第四講建筑節(jié)能氣候?qū)W第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1建筑節(jié)能氣候?qū)W知識2.1.1氣候系統(tǒng)與氣候要素

氣候系統(tǒng)分類系統(tǒng)氣候特性的大致尺度時間范圍水平范圍(公里)豎向范圍(公里)全球性風(fēng)帶氣候20003～101～6個月地區(qū)性大氣候500～10001～101～6個月局地(地形)氣候1～100.01～11～24小時微氣候0.1～10.124小時第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五

2.1.1氣候系統(tǒng)與氣候要素

建筑節(jié)能氣候系統(tǒng)要素與取值主要氣候要素太陽輻射、環(huán)境長波輻射、空氣溫度和濕度、風(fēng)、雨雪等。氣候要素取值長期平均值;逐日、逐年的變化值，與平均值產(chǎn)生的偏差;極端值及其可能出現(xiàn)的頻率。第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.1氣候系統(tǒng)與氣候要素各氣候要素的相關(guān)性太陽輻射可以說是最基本的要素，空氣溫度、濕度、地表溫度等要素無不受地表溫度的影響，例如，日總輻射減小時，日平均空氣溫度、日平均地表溫度都會降低，另外在常規(guī)的建筑能耗模擬中，太陽輻射也是影響建筑能耗的最重要的因素之一。第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.1氣候系統(tǒng)與氣候要素挑選參數(shù)及其權(quán)重挑選參數(shù)權(quán)重日平均溫度2/16日最低溫度1/16日最高溫度1/16日平均水氣壓2/16日總輻射8/16日平均地表溫度1/16日平均風(fēng)速1/16第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.2太陽輻射

太陽常數(shù)在大氣層上界的太陽輻射能，隨太陽與地球之間的距離以及太陽的活動情況而變化，其范圍為1.8~2.0卡/厘米2·分，平均值為1.97卡/（厘米2·分），此值稱為太陽常數(shù)。大氣層對太陽輻射的選擇性吸收大部分紫外線及全部波長小于0.288微米的輻射線均被臭氧所吸收;相當一部分紅外線則被水汽及二氧化碳所吸收。大氣層對太陽輻射的反射反射主要發(fā)生于小水滴，是無選擇性。因此反射輻射的光譜分布和原來的一樣，故反射光仍為白色。云層將大量太陽輻射反射回外層空間，余者則散射到地面。大氣層對太陽輻射的折射與散射當太陽輻射入射到其大小接近或小于波長的分子及微粒上時，便在空間發(fā)生折射及散射。于是光線即擴散開，即使無直射陽光也能有亮光。這是一種選擇性現(xiàn)象，每一種波長的散射輻射量是與波長倒數(shù)的四次方成正比。因此，空氣分子擴散了大部分短波的藍、紫光，而使晴朗的天空呈現(xiàn)藍色；但當大氣中較大的塵粉含量增多時，空氣的濁度增大，長波的黃、紅光被擴散的比例增多，天空就變成乳白色。第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.2太陽輻射

在地球表面上的太陽光譜太陽輻射透過地球的大氣層時，其強度減弱，光譜的分布也因大氣層的吸收、反射與散射而改變。達到地表的太陽輻射光譜波長范圍約在0.28~3.0微米之間,可大致劃分為三個區(qū)段：紫外線-小于0.4微米的波段為紫外線輻射;可見光-只有0.4~0.76微米這一小部分是人眼可見的光線，起自然采光作用;紅外線-波長大于0.76微米者為紅外線。雖然太陽輻射的最大強度（峰值）位于可見光的范圍內(nèi)，但半數(shù)以上的能量是紅外輻射。第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.2太陽輻射

地球表面上太陽能量的日變型及年變型

長期的規(guī)律性：取決于太陽輻射的強度及持續(xù)時間。太陽輻射強度取決于日光需穿透的大氣層的厚度，后者由地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)以及地軸與公轉(zhuǎn)軌道平面之夾角等這樣一些可以精確計算的條件所決定的。

短期的隨機性：到達地面的太陽輻射量還取決于天空中云塊的間隙及空氣中微塵、二氧化碳和水汽的含量，即與大氣的透明度有關(guān)。這些都是只能靠估算而無法精確計算的。地球表面上太陽能量的區(qū)域變化光線投射至地球上某一點所穿過的空氣層的厚度，取決于太陽高度角，也取決于該點的拔海高度。太陽的高度角隨該點所在的地理緯度而異，最大值在熱帶區(qū)，向南北兩極逐漸減小。地球表面上日照時間變化隨著緯度的增加，夏季的日照時間增多，冬季則減少。第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.3環(huán)境長波輻射環(huán)境長波輻射由地面、建筑表面、云層向環(huán)境放射的是長波輻射。放射輻射強度與放射點和吸收點絕對溫度的四次方之差成正比。建筑與大氣的凈輻射由建筑表面放射出的輻射量與大氣對它放射的逆輻射量之差值稱為凈輻射。凈輻射隨水蒸汽、微塵特別是云量的增加而減小。在陰天降至極低的水平；在明凈干燥的夜空下，凈輻射量很大。第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.3環(huán)境長波輻射大氣氣體的吸收輻射大氣氣體的吸收輻射與黑體不同，不具有連續(xù)的放射光譜和吸收光譜，而是有選擇性的，只有一小部分短波太陽輻射能通過，大部分外逸長波輻射被空氣所吸收。在大氣所含的各種氣體中，水蒸汽是主要的長波吸收體，其次是二氧化碳。第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五無遮擋的水平表面凈輻射散熱量計算公式：

式中，R為水平表面的凈輻射散熱量（卡/厘米2·分）；P為靠近表面所測得的水蒸汽分壓力（毫米汞柱）；T為絕對溫度（℃+273）。此公式僅適用于無云天氣。第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五水蒸汽分壓力對于長波輻射散熱之影響給出了表面溫度為10℃、20℃、30℃的情況下，隨水蒸汽分壓力而變的R值。

凈長波輻射熱流（卡/厘米2·分）表2.1.2-1溫度（℃）水蒸汽分壓力（毫米汞柱）46810152030100.1970.1700.160----200.2250.2000.1830.1600.153--300.2600.2300.2100.1950.1630.1550.150第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五當天空有云時，外逸輻射即降低。對外逸輻射的測量結(jié)果列出如下，以相對無云天外逸輻射的百分數(shù)表示：云量分級012345678910外逸輻射（%）10098959085797364523515晴朗夜空，外逸輻射強，可利用此輻射作為建筑降溫之冷源。第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.4空氣溫度太陽輻射和天空輻射通過影響地面、水表面溫度進而影響空氣溫度空氣幾乎對于所有的太陽輻射線都是透明的，故太陽輻射對空氣溫度僅有間接的影響。在冬季及夜間，由于向空際的長波輻射作用，地表常較空氣為冷。這樣，就產(chǎn)生反向的凈熱交換，從而與地表接觸的空氣就會變冷。地表面、水表面溫度決定空氣溫度地表、水表面加熱或冷卻的速率決定其上部空氣溫度。與熱地表、水表直接接觸的空氣層，由于導(dǎo)熱的作用而被加熱；此熱量又主要依靠著對流的作用而轉(zhuǎn)移至上層空氣。陸面和水面空氣溫度的差異。在同樣的太陽輻射條件下，大的水體較地塊所受的影響為慢。故在同一緯度上，陸地表面與海面比較，夏季熱些，冬季冷些。在這些表面上所形成的氣團也隨之而異。陸面上的平均氣溫在夏季較海面上的高些，冬季則低些。第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.4空氣溫度空氣溫度隨高程而降低自由大氣中空氣溫度隨高程而降低，平均約0.6℃/100米。在白天，近地處的溫度直減率較大，這是由于與地表接觸的下層空氣因?qū)岫患訜嶂?。加熱的空氣體積膨脹，其密度變小而上升，遂使低的空氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并不斷地與上層的空氣相混合?？諝鈭F升降引起的氣溫改變當一氣團上升的時候，例如上升到高山處，即由較高的壓力區(qū)到達較低的壓力區(qū)，氣團因擴散而變冷。反之，當氣團下降時，則因壓縮而增溫。這就是所謂的絕熱冷卻和絕熱加熱過程。溫度隨高度的變化率約為1℃/100米。

水汽凝結(jié)所釋放的潛熱減緩空氣的冷卻當在上升的空氣中發(fā)生冷凝時，只要冷凝過程連續(xù)不斷，空氣冷卻的速率便會下降。第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.4空氣溫度“逆溫”現(xiàn)象在夜間，當天空晴朗時，地表溫度明顯地較氣溫低。在近地處，低的空氣層就比上面的冷，造成在近地表處常態(tài)的垂直溫度梯度的反向，此種現(xiàn)象稱為“逆溫”。由于低處的冷空氣層比其上部的暖空氣層重些，空氣在“逆溫”的情況下變得較穩(wěn)定，豎向的運動受到抑制。促成“逆溫”的條件為夜長、天空潔凈、空氣干燥和無云。當冷氣團與熱氣團相遇而熱氣團被舉升于冷氣團的上部時，也能產(chǎn)生“逆溫”現(xiàn)象，這是一種動力的“逆溫”?？拷孛娴睦淇諝饪偸勤呄蚣杏诘屯莨鹊?，所以該處的氣溫可能比它上面較高處的地方低幾度。第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.4空氣溫度大氣運動對氣溫的影響地球上方的壓力差會引起氣團的移動。當在某一地區(qū)內(nèi)達到某一溫度的空氣團可能移動到具有不同溫度的另一地區(qū)時，會改變該地區(qū)的主導(dǎo)條件。因此，朝向兩極運動的亞熱帶空氣團便造成途中所經(jīng)地區(qū)溫度的提高，而兩極的空氣團則可降低途經(jīng)地區(qū)的溫度。第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.5氣壓與風(fēng)

全球氣壓在南、北半球的地面上空，都存在著高、低大氣壓力帶和氣壓中心，其中一些是永久性的，另一些僅存在于一年之中的部分時期內(nèi)。地區(qū)風(fēng)在一地區(qū)內(nèi)，風(fēng)的分布與特征決定于若干全球性和地區(qū)性的因素。主要的決定因素是：氣壓的季節(jié)性全球分布，地球自轉(zhuǎn)，陸、海加熱和冷卻的日變化以及該地區(qū)地形與周圍環(huán)境。第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.5氣壓與風(fēng)壓力帶及壓力區(qū)在南、北半球緯度20°~40°的亞熱帶區(qū)，有兩個高氣壓帶圍繞著地球，兩極地帶為永久性高壓區(qū)，但與亞熱帶的高氣壓帶相比，氣壓稍低些。赤道帶是主要的低氣壓區(qū)，全年均保持此狀況。壓力帶及壓力區(qū)的運動在夏季時，亞熱帶高壓帶向兩極移動，。每個半球上空的低氣壓帶朝向高緯度處移動，特別是在大陸上空。因此，在七、八月間，這一區(qū)域主要在北回歸線附近，由非洲的東北延伸至亞洲的中部和東部，而其中心則在波斯灣。在一、二月間，這一區(qū)域主要在南回歸線附近。其它的低壓中心存在于較高的緯度上，在南半球靠近南極上空形成氣壓帶。在北半球，由于有大面積的陸地圍繞著北冰洋，故低壓區(qū)的分布較為復(fù)雜。由于此種原因，高氣壓區(qū)及低氣壓區(qū)常出現(xiàn)在幾乎同一個緯度上，并不斷地向東移動。所以，任何地區(qū)均經(jīng)歷著接連的高氣壓及低氣壓周期。冬季亞熱帶高壓帶移向赤道第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.5氣壓與風(fēng)壓力帶及壓力中心的成因地球上太陽輻射分布不均勻，地表受熱不同?？拷嗟赖牡貐^(qū)太陽輻射強，空氣受熱膨脹上升，形成氣壓帶。周圍仍為高壓區(qū)的空氣即流向該低壓區(qū)。赤道上升的空氣團，在上層大氣中被分割開，并朝著兩極的方向流動；冬季時在緯度20°~40°之間，夏季時在30°~40°之間又下降返回地球，氣壓增高而形成亞熱帶的高壓區(qū)。兩極的高壓區(qū)是由于冰面上的下層空氣變冷所造成的。第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.5氣壓與風(fēng)

風(fēng)系每一半球上都有三個全球性的風(fēng)帶：信風(fēng)、西風(fēng)及極風(fēng)。此外尚有季風(fēng)系，是由于海、陸加熱量之年差所造成的。1）信風(fēng)信風(fēng)發(fā)生于兩個半球上的亞熱帶高壓區(qū)并匯集于形成赤道低氣壓帶的熱帶峰面上。在北半球信風(fēng)來自東北，在南半球則來自東南。2）西風(fēng)西風(fēng)同樣源于亞熱帶地區(qū)，吹向亞寒帶低壓區(qū)。3）極風(fēng)極風(fēng)由南極和北極的高壓區(qū)冷氣團擴散所形成。在北半球，一般是吹向西南，在南半球則吹向西北。4）季風(fēng)由陸地和海洋上空年平均溫度差所造成的冬季的大陸風(fēng)與夏季的海風(fēng)，通稱為季風(fēng)。第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.5氣壓與風(fēng)地方風(fēng)型發(fā)生于山、谷之處；沿海一帶又有日風(fēng)及夜風(fēng)。

1水陸風(fēng)在白天，陸上的空氣溫度較同一緯度海上的空氣溫度為高，熱氣上升，海上的冷氣流吹向內(nèi)陸，在夜間，此過程相反。這樣形成的風(fēng)稱為水陸風(fēng)。由于白天的陸、海溫差大于夜間，故吹向陸上的海風(fēng)大于吹向海面的陸風(fēng)。在氣溫日變化規(guī)則的地方所發(fā)生的水陸風(fēng)，強度較大，也較規(guī)則，如在赤道氣候區(qū)。某地離海岸之距離決定著海風(fēng)抵達之時間。離海遠的地方，海風(fēng)到達較遲。海風(fēng)大致在日落時停止，夜深時，陸風(fēng)始作。陸風(fēng)及海風(fēng)均受全球性的氣壓及風(fēng)系所制約。例如在夏季，當內(nèi)陸陸地上空處于低壓時，氣流常由西海岸面上空的高壓區(qū)而來，所以在白天，此海岸會受到強烈的海風(fēng)。但在夜間，因有不少的空氣流向海面，陸上的氣壓不能充分地增加，故任何陸風(fēng)的強度均很小。

2山谷風(fēng)在山區(qū)，局部的溫差會造成局地風(fēng)型。此類風(fēng)是一種很薄的表面氣流，是由于向陽坡面上的氣溫與谷地上方等高處的氣溫差而造成的。在白天靠近山坡表面的空氣較同等高度的自由大氣所受的熱量多，熱氣即上升。在夜間此過程相反。故大的山谷會產(chǎn)生強烈的山谷風(fēng)，白天向上吹，夜間吹向谷底。第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五

2.1.6大氣濕度

大氣濕度：大氣中水汽的含量。水汽通過蒸發(fā)而進入大氣，其主要的來源為海面，也源出于潮濕的表面、植物及小的水體?？諝庵械乃萘恐饕獩Q定于氣溫，隨著氣溫之增高而逐漸增大。大氣濕度表達方式：絕對濕度、水蒸汽壓力、相對濕度等。從熱舒適的觀點，用空氣的水蒸汽壓力表達濕度條件最為恰當，因為人體的蒸發(fā)率與皮膚表面同周圍空氣的水蒸汽壓力差值成正比。另一方面，許多建筑材料的性能和材料變質(zhì)的速率，則與相對濕度有關(guān)。第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.1.6大氣濕度

大氣濕度的變化特點水蒸汽壓力主要隨季節(jié)而變，通常夏季高于冬季。即使在受著每天的海陸風(fēng)交替影響的濱海地區(qū)，水蒸汽壓力的日變化也不大，其幅度僅有幾個毫米汞柱。水蒸汽壓力在豎向高度上的遞減量較氣壓的遞減為快。所以，水蒸汽的濃度隨著拔海高度而降低，上部空氣層的水蒸汽含量低于近地的空氣層?？諝庠谪Q向的混合降低著近地處的水蒸汽壓力。在無海風(fēng)的陸地上，水蒸汽壓力在中午前達最到高值；然后開始強烈的對流，造成豎向的混合，而近地處的水蒸汽壓力便降低。在傍晚時，隨著這種氣流的終止，水蒸汽壓力再次升高。在水面上或在雨季的陸地上，水蒸汽壓力的日變化和溫度的日變化一致。相對濕度的日變化范圍很大。這是由于氣溫的日變化及年變化所引起的，這種變化決定著空氣內(nèi)可能的濕容量。顯著的相對濕度日變化主要發(fā)生在氣溫日較差較大的大陸上。在此類地區(qū)，中午后不久當氣溫達到最高值時，相對濕度很低，而一到夜間，空氣可能接近于飽和狀態(tài)，即相對濕度接近100%。第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.2建筑節(jié)能氣候分區(qū)

2.2.1建筑熱工設(shè)計分區(qū)建筑熱工設(shè)計分區(qū)是用累年最冷月（即一月）和最熱月（即七月）平均溫度作為分區(qū)主要指標，累年日平均溫度≤5℃和≥25℃的天數(shù)作為輔助指標，將全國劃分為五個區(qū)，即嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和地區(qū)。第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五寒冷嚴寒夏熱冬冷夏熱冬暖溫和《建筑熱工設(shè)計氣候分區(qū)圖》寒冷寒冷嚴寒嚴寒第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五建筑熱工各氣候區(qū)（新）特征氣候分區(qū)分區(qū)依據(jù)嚴寒地區(qū)（Ⅰ區(qū)）嚴寒A區(qū)5500≤HDD18＜8000嚴寒B區(qū)嚴寒C區(qū)5000≤HDD18＜55003800≤HDD18＜5000寒冷地區(qū)(Ⅱ區(qū))寒冷A區(qū)2000≤HDD18＜3800，CDD26≤100寒冷B區(qū)2000≤HDD18＜3800，100＜CDD26≤200夏熱冬冷地區(qū)(Ⅲ區(qū))夏熱冬冷A區(qū)1000≤HDD18＜2000，50＜CDD26≤150夏熱冬冷B區(qū)夏熱冬冷C區(qū)1000≤HDD18＜2000，150＜CDD26≤300600≤HDD18＜1000，100＜CDD26≤300夏熱冬暖地區(qū)(Ⅳ區(qū))夏熱冬暖地區(qū)HDD18＜600，CDD26＞200溫和地區(qū)（Ⅴ區(qū)）溫和A區(qū)600≤HDD18＜2000，CDD26≤50溫和B區(qū)HDD18＜600，CDD26≤50第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3建筑節(jié)能的相關(guān)氣象模型2.3.1統(tǒng)計氣象模型

建筑節(jié)能統(tǒng)計氣象模型是從歷史上觀測的氣象數(shù)據(jù)中選擇有代表性的一部分數(shù)據(jù)的組合，它能反映與建筑節(jié)能相關(guān)的氣象規(guī)律。例如，用于建筑能耗分析和冷暖負荷計算的標準天或標準年，用于統(tǒng)計的氣象資料通常采用歷年的逐時氣象數(shù)據(jù)。

第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型1）實驗性參考年（TestReferenceYear,TRY）構(gòu)成方法：按月平均溫度依能量分析的重要性順序進行篩選，把那些含有歷年最熱月（或冷月）平均溫度的年份去掉，最后剩下的不含極值的一年為參考年。實驗性參考年為時間連續(xù)的12個月構(gòu)成的實際年，用它計算的年能耗不一定代表歷年平均值。實驗性參考年方法是美國國家氣象中心（NCDC，1976年）提出，并獲得美國60個城市的實驗性參考年，第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型

2）典型氣象年（TypicalMeterologicalYear,TMY、TMY-2）構(gòu)成方法：用統(tǒng)計法選出典型月，由典型月構(gòu)成的典型年（TMY）。選典型月的九項指標：水平總輻射，干球溫度與露點溫度的極大值、極小值和平均值，風(fēng)速的極大值和平均值。按輻射權(quán)重50%，其余權(quán)重50%加權(quán)處理，選出典型月，由典型月構(gòu)成典型年。典型氣象年不是真實年由于典型月來自不同年份，兩月之間各取六個點（小時）用三次曲線平滑連接。TMY方法由美國SANDIA國家實驗室提出。于1981年取1948-1975年的原始氣象數(shù)據(jù)，形成美國234個城市的TMY；于1995年取1961-1990年原始氣象數(shù)據(jù)，修訂為包括美國239個城市的TMY-2。第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型

TMY與TMY-2應(yīng)用注意：TMY與TMY-2不僅原始氣象數(shù)據(jù)來源年份不同，而且典型月的處理方式也不同，因此對同一對象計算出的年能耗不同。Huang的研究表明，TMY計算的采暖能耗較TMY-2大，而供冷能耗較TMY-2小。由于TMY-2采用的原始氣象數(shù)據(jù)與歷年平均值所用的原始氣象數(shù)據(jù)年相同，采用TMY-2計算的年能耗與采用歷年平均氣象數(shù)據(jù)計算所得的年能耗更接近。建筑年能耗分析多采用TMY-2數(shù)據(jù)。

用TMY-2計算的負荷為典型負荷，不是最大負荷。選擇設(shè)備容量通常按最大負荷。ASHRAE技術(shù)委員會研究了用于選擇設(shè)備容量的氣象模型，結(jié)果見ASHRAE手冊基礎(chǔ)篇（1997）。第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型中國的典型氣象年構(gòu)成法1）統(tǒng)計1971～2003年各年各月各參數(shù)的平均值，Xi,my，i為參數(shù)序號，m為月份序號，y為年份序號；2）計算各月各參數(shù)的累年平均值i,m及標準差Si,m；3）將各參數(shù)的平均值標準化處理：4）初選平均月：1994～2003年間某年某月的平均值與該月的累積平均值的差值小于等于該月標準差，即，則該月為“初選平均月”；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，則對這些初選平均月的進行加權(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”。第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型典型氣象年的各個“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)果間下表。北京典型氣象年的月份組成月份123456789101112選擇年份199820001995199719991997199820022002199920011999第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型

設(shè)計典型年的挑選：

5種設(shè)計典型年的構(gòu)成以反映設(shè)計相關(guān)的氣象特點為要求。用1971～2003年的氣象數(shù)據(jù)，構(gòu)成如下：（1）焓值極高年。計算每年各月的月平均空氣焓值，選擇月平均空氣焓值最高值所在的月份為焓值極高年。（2）溫度極高年。計算每年各月的日最高溫度的月平均值，選擇日最高溫度的月平均值最高的月份為溫度極高年。（3）溫度極低年。計算每年各月的日最低溫度的月平均值，選擇日最低溫度的月平均值最低的月份為溫度極低年。（4）輻射極高年。計算每年各月的月總輻射量，選擇月總輻射量最大的月份所在年作為輻射極高年。（5）輻射極低年。計算每年各月的月總輻射量，選擇月總輻射量最小的月份所在年作為輻射極低年。第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型3）能量計算用天氣年（WeatherYearforEnergyCalculation,WYEC、WYEC-2）

能量年資料是ASHRAE（1980年）的研究成果，它也是用統(tǒng)計法從長期的原始氣象資料中選出典型月，然后構(gòu)成典型年，在選擇過程中對溫度和太陽輻射值與長周期的平均值的相關(guān)性和逼近性都做了檢驗，對選出的典型月中個別天做了置換以便與長周期的平均值逼近得更好，對兩個月溫度的連接做了調(diào)整，對錯誤和反常數(shù)據(jù)做了更正。WYEC包括美國的46個城市和加拿大的5個城市，由Crow于1983年完成；WYEC-2包括美國的54個城市和加拿大的5個城市，由Stoffel于1995年完成。WYEC和WYEC-2的原始氣象數(shù)據(jù)取自相同年份，其中部分取自1941-1970年，其余取自1951-1980年。修訂后的WYEC-2新增了部分太陽輻射資料，并對以前的原始氣象數(shù)據(jù)進行了誤差分析，重點對太陽輻射資料進行了修正，剔除了粗大誤差，所有的原始記錄采用逐時連續(xù)時間序列（1、2、3……、24），并采用當?shù)貥藴蕰r間。正由于WYEC和WYEC-2的原始氣象數(shù)據(jù)取自相同年份，所以對年能耗分析的凈影響相差很小第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型4）日本的標準年在最近十年的溫度、濕度及日照平均值中按月份找出那一年該月三項值都接近十年平均值的該月均值后，把它作為代表月——平均月，由12個月平均的逐時觀測值銜接起來便構(gòu)成了標準年氣象資料。第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.1統(tǒng)計氣象模型5）中國的標準年美國和日本的標準年氣象數(shù)據(jù)有其適用范圍，這與其地域和氣候復(fù)雜程度有關(guān)，我國不宜套用其具體數(shù)值。1985年以來田勝元教授在吸收、消化日本標準年構(gòu)成方法的基礎(chǔ)上，改進原來的方法，提出一種構(gòu)成我國“動態(tài)用氣象資料標準年”[9]，該方法從理論上分析了空調(diào)負荷與室外參數(shù)之間的關(guān)系，至今，已構(gòu)成了各大氣候區(qū)多個中心城市的標準年氣象資料。第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.2典型氣象年的檢驗中國典型氣象年的檢驗：典型氣象年的逐時數(shù)據(jù)檢驗的方法是：以一套逐時氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)上述方法挑選典型氣象年。然后分別以這一套實測逐時數(shù)據(jù)和典型氣象年的逐時數(shù)據(jù)為輸入條件計算實際建筑的全年負荷，分析比較各實際年份的負荷與典型氣象年的負荷即可大體檢驗構(gòu)成方法對能耗模擬的適用性。第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.2典型氣象年的檢驗各年負荷與典型氣象年負荷的比較全年最大熱負荷全年最大冷負荷全年累計熱負荷全年累計冷負荷199489.8％107.1％105.9％119.0％199598.3％90.2％61.9％116.1％1996127.9％109.6％96.5％95.9％1997108.8％89.2％110.0％112.2％1998150.2％94.7％91.8％121.6％199982.9％107.0％47.1％125.6％2000148.5％111.7％122.6％109.3％2001138.8％132.8％139.3％113.1％2002140.5％88.6％80.0％120.5％2003103.3％85.2％105.0％93.2％典型氣象年100.0％100.0％100.0％100.0％第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.2典型氣象年的檢驗實測典型氣象年負荷與計算典型氣象年負荷的比較全年最大熱負荷全年最大冷負荷全年累計熱負荷全年累計冷負荷數(shù)值實測典型氣象年139.32W/m2210.55W/m220.14W/m265.28W/m2計算典型氣象年141.99W/m2192.44W/m221.20W/m262.27W/m2比率實測典型氣象年100.0％100.0％100.0％100.0％計算典型氣象年101.9％91.4％105.3％95.4％第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.3數(shù)學(xué)模擬法氣象模型統(tǒng)計方法都是靜態(tài)的，能夠反映氣候變化的靜態(tài)規(guī)律，而不能反映氣象過程的無重復(fù)的動態(tài)隨機過程特征。此外，這類方法需要大量完整的原始氣象資料，故暖通空調(diào)界又提出了第二種有前途的方法：數(shù)學(xué)模擬法。第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.3數(shù)學(xué)模擬法氣象模型

隨機數(shù)模擬法

從過去實測的大批氣象資料中找出各氣象參數(shù)的概率分布和其他一些統(tǒng)計特征，用隨機數(shù)模擬產(chǎn)生同實際氣象變化具有相同數(shù)字特征的數(shù)據(jù)，作為能量分析用的氣象數(shù)據(jù)。由于，隨機數(shù)模擬法將各氣象參數(shù)或參數(shù)部分看成正態(tài)分布的隨機變量，而不是一個隨機變化過程，因此不可能產(chǎn)生完全反映實際多維隨機過程的氣象參數(shù)。第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.3數(shù)學(xué)模擬法氣象模型1966年，美國LarryO.Degelman給出了第一個使用Morte-Carlo法模擬空氣干球溫度和太陽輻射的隨機氣象模型。他根據(jù)歷年各月的日平均溫度的月均值和方差，依正態(tài)分布產(chǎn)生隨機的日平均溫度。1979年，A.W.Boeke,A.H.C.VanPasson&A.G.DeJong建立了一個模擬太陽輻射、干球溫度、絕對濕度、風(fēng)向和風(fēng)速的模型。此模型考慮了逐時太陽輻射前后的相關(guān)性，其他氣象參數(shù)以太陽輻射為基礎(chǔ)，在從原始數(shù)據(jù)分離出來的確定性部分上，加上模擬出來的隨機因數(shù)而得到。第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.3數(shù)學(xué)模擬法氣象模型

隨機過程模擬法1970年，Box和Jenkins發(fā)表了他們多年以時間序列方法研究隨機過程的成果，提出了一整套分析、模擬、預(yù)測、控制隨機過程的時間序列方法，較好地解決了一維隨機過程的模擬、預(yù)測和控制問題。為氣象過程的研究開辟了一條嶄新的路徑。自1975年以來，用此方法模擬逐日逐時氣象參數(shù)的研究十分活躍。B.J.Brinkworth給出了模擬逐日太陽輻射的時間序列模型。1981年R,H.B.Exe對東南亞（泰國）地區(qū)建立了太陽輻射時間序列的模型。1985年，西班牙的LuisVergara-Doming對原始輻射值做了低通濾波，對所得數(shù)據(jù)進行Fourier分析，實現(xiàn)了確定性部分與隨機性部分的分離。第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.3數(shù)學(xué)模擬法氣象模型

在我國的進展：◆1984年江億首次將時間序列模型推廣到多維，建立了北京地區(qū)五維（溫度、日均值、日較差、水氣壓日均值及其日較差、太陽總輻射）AR（1）模型?！?987年，李永安用不同的前處理方法建立了類似的模型，并涉及了模型推廣問題?！?988年，李新達、解頻分別利用西安和南通資料建立了AR（10）、AR（2），中心化和非中心化疏系數(shù)混合回歸模型，并將此模型推廣至六維。◆1989年康郁箐用福州氣象資料更細致地討論了這一模型，并在模型推廣和建模地點上做了研究?！?991年，張素寧建立了長春地區(qū)六維疏系數(shù)混合回歸模型和溫度濕度逐時模型，畢翔宇等利用上海資料建立了上海模型，并對BIC準則數(shù)和模型跨區(qū)試用進行了研究，還澄清了模型的模擬和預(yù)報的區(qū)別。◆1991年林文勝重建了一套比較完整的北京氣象數(shù)學(xué)模型，特別是對太陽輻射的逐時模型進行了比較深刻的分析，同時對逐日模型的數(shù)據(jù)前處理提出了一種平均年差分方法，使建筑能耗分析用氣象數(shù)學(xué)模型得到進一步發(fā)展。但國內(nèi)在太陽逐時值確定部分的研究幾乎是空白，又使得研究方向和精度都受到限制。第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.4按天氣過程構(gòu)建氣象模型夏季空調(diào)有多種可用的冷源，如夜間冷空氣、陰雨天冷空氣、夜空、各種水體、一定深處的巖土等天然冷源以及人工冷源。從不同冷源獲取相同的冷量，能耗相差很大。在不同的天氣過程中，不同的冷源承擔夏季建筑降溫除濕冷負荷的可行性不同。建立氣象模型的數(shù)據(jù)工作量較小。第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.3.4按天氣過程構(gòu)建氣象模型分天氣過程對室外干球溫度的最高值、最低值和平均值進行統(tǒng)計分析，構(gòu)成計算夏季空調(diào)冷耗所用的室外氣象模型。當室外日平均氣溫小于27.5℃時節(jié)能住宅可采用間歇通風(fēng)方法達到夏季降溫的要求。故將日平均氣溫均小于27.5℃的天氣過程排除。把日平均溫度超過27.5℃的天氣過程中的各天分為3類：雨天、雨天后的晴天和晴天后的晴天。設(shè)定兩項指標：雨天后的晴天的數(shù)目和晴天后的晴天的數(shù)目。選擇雨天后的晴天數(shù)和晴天后的晴天數(shù)與歷年平均天數(shù)最接近的某年某月為該月的代表月。夏季各代表月的氣象數(shù)據(jù)銜接起來便構(gòu)成標準夏季。第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4氣象數(shù)據(jù)觀測2.4.1氣象數(shù)據(jù)來源各級氣象局、氣象信息中心地面氣候資料數(shù)據(jù)庫和氣象觀測衛(wèi)星資料數(shù)據(jù)庫。

長期不斷的觀測積累。參考書：【1】中國氣象局，地面氣象觀測規(guī)范，氣象出版社，2003；【2】中國氣象局，氣象輻射觀測方法，氣象出版社，1996。

第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4.2地面氣候資料觀測基本情況

1）地面氣候資料中的一日，除日照時數(shù)是以真太陽時為日界外，其余均以北京時間20：00～20：00為一日；

2）日4次定時觀測時間：2:00、8:00、14:00、20:00；

3）日24次定時觀測時間：21:00~20:00的逐時；

4）定時觀測在正點以前15分鐘內(nèi)完成。第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4.3氣溫（空氣干球溫度）觀測★氣溫是指離地面1.5m高度處的空氣溫度。氣溫的單位以攝氏度（℃）表示，取一位小數(shù)?！餁鉁氐挠^測數(shù)據(jù)有：定時觀測的氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫?！锒〞r觀測的氣溫使用安裝在百葉箱中的溫度計進行觀測。★日最高氣溫、日最低氣溫在北京時間20時使用安裝在百葉箱中的最高溫度計和最低溫度計進行觀測?！餁鉁氐慕y(tǒng)計數(shù)據(jù)有：日平均氣溫、月平均氣溫?！锶掌骄鶜鉁赝ǔＳ枚〞r氣溫的平均值代表。顯然，日24次定時氣溫的平均值要比日4次定時氣溫的平均值代表性好。但是，考慮到不同臺站之間的比較性，統(tǒng)一用日4次定時觀測的平均值。第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4.4濕球溫度觀測★濕球溫度是為了獲取空氣濕度而進行的一種溫度觀測，在地面1.5m高度處使用安裝在百葉箱中的濕球溫度計觀測的空氣溫度?！餄袂驕囟鹊膯挝灰詳z氏度（℃）表示，取一位小數(shù)。濕球溫度與濕球溫度計的類型有直接密切的關(guān)系，不同類型的濕球溫度計測得的濕球溫度有很大的差異?！镉^測數(shù)據(jù)：定時觀測的濕球溫度第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4.5水汽壓觀測

★水汽壓指離地面1.5m高度處的空氣中水汽作用在單位面積上的壓力。水汽壓的單位以百帕（hPa）表示，取一位小數(shù)?！镉^測計算數(shù)據(jù)：定時的水汽壓，由定時觀測的氣溫、濕球溫度、本站氣壓查表或計算得到的。對于不同類型濕球溫度計測得的濕球溫度，查表和計算的公式示不同的?！锝y(tǒng)計數(shù)據(jù)：日平均水汽壓，通常用定時水汽壓的平均值代表。用日4次定時水汽壓的平均值。第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4.6相對濕度觀測★相對濕度是指1.5m高度處的水汽壓與當時氣溫下的飽和水汽壓之比。相對濕度的單位以百分數(shù)（％）表示，取整數(shù)。★觀測計算數(shù)據(jù)：定時的相對濕度、日最小相對濕度，定時的相對濕度由定時觀測的氣溫、濕球溫度、本站氣壓查得或計算得到。對于不同類型濕球溫度計測得的濕球溫度，查表和計算的公式是不同的；日最小相對濕度，是在濕度計（自動記錄相對濕度連續(xù)變化的儀器）一日（20～20時）記錄中挑選的最小值。★統(tǒng)計數(shù)據(jù)：日平均相對濕度、月平均相對濕度。日平均相對濕度通常用定時相對濕度的平均值代表。采用日4次定時相對濕度的平均值；月平均相對濕度是月逐日平均相對濕度的平均值。第五十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期五2.4.7地面溫度（地表溫度）觀測★地面溫度是指直接與土壤表面接觸的溫度計所指示的溫度，地面溫度的單位以攝氏度（℃）表示，取一位小數(shù)?！镉^測數(shù)據(jù)：定時觀測的地面溫度?！锝y(tǒng)計數(shù)據(jù)：日平均地面溫度，通常用定時地面溫度的平均值代表，采用日4次定時地面溫度的平均值。