中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集摘要中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集由中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室和清華大學(xué)合作編制，其數(shù)據(jù)內(nèi)容包括根據(jù)觀測資料整理出的設(shè)計用室外氣象參數(shù)，以及由實(shí)測數(shù)據(jù)生成的動態(tài)模擬分析用逐時氣象數(shù)據(jù)。本文介紹了（1）該數(shù)據(jù)集的源數(shù)據(jù)情況；（2）對源數(shù)據(jù)所進(jìn)行的分析整理和補(bǔ)充工作；（3）由逐日數(shù)據(jù)獲得逐時數(shù)據(jù)的具體方法；（4）獲得不同數(shù)據(jù)成果（設(shè)計用室外氣象參數(shù)、典型氣象年和設(shè)計典型年全年逐時氣象數(shù)據(jù)）的方法以及最終數(shù)據(jù)成果。關(guān)鍵詞建筑；熱環(huán)境；氣象數(shù)據(jù)1引言在暖通空調(diào)行業(yè)，不論是進(jìn)行科學(xué)研究，還是做工程設(shè)計，都需要對建筑物的冷熱能耗以及建筑熱環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的計算分析，而室外氣候條件是進(jìn)行建筑熱環(huán)境計算分析的必備條件。在工程設(shè)計領(lǐng)域，為了保證建筑熱環(huán)境的滿意率，設(shè)計人員在進(jìn)行系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計計算時往往考慮最不利工況，因此需要代表性的統(tǒng)計氣象數(shù)據(jù)，暖通空調(diào)設(shè)計用的室外氣象參數(shù)就是以不保證率的統(tǒng)計方法為基礎(chǔ)獲得的代表性氣象數(shù)據(jù)。例如我國在80年代建立了一整套氣象計算參數(shù)[1]，盡管臺站還不完備、統(tǒng)計數(shù)據(jù)也很有限，但是這套數(shù)據(jù)基本滿足了當(dāng)時的暖通空調(diào)行業(yè)對計算數(shù)據(jù)的需求，與當(dāng)時的工程計算條件和設(shè)計水平是相適應(yīng)的。隨著我國氣象觀測記錄的不斷豐富和計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得確定氣象計算參數(shù)所需要的原始數(shù)據(jù)大大豐富，通過計算機(jī)模擬的方法有效地預(yù)測建筑熱環(huán)境在沒有環(huán)境控制系統(tǒng)時和存在環(huán)境控制系統(tǒng)時可能出現(xiàn)的狀況，已經(jīng)成為提高工程設(shè)計水平、實(shí)現(xiàn)建筑熱環(huán)境舒適和節(jié)能雙重目標(biāo)的內(nèi)在要求。隨著我國建筑能耗的不斷增加，在滿足建筑環(huán)境要求的基礎(chǔ)上降低建筑運(yùn)行能耗，成為建筑可持續(xù)發(fā)展的重要課題。為此國家制定了相關(guān)的政策法規(guī)來保證節(jié)能工作貫徹執(zhí)行。在剛剛頒布實(shí)施的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JCJ134-2001）[2]、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ75-2003）[3]當(dāng)中明確指出建筑熱環(huán)境及建筑環(huán)境控制系統(tǒng)動態(tài)模擬工作的重要性和必要性，這就使得編制一整套切實(shí)反映氣象環(huán)境特點(diǎn)和規(guī)律的逐時氣象數(shù)據(jù)成為一項基礎(chǔ)性工作。盡管各項標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施都迫切需要給出全國各個地區(qū)的代表城市的全年逐時氣象數(shù)據(jù)，但是到目前為止，我國還沒有建立一套完整的用于建筑熱過程模擬的氣象數(shù)據(jù)。為了滿足建筑熱環(huán)境動態(tài)模擬分析研究的需要，國內(nèi)外學(xué)者曾在逐日數(shù)據(jù)缺乏的情況下采用隨機(jī)數(shù)模擬法和隨機(jī)過程模擬法來模擬逐日氣象數(shù)據(jù)[4,5]。而在具備長期逐時實(shí)測數(shù)據(jù)的條件下，有國內(nèi)學(xué)者[6]采用統(tǒng)計法（從歷史上觀測的氣象數(shù)據(jù)中選擇一部分能夠反映氣象規(guī)律的有代表性的數(shù)據(jù)）獲得了部分地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)年逐時氣象計算參數(shù)。然而，由于源數(shù)據(jù)的限制，全國只有少數(shù)臺站能夠采用統(tǒng)計法獲得標(biāo)準(zhǔn)年的逐時氣象數(shù)據(jù)。對于絕大多數(shù)地面氣象臺站，由于其具備定時觀測數(shù)據(jù)、日總量數(shù)據(jù)（如全日日照時數(shù)）和日極值數(shù)據(jù)（如日最高氣溫），因此，如何利用這些觀測數(shù)據(jù)生成逐時數(shù)據(jù)是目前解決這些臺站的逐時氣象數(shù)據(jù)問題的根本所在。文獻(xiàn)[7，8]就是在定時觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采用插補(bǔ)的方法來獲得逐時氣象數(shù)據(jù)，然而由于其源數(shù)據(jù)的氣象站點(diǎn)和氣象要素都不全面，且數(shù)據(jù)來源部門不能保障數(shù)據(jù)本身的可信性，因此不適宜作為全國逐時氣象數(shù)據(jù)生成的原始依據(jù)。由于氣象環(huán)境具有隨機(jī)性，根據(jù)各年的氣象參數(shù)來計算建筑傳熱，其結(jié)果常有較大差別，因此要從多年的氣象數(shù)據(jù)中挑選出代表性的全年逐時氣象數(shù)據(jù)，建立典型氣象年以充分反映長期的氣象變化規(guī)律。國內(nèi)外許多學(xué)者都探討過典型年的構(gòu)成方法[9~12]，其目的都是為了滿足運(yùn)行負(fù)荷計算和建筑物能量分析的需要。事實(shí)上，進(jìn)行建筑熱過程的動態(tài)模擬分析時，不同的模擬目的需要體現(xiàn)不同的側(cè)重點(diǎn)，對于氣象數(shù)據(jù)的要求也會有所不同，例如通過模擬計算來校核空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備容量與模擬預(yù)測建筑物的全年運(yùn)行能耗所需要采用的氣象數(shù)據(jù)就是不同的，而檢驗(yàn)太陽能空調(diào)系統(tǒng)的可靠性與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的可靠性所考慮的最不利氣象條件也完全不同，因此，有必要建立多種典型年，以滿足不同目的建筑熱過程模擬的需要。為了解決逐時氣象數(shù)據(jù)的上述問題，中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室與清華大學(xué)合作完成了全國270個氣象臺站的建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集的編制工作，對于部分沒有逐小時觀測的臺站資料，清華大學(xué)發(fā)展了一套基于定時觀測數(shù)據(jù)的逐小時數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法，另外，還根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》的要求整理出設(shè)計用室外氣象參數(shù)，以配合規(guī)范的貫徹落實(shí)。合作成果已于2005年4月由中國建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行，書名《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》[13]（下文簡稱數(shù)據(jù)集）。本文接下來簡要介紹該書的源數(shù)據(jù)情況、數(shù)據(jù)處理方法以及最終數(shù)據(jù)成果。2源數(shù)據(jù)情況數(shù)據(jù)集的源數(shù)據(jù)來源于中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室制作的我國地面氣候資料數(shù)據(jù)集和氣象輻射資料數(shù)據(jù)集。我國地面氣候資料數(shù)據(jù)集是由我國地面氣候觀測網(wǎng)國家基準(zhǔn)氣候站和國家基本氣象站連續(xù)定時探測大氣變化所記錄的各種氣象要素資料的信息化數(shù)據(jù)集。基準(zhǔn)氣候站（簡稱基準(zhǔn)站）每天進(jìn)行24次定時觀測，基本氣象站（簡稱基本站）每天進(jìn)行4次定時觀測。數(shù)據(jù)集中的地面氣候資料，其觀測臺站分布全國各地（我國臺灣暫缺），如圖1所示，包括270個國家地面氣象觀測站，其中134個為基準(zhǔn)站（1987年以后陸續(xù)轉(zhuǎn)建，轉(zhuǎn)建前每天觀測4次，轉(zhuǎn)建后每天觀測24次），136個為基本站。地面氣候資料的時間為1971-2003年,有氣溫、濕球溫度、水汽壓、相對濕度、地面溫度、風(fēng)向風(fēng)速、本站氣壓、日照時數(shù)和云量等要素。地面氣候資料的觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過氣候界限值檢查、氣候極值檢查、內(nèi)部一致性檢查等方法進(jìn)行了比較嚴(yán)格的質(zhì)量控制，因此數(shù)據(jù)質(zhì)量是有保證的。我國氣象輻射資料數(shù)據(jù)集是我國氣象輻射觀測網(wǎng)記錄的各種輻射資料的信息化數(shù)據(jù)集。自90年代初執(zhí)行新的《氣象輻射觀測方法》以后，輻射觀測站分為一級、二級、三級站。一級站觀測項目有總輻射、散射輻射、太陽直接輻射、反射輻射、凈全輻射；二級站觀測項目有總輻射、凈全輻射；三級站觀測項目只有總輻射。數(shù)據(jù)集中的氣象輻射資料，包括全國各地（我國臺灣暫缺）的輻射觀測站93個，其分布如圖2所示。氣象輻射資料的時間，大多是從1971年至2003年。數(shù)據(jù)集中的氣象輻射資料，有總輻射、散射輻射等要素。氣象輻射資料的觀測數(shù)據(jù)，采用氣候界限值檢查、氣候極值檢查、內(nèi)部一致性檢查等方法進(jìn)行了質(zhì)量檢查，對于有疑問的數(shù)據(jù)通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)單位的核查進(jìn)行相應(yīng)的處理，以保證輻射數(shù)據(jù)收集的基本質(zhì)量。圖1基本氣象站、基準(zhǔn)氣候站全國分布圖圖2輻射觀測站全國分布圖3源數(shù)據(jù)的分析整理和補(bǔ)充如前文所述，源數(shù)據(jù)的情況十分復(fù)雜，主要體現(xiàn)在三個方面：（1）不同氣象要素所能提供的源數(shù)據(jù)條件是不同的；（2）270個臺站的觀測數(shù)據(jù)情況參差不齊，數(shù)據(jù)記錄時次、記錄形式變更的起止時間等都存在差異；（3）由于輻射觀測自成體系、輻射觀測站點(diǎn)遠(yuǎn)比地面氣象觀測臺站要少，以地面基本氣象資料的觀測站為基礎(chǔ)挑選出的270個臺站當(dāng)中較多站點(diǎn)不進(jìn)行輻射觀測。因此，必須根據(jù)數(shù)據(jù)集的需要對源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理和補(bǔ)充，在源數(shù)據(jù)利用時針對不同情況具體處理，爭取最大限度利用已有觀測數(shù)據(jù)。3.1氣象要素的確定根據(jù)源數(shù)據(jù)的情況和建筑熱環(huán)境模擬的需要，數(shù)據(jù)集選定的基準(zhǔn)氣象要素包括：空氣干球溫度，水汽壓，水平面總輻射強(qiáng)度，水平面散射輻射強(qiáng)度，地表溫度，天空有效溫度，風(fēng)速、風(fēng)向，云量。由于云量的觀測數(shù)據(jù)相對于逐時氣象數(shù)據(jù)的生成而言十分有限，以現(xiàn)有數(shù)據(jù)條件獲得所有站點(diǎn)的逐時云量可能極大地增加研究的工作量，但又難以取得令人滿意的結(jié)果，因此，數(shù)據(jù)集只對具備逐時觀測數(shù)據(jù)的站點(diǎn)給出云量的逐時觀測數(shù)值。另外，盡管風(fēng)速風(fēng)向的定時觀測數(shù)據(jù)比較完備，但是一日4次定時觀測情況居多，而以4次定時觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)生成24小時的逐時數(shù)據(jù)同樣存在較大困難，且風(fēng)速風(fēng)向在建筑熱環(huán)境動態(tài)模擬中的應(yīng)用還處于研究分析的階段，因此，數(shù)據(jù)集不對風(fēng)速風(fēng)向的源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直接給出一日4次定時或24次定時的觀測數(shù)值。3.2無輻射資料站點(diǎn)的處理如前文所述，270個臺站當(dāng)中只有93個站點(diǎn)具備輻射觀測數(shù)據(jù)，其余站點(diǎn)則沒有輻射觀測值，假設(shè)氣象臺站A無輻射觀測資料，數(shù)據(jù)集采用下述方法獲得臺站A的日總輻射數(shù)值:（1）由經(jīng)緯度找出地理位置與A最接近的具備輻射觀測資料的臺站B；（2）求出臺站B的月平均日總輻射QB與月平均日照百分率SB、月平均日總天文輻射Q0,B的關(guān)系：QB＝Q0,B(a+b????SB)，由此，可擬合求得B臺站1－12月的a和b，及其關(guān)系式；（3）假設(shè)A和B的月平均日總輻射與月平均日照百分率、月平均日總天文輻射的關(guān)系式是相同的，即A和B有相同的系數(shù)a、b：QA＝Q0,A(a+b????SA)，且A的日總輻射QA,d與日照百分率SA,d、日總天文輻射Q0,A,d的關(guān)系可由A的月平均日總輻射與月平均日照百分率、月平均日總天文輻射的關(guān)系近似表示，即：QA,d＝Q0,A,d(a+b????SA,d)，則可在已知SA,d（由地面氣候資料獲得）和Q0,A,d的情況下，求得A的日總輻射QA,d。4由逐日數(shù)據(jù)獲得逐時數(shù)據(jù)的方法如前文所述，270個臺站當(dāng)中，進(jìn)行一日24次定時觀測的臺站只有134個，還有136個臺站只有一日4次定時、日極值和日總量的觀測數(shù)據(jù)，要獲得這些臺站的全年逐時氣象數(shù)據(jù)，必須研究利用這些數(shù)據(jù)生成逐時數(shù)據(jù)的方法，下面就介紹由這些逐日數(shù)據(jù)生成逐時氣象數(shù)據(jù)的具體方法。4.1空氣溫度空氣干球溫度的逐日源數(shù)據(jù)包括一日4次定時（北京時間02、08、14、20時）溫度、日最高溫度和日最低溫度。數(shù)據(jù)集在根據(jù)4次定時溫度和日最高、最低溫度計算逐時溫度時，基本的數(shù)據(jù)處理原則為：在銜接好日間數(shù)據(jù)的條件下，保證4次定時溫度、日最高溫度和日最低溫度與源數(shù)據(jù)一致，使計算獲得的24次定時溫度中包含這6個觀測數(shù)據(jù)。為了達(dá)到這個效果，日最高溫度和日最低溫度就被安排出現(xiàn)在整點(diǎn)時刻，其出現(xiàn)時刻的具體確定方法參見文獻(xiàn)[13]。確定日最高、最低溫度出現(xiàn)的時刻以后，數(shù)據(jù)集以北京時間02、08、14、20時的定時溫度和日最高、最低溫度為基本的插值點(diǎn)，利用三次樣條插值法[14]獲得一日24次的定時溫度。根據(jù)氣象日內(nèi)的溫度變化規(guī)律，數(shù)據(jù)集在日最高溫度、日最低溫度出現(xiàn)的插值區(qū)間上（除去個別日最高溫度和日最低溫度出現(xiàn)在氣象日界上的情況）給出了特殊的邊界條件，即要求日最高溫度、日最低溫度插值點(diǎn)上的一階導(dǎo)數(shù)為0，保證其成為一個氣象日內(nèi)的極值，而在其他插值區(qū)間上，則不做特別要求，根據(jù)自然邊界條件進(jìn)行求解。下面以北京密云（該站為北京地區(qū)的基準(zhǔn)站）為例，給出上述方法得到的1998年1月4日21時～1月8日20時的逐時溫度與實(shí)測值的比較，如圖3所示：圖3北京密云插值溫度與實(shí)測溫度的比較在圖3當(dāng)中，實(shí)測值曲線和計算值曲線在每天北京時間02、08、14、20時的溫度點(diǎn)上重合，而且計算值曲線上的最高溫度和最低溫度與當(dāng)日的最高溫度和最低溫度吻合，這樣保證了計算值曲線的溫度波幅與實(shí)際情況吻合，而從圖3也可以看到，三次樣條插值的效果很好，計算溫度與實(shí)測溫度的曲線線形基本吻合。4.2水汽壓表征空氣濕度的逐日源數(shù)據(jù)包括一日4次定時（北京時間02、08、14、20時）相對濕度和日最小相對濕度。由于日最小相對濕度的觀測手段存在差異，且最小相對濕度較難測準(zhǔn)，源數(shù)據(jù)中的日最小相對濕度的參考價值不大，因此插值計算逐時相對濕度時，只考慮保證4次定時的相對濕度與源數(shù)據(jù)一致。數(shù)據(jù)集以北京時間02、08、14、20時的定時相對濕度為基本的插值點(diǎn)，同樣采用三次樣條插值法獲得一日24次的定時相對濕度值。由于干球溫度的逐時值已經(jīng)求出，可以根據(jù)文獻(xiàn)[15]中飽和水汽壓與干球溫度的經(jīng)驗(yàn)公式計算得到逐時飽和水汽壓，結(jié)合前面計算得到的逐時相對濕度，則可計算出逐時水汽壓。4.3太陽輻射如前文所述，270個臺站中，只有93個臺站具備太陽輻射的觀測數(shù)據(jù)，其他臺站只具備通過補(bǔ)充計算（方法如前文3.2所述）得到的日總輻射數(shù)據(jù)，這樣大多數(shù)站點(diǎn)只具備逐日數(shù)據(jù)，其太陽輻射的逐日數(shù)據(jù)中只有日總輻射資料是比較全面的，因此計算這些站點(diǎn)的逐時太陽輻射時力求保證日總輻射與實(shí)測值吻合，然后進(jìn)行直射輻射和散射輻射的分離。具備逐時輻射觀測數(shù)據(jù)的臺站中，級別較低的臺站可能只具備逐時太陽總輻射的觀測數(shù)據(jù)，此時需對其進(jìn)行直散分離，從而獲得逐時的太陽直射輻射和太陽散射輻射值。具體的計算方法和直散分離方法參見文獻(xiàn)[13]的相關(guān)內(nèi)容。圖4給出了2003年1月1日～1月4日的鄭州逐時太陽總輻射、太陽散射輻射的實(shí)測值和計算值的比較。圖4太陽總輻射和散射輻射逐時實(shí)測值與計算值的比較4.4地表溫度所有270個臺站都只具備地表溫度的一日4次定時觀測值，為了得到24小時的逐時值，需要對所有地表溫度源數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計算。數(shù)據(jù)集以北京時間02、08、14、20時的定時地表溫度為基本的插值點(diǎn)，同樣采用三次樣條插值法獲得一日24次的定時地表溫度值。4.5天空有效溫度根據(jù)文獻(xiàn)[16]，天空有效溫度可由空氣干球溫度、地表溫度、水汽壓和日照百分率計算得到，計算經(jīng)驗(yàn)公式如下：[K]式中Ta、Ts、ed、σh分別為空氣干球溫度（K）、地表溫度（K）、水汽壓（hPa）、日照百分率（日照小時數(shù)/可能日照小時數(shù)）。在這個經(jīng)驗(yàn)公式當(dāng)中，空氣干球溫度、水汽壓和地表溫度的逐時值已通過前面的計算求出，而日照百分率則看作一天云量狀況的平均效果，在計算逐時天空有效溫度時，一天24小時均采用同一日照百分率計算。5數(shù)據(jù)成果5.1設(shè)計用室外氣象參數(shù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50019－2003）[17]（以下簡稱規(guī)范）當(dāng)中對室外空氣計算參數(shù)的具體內(nèi)容和統(tǒng)計方法都提出了一定的要求，室外計算參數(shù)的統(tǒng)計年份宜取近30年，不足30年者，按照實(shí)有年份采用，但不得少于10年，數(shù)據(jù)集涉及的270個站點(diǎn)的實(shí)有年份均超過10年，而且均為1971～2003年的觀測數(shù)據(jù)，因此完全滿足規(guī)范的統(tǒng)計要求。數(shù)據(jù)集除了統(tǒng)計出規(guī)范要求的各項參數(shù)，還補(bǔ)充了下列幾項參數(shù)供設(shè)計人員參考：（1）極端最低溫度——采用累年日最低溫度的最小值。（2）極端最高溫度——采用累年日最高溫度的最大值。（3）設(shè)計計算用采暖期初日——用五日滑動平均法統(tǒng)計日平均溫度穩(wěn)定等于或低于采暖室外臨界溫度的初日，歷年初日的平均值即為設(shè)計計算用采暖期初日。（4）設(shè)計計算用采暖期終日——用五日滑動平均法統(tǒng)計日平均溫度穩(wěn)定等于或低于采暖室外臨界溫度的終日，歷年終日的平均值即為設(shè)計計算用采暖期終日。5.2動態(tài)模擬分析用逐時氣象數(shù)據(jù)根據(jù)前文的計算方法，可以獲得基本站每年的逐時氣象數(shù)據(jù)以及基準(zhǔn)站轉(zhuǎn)建前各年的逐時氣象數(shù)據(jù)，這樣可以獲得270個臺站的1971～2003年（或建站年～2003年）的所有全年逐時數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)當(dāng)中，數(shù)據(jù)集根據(jù)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求挑選出了用于建筑能耗分析的典型氣象年的全年逐時數(shù)據(jù)，而且為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)以及太陽能環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計挑選了五套代表性的設(shè)計典型年逐時數(shù)據(jù)。下面分別介紹這些氣象年的挑選方法。5.2.1典型氣象年構(gòu)成典型氣象年的基本方法是根據(jù)一定的基準(zhǔn)挑選出“平均月”以組成典型氣象年。為了保證典型氣象年的挑選不受算法的影響，數(shù)據(jù)集完全以實(shí)測參數(shù)和實(shí)測數(shù)據(jù)為挑選的基本依據(jù)?？諝鉁囟?、空氣濕度、太陽輻射強(qiáng)度、地表溫度和風(fēng)速風(fēng)向都是具備實(shí)測基礎(chǔ)的參數(shù)，然而就目前建筑熱環(huán)境的動態(tài)模擬應(yīng)用狀況而言，風(fēng)速風(fēng)向尤其是風(fēng)向的作用還沒有得到準(zhǔn)確的體現(xiàn)，加上風(fēng)向的統(tǒng)計方法十分復(fù)雜，在挑選典型氣象年時如何進(jìn)行相關(guān)計算尚無實(shí)例可循，因此數(shù)據(jù)集挑選典型氣象年的參數(shù)中不包括風(fēng)向。各項參數(shù)的權(quán)重應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)該參數(shù)對建筑能耗計算的影響，然而定量分析不同參數(shù)的作用大小是非常復(fù)雜的，目前文獻(xiàn)[12,18,19]中對于權(quán)重系數(shù)的確定都是從氣象數(shù)據(jù)的應(yīng)用目的出發(fā)，定性給出不同氣象要素的權(quán)重大小。參考文獻(xiàn)[18]的做法，同時考慮到典型氣象年的應(yīng)用目的，數(shù)據(jù)集采用的挑選參數(shù)及其權(quán)重如表1所示（其中日平均值都是一日4次定時觀測數(shù)據(jù)的平均值），這些權(quán)重并不直接與各挑選參數(shù)對應(yīng)，而是與代表挑選參數(shù)的統(tǒng)計特征的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)對應(yīng)。表1挑選參數(shù)及其權(quán)重挑選參數(shù)日平均溫度日最低溫度日最高溫度日平均水汽壓日總輻射日平均地表溫度日平均風(fēng)速權(quán)重2/161/161/162/168/161/161/16根據(jù)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，典型氣象年的挑選應(yīng)以近30年的統(tǒng)計為基礎(chǔ)，在近10年中進(jìn)行挑選。因此數(shù)據(jù)集以1971～2003年的統(tǒng)計為基礎(chǔ)，在1994～2003年中挑選典型氣象年。確定挑選參數(shù)及其權(quán)重以后，典型氣象年的“平均月”的挑選步驟如下：①統(tǒng)計出1971～2003年每年每月的各挑選參數(shù)的平均值，Xi,m,y，i為挑選參數(shù)序號，m為月份序號，y為年份序號；②計算每月各挑選參數(shù)的累年平均值、標(biāo)準(zhǔn)差；③將各挑選參數(shù)的平均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：；④初選平均月：對于m月，如1994～2003年間某一年該月的平均值與該月的累年平均值的差值小于等于該月標(biāo)準(zhǔn)差，即，則可認(rèn)為該年該月有條件成為“平均月”；⑤如1994～2003年間有若干年份的m月都能滿足初選平均月的條件，則對這些年份的m月的進(jìn)行加權(quán)求和，即計算，其中，Ki是各挑選參數(shù)的權(quán)重，最后選擇Dm最小的月份作為該月的“平均月”。典型氣象年的各個“平均月”可能出現(xiàn)在不同的年份，例如北京典型氣象年的各“平均月”的選擇結(jié)果如表2所示：表2北京典型氣象年的月份組成月份123456789101112選擇年份1998200019951997199919971998200220021999200119995.2.2設(shè)計典型年5種設(shè)計典型年的挑選以反映設(shè)計相關(guān)的氣象特點(diǎn)為要求，數(shù)據(jù)集在1971～2003年的氣象數(shù)據(jù)中挑選五種設(shè)計典型年，表3給出了5種設(shè)計典型年的應(yīng)用對象和挑選方法。表3設(shè)計典型年的名稱、應(yīng)用對象及其挑選方法名稱應(yīng)用對象挑選方法焓值極高年空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計模擬擬分析月平均空氣焓值最最高值所在的的年份為焓值值極高年溫度極高年空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計模擬擬分析日最高溫度的月平平均值最高的的年份為溫度度極高年溫度極低年供暖系統(tǒng)設(shè)計模擬擬分析日最低溫度的月平平均值最低的的年份為溫度度極低年輻射極高年太陽能系統(tǒng)設(shè)計模模擬分析月總輻射量最大的的月份所在年年作為輻射極極高年輻射極低年太陽能系統(tǒng)設(shè)計模模擬分析月總輻射量最小的的月份所在年年作為輻射極極低年對于典型氣象年和設(shè)計典型年的逐時氣象數(shù)據(jù)，除包含前文提到的基準(zhǔn)要素以外，數(shù)據(jù)集還根據(jù)基準(zhǔn)要素計算出建筑熱環(huán)境分析中常用的幾種參數(shù)，包括含濕量、濕球溫度、露點(diǎn)溫度、空氣焓值、法向太陽輻射強(qiáng)度以及東南西北朝向的垂直壁面上的太陽輻射強(qiáng)度，同時統(tǒng)計出采暖度日數(shù)HDD18、空調(diào)度日數(shù)CDD26、采暖度小時數(shù)HDH18、空調(diào)度小時數(shù)CDH26。參考文獻(xiàn)GBJ19-87采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范JCJ134-2001夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)JGJ75-2003夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)江億.用于空調(diào)負(fù)荷計算的隨機(jī)氣象模型：[碩士論文].北京：清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系，1980林文勝.建筑能耗分析用氣象數(shù)學(xué)模型綜論：[碩士論文].重慶：重慶建筑工程學(xué)院，1990田勝元.建筑空調(diào)能耗分析用氣象資料構(gòu)成方法的研究.全國曖通空調(diào)制冷1988年學(xué)術(shù)年會論文集.1988郎四維.建筑能耗分析逐時氣象資料的開發(fā)研究.暖通空調(diào)，2002，32(4):1－5張晴原，JoeHuang編著.中國建筑用標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)庫.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004Matsuo