山东地区气象参数构成的实证研究

山东地区气象参数构成的实证研究

1能耗计算的类型目前，中国的供暖能量和空调能量占全国能源消费总量的27.6%。随着经济的发展和人民生活水平的提高，采暖、空调能耗还将继续增加。研究与实践证明，建筑节能技术是解决社会经济发展与能源供应不足矛盾的最有效的措施之一，建筑节能潜力巨大。采暖能耗和空调能耗的计算方法可以分为2类：一类是建立在不稳定传热理论基础上的动态模拟法，另一类是建立在稳定传热理论基础上的简易计算法。动态模拟法对各种影响因素考虑较细，得出的结果也比较精确。不过，应用动态模拟法进行能耗计算时，必须借助计算机来完成，由于程序十分庞大，通常不易掌握。简易计算法将采暖、空调的耗能量按稳定传热进行计算，而不考虑各部分围护结构的蓄热特性。这类计算法比较简单，利用度日数来计算采暖、空调能耗就属于这一类。由于节能建筑的能耗指标与采暖度日数、空调度日数之间呈近似的线性关系，，因此，采暖、空调度日数的研究是进行能耗分析的基础。2．平均月的确定山东省位于华北平原东部、黄河下游。半岛部分北邻渤海，东北和南部邻黄海。山东属暖温带半湿润季风气候，受海洋影响较大，其气候特点是春旱多风、夏热多雨、晚秋易旱、冬季干寒。全省年平均气温为11～14.5℃，一月平均气温为-5～-1℃七月平均气温为24～28℃，东部气温偏低，西南部气温偏高。东部沿海气温的年较差、日较差均较小，西部内陆的年较差、日较差均较大。全省极端最低气温-27℃，极端最高气温43.4℃。进行一年采暖、空调能耗计算时，需要用到一年的度日数。由于气象参数是随机的，因此在计算时应选取某一“标准年”的数据，应用标准年气象参数计算出的采暖、空调能耗才是有代表性的。在采暖能耗和空调能耗计算中一个关键问题是如何确定标准年的气象参数。确定标准年气象参数的做法是，根据当地气象台站最近10a的气象资料月统计值得出120个月的统计样本，从中选出能够反映气象规律的、有代表性的12个平均月，用各平均月的逐时气象数据来作动态负荷计算，并将12个平均月衔接而成。这样构成的气象资料称为标准年气象资料。影响建筑物采暖能耗和空调能耗的室外气象因素，主要有空气温度、空气湿度、太阳直射辐射量、太阳散射辐射量、云量、风向、风速等7项参数。为了减少平均月选择的工作量，文献，针对典型建筑分析了此7种气象参数与空调负荷的相关性。结果表明：在7个参数中，气温、含湿量和太阳辐射对空调负荷的影响最大，这三者与空调负荷的复相关系数均在0.7以上，故称为气象三要素。经负荷分析发现：气象三要素的平均值都接近历年平均值的年份，它们的空调负荷也接近历年平均值。这就是选择平均月气象资料的依据。用DM值选择平均月，首先按气象三要素某月平均值都接近历年该月平均值的原则，来初选平均月，即平均月气象三要素应满足：式中：XRin———10a中属于n年i月的第R项气象要素的月平均值；X軍Ri———第i月R项气象要素的10a均值；σRi———第i月R项气象要素的10a标准方差；R———分别对应空气干球温度、含湿量和太阳总辐射强度，R=1,2,3。然而，在10a中，能够满足式（1）的并非每个月都只有一个年份。因此，从热负荷的观点出发，引出了最终判定平均月的综合指标DM值。DM=（X1in-X軍1i）+K2(X2in-X軍2i）+K3(X3in-X軍3i）(2)式中：K2———含湿量对空调负荷影响的权系数，K2=ΔCLx/ΔCLt;K3———太阳辐射对空调负荷影响的权系数，K3=ΔCLs/ΔCLt。由此可见，在满足式（1）的各月中，DM值越靠近零的月份，它的气象数据就越具有代表性，应选其作平均月，。在K2、K3的定义式中，ΔCLt,ΔCLx,ΔCLs分别为室外温度、含湿量和太阳辐射强度每一单位增量所对应引起的负荷增量。式中：Aw,An,ARO———外墙（含窗）、内墙和屋顶面积，m2;Kw,KR,Kn,KRO———外墙、窗、内墙及屋顶的传热系数，W/（m2·℃）；G———单位建筑面积新风量，m3/（m2·h）;F———建筑面积，m2;M———外墙开口率；Gj———窗玻璃的透过日射得热率；Vs———日射累积值垂直墙面对水平面的折减系数。式中：Je,Js,Jw,Jn,Jh———东，南，西，北各垂直墙面及水平面太阳总辐射强度，。3山东采暖空调粒度数度日的定义是每日的平均温度与规定的基准温度的离值（℃·d）。因此，某一天的度日数，就是该天的日平均温度与基准温度的差值。采用当地标准年的气象数据，冬季以18℃为基准的采暖度日数HDD18、夏季以26℃为基准的空调度日数CDD26可分别应用公式（6）、（7）计算。式中，ti为标准年第i天的日平均温度。计算中，当（18-ti）或（ti-26）为负值时，取（18-ti）=0或（ti-26）=0。表1列出了山东省主要城市采暖度日数、空调度日数。从上述研究结果可以看出，山东采暖空调度日数有下列分布特征。济南北靠黄河，南依泰山，处于凹处，城市热岛效应显著，历来就被喻为“四大火炉”之一。因此其空调度日数高达170（℃·d）,为全省之最，济南冬季采暖期为101d，采暖度日数为1757（℃·d）。鲁北地区采暖期为110～120d，采暖度日数为1700～2300（℃·d），空调度日数为160～170（℃·d）。从气候上来看，德州是个非常特殊的地区。山东省极端最低温度、极端最高温度均出现在德州地区，分别为-27℃和43.4℃。全省采暖期室外平均温度最低的地区是滨州，为-1.3℃。鲁中地区采暖期为111～115d，采暖度日数为2050～2150（℃·d），空调度日数为60～70（℃·d）。鲁南地区采暖期为100～110d，采暖度日数为1650～1950（℃·d），空调度日数为60～75（℃·d）。胶东半岛采暖期为110～130d，全省以威海最高，为127d，采暖度日数为1800～2350（℃·d），胶东半岛属海洋性气候，因此，夏天比较凉爽，所以，该地区空调度日数普遍偏小，该地区空调度日数为50～60（℃·d）。4空调粒度分布(1)山东属于寒冷地区，冬季采暖期为101～127d，采暖度日数为1757～2337（℃·d），采暖期室外平均温度为-1.3～0.9℃。(2)山东地区夏季酷热多雨，内陆地区空调度日数为60～170（℃·d），以济南地区最高，为170（℃·d）。胶东半岛属海洋性气候，夏季气候宜人，空