晴空指数对江西典型地区平屋面得热的影响研究

发布时间：2020-10-11 04:35

　　 随着我国综合实力的增强以及国民生活及消费水平的提升,建筑耗能占一次性能源消耗的比例也逐年提升,同时公众对建筑环境的舒适适宜的要求越来越高,引发各类建筑中空调设备的保有量以及使用率逐年升高,使得近年来制冷供暖设备的耗能在建筑耗能中约占五成左右,因此,在保证室内舒适度的基础上控制建筑耗能是建筑节能的一个重点内容。其中准确计算不同天气条件下的制冷与供暖耗能,是精确设计和调控暖通空调系统,降低暖通空调耗能的基础。为研究各种天气条件下,建筑水平围护结构实际的详细传热情况,引入了晴空指数的概念来表征各种天气情况,并利用1stOpt软件找出江西省南昌地区及江西省赣州地区夏季6~9月以及冬季12~2月期间,室外温度参数与晴空指数之间存在的联系。并且分别得到了江西省南昌市与赣州市这两个地区,冬季与夏季时,晴空指数与日最高气温以及晴空指数与日较差的回归方程,且在样本较多的情况下,各回归方程的决定系数仍然较大。结果表明:无论对于南昌市还是对于赣州市来说,其冬夏季室外最高气温和日较差与晴空指数的随动性关系表现明显。以上所得回归方程一方面弥补了江西地区气象站点部分辐射数据的缺失,在后续对太阳能资源进行深入分析研究时,提供了可靠的数学模型以及数据支撑。另一方面,得出的归回方程基于过去多年间的实测数据,以回归方程计算出的不同晴空指数条件下,外界的温度变化趋势更加贴近现实,以此作为后续模拟研究的边界条件,可以使模拟结果更加贴近真实状况。利用Fluent 14.5软件对江西省南昌市与赣州市建筑水平围护结构在不同晴空指数条件下的具体传热过程进行了模拟研究。并分析了冬夏季每个月对应下的,晴空指数对建筑水平围护结构外部面的平均温度、外部面的传热通量、围护结构各结构层的蓄热量、以及屋顶外表面的全天净得热总量产生的影响,并且得到晴空指数与屋顶外部面全日净得热总量间存在的关系。同时统计分析了南昌及赣州地区过去30年间晴空指数的实际分布频率,计算出这两个城市在冬季和夏季实际天气条件下水平围护结构全天的传热能耗。夏季情况,南昌地区:6月:2.44?10~3KJ?m~(-2)。7月:3.18?10~3KJ?m~(-2)。8月:2.85?10~3KJ?m~(-2)。9月:2.36?10~3KJ?m~(-2)。南昌地区夏季典型日:5.30?10~3KJ?m~(-2)。赣州地区:6月:2.91?10~3KJ?m~(-2)。7月:3.76?10~3KJ?m~(-2)。8月:2.77?10~3KJ?m~(-2)。9月:2.19?10~3KJ?m~(-2)。赣州地区夏季典型日:4.39?10~3KJ?m~(-2)。冬季情况,南昌地区:12月:-0.28?10~3KJ?m~(-2)。1月:-0.65?10~3KJ?m~(-2)。2月:0.04?10~3KJ?m~(-2)。南昌地区冬季典型日:-0.48?10~3KJ?m~(-2)。赣州地区:12月:0.032?10~3KJ?m~(-2)。1月:-0.351?10~3KJ?m~(-2)。2月:0.132?10~3KJ?m~(-2)。赣州地区冬季典型日:-0.11?10~3KJ?m~(-2)。发现实际天气情况下的净得热总量与典型日天气情况下计算出的屋顶全天净得热总量存在明显差异。若利用最不利天气条件所计算的空调负荷来进行空调设备的调控将会造成很大的能源浪费。给出了根据典型日天气条件计算结果下,各月屋顶净得热总量的修正系数。夏季情况:南昌地区夏季6~9月:0.46、0.60、0.54、0.45。赣州地区夏季6~9月:0.66、0.86、0.63、0.49。冬季情况:南昌地区冬季12~2月:0.58、1.35、-0.083。赣州地区冬季12~2月:-0.29、3.19、-1.2。因此本文研究结果将为江西地区的建筑节能提供基础数据和理论指导。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU111
【部分图文】：

(a）6 月 (b) 7月(c) 8 月 (d) 9 月图2.1 南昌夏季晴空指数与日最高气温关系从图2.1 可以看出，随着晴空指数的逐渐增大，南昌地区夏季日最高气温也越来越大。这是因为随着晴空指数变大，天气条件也更好，抵达地面的太阳辐射能也更多，对地表空气的增温作用显著，所以最高气温也逐渐增高。南昌地区夏季晴空指数与室外日最高气温的曲线关系还可以表达成函数的形式，如公式2-2(a)~(d)所示：6 月：176.85255.57,(=0.2~0.7时，=0.62)(-0.37/-0.4)2maxTekRtkktt (2-2 a )7 月： 245.08107.61146.4520.77/ln,(=0.2~0.7时，=0.56)2t0.5t2tmaxTkkkkRt (2-2 b)8 月：247.961258.29-2182.631085.86,(=0.2~0.7时，=0.47)1.522.52maxTkkkkRtttt (2-2 c)9 月：52.45240.39,(=0.2~0.7时

(a) 12月 (b) 1月(c) 2月图2.2 南昌冬季晴空指数与最高气温的关系如图2.2所示，江西南昌地区冬季12~2月晴空指数和室外日最高气温的随动性关系，随着晴空指数的不断增大，江西南昌地区室外日最高气温先逐渐增大，达到峰值后开始下降。这是由于冬季时候，太阳直射南半球，相比于夏季情况，到达地面的太阳辐射辐射量明显小于夏季，且由于晴空指数很大时，夜晚期间天空的云量很少，大气对夜晚地球向天空的长波辐射的阻挡作用减弱，这就造成夜间地面通过大气层散发到宇宙空间的热量也更大，所以室外空气降温也更多，使得白天有太阳辐射加热的时候，室外空气达到的最高温度有部分降低。南昌地区冬季晴空指数与室外日最高气温的曲线关系还可以表达成函数的形式

(a）6 月 (b）7 月(c）8 月 (d）9 月图2.3 南昌6-9 月晴空指数和日较差的关系图从图2.3里可以得出，江西省南昌市夏季6-9月晴空指数与室外日较差的随动性关系，随着晴空指数的逐渐变大，夏季南昌市日较差也逐渐增大。这是由于晴空指数大时，室外温度的最高值大，同时，晴空指数大时，大气层中云量低，大气对夜晚地球向天空的
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本文编号：2836075