浙江省過渡工況氣象參數(shù)分析

葉 雨，楊 毅，丁 德，吳佳艷，楊 軍

YE Yu1，YANG Yi1，DING De1，WU Jiayan1，YANG Jun2

(1.浙江大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州310027;2.杭州市氣象臺，浙江 杭州310051)

過渡工況利用室外焓值低于室內(nèi)焓值的特點(diǎn)，通過通風(fēng)方式，直接采用室外空氣對室內(nèi)進(jìn)行降溫除濕，從而改善室內(nèi)風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境，大大節(jié)省空調(diào)能耗。因此，過渡工況的室外氣象參數(shù)直接影響到室內(nèi)通風(fēng)降溫除濕的節(jié)能效果。過渡工況不僅僅指春秋季節(jié)的過渡季，也是指全年各季節(jié)中負(fù)荷利用室外免費(fèi)冷源進(jìn)行通風(fēng)降溫的逐時工況。

本文對浙江省11 個地市2004—2013年的逐時氣象數(shù)據(jù)和典型年氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析。表1為本次使用的浙江省11 個地市的氣象數(shù)據(jù)的采集站點(diǎn)主要信息。

表1 浙江省各地市主要?dú)庀笳军c(diǎn)信息

1 各地市過渡工況最多風(fēng)向

1.1 計算逐時室外空氣焓值

焓值是熱力學(xué)中表征物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個重要狀態(tài)參量，濕空氣的焓值由濕空氣隨溫度變化的顯熱和水的汽化潛熱組成。因此僅考察室外空氣的溫度低于室內(nèi)溫度，當(dāng)室外空氣濕度較大時，有可能會導(dǎo)致室內(nèi)空氣的潛熱負(fù)荷上升，室內(nèi)空氣在通風(fēng)過程中并沒有散失熱量反而增加了熱量。浙江省作為夏熱冬冷地區(qū)，室外空氣濕度大，僅以室外空氣溫度作為過渡工況通風(fēng)降溫除濕的指標(biāo)，并不科學(xué)，只有當(dāng)室外空氣的焓值低于室內(nèi)空氣的焓值時，通風(fēng)方式才能帶走室內(nèi)的熱量。

根據(jù)室外空氣干球溫度t、海平面大氣壓P 和空氣相對濕度φ，可以求出逐時室外空氣狀態(tài)點(diǎn)的焓值［1］:

(1)空氣的熱力學(xué)溫度:T = 273.15 + t

(2)室外空氣的飽和水蒸氣分壓力:Pq·b=f(T)的經(jīng)驗式:

① t = -100℃～0℃時:

式中:c1= -5674.5359;

c2= 6.3925247;

c3= -0.9677843 ×10-2;

c4= 0.62215701 ×10-6;

c5= 0.20747825 ×10-18;

c6= -0.9484024 ×10-12;

c7= 4.1635019;

c8= -5800.2206;

c9= 1.3914993;

c10= -0.04860239;

c11= 0.41764768 ×10-4;

c12= -0.14452093 ×10-7;

c13= 6.5459673;

5)室外空氣的焓:

1.2 各季節(jié)過渡工況篩選

篩選過渡工況時，首先根據(jù)日期將氣象參數(shù)劃分季節(jié)，然后根據(jù)不同季節(jié)的焓值、溫度要求篩選過渡工況。

1.2.1 季節(jié)劃分 根據(jù)浙江省11 個地市的氣候特點(diǎn)，將其劃分為北區(qū)和南區(qū)(表2)，兩個氣候區(qū)分區(qū)內(nèi)各季節(jié)起止日期見表3［2］。

表2 浙江省建筑節(jié)能設(shè)計氣候區(qū)分區(qū)表

表3 南北區(qū)空調(diào)季和春、秋季過渡工況計算期時間表

1.2.2 逐時篩選 在春、秋季過渡工況計算期和夏季空調(diào)計算期內(nèi)，根據(jù)室外空氣溫度和焓值分別篩選滿足過渡工況的氣象參數(shù)。在春、秋季過渡工況計算期內(nèi)選取室外焓值不大于干球溫度24℃、相對濕度70%的焓值，且室外干球溫度不小于16 ℃的逐時工況。在夏季空調(diào)計算期內(nèi)選取室外焓值不大于干球溫度28 ℃、相對濕度70%的焓值，且室外干球溫度不小于16 ℃的逐時工況。

1.3 各季節(jié)過渡工況最多風(fēng)向統(tǒng)計

以各地市各季節(jié)段內(nèi)滿足過渡工況條件的氣象參數(shù)為樣本全體，分別統(tǒng)計出出現(xiàn)比例最高的風(fēng)向及該風(fēng)向的平均風(fēng)速。統(tǒng)計結(jié)果見表4～6。

表4 各地市春季過渡工況參數(shù)表

表5 各地市秋季過渡工況參數(shù)表

表6 各地市夏季空調(diào)期過渡工況參數(shù)表

表4～6 中，C 代表靜風(fēng)，PPE、PPS 分別代表東風(fēng)、南風(fēng)，PNW、PNE、PSE 分別代表西北風(fēng)、東北風(fēng)、東南風(fēng)，SSW、ESE、ENE、NNE、NNW、WNW 分別代表西南偏南風(fēng)、東南偏東風(fēng)、東北偏東風(fēng)、東北偏北風(fēng)，西北偏北風(fēng)和西北偏西風(fēng)。

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，其中湖州、嘉興、舟山、衢州地區(qū)過渡工況下風(fēng)速較大，麗水、溫州地區(qū)過渡工況下風(fēng)速較小。

2 各地市過渡工況典型日氣象參數(shù)

2.1 過渡日統(tǒng)計

在氣象局提供的2004—2013年典型氣象年中，篩選各地市全天24 h 均滿足過渡工況條件的日子作為過渡日，根據(jù)表2 和表3 分季節(jié)統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果見表7。

表7 各地市典型年各季節(jié)過渡日天數(shù)

夏季空調(diào)期的過渡日較為分散且天數(shù)較少，主要分布在首幾日和末幾日，不具有典型性的意義，因此不對夏季空調(diào)期給出過渡工況典型日。

2.2 春、秋季過渡工況典型日

春季過渡工況典型日選取方法:在所有春季過渡日中，日平均溫度、溫度波動曲線和日平均風(fēng)速與所有春季過渡日平均值最接近的一日，稱為春季過渡工況典型氣象日。見表8。

秋季過渡工況典型日選取方法:在所有秋季過渡日中，日平均溫度、溫度波動曲線及日平均風(fēng)速與所有秋季過渡日平均值最接近的一日，稱為秋季過渡工況典型氣象日。見表9。

表8 各地市春季過渡工況典型日

表9 各地市秋季過渡工況典型日

各地市春季過渡工況典型日平均干球溫度在19.8℃～22.8℃，秋季過渡工況典型日平均干球溫度在18.3℃～21.8℃，總體略低于春季。

3 結(jié) 語

本文根據(jù)浙江省11 個地市的氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合南北氣候分區(qū)的季節(jié)區(qū)間，整理了各個地市不同季節(jié)的過渡工況最多風(fēng)向、最多風(fēng)向的平均風(fēng)速，并從春、秋季過渡日中分別選取了各地市的春、秋季過渡工況典型日。可以為今后浙江地區(qū)的風(fēng)熱環(huán)境設(shè)計等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

［1]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊［M］. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2]浙江大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司等. DB33/1111 -2015 居住建筑風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國計劃出版社，2015.