风向1/24

日日照时数1/24

•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

干球温度模型的建立

用傅立叶级数模拟逐时温度

/日平均温度

:日最低温度用一种简易方法模拟逐时温度

没有考虑各;

各天之间的》 可都是连续的

北京典型年1月2日一 1月4日逐时温度变化

C

10

北京典型年1月2日-1月4日逐时温度变化

逐时模拟;

s i -

忸唄

-15

「丨丨丨丨】丨丨】丨丨丨丨】丨丨】丨丨1丨1丨丨】丨丨】丨门丨门丨小】丨丨】丨丨小丨丨】丨丨丨丨】丨丨】丨丨丨丨 小 小】丨丨「

0 5

0 112

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69

时间〈小时〉

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69

时间（小时）

绝对湿度的模拟是通过间接的方法得到:

•禾I」用已模拟出的逐时温度计算逐时饱和水蒸气压力; •模拟出逐时相对湿度;

•逐时水蒸汽分压力（绝对湿度）二逐时相对湿度X逐时饱

资料表明，相对湿度日变化主要夬定于匕温日变化，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。

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。

北京典型年1月2日一1月4日逐时相对湿度变化

1 6 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69

北京典型年I月2日一1月4日逐时温度

变化

1 5 9 13 17 21 26 29 33 37 41 45 49 53 57 61 66 69

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