間歇運行建筑采暖室外計算溫度取值

楊黎黎 王登甲 劉艷峰

西安建筑科技大學環境與市政工程學院

間歇運行建筑采暖室外計算溫度取值

楊黎黎 王登甲 劉艷峰

西安建筑科技大學環境與市政工程學院

針對不同間歇使用模式下的建筑，對其使用期室外間斷性逐時溫度進行統計分析，提出間歇運行建筑采暖室外計算溫度的統計方法。選取各氣候區典型城市進行取值分析，結果表明：對于短期間歇運行建筑，在嚴寒、寒冷A區和寒冷B區分別可提高現行規范值5.3℃、4.6℃和1.6℃；對于長期間歇運行建筑，在嚴寒、寒冷A區和寒冷B區分別可提高現行規范值7.4℃、5.3℃和4.4℃。

間歇運行 采暖室外計算溫度 間斷性氣象數據

0　引言

采暖室外計算溫度是計算建筑熱負荷，確定設備系統容量的關鍵參數。目前，現行暖通設計規范[1～2]中的采暖室外計算溫度是根據歷年平均不保證天數而獲得的，主要針對的是全年、全天連續運行的普通建筑采暖，取值通常由最冷時段、最冷月氣象數據決定。但是，辦公樓、教學建筑、博物館等類型建筑大多只在晝間間歇使用、夜間停用，而且教學建筑在每年最冷月還多屬于寒假，存在長期間歇的特征。此類間歇運行的建筑如沿用現行規范采暖室外計算溫度取值，將導致熱負荷計算、設備容量等結果偏大，在增大采暖能耗的同時還有可能導致房間過熱等問題。因此，有必要對間歇性使用建筑的間斷性室外氣象數據進行統計分析，尋求更加適宜的采暖室外計算溫度取值。

為了獲得準確的采暖室外計算溫度的取值，諸多學者開展了相關研究。江億等人基于室內溫度的不保證率，提出了采暖室外綜合溫度的概念[3]。向操，田喆等人[4～5]針對氣候變化對室外計算溫度的影響進行了深入分析，確定了室外設計參數的最優統計時長；王敏、徐偉[6]對各國室外計算參數確定方法進行了對比，并得出比較適合我國目前的統計年限和確定方法；其他學者對溫室等特殊建筑的室外計算溫度取值進行了研究[7～8]，而對于間歇運行建筑的采暖室外計算溫度研究甚少，劉艷峰等人對間歇采暖室外計算溫度的取值進行了初步討論[9]。本文將根據各功能建筑的不同間歇運行模式，對其進行歸類，統計分析使用期間斷性室外氣象參數，并基于暖通設計規范中“不保證天數”的思想，對間歇運行建筑的采暖室外計算溫度的確定方法進行研究，最終得出各個典型城市適用的室外計算溫度值，為間歇采暖建筑熱負荷計算提供基礎數據。

1　數據來源與典型城市

綜合考慮《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（10JGJ26-2010）[10]和《民用建筑熱工設計規范》（GB50176-93）[11]對我國氣候分區的劃分，在各氣候區選取以下典型城市作為分析對象，其中嚴寒B區：哈爾濱；嚴寒C區：長春、沈陽、西寧、烏魯木齊；寒冷A區：大連、拉薩、蘭州；寒冷B區：北京、天津、濟南、西安、徐州。

統計分析所用氣象數據來源于中國氣象局氣象信息中心氣象資料室發布的我國地面氣候資料數據集和氣象輻射資料數據集[12]，數據源為1971～2003年氣象數據。現行規范中室外計算參數的統計年份多取30年[1]，且基本單元數據為日平均溫度，但對于間歇運行建筑采暖室外計算溫度的確定需要逐時氣象數據。因此，本文選擇典型氣象年的逐時數據作為統計間歇運行建筑的采暖室外計算溫度的基本單元數據。并對典型氣象年和30年統計獲得的采暖室外計算溫度值進行對比分析，大多數溫度差異在1.0℃以下，見圖1，則認為利用典型氣象年逐時數據作為本研究分析數據是可信的。

圖1　基于典型氣象年與30年數據源的采暖室外計算溫度值

2　間歇采暖室外計算溫度的取值方法

2.1建筑分類及使用模式

根據建筑間歇運行的特點，將其分為兩大類：短期間歇和長期間歇。短期間歇是指一天之內有部分時段不使用，可分為三種模式，模式一：晝間供暖，夜間停暖；模式二：晝間停暖，夜間供暖；模式三：其他類短期間歇。長期間歇指的是一年中有較長時間不使用。

表1　短期間歇建筑基本使用規律

表2　教學類建筑基本使用規律

2.2統計方法

對于短期間歇運行建筑，扣除每天間歇時段的逐時室外溫度值，對剩余的室外間斷性逐時溫度進行平均，獲得新的日平均溫度取值，進而根據現行規范中“不保證天數”的統計方法，對新的日平均溫度取值進行重新統計分析，獲得短期間歇運行建筑的采暖室外計算溫度。

對于長期間歇運行建筑，扣除非使用時段，使得采暖期天數變少，導致“不保證天數”統計原則中的“天數”發生變化，依據扣除非使用時段后的采暖期總天數與連續運行采暖期總天數的關系，按比例折算獲得新的不保證天數X，X，其中N為暖期天數，Y為非使用時段天數。再根據新的不保證天數對日平均溫度進行統計分析，獲得長期間歇運行建筑的采暖室外計算溫度。

對于學校這類特殊的長期間歇運行建筑，由于它既具有長期間歇特點，又具有短期間歇特點，應按照上述方法，重新確定日平均溫度和不保證天數，根據新的不保證天數X對新的日平均溫度取值進行統計分析，獲得長期間歇運行（教學類）建筑的采暖室外計算溫度。

3　計算結果及分析

3.1對于短期間歇運行建筑

運用上述統計方法，針對短期間歇運行的建筑，對各氣候區典型城市間斷性室外氣象數據進行統計分析，所得結果見表3、4、5和圖2。

在混合料拌和過程中，嚴格控制拌和樓集料級配，嚴禁出現隨意放料的情況。攤鋪和碾壓時要嚴格按照施工工藝進行，壓實度要控制在95%～100%范圍內，平整度要滿足《公路瀝青路面施工技術規范》要求，其母體瀝青混合料具體質量檢查標準如表2所示。

表3　典型城市短期間歇（模式一）采暖室外計算溫度值

表4　典型城市短期間歇（模式二）采暖室外計算溫度值

表5　典型城市短期間歇（模式三）采暖室外計算溫度值

圖2　短期間歇運行建筑采暖室外計算溫度變化值

根據表3和圖2可知，在短期間歇模式一（晝間供暖、夜間停暖）的情況下，各功能建筑的采暖室外計算溫度取值均高于規范值，主要由于對夜間非使用低溫時段進行扣除，使得日平均溫度增大，進而導致采暖室外計算溫度值升高。博物館類建筑采暖室外計算溫度均高于辦公樓類建筑，主要由于博物館建筑使用時段大多在晝間溫度較高時段，且運行時間短。嚴寒B、C區、寒冷A區、寒冷B區采暖室外計算溫度增幅逐漸縮小，主要由于各氣候區城市晝夜溫差處于逐漸減小的趨勢。其中嚴寒地區西寧增幅最大，可提高現行規范值5.3℃，寒冷A區拉薩增幅最大，可提高現行規范值4.6℃，寒冷B區北京增幅最大，僅提高現行規范值1.6℃。

根據表4和圖2可知，在短期間歇模式二（晝間停暖、夜間供暖）的情況下，各功能建筑的采暖室外計算溫度值大多低于現行規范值，但下降幅度不大，均在1.5℃之內，也有部分城市的取值略高于規范值，這主要由于一天內的低溫時段不一定全部集中在夜間。

根據表5和圖2可知，在短期間歇模式的三情況下，各功能建筑的采暖室外計算溫度值均高于規范值，其中商場類建筑變化最大，主要由于商場類建筑使用時段大多在溫度較高時段，且運行時間短。嚴寒B、C區、寒冷A區、寒冷B區采暖室外計算溫度增幅逐漸縮小，其中嚴寒地區西寧增幅最大，可提高現行規范值5.3℃，寒冷A區拉薩增幅最大，可提高現行規范值4.5℃，寒冷B區西安增幅最大，僅提高現行規范值1.6℃，其余城市均增提高1.0℃以內。

3.2對于長期間歇運行（教學類）建筑

運用上述統計方法，針對學校內各間歇運行建筑，對各氣候區典型城市的間斷性室外氣象參數進行統計分析，所得結果見表6和圖3。

表6　典型城市長期間歇（學校建筑）采暖室外計算溫度

圖3　長期間歇建筑采暖室外計算溫變化值

從表6和圖3可以看出，學校內各功能建筑的采暖室外計算溫度取值大多高于規范值，只有部分城市學生宿舍的采暖室外計算溫度值低于規范值，主要由于學生宿舍的使用時段大多在夜間較低溫度時段。嚴寒地區增幅最大，其中西寧可高于現行規范值7.4℃，其他城市也增加5～6℃，寒冷A區增幅相對較弱，其中拉薩可增加5.3℃，大連僅增加1℃左右，寒冷B區增幅最弱，其中濟南可增加4.4℃，而西安的學校建筑內除了淋浴室增加1.9℃，其余建筑增幅均在1.0℃以內。

4　結論

1）針對各功能建筑間歇性運行模式，提出了間斷性室外逐時溫度的統計方法，運用該方法統計獲得了典型城市不同間歇運行建筑的采暖室外計算溫度值。

2）間歇運行建筑的采暖室外計算溫度值與現行規范值相比：嚴寒B、C區、寒冷A區、寒冷B區采暖室外計算溫度增幅逐漸縮小。

對于短期間歇運行建筑，嚴寒地區西寧增幅最大，可提高現行規范值5.3℃，寒冷A區拉薩增幅最大，可提高現行規范值4.6℃，寒冷B區北京增幅最大，僅提高現行規范值1.6℃。

對于長期間歇運行（教學類）建筑，嚴寒地區西寧增幅最大，可提高現行規范值7.4℃，寒冷A區拉薩增幅最大，可提高現行規范值5.3℃，寒冷B區濟南增幅最大，可提高現行規范值4.4℃。

[1]中國建筑科學研究院.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB50736-2012)[S].北京:中國建筑工業出版社,2012

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊(第2版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2008

[3]Hong T Z,jiang Y.Outdoor synthetic temperature for the calculat -ion of space heating load[J].Energy and Buildings,1998,28: 269-277

[4]向操,田喆,劉魁星.氣候變化背景下室外計算干球溫度統計時長的選取[J].暖通空調,2012,42(12):27-31

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[10]中國建筑科學研究院.嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準(10JGJ26-2010)[S].北京:中國建筑工業出版社,2010

[11]中國建筑科學研究院.民用建筑熱工設計規范(GB50176-93) [S].北京:中國建筑工業出版社,1993

[12]中國氣象局氣象信息中心氣象資料室,清華大學建筑技術科學系.中國建筑熱環境分析專用氣象數據集[M].北京:中國建筑工業出版社,2005

Heating Outdoor Design Temperature of Intermittent Operation Building

YANG Li-li,WANG Deng-jia,LIU Yan-feng
School of Environmental&Municipal Engineering,Xi’an University of Architecture&Technology

This paper aimed at different intermittent mode of building,analyze the discontinuity outdoor temperature in usage period,put forward the methods of the heating outdoor design temperature for intermittent operation building, select some typical cities in different climate zones to analysis.The results show that:for short-term intermittent operation construction,in the cold area,cold A area and cold B area,respectively,the statistics is higher than standard value of 5.3℃,4.6℃and 4.6℃;for long-term intermittent operation construction,in the cold area,cold A area and cold B area,respectively,the statistics is higher than standard value of 7.4℃,5.3℃and 5.3℃.

intermittent operation,the heating outdoor design temperature,intermittent meteorological data

1003-0344（2015）06-011-4

2014-10-8

楊黎黎（1990～），女，碩士研究生；陜西省西安建筑科技大學（710055）；E-mail:yangll0917@sina.com

國家自然科學基金（No.51408462）；陜西省教育廳專項基金（2013JK0985）；教育部博士點基金（20136120120003）