当前课程知识点：建筑室内热环境模拟及应用 > 第二章 建筑热过程与负荷计算 > 02-06-室外气象参数的取值方法 > Video
通过前面的介绍我们可以了解到
室外气象参数对室内热环境
有着非常显著的影响
那本小节我们将针对
室外气象参数的取值方法
进行详细的介绍
根据中国气象局发布的
华北地区气侯变化评估报告显示
近50年以来
华北区域的年平均分布
呈现非常明显的上升趋势
其中升温幅度达到
每10年增加0.44度
而2007年
发布的IPCC报告显示
全球的平均升温率
也仅为每10年增加0.07度
由此可以发现
华北区域的升温速率
已经显著高于全球的平均水平
另一方面
从年平均温度逐年变化上来看
该地区的升温趋势
主要是从20世纪70年代开始的
如果分别统计逐年不同季节的
平均温度的变化趋势
从图中可以看到
无论是哪个季节都呈现了
非常显著的波动升温的这种趋势
通过前面的介绍
我们可以看到近三十年来
全球变暖和气侯变化的事实
是非常显著的
下面我们就想请
北京市气象局的马津京主任
为大家介绍一下
气侯变化的应对与挑战
我今天讲的题目呢
是适应气侯变化开展建筑节能
首先讲一下概念
什么是天气
什么是气侯
天气指的是一天中
我们所面对的风雨雷电
这种天气现象我们管它叫天气
而气侯呢
指的是长时间尺度的
通常是月季年
这么一个天气的
一个平均状况叫气侯
而气侯变化
那是更长时候尺度的
通常是几十年上百年上千年的
一个平均气侯状况的一个变化
近几十年来气侯变化
成为国际上的一个热点问题
政府间气侯变化专门委员
IPCC已经发布了
五期的气侯变化评估报告
他们所用的资料
采自这种冰心 树木年轮
等等这些代用资料
通过这些资料的分析
可以看到近百年来
全球气侯变化已经产生了
非常明显的一个变化趋势
气温升高 海平面上升
并且气侯变化对农业水资源
人体健康等方方面面
已经产生了非常明显的影响
通过未来多种气侯情景的
一个预估模式
我们可以看到未来百年全球气侯
仍将持续这种变化的一个趋势
对我们国家来说
受全球气侯变化的影响
近百年来我国气温呈现
一个非常明显的一个增温趋势
尤其是近五十年
升温趋势非常明显
达到全球陆地
平均水平的一个状况
而从四季变化来说
冬季是升温趋势
最明显的一个季节
其次是春季 秋季
而夏季呢是增温趋势
最弱的这么一个季节
从全球从中国的
一个空间尺度来说
华北地区是升温趋势
最明显的一个地区
包括内蒙 新疆 西藏
这些都是一个增温的一个区域
而南方像云南 贵州
等局部地区受气溶胶的影响
存在一个弱的
一个降温的一个趋势
像其他的一些变化趋势
包括最高气温最低气温
都是呈现一个明显的增高
尤其是最低气温
升温趋势非常显著
还有我们的风速
是呈下降的一个趋势
海平面是呈一个上升的趋势
在空间尺度来说
降水多呈现这种南涝北旱的趋势
非常明显
像风速 日照时数
都是呈这种下降的一个趋势的
对北京地区来说近五十年来
我们的气温呈升温的一个趋势
年降水量呈现下降的趋势
但是受城市化
以及气侯变化的影响
北京地区的降水呢
又多呈现出一种局地性短历时
还有强度增大的这么一个特点
像其他的一个高危险天气
像大风沙尘都是呈
这个下降的这么一个趋势
像最高气温
高温日数都是呈增加的
低温 最低气温上升非常明显
已经超过了最高气温的
一个升温的一个幅度
低温日数呈这个下降的趋势
另外像北京这种特大城市
除了气侯变化的影响
我们这个城市热岛效应
也是非常的明显
北京地区的热岛效应
近几十年来已经呈现了
一种成片状增大的
这么一个趋势
对于这个建筑设计来说
因为建筑能耗
占社会终端总能耗的30%
而且50%的这种建筑能耗
与气象条件非常相关
因此气侯变化对于建筑能耗
也会产生非常明显的影响
我们来看一下
这个是全中国不同地区
我们选取的代表城市
以三十年为一个平均态
计算它的冬季和夏季的
空调室外计算干球温度的
一个变化趋势
可以看到
这种增温趋势是非常明显的
如果我们考虑这种设计的负荷
气侯变化可以对这种采暖能耗
能够降低3%到5%
另外这种采暖影响
是大于这种制冷影响
因此它的这个采暖能耗这种降低
有利于我们的建筑的节能
这是对北京地区来说
30年一个平均态
我们计算的结果
可以看到这个采暖室外计算温度
冬季空调室外计算温度
夏季这个室外计算温度等等
包括相对湿度都是产生了
非常明显的一个影响
在空间尺度上
以及在这种逐时的
这种时间尺度上
都会产生非常明显的一个影响
计算到我们的这种供暖的
就是能源消耗的这个标煤
其实也可以看到
就是说供暖能耗
存在一个明显的
一个下降趋势
而这种空调的这个制冷能耗
存在一个弱的
一个增加的一个趋势
这样就产生几个问题
现在我们的气象这个数据呢
一个是站点越来越密集
像全国有两千零四百
多个气象站点
而且我们近几十年来
已经采用这种自动气象站
数据的这种精度也更加精细
我们现在呢就是有
逐分钟的这种气象资料
因此我们对这种气象参数
可以采取更经济化的一个评估
还有我们在考虑建筑节能方面
也要考虑未来气侯的
趋势的一个变化
因此呢我们开展建筑节能
也要考虑就是我们的资料
越来越精细
以及考虑未来气侯变化的
那么一个趋势来修订
我们的建筑设计的气象参数
还有对于我们这种特大城市
以及不同地区来说
目前我们的这种设计参数
只是针对一两个站
来确定一个城市
这样对我们精细化的要求
还是不够的
因此采用最新的
精度更高的气象资料参数
来修订建筑设计气象参数
显得尤为必要
而且我们应该开展
更精细化的建筑设计气象参数的
一个方法研究
为了定量分析气侯变化
对于我们设计建筑能耗的影响
我们可以在DeST中
建立一栋典型办公建筑模型
来模拟逐年能耗的变化
该办公楼是一栋位于北京的
五层中型办公楼
四个朝向的窗墙比都设置为0.4
而外墙采用的是钢筋混凝土
加EPS保温板的重型墙
而外窗采用的是双层玻璃窗
其具体的围护结构性能参数
以及建筑内室内人员灯光的作息
都参照公共建筑节能设计标准
来进行设定
从计算结果可以看到
从1980年到2010年
北京的供冷季平均气温
升高了1点17度
从而导致供冷季的能耗
上升了5%
同时供暖季平均气温
也上升了1.35度
从而导致供暖季的能耗
下降了6.1%
由此可见
气侯变化对建筑能耗的影响
是较为显著的
从前面的分析中可以看到
室外气象参数
对建筑热环境影响很大
因此在能耗模拟之中
如何对室外气象参数进行取值
将对计算结果和工程运用
都有非常重要的影响
然而由于气象参数
具有非常显著的随机性
因而根据各年的气象参数
来计算建筑物的传热量
其结果往往具有
非常大的这种差别
因此需要从多年的气象参数中
挑选和生成出来
具有代表性的全年逐时气象参数
那构成典型气象年的基本方法是
首先根据一定的基准
挑选出来平均月或者叫做标准月
以组成典型气象年
根据建筑节能设计标准的需求
典型气象年的挑选
因以30年的统计为周期
在近10年中进行挑选
也就是说
若以1981年到2010年
这30年作为统计基准
应从2001年到2010年中
逐月挑选平均月
而挑选得到的平均月
可能来自于不同的年份
可能是2004年的1月份
和2003年的2月份
因此典型气象年并非是一个
在时间上连续的实际气象年
而是由若干个平均月所构成的
一个虚拟的典型气象年
那在挑选平均月的时候
需要确定所挑选的参数
和各个参数的权重
考虑到原数据的条件
建筑物能耗模拟的现状
和各气侯要素的相关性
和对能耗模拟的影响
等多方面的因素
我们确定了包括日平均温度
日平均水气压 日总辐射等
七个挑选参数
在各个参数之中
太阳辐射可以说是最基本的要素
温度湿度都受到太阳辐射的影响
而且也极大的
影响了建筑物的能耗
因此日总辐射数据
是最重要的挑选因素
一般而言
权重占到将近二分之一
在挑选参数及其权重之后
平均月可以根据如图所示的步骤
逐步进行挑选
其基本思路是
首先统计出30年的每个月
各挑选参数的累年平均值
然后求得近10年
各月与累年均值的标准化差值
对于某一个月
这10年中各项参数加权后的
最接近于累年平均值的
那一年的月份
就会被挑选出来
作为该月的平均月
由此分别挑选
1月到12月这种平均月
从而最终构成当地的典型气象年
对比典型年的计算结果
和多年计算结果的平均值
可以发现根据典型年计算
得到的建筑冷热负荷
可以比较好的表征
多年模拟结果的平均值
以图中所示
北京典型年计算结果
和多年计算结果的平均值所对比
其中冷热负荷的偏差
都在10%以内
同时对比典型年
所计算得到的峰值符合
和逐年计算结果
所得到的峰值负荷
可以看到对于北京地区
典型建筑而言
典型年的结果
较为接近多年的最大负荷
可以看到在30年的计算结果中
与负荷第四大的
那一年的结果大致相当
此外对于不同的模拟目的
有不同的侧重点
因此对于气象参数的要求
也有所不同
因此可以构建不同的典型年
以满足不同的
建筑热过程模拟的需要
例如对于空调系统设计时
往往会用到温度极高年
而对于采暖系统设计时
往往会用到温度极低年
在太阳能系统设计模拟分析时
则可能使用辐射极高年
或者极低年进行分析
这样的话可以对太阳能光伏板
太阳能生活热水系统的
全年最大得热量
和最小得热量进行准确的分析
因此在实际工程中
应该根据实际的工程需求
选取合适的这种典型年进行计算
在本课程中我们对于建筑中
热过程的主要影响因素
和作用过程
进行了简要的这种介绍
同时也对热过程的计算方法
和需要注意的关键点
进行了初步的分析
此外在计算中的取值方法
也是影响计算结果的
一个重要因素
本课程的以上内容
将为后续的模拟应用和分析
打下理论基础
谢谢大家
-01-01-建筑设计与运行中存在的问题与挑战
-01-02-建筑模拟是解决上述问题的重要手段
-01-03-建筑模拟的历史与分类
-01-04-DeST的介绍与特点
-01-05-DEST的应用
--Video
-01-06-准确性问题
--Video
-01-07-建筑模拟过程中常见的几个问题
--01-07
-01-08-课程目标与安排
--Video
-01-09-录屏-DEST简介
--01-09
-01-10-录屏 DEST建模
--1-10
--1-11
-第一章 绪论--第一次作业
-02-01-建筑热环境的三大传热过程
--Video
-02-02-非透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-03-透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-04-室内空气的热平衡
-02-05-建筑热过程的动态求解方法简介
--Video
-02-06-室外气象参数的取值方法
--Video
-02-07-录屏：DeST围护结构的设定
-02-08-录屏：DeST建筑全局设定
--Video
-第二章 建筑热过程与负荷计算--第二次作业
-03-01-中国城镇住宅建筑现状
-03-02-住宅中的热点问题-1
-03-03-住宅中的热点问题-2
-03-04-住宅特点及模拟要点
-03-05-住宅模拟案例-1
-03-06-住宅模拟案例-2
-3-7-房间功能设置1
--Video
-3-8-房间功能设置2
--3-8
-3-9-房间功能设置3
--3-9
-3-10-房间功能设置4
--3-10
-第三章 住宅类建筑能耗模拟分析方法--第三次作业
-04-01-公共建筑用能现状
-04-02-公共建筑的用能特征
-04-03-公共建筑模拟中的关键点
-04-04-模拟分析的实例
-04-05-录屏：建筑参数设定（1）
-04-06-录屏：建筑参数设定（2）
-04-07-录屏：建筑参数设定（3）
-04-08-录屏：建筑参数设定（4）
-04-09-录屏-报表解读（1）
-04-10-录屏-报表解读（2）
-04-11--录屏-报表解读（3）
-04-12--录屏-报表解读（4）
-第四章 公共建筑能耗模拟分析方法--第四次作业
-5-1 环境控制方案模拟的工程背景和影响因素
-5-2-环境控制系统模拟的实际工程应用
-5-3-空气处理设备方案的影响因素
-5-4-空气处理设备的模拟分析方法
-5-5-录屏：DeST中Scheme模拟计算的操作方法
-5-6-录屏：DeST中AHU模拟计算的操作方法
-第五章 环境控制模拟分析方法--第五次作业
-06-01 冷热源与水系统的工程背景与实际意义
-06-02 冷热源与水系统的模拟设计方案
-06-03 特约采访：空调水系统常见工程问题介绍-张野
-06-04 建筑能耗系统的背景和主要内容
-06-05 建筑能耗系统模拟的基本方法
-06-06 特约采访：分项计量系统与模拟的关系-沈启
-06-07 经济性分析的基本方法
-06-08 经济性分析的实际工程应用
-06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
--06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
-06-10 录屏：冷热源与泵站分析的具体操作
-06-11 录屏：其他能耗系统模拟计算模块操作
-06-12 录屏：经济性分析模块模拟操作
-第六章 冷热源方案设计与经济性分析--第六次作业
-07-01 建筑光环境：窗和遮阳
-07-02 DeST中的遮阳计算与日影分析
-07-03 外檐的遮阳与建模技巧
-07-04 DeST中的采光模拟分析方法
-07-05 DeST软件使用的实用专题
-07-06 批处理功能介绍
-07-07 多联式空调系统VRF的主要特征
-07-08 VRF系统的设计关键点
-07-09 录屏：VRF多联式空调系统模拟计算方法
-07-10 录屏：DeST中的遮阳模拟计算方法
-07-11 录屏：DeST中的阴影和采光计算
-07-12 录屏：阳光遮挡对负荷影响的模拟分析
-07-13 录屏：遮阳板对负荷影响模拟分析
-07-14 The Interview of Sun Kaiyu from Lawrence Berkeley National Laboratory about the practical eng
--Video
-第七章 VRF系统与建筑采光模拟及批处理操作--第七次作业
-08-01 人行为对建筑能耗的影响
-08-02 人行为的定义、分类与特征
-08-03 人行为的模拟分析方法
-08-04 人行为建模与实际应用（1）
-08-05 人行为建模与实际应用（2）
-08-06 录屏：DeST软件中人行为模拟模块的计算
-08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
--08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
-第八章 人行为模拟分析方法与DeST应用案例介绍--第八次作业
