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暖通空调设计用室外计算参数研究

建筑科学 2023年第4期39卷 227-240页

作者：安晶晶徐稳龙潘云钢燕达北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 中国建筑设计研究院有限公司清华大学建筑学院建筑节能研究中心北京100084

暖通空调设计用室外计算参数与建筑供暖空调设计负荷密切相关,长期持续且深入地开展室外计算参数的研究,是暖通空调及建筑节能领域一项重要的基础性研究工作。近年来,室外气象条件变化显著,且随着暖通空调行业的不断发展,工程应用对室... 详细信息

暖通空调设计用室外计算参数与建筑供暖空调设计负荷密切相关,长期持续且深入地开展室外计算参数的研究,是暖通空调及建筑节能领域一项重要的基础性研究工作。近年来,室外气象条件变化显著,且随着暖通空调行业的不断发展,工程应用对室外计算参数研究提出了许多新的需求,同时气象领域技术发展迅速,原始气象数据条件不断丰富,对暖通空调设计用室外计算参数研究带来了新的发展与挑战。本文首先针对室外计算参数对建筑热过程的影响分析,对室内不保证率和室外不保证率、室外计算参数和典型气象年的关联与差异展开讨论。并基于对当前国内外该领域的已有研究成果的综述,对现有室外计算参数的研究新进展和未来研究方向进行总结,同时对我国开展室外计算参数研究提出一些讨论,供国内外同行学者参考。

关键词：暖通空调系统设计室外计算参数气候变化基础参数

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空调设计室外计算参数适用性分析与改进

建筑科学 2023年第2期39卷 74-79,96页

作者：杨琪陈友明方政诚魏捷湖南大学土木工程学院长沙410082

空调设计室外计算参数是计算空调系统设计负荷的基础。本文采用我国现行规范中的方法构造多种不保证水平下设计日,选取广州、长沙、北京作为3个气候区代表城市,利用多年历史逐时气象观测数据和冷负荷计算模型分析我国节能建筑房间不同... 详细信息

空调设计室外计算参数是计算空调系统设计负荷的基础。本文采用我国现行规范中的方法构造多种不保证水平下设计日,选取广州、长沙、北京作为3个气候区代表城市,利用多年历史逐时气象观测数据和冷负荷计算模型分析我国节能建筑房间不同不保证水平下夏季设计日峰值负荷与相应的室内热环境不保证水平下设计负荷之间的负荷差异率。分析结果表明,依据我国现行规范构造的夏季空调设计日不能准确表征节能建筑所有单面外墙特征参数组合房间的近极端设计气象条件;随着不保证水平的增长,计算负荷差异率逐渐增加,且绝大多数节能建筑单面外墙房间用现行规范确定的设计日计算的设计冷负荷是过保证的,尤其是寒冷地区节能建筑房间;用ASHRAE模型计算设计日逐时太阳辐射照度对设计日气象参数进行改进,改进后大部分房间不保证50 h夏季设计日负荷差异率有所减小。

关键词：节能建筑空调设计室外计算参数室内热环境不保证水平负荷差异率 ASHRAE太阳辐射模型

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蒸发冷却空调室外计算参数生成方法研究

制冷学报 2023年

作者：杨怡黄翔褚俊杰李红莲杨柳西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安建筑科技大学建筑学院西安工程大学城市规划与市政工程学院

本文介绍了现行规范中夏季室外计算参数和设计日的确定方法，并在我国现行规范方法的基础上，根据蒸发冷却技术适应区，选取4个典型城市，形成了以湿球温度为主、干球温度为辅的蒸发冷却空调室外计算参数。提出一种新的设计日确定方法... 详细信息

本文介绍了现行规范中夏季室外计算参数和设计日的确定方法，并在我国现行规范方法的基础上，根据蒸发冷却技术适应区，选取4个典型城市，形成了以湿球温度为主、干球温度为辅的蒸发冷却空调室外计算参数。提出一种新的设计日确定方法，以台站历史长期观测数据为基准，提取典型城市夏季室外气候日变化特征和趋势，利用逐时系数法获得夏季设计日的数据。结果表明：新方法得到的室外计算干湿球温差降低，蒸发冷却潜力下降，按照现行规范中的方法指导设计会造成设计不足；现行规范中的设计日不能准确反映各地区夏季室外气候的变化趋势，本研究提出的逐时系数法得到的设计日数据更符合典型城市的实测数据。

关键词：蒸发冷却室外计算参数设计日逐时系数法

供暖空调负荷用逐时室外计算参数的生成方法研究

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建筑科学 2022年第6期38卷 16-23页

作者：吴霞田喆田成志王园园侯昕扬天津大学天津300350

当前,暖通空调系统的精细化设计对室外逐时计算参数的准确性有了更高要求。本研究基于大数据基本理论,运用K-Means聚类方法,从实际气象数据中提取冬、夏季气象参数的典型逐时变化特征,在此基础上借助设计参数构造得到反映室外近极端气... 详细信息

当前,暖通空调系统的精细化设计对室外逐时计算参数的准确性有了更高要求。本研究基于大数据基本理论,运用K-Means聚类方法,从实际气象数据中提取冬、夏季气象参数的典型逐时变化特征,在此基础上借助设计参数构造得到反映室外近极端气象发生特点的供暖空调负荷计算用逐时室外计算参数。以我国4个建筑热工分区的典型城市为例,分别对本研究方法和现行方法的参数进行对比分析。结果表明:基于本研究方法生成得到的逐时室外计算参数能够更好表征室外近极端气象的日变化规律。

关键词：供暖空调室外计算参数逐时变化特征近极端气象

被动式太阳能采暖建筑设计室外计算参数的确定方法研究

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建筑科学 2022年第6期38卷 44-51页

作者：刘衍张存德杨柳侯立强张率西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑学院西安710055

被动式太阳能采暖建筑设计需要充分利用室外气候条件,使建筑具有一定的采暖功能,表征室外气候条件的室外计算参数尤为重要,该参数确定的准确性决定了被动式太阳能采暖设计结果的合理性,但目前该室外计算参数未能与被动式太阳能采暖设计... 详细信息

被动式太阳能采暖建筑设计需要充分利用室外气候条件,使建筑具有一定的采暖功能,表征室外气候条件的室外计算参数尤为重要,该参数确定的准确性决定了被动式太阳能采暖设计结果的合理性,但目前该室外计算参数未能与被动式太阳能采暖设计紧密结合,存在“一数多用”,甚至“无数可用”的情况。此外,考虑到被动式太阳能采暖效果受气候要素影响,温度过低或太阳辐射较少亦无法仅使用被动式太阳能采暖设计满足采暖需求。所以需结合当地室外气候条件和建筑室内热环境需求,确定被动式太阳能采暖对应的时段(即被动式太阳能采暖设计的计算时段),力图通过合理的被动式设计满足该时段内的采暖需求,“降低供热负荷、缩短供热时间”。本文将带有南向封闭阳台的城镇住宅作为研究对象,以构建被动式太阳能采暖建筑设计室外计算参数确定方法为目标,考虑室外气候条件和室内热环境需求的共同影响,针对不同建筑设计阶段对室外计算参数不同的使用需求,提出了被动式太阳能采暖设计的计算时段和相应室外计算参数的确定方法,得到了严寒、寒冷地区5个典型城市的被动式太阳能采暖设计的计算时段及室外计算参数。本研究可为城镇住宅被动式太阳能采暖建筑设计的发展提供支撑。

关键词：城镇住宅被动式太阳能采暖建筑室外计算参数

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围护结构保温设计室外计算参数研究

建筑科学 2022年第12期38卷 167-174页

作者：刘衍郭向斐杨柳董宏高庆龙袁闪闪西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055 西安建筑科技大学建筑学院陕西西安710055 中国建筑科学研究院有限公司北京100013 中国建筑西南设计研究院有限公司成都610000

室外计算参数作为连接室外气候和围护结构热工设计的重要桥梁,其覆盖区域的广度与统计时段的时效性将对围护结构保温设计起到至关重要的作用。本文以GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》围护结构保温设计室外计算参数为研究对象,梳... 详细信息

室外计算参数作为连接室外气候和围护结构热工设计的重要桥梁,其覆盖区域的广度与统计时段的时效性将对围护结构保温设计起到至关重要的作用。本文以GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》围护结构保温设计室外计算参数为研究对象,梳理其统计计算方法,分析其在统计年限更新前后的变化趋势和分布规律,获得了室外参数变异对围护结构保温设计最小热阻值的影响规律,为GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》中室外计算参数的更新提供基础支撑。

关键词：围护结构保温设计建筑热工设计室外计算参数

暖通空调设计室外计算参数的更新及其影响研究

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暖通空调设计室外计算参数的更新及其影响研究

作者：李文涛西安建筑科技大学

学位级别：硕士

建筑与当地气候相适应是建筑设计中应当遵循的基本原则,而暖通空调设计室外计算参数是室外气候和建筑暖通空调系统设计的桥梁,对暖通空调负荷计算具有非常重要的作用。现如今全球气象变化趋势增强,室外气象条件的变化必然会引起暖通空... 详细信息

建筑与当地气候相适应是建筑设计中应当遵循的基本原则,而暖通空调设计室外计算参数是室外气候和建筑暖通空调系统设计的桥梁,对暖通空调负荷计算具有非常重要的作用。现如今全球气象变化趋势增强,室外气象条件的变化必然会引起暖通空调设计室外计算参数的相应变化,相关室外计算参数的统计时长更新是一项必要且必须的工作。与此同时,暖通空调设计室外计算参数的更新并不仅仅是统计时长更新导致的参数数值变化,我国的暖通空调设计室外计算参数确定方法制定至今己有30余年,在确定方法上未曾有本质的变化。在此背景下,有必要探究统计时长和确定方法更新后的室外计算参数对暖通空调设计所带来的影响。暖通空调设计室外计算参数是进行暖通空调系统设计的基础。本文以暖通空调设计室外计算参数基础气象数据更新及确定方法两方面出发,并对更新后的影响进行探究,主要完成了以下几项内容:（1）国内外暖通空调规范手册中室外计算参数的梳理对我国暖通空调行业国家设计规范中的室外计算参数进行梳理分析;对美国、英国等国家规范手册中的暖通空调设计室外计算参数进行了梳理,并与我国相关室外计算参数进行对比,比较得到国内外暖通空调室外计算参数在不保证率、统计时长等方面的异同。（2）暖通空调室外计算参数统计时长的更新及其影响研究针对我国现行暖通空调标准规范中基础气象参数较为老旧,且台站数量较少的现状,在基础气象数据更新条件下,依据课题组提供的我国1019个台站1988-2017年（至少10年）的室外气象实测数据,采用现行GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中室外计算参数统计生成方法生成更新后参数,并与现行规范中室外计算参数进行比较,分析统计时长更新前后对暖通空调室外计算参数和负荷计算带来的影响。（3）暖通空调室外计算参数统计生成方法的更新影响研究针对我国现行暖通空调标准规范中室外计算参数不保证率单一,精细化程度不足的现状,依据中国建筑节能设计基础数据共享平台提供的基于我国一千多个台站1988-2017年（至少10年）的室外气象实测数据所生成的多不保证率及多参数组合的室外计算参数与冬夏季典型设计气象日参数,在5个气候区各选取1个主要城市,利用暖通空调负荷计算及建筑能耗模拟,采用典型建筑进行计算分析,以此获得室外计算参数统计生成方法更新与拓展后（相较于现行规范手册中的方法）对暖通空调系统工程设计的影响。综上所述,暖通空调设计室外计算参数作为暖通空调设备系统设计选型时基础且必要的参数数据,在建筑运行能耗快速增长的今天,我国相关参数的统计时长和统计方法仍较为老旧,这就会影响到最终设备负荷计算和设备系统选型。在“碳中和”的大背景下,暖通空调行业对室外计算参数的精细化和准确程度的要求不断提高,本文对相关室外计算参数的更新进行深入研究,可以为相关室外计算参数在规范手册中的更新和工程设计中的应用提供参考。

关键词：暖通空调室外计算参数数据更新统计生成方法更新影响

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蓄水屋面热工设计室外计算参数研究

蓄水屋面热工设计室外计算参数研究

作者：李航西安建筑科技大学

学位级别：硕士

我国作为现今全球最具代表性的发展中国家之一,在经济飞速增长的同时,建筑能耗也相应的在持续增长,不但建筑能源消耗总量高,且从单位建筑面积能耗强度来看也是长期居高不下,在这种情况下,被动式建筑设计策略应运而生。在《民用建筑热工... 详细信息

我国作为现今全球最具代表性的发展中国家之一,在经济飞速增长的同时,建筑能耗也相应的在持续增长,不但建筑能源消耗总量高,且从单位建筑面积能耗强度来看也是长期居高不下,在这种情况下,被动式建筑设计策略应运而生。在《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-2016）和《屋面工程技术规范》（GB 50345-2012）中均提出可采用蓄水屋面的被动式设计手段对建筑进行夏季隔热降温设计,以不额外消耗能源的途径来改善建筑室内热环境。而要想通过蓄水屋面热工设计取得良好的隔热降温效果也就自然离不开与之相匹配的蓄水屋面热工设计室外计算参数,包括有蓄水屋面适用期,蓄水屋面设计室外计算温度、室外计算太阳辐射、室外计算相对湿度以及室外计算风速等。但现如今的相关工程设计过程中蓄水屋面热工设计室外计算参数存在着“无数可用”和“一数多用”的困境,使得蓄水屋面热工设计误差大,效果也差强人意,因此亟需提出符合各地区真实气候条件且可用于蓄水屋面设计的室外计算参数。考虑到“蓄水屋面热工设计室外计算参数缺失”的现状,本研究会从对蓄水屋面起主要影响作用的室外气候要素角度出发,将带有浅色漂浮物的蓄水屋面公共建筑作为研究对象,综合考虑室外真实气候条件和建筑室内热环境需求,结合室外实测气象数据,提出不同建筑设计阶段下的蓄水屋面适用期及其相应室外计算参数的确定方法及具体参数值。主要研究内容如下:（1）厘清蓄水屋面的设计流程、降温原理及其作用方式,明确对蓄水屋面设计起着主要影响作用气象要素,即温度、太阳辐射、相对湿度和风速。提出蓄水屋面适用期概念,阐述了在充分考虑室外气候条件下一年中通过蓄水屋面设计手段就能营造出舒适室内热环境的时间段,以合理的被动式设计促使建筑室内外两者间达到平衡,更为后续室外计算参数的确定奠定基础。（2）分别从室外气候条件和人体对建筑室内热环境基本需求的角度确定了蓄水屋面适用期判定条件,依据提出的适用期判定条件确定了蓄水屋面适用期,针对不同建筑设计阶段（前期潜力分析阶段与建筑方案设计阶段）下对室外计算参数的差异化需求,提出了不同的蓄水屋面设计室外计算参数确定方法,并凭借该方法得到了5个典型城市的蓄水屋面设计室外计算参数值。最后对比了不同判定条件下所得蓄水屋面设计室外计算参数之间的差异。（3）梳理并总结蓄水屋面热工设计方法,结合案例,在蓄水屋面的热工设计过程中对所得的蓄水屋面设计室外计算参数进行应用,分别给出了蓄水屋面内表面最高温度和基于建筑得热量考虑的蓄水屋面最小水深计算方法,得到了不同地区蓄水屋面建议最小水深值,最后形成蓄水屋面建议最小水深——蓄水面积关系图供建筑师参考。结合所得最小水深进行蓄水屋面设计,并采用相关评价指标验证了设计前后的降温效果。

关键词：蓄水屋面适用期室外计算参数确定方法

围护结构热工设计室外计算参数的更新及其影响研究

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围护结构热工设计室外计算参数的更新及其影响研究

作者：郭向斐西安建筑科技大学

学位级别：硕士

合理的建筑热工设计室外计算参数是提高建筑能效和降低建筑能耗的重要途经。我国“民用建筑热工设计系列规范”经历了JGJ 24-86《民用建筑热工设计规程》、GB 50176-93《民用建筑热工设计规范》和GB 50176-2016《民用建筑热工设计规范... 详细信息

合理的建筑热工设计室外计算参数是提高建筑能效和降低建筑能耗的重要途经。我国“民用建筑热工设计系列规范”经历了JGJ 24-86《民用建筑热工设计规程》、GB 50176-93《民用建筑热工设计规范》和GB 50176-2016《民用建筑热工设计规范》三个阶段。围护结构保温、隔热和防潮设计是建筑热工设计的主要研究内容,根据围护结构传热和传湿基本原理以及室外气象参数,规范对围护结构的热阻等参数用计算公式加以规定。因此在设计和计算方法不变的前提下,室外气象参数的准确性影响围护结构热工设计的精确度。室外气象参数作为连接室外气候和围护结构热工设计的重要桥梁,其统计精度的准确性、覆盖区域的广度、统计时段的时效以及统计频次的精细化对围护结构保温、隔热和防潮设计起到至关重要的作用。纵观我国民用建筑热工设计系列规范几十年来的修编、更新和演变,建筑热工设计参数发生变化的同时,室外计算参数也随之发生变化。JGJ 24-86《民用建筑热工设计规程》中室外计算参数统计年限为1951-1970年,GB 50176-93《民用建筑热工设计规范》中室外计算参数统计年限为1951-1980年,即使现行热工规范,其中最新的时长也只统计到2004年,距今已近二十年。近百年来,全球气候发生了显著变化,各类自然灾害频发、极端气候现象活跃,严重影响人类的生产生活,建筑作为人类主要活动场所,其在建造完成后围护结构的耐候性基本确定,但是随着时间的推移和气候的变化,建筑能否在较长时间跨度上满足热工设计基本要求,需要进一步研究。中国气候变化与全世界气候变化趋势具有高度一致性,各类研究表明中国近百年来平均气温增加幅度较为明显,因此用相对滞后的气象参数来进行热工计算势必会导致结果的偏差。室外计算参数的覆盖区域的广度与统计时段的时效性将对围护结构热工设计起到至关重要的作用。本文在梳理上述民用建筑热工设计系列规范的基础上,调研规范制定背景和主要制定目标,并结合目前的研究背景及已有研究现状,以GB50176-2016《民用建筑热工设计规范》围护结构热工设计室外计算参数为研究对象,梳理其统计计算方法,分析其在统计年限更新前后的变化趋势和分布规律,获得了室外参数更新对围护结构保温设计热阻最小值的影响规律、隔热设计典型日的改变、隔热设计室外逐时温湿度的变化和防潮设计室外计算参数的变化,为《民用建筑热工设计规范》中室外计算参数的更新提供基础支撑,主要研究内容如下:（1）对比现行规范中室外计算参数统计时段（1995-2004年）与更新后（2008-2017年）围护结构保温设计室外计算参数的变化情况,梳理其统计计算方法,分析其在统计年限更新前后的变化趋势和分布规律,获得了室外参数改变对围护结构保温设计热阻最小值的影响。（2）对比室外计算参数统计时段更新后,围护结构隔热设计室外计算参数在变化前后隔热设计典型日的迁移、典型日室外逐时温度和室外逐时太阳辐射的变化情况。利用Kvalue软件对比室外计算参数更新前后对隔热设计的影响。（3）利用更新后的围护结构防潮设计室外计算参数,参照现行规范,对比更新前后建筑围护结构防潮设计室外计算参数的变化幅度和趋势,探究室外计算参数更新前后对围护结构表面结露和内部冷凝的影响。

关键词：围护结构建筑热工设计室外计算参数