冬季供暖系统负荷计算用的室外综合计算温度

小值 。
物上 ，造 成 自然室温 ｅ（ｔ）也 可分解 为确定室 温
采用单位阶跃函数 ｇ（ｘ），其定义为
我国 ２０世 纪 ７０年代 以前沿用 苏联 的作 Ｏｄ（ｔ）与零 均 值 随 机 室温 Ｏｓ（ｔ）之 和 ，即
法 ，后 来 采 用 类 似 美 国 的 保 证 率 统 计 法 。 ． ，。
关键 词：冬季供暖；负荷计算 ；室外计算温度
１概 述
ｄ．室外气象参数的随机性造成室温是 随机
确定合理 的室外计算温度 ，是 冬季供暖系 过程 ，在给定设 计要求室温下 ，室温不保证 率是
统负荷计算 中的一个关键 问题 ，也是长期 以来 随机变量 ，它 服从一定的概率分布 ，因此应从概
其 中 ，自然室温 Ｏ（ｔ）是 指建筑物 在无供暖 间与冬季时间（ｔ２一ｔ１）之经 ｔｃ可具体写为
出的公式来确定供暖室外计算温度 Ｏｗ，即：
设备情 况下 的室温 ，供暖温升 Ａ０ｈ（ｔ）指供 暖造
０ｗ ＝Ｏ．４０ｐｌ＋Ｏ．６０ｍｉｎ
ｆ１１ 成的室温 的升高值。
＾
＝ － ： —
一
， （１２）
温 不保 证 率 。
概率就是房间供暖时室温 Ｏａ（ｔ）低 于 的时 间
式 中 ，ｒ１２表 示 自然 室 温 ｏ（ｎ１）与 Ｏ（－ｑ２）的
ｃ．建筑物的热特性并 不等同于单 一围护结 所 占供 暖季时 间的百分 比，也就是房 间按照热 相 关 系数 ，【『ｌ和 ｄ２和分 别表 示 ０（＂ｑ１）与 ０
室外计算温度 了有专 门条文 ，并不断采纳新的 与 供 暖 温 升 Ａ０ｈ（ｔ）之各 ，即
温不保证率的取值有关 ，而与供暖系统无关 。
研究成果 ，及时修改有关 内容 ，并使 之便合理 。
Ｏａ（ｔ）＝ｅ（ｔ）＋ＡＯｈ（ｔ）
（２）
自然室 温低于室外综 合计算温度 ００的时
苏联在 ２０世纪 ４０年代是采用查普林教授提
还存在一些不合理的地方 ：
和 空 气 容 积 。
也是 正 态 过 程 ，因 此 ｔｃ近 似 服 从 正 态分 布 ，经
ａ．供暖设计 负荷 不仅与外温 有关 ，而且 与
如 果 供 暖 系 统 向 房 间 的 最 大 供 热 量 为 数学推导 ，最后给出：
踊 去ｉ ｌ … 太 阳辐射及风速风向有关 ，这些气象参 数随时 Ｏｍ ，则室温可 以升高的最大值 ＡＱｈ，ｍａｘ为
一
（ ＼ ８） ，
式中 ，Ｏｐｌ为 当地历 年最冷月平 均气 温 的
室外气象随机过程可分解为确定（期 望 ）过
式中 ，Ａｔｉ表示 自然室 温 ｅ（ｔ）低 于 ｅＯ的时
平均值 ，Ｏｍｉｎ为 当地 曾出现过 的小 时气温的最 程与零均值的随机过程之和 ，它们作 用在建筑 间段 ，见 图 ｌ所 示 。
室外计算温度选得越低。实际上 ，建筑物 的热惰 下 的室温不保证率时，就可以根据室外气象参
性 学 在很 大 程 度 上 取 决 于 它 的外 窗墙 比 ，仅 由 数 和建 筑物热特 性 ，求得 ００，从而供 暖系统就
外墙 的 Ｄ值并 不 能 全 面反 映 建筑 物 的热 惰 可 以 ００作为 室外计 算温度来求 出供暖设计 负
科
建ｆ筑Ｊ工Ｉ程
冬季供暖系统负荷计算用的室外综合计算温度
刘 秀 华 王 永 隧
（１、大庆市第三建筑工程有限公 司，黑龙 江 大庆 １６３００００ ２、黑龙江广大建安公 司）
摘 要 ：确定合理的室外计算温度 ，是冬季供 暖系统 负荷计算 中的一 个关键 问题 ，也是长期 以来未能得到合理 解决的问题之一。各 国在 编制有 ∈观范和 法规时 ，对室外计 算温度 了有专 门条文，并不 断采纳新的研 究成果，及 时修改有关 内容 ，并使之便合理。
构 的热特性。ＪＧＪ２４—８６《民用建筑热工设计规程 量 Ｑｍａｘ供暖时室温 Ｏａ（ｔ）低 于设计温度 ０ｒ的 （ ２）的 标 准偏 差 。
（试行 ）》规定 ，围护结构的冬季室外计算 温度应 时间所 占供暖季时间的百分比，或称为室温不
根据围护结构热惰性指标 Ｄ来确定 ，Ｄ值越小 ， 保证率 见（图 １）。反之 ，当给定一定概率信度
同的两个概念 。由于建筑物的热特性 ，外温经衰 温 ０（ｔ）低于给定值 ０ｏ的时间相同。
ｔｃ的方 差
减 、时间延迟才进入室内 ，造成室温的变化 。因 此合理 的设计依据是室温不保证率 ，而不是外
Ｏｏ＝Ｏｒ－Ａ０ｈ，ｍａｘ
（６）
因此 ，房间 自然室温 ｏ（ｔ）低于 ０Ｏ的时间的
刮㈡
炉等设备偏大；另一方面 由于设 备常处于低负 的概率分布 ，从而求得室外综合计算温度 。前者
、
曩嚯ｌ嘲
ｆ
荷运行状态 ，效 率很低 。反之 ，如果选取 暖和 日 充分考虑室外气象的随机性 与建筑物热特性的
图 １
子 的气象条件去设计供暖系统 ，可能满足不 了 综合作用 ，是根据室温不保证率 的概率分布求
坷＋ ·ｃ － １．ｆ 一岛） （７）
设计要求的室温 。多年来 ，不少学 者曾对室外计 得 的。以它为依据 ，用稳态ຫໍສະໝຸດ Baidu热法计算 供暖负
因此 ，将 ０Ｏ称作在一定概率信度和一定室
算温度的合理选取进行过研究 。近年来 由 ｆ节 荷 ，就能达到设计要求 的室温不保证率及其概 温不保证率下的供暖系统负荷计算用的室外综
ＧＢＪ１９—８７不保证率来确定室外计算温度 ，这种
ｏ（ｔ）＝Ｏｄ（ｔ）＋０ｓ（ｔ）
（３）
房 间进 行 供 暖 ，就 是 向房 间 提供 热 量 ，使 确
）＝ 因此 ｔＣ可 改 为
（９）
作法 以实际 ３０年的气象数据为基础 ，进行概 率 定室温 Ｏｄ（ｔ）提高 。当供暖系统向室内投入 的热 统计 ，得到 日平均不保证时间为五天的温度值 ， 量为 Ｑ时 ，按稳 态传热计 算 ，室温将升 高的 幅
ｔＣ 的期 望
间随 机 变 化着 ，且 相 互 之 间 存 在相 关 关系 。因此 很难用统计的方法确定多因素的不保证率下 的
¨ ～艺ｉ ☆：
（５）
一
Ｉ
室外计算温度 。
于是 ，即使供暖系统投入最大负荷 ，房间温
式 中，Ｆ（ｘ）为标准 正态分布 函数 ，Ⅱ（ｏ（ｔ））
ｂ．夕 温不保证率与室温不保证率是本质不 度 仍低于室 温设计值 ｏｒ的时 间与房 间 自然室 为 自然室温 ０（ｔ）的标准偏差。
性
ｒ
荷 Ｑｍａｘ。
一 ３Ｏ６一
式 中， 和 ｎ 分别表示第 ｉ个外 围护体 的 随机过程 ，ｔｃ是 随机 变量 ，其概率分布与 ＯＯ和
种作法虽然考虑 了外温的随机 波动特征 ，比直 传热系数及传热 面积 ，Ｐ和 ｃｐ分别 为空气的密 ［ｔｌ，ｔ２１有关 。以北京地 区为例 ，冬季室外气温和 接采用最不利外温加权值前进 了一大步 ，但是 度和定 压 比热 ，ｎ和 ｖ分别为房 间的换气次数 太阳辐射可看成正态过程 ，于是 自然室温 ｅ（ｔ）
未能得到合理解决 的问题之一。众所周知 ，室外 率意义上去理解室温不保证率。
，
｝ 气象时刻变化着 ，如果选取最不利的气象 条件
本文试 图采用随机分析 的方法 ，根据 随机
（最冷天）去设计供暖 系统，那么 ，一方面 由于设 气象模 型和状态空间建筑模 型，直接求解 自然
备负荷计算 偏大，造成散热器 、供回水管道及锅 室外温 随机过程 ，得到冬季供暖期 的自然室温
能的要求 ，这个问题更受到人们 的重视 ，同是 由 率信度 。
合计算温度 。同于它是由房 间的自然室温的不
于建筑热过程理论的发展 ，对它也进一步提供
２室外综 合计算温度求解过程
保证率及概率信度决定的 ，因此 ，它与房间围护
了科学依据 。各 国在编制有关规范和法规时 ，对
供暖期 的室温 （ｔ）可看成 自然 室温 ｏ（ｔ） 结构 的热特性 、外温和太 阳辐射的随机性及室
岛一臼（
－
１＾
（１ｏ）
作度为不室保外证计五算天温相度当。于以北外京温地不＿区保《为证＜，例 率，为日平５／均１２６温＝ 度 Ａ０ｈ为
：～ 一一￡ … 一 ：
（４）
它也是 以 ＯＯ作为供暖 系统室 外综合计算 温度时 ，室温的不保证率。由于 自然室温 ０（ｔ）是
４％，这 时北京地 区的室外计算 温度 为一９ 。这