本文選題：建筑能耗 + 氣象數(shù)據(jù)�。� 參考：《西安建筑科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：氣象參數(shù)對(duì)指導(dǎo)地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及能耗模擬評(píng)估起著基礎(chǔ)、直接的作用,建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵為室外氣候條件,室外氣候條件的確定依賴于長(zhǎng)期的氣象數(shù)據(jù)記錄和科學(xué)的氣象參數(shù)處理方法。我國(guó)自建國(guó)以來(lái),氣象數(shù)據(jù)的記錄存在著不完善、不全面的狀況,尤其是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的二十年,對(duì)氣候變化規(guī)律已經(jīng)產(chǎn)生了而且還將會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生影響;而目前建筑能耗用室外氣象參數(shù)的分析方法尚未形成系統(tǒng)研究,直接影響建筑能耗準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)及建筑設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用。建立合理的室外氣象參數(shù)計(jì)算模型,并確定建筑能耗模擬用典型氣象年全年8760小時(shí)的分析處理方法是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)工作。本文立足我國(guó)典型氣候區(qū)代表城市的氣象數(shù)據(jù),借用國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)有的氣象參數(shù)分析方法,以三十年為周期進(jìn)行研究,給出用于指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的量化氣象條件,建立了系統(tǒng)的、合理的、科學(xué)的適用于我國(guó)的建筑能耗模擬用典型氣象年的分析處理方法,并探討了氣候變化下逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的生成方法。本研究將為反應(yīng)出全國(guó)建筑氣候的地域性表征,建立起一套指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的量化氣象條件標(biāo)準(zhǔn)作好理論準(zhǔn)備。論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:(1)對(duì)比了建筑能耗模擬用典型年的統(tǒng)計(jì)方法。典型年的挑選方法,國(guó)際上通用的是Finkelstein-Schafer統(tǒng)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)偏差方法和主成分分析法,挑選方法的不同導(dǎo)致典型年挑選結(jié)果的不同,直接影響建筑能耗模擬的準(zhǔn)確性。對(duì)不同的典型氣象年挑選方法:美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室方法,日本筑波大學(xué)學(xué)者張晴原先生在《建筑用標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)手冊(cè)》(稱為CTYW)和清華大學(xué)與中國(guó)氣象局氣象信息中心氣象資料室合著的《中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》(稱為CSWD)中提到的典型年生成方法,及主成分法(稱為T(mén)PCY)進(jìn)行了對(duì)比,并用能耗模擬的手段進(jìn)行驗(yàn)證。論文還對(duì)典型年中涉及到的氣象參數(shù)包括一般氣象參數(shù)和太陽(yáng)輻射的逐時(shí)化方法進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理;并且從氣象參數(shù)的質(zhì)量控制、挑選典型年的計(jì)算方法,直到作為建筑能耗模擬格式的氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的全過(guò)程的處理方法進(jìn)行了系統(tǒng)地整合。(2)建筑能耗模擬用典型年中氣象參數(shù)權(quán)重因子的選擇方法。在建筑能耗模擬用典型年的挑選中,傳統(tǒng)的Finkelstein-Schafer統(tǒng)計(jì)方法對(duì)氣象參數(shù)賦予了固定的權(quán)重因子,但有關(guān)研究表明,由于地域間氣象資源不同,氣象參數(shù)權(quán)重因子的固化有待商榷。論文選取了同屬熱工分區(qū)中寒冷氣候區(qū)、但氣侯條件有著明顯差異的兩個(gè)的典型城市北京和拉薩,用權(quán)重因子固化與否的兩種方法進(jìn)行了典型年的挑選、典型氣象參數(shù)的對(duì)比以及能耗模擬手段的驗(yàn)證,進(jìn)行了典型年挑選方法的地域性適用研究。(3)針對(duì)建筑能耗模擬用氣象參數(shù)缺測(cè)時(shí)挑選典型年的處理方法。挑選典型氣象年至少需要30年以上的連續(xù)的氣象參數(shù),但由于建國(guó)以來(lái),氣象數(shù)據(jù)的觀測(cè)值不全面,特別是中小城市或縣級(jí)鎮(zhèn),缺乏長(zhǎng)期全面的歷史記錄。在建筑能耗模擬用典型年挑選時(shí),建立缺測(cè)氣象參數(shù)的處理方法是亟需解決的問(wèn)題。首先,論文基于主成分法在選取典型年中的簡(jiǎn)化性優(yōu)勢(shì),結(jié)合氣象參數(shù)之間的變量聚類,發(fā)現(xiàn)氣象參數(shù)之間存在高相關(guān)性和信息重疊,研究結(jié)果表明在與北京有相似氣候資源的區(qū)域,即使缺少太陽(yáng)輻射參數(shù)也可生成典型氣象年。其次,對(duì)于露點(diǎn)溫度缺測(cè)、漏測(cè)或者不易直接獲取的狀況,利用純水平液面和冰面飽和水汽壓及環(huán)境水汽壓的計(jì)算公式,得出露點(diǎn)溫度與已有氣象參數(shù)的關(guān)系;用相對(duì)濕度及大氣壓代替露點(diǎn)溫度選取了典型年并分析了對(duì)挑選結(jié)果的影響。(4)氣候變化下未來(lái)逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的生成方法與建筑能耗的定量化分析。氣候是影響建筑能耗的關(guān)鍵因素,過(guò)量排放的溫室氣體導(dǎo)致氣候顯著變暖,這必將對(duì)建筑能耗產(chǎn)生重要影響。如何結(jié)合未來(lái)氣候變化對(duì)建筑進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)或改造,使建筑既滿足現(xiàn)階段的要求,又能在生命周期內(nèi)經(jīng)受住未來(lái)氣候變化的考驗(yàn),降低其整個(gè)運(yùn)營(yíng)周期的能耗,已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外建筑技術(shù)科學(xué)研究中一項(xiàng)極其受到關(guān)注的工作。現(xiàn)行建筑能耗的預(yù)測(cè)分析,無(wú)論是基于度日法的穩(wěn)態(tài)計(jì)算,還是動(dòng)態(tài)模擬技術(shù),都是基于過(guò)去30年長(zhǎng)期平均氣候狀態(tài)下室外計(jì)算條件,未能反映氣候變暖對(duì)建筑能耗的影響。一方面是缺少大范圍、長(zhǎng)時(shí)間序列的氣象資料;另一方面是未能建立未來(lái)氣候變化趨勢(shì)背景下,預(yù)測(cè)建筑能耗的氣象數(shù)據(jù)文件。論文研究了國(guó)際上通用的未來(lái)氣候變化預(yù)測(cè)方法并利用氣象參數(shù)之間的相關(guān)計(jì)算,以典型年為基準(zhǔn)并結(jié)合未來(lái)氣候預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),得到了未來(lái)逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的生成方法,用動(dòng)態(tài)模擬的手段定量的分析了我國(guó)五大氣候區(qū)代表城市現(xiàn)階段建筑的未來(lái)能耗。(5)室外氣象參數(shù)在建筑設(shè)計(jì)及能耗模擬中的應(yīng)用研究。室外氣象條件的研究是建筑氣候?qū)W的基礎(chǔ)研究工作之一,利用科學(xué)方法尋求當(dāng)?shù)貧庀筚Y源的本質(zhì)特征,是以服務(wù)于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域?yàn)槟康摹Ｕ撐囊晕靼驳貐^(qū)為例,分析了氣象參數(shù)中不同氣象要素在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,結(jié)合生物氣候圖,介紹了在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)策略;并對(duì)比了靜態(tài)能耗計(jì)算方法和動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算方法的異同,對(duì)不同氣象參數(shù)對(duì)分項(xiàng)建筑能耗的影響進(jìn)行了量化的分析。研究表明,窗戶得失熱、滲透得失熱與干球溫度、太陽(yáng)輻射的相關(guān)性明顯,利用主成分法可得到表征室外氣象條件的綜合值。本文在調(diào)研獲取詳實(shí)可靠的氣象數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,基于我國(guó)氣象數(shù)據(jù)的狀況,針對(duì)我國(guó)的建筑能耗模擬和設(shè)計(jì)應(yīng)用需要,建立了適于我國(guó)典型氣象年的挑選方法及逐時(shí)氣象參數(shù)的處理方法,通過(guò)在建筑設(shè)計(jì)初期對(duì)室外氣象參數(shù)的基礎(chǔ)研究,為建筑師提供準(zhǔn)確的建筑能耗評(píng)判的科學(xué)依據(jù);通過(guò)對(duì)未來(lái)氣候變化的定量研究,進(jìn)行了氣候變暖趨勢(shì)下建筑能耗的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)工作,為中國(guó)低能耗地域建筑可持續(xù)發(fā)展、減少建筑物CO2排放和適應(yīng)氣候變暖的低能耗優(yōu)化技術(shù)提供了研究支持。
[Abstract]:In this paper , we have made a systematic research on the meteorological data of building energy consumption in China , and established a reasonable and scientific method of meteorological data for building energy consumption in China . In this paper , based on the simplified superiority of meteorological data and the quantitative analysis of atmospheric moisture pressure in the past 30 years , it is found that the climate is a key factor affecting the energy consumption of buildings . ( 5 ) The application of outdoor meteorological parameters in building design and energy consumption simulation . The research of outdoor meteorological conditions is one of the basic research work of building climatology . The paper analyzes the application of different meteorological elements in architectural design by using scientific method .
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU111.195
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本文編號(hào)：2022914