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建筑能耗分析用逐时气象模型 问题的提出 外界气象条件的变化情况与建筑物的动态热特性是研究空调系统动态过程的基础。 只有基于一整套切实反映气象环境的数据才能真正对建筑物的冷热能耗有更加准确的计算分析，对整个空调系统的动态过程有更全面的了解。 国内外气象模型的研究情况 统计法 随机数模拟法 随机过程模拟法 综合考虑以上三种建立气象模型的方法，我们可以看到： 统计法利用长期的逐时数据构成典型年（或参考年）。然而我国的逐时气象观测数据却很不完整，目前只有少数城市有近几年的逐时气象数据，而且这些数据由于某些原因还未公开。 除统计法外，气象模型由分两步进行：首先，用随机方法模拟逐日气象参数；然后，再用模拟出的逐日气象参数配出或随机模拟出最终要求的逐时参数。 随机数模拟法和随机过程模拟法是在逐日数据的缺乏的情况下产生的，主要应用于逐日数据的模拟。然而，这两种方法所模拟出来的气象数据仍不能完全反映实际的逐日气象变化规律。 随着我国逐日气象资料的公开，我们已获得遍布全国的194个气象站台的近50年的逐日气象数据。 在逐日数据充足的有利条件下，就无需再用复杂繁琐的方法模拟逐日参数，也就是说，可以越过气象模型建立的第一步，直接进行第二步——模拟逐时参数。 研究目的和主要内容 研究目的——在逐日实测数据的基础上，建立一套完备可靠的气象模型,获得满足一定统计要求的全年逐时气象数据,为空调系统动态过程的研究建立坚实的基础。 主要内容 ——在历年气象数据中挑出具有气候代表性的典型气象年； ——找出空气干球温度、绝对湿度、太阳辐射、风速风向以及天空有效温度等气象参数的一天内的变化规律，建立各气象参数的逐时模型； ——验证逐时气象模型； ——应用模型于空调系统的动态负荷模拟中； ——模拟全国194个站点的典型年逐时气象数据。 气象模型建立的总体思路 原始逐日气象数据构成 典型气象年的选择 由于气象参数的随机性，根据各年的实测气象参数来计算建筑负荷，其结果常有较大差别； 这就有必要选取一个“典型年”, 它由“平均月”构成，按每一“平均月”的气象参数算得的负荷应与该月的、按历年实际气象参数算得的负荷的平均值吻合； 典型年反映了气象环境的平均状况。 典型气象年的选择方法 选择典型气象年的气象参数及其权重 干球温度模型的建立 资料表明，一天内最高温度一般出现在午后三时，而最低温度出现在日出前一小时左右。温度在一天内的变化规律可以近似用余弦函数来表示。 干球温度模型的建立 绝对湿度模型的建立 绝对湿度的模拟是通过间接的方法得到： 利用已模拟出的逐时温度计算逐时饱和水蒸气压力； 模拟出逐时相对湿度； 逐时水蒸汽分压力（绝对湿度）＝逐时相对湿度×逐时饱和水蒸气压力； 相对湿度的逐时模拟 资料表明，相对湿度日变化主要决定于气温日变化，但位相相反，即最低相对湿度出现在午后最高温度时段，而相对湿度最高值出现在清晨温度最低时刻。 因此可用模拟温度的方法来模拟相对湿度，只要变化方向相反即可。 太阳辐射模型的建立 太阳辐射量的逐时模拟主要包括两方面： 总辐射的逐时模拟 直射和散射的分离 总辐射的逐时模拟 太阳总辐射的逐时模拟采用Collores-Perein和Rabl模型（简称C.P.R模型）： 直射和散射的分离 根据水平面接受到的太阳日总辐射与大气层外太阳日总辐射之比Kt的范围，可分为如下四种情况： 直射和散射的分离 风速模型的建立 在陆地上，一般风速以午后最大，因为下垫面最热，对流旺盛，高空大风下传的动量也最多。日落前的16－19时地面开始逐渐冷却，气层趋于稳定，因而风速急减，入夜后风速基本保持稳定，一直到日出后因近地气层不稳定而风速迅速增大，10－11时即达到峰值附近，11－16时是全天风速最大的时段。 理想风速日变化 理想风速模型与马尔可夫链的联合应用 把理想风速得到的逐时值作为各时刻的期望部分，把马尔可夫链得到的逐时值作为随机部分。 如何确定这两者的比例？ 通过对密云逐时风速原始数据的试算发现，当期望部分的权重为0.65,随机部分的权重为0.35时，模拟产生的风速与原始数据的RMSE (均方根误差)和SDE(标准误差)最小。 模拟风速＝0.65*期望部分＋0.35*随机部分 风向模型的建立 天空有效温度的模拟 日照百分率的逐时模拟 地表温度的逐时模拟 天空有效温度的模拟 逐时模拟数据与实测数据的比较——温度 逐时模拟数据与实测数据的比较——绝对湿度 逐时模拟数据与实测数据的比较——总辐射强度 逐时模拟数据与实测数据的比较——风速 逐时模拟数据与实测数据的比较——风向 气象模型的实际应用 检验气象模型的优劣最终还得看模拟的逐时气象数据能否反映长期气象环境对建筑负荷的影响。 气象模型的实际应