第二节 绿色建筑室外计算参数
在采暖热负荷的计算中,如何确定室外计算温度等参数是一个非常重要的问题。单纯从技术观点来看,使采暖系统的最大出力,恰好等于当地出现最冷天气时所需要的热负荷,这是最理想的,但这需要付出很大的热能,必将会造成能量和经济上的浪费,往往同采暖系统的经济性相违背。
历年气象统计资料充分证明,最冷的天气并不是每年都会出现,出现也是没有一定规律的。如果采暖设备是根据历年最不利条件选择的,即把室外计算温度定得过低,那么,在采暖运行期的绝大多数时间里,就会显得设备能力富裕过多,从而会造成经济浪费;反之,如果把室外计算温度定得过高,则在较长的时间里不能保证必要的室内温度,达不到采暖的目的,室内的热舒适度不符合设计的要求,室外计算温度的取值是失败的。因此,正确地确定和合理地采用室外计算参数是一个技术与经济统一的问题。
一、围护结构冬季室外计算温度的确定
(1)冬季通风室外计算温度,是指按累年最冷月平均温度确定的用于冬季通风设计的室外空气计算参数。“累年最冷月”,系指累年月平均气温最低的月份。
(2)冬季空气调节室外计算温度,是指以日平均温度为基础,按历年平均不保证1d,通过统计气象资料确定的用于冬季空气调节设计的室外空气计算参数。
(3)冬季空气调节室外计算相对湿度,可以采用累年最冷月平均相对湿度。
(4)冬季室外平均风速,可以采用累年最冷3个月各月平均风速的平均值。冬季室外最多风向的平均风向,可以采用累年最冷3个月的最多风向(静风除外)的各月平均风速的平均值。
(5)冬季最多风向及其频率,可以采用累年最冷3个月的最多风向及其平均频率。
(6)冬季室外大气压力,可以采用累年最冷3个月各月平均大气压力的平均值。
建筑围护结构根据其热惰性指标(D值)可分成4种类型,其冬季室外计算温度te应按表2-7中的规定进行取值。
表2-7 围护结构冬季室外计算温度te 单位:℃
注:1.热惰性指标(D值)应按照有关规定进行计算。
2. tw和te·min分别为采暖室外计算温度和累年最低一个日平均温度。
3.冬季室外计算温度te应取整数。
4.全国主要城市4种类型围护结构冬季室外计算温度te值,可按《民用建筑热工设计规范》(GB 50176—2016)中附录三附表3.1采用。
二、围护结构夏季室外计算温度的确定
(1)夏季通风室外计算温度,可以采用历年最热月14时的月平均温度的平均值。
(2)夏季通风室外计算相对湿度,可以采用历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。
(3)夏季空气调节室外计算干球温度,可以采用历年平均不保证50h的干球温度。
(4)夏季空气调节室外计算湿球温度,可以采用历年平均不保证50h的湿球温度。
(5)夏季空气调节室外计算日平均温度,可以采用历年平均不保证5天的日平均温度。
(6)夏季空气调节室外计算逐时温度,可按式(2-4)确定:
tsh=twp+βΔtr (2-4)
式中 tsh——夏季空气调节室外计算逐时温度, ℃;
twp——夏季空气调节室外计算日干均温度, ℃;
β——室外温度逐时变化系数,按表2-8中的数值取用;
Δtr——夏季室外计算平均日较差, ℃,应按式(2-5)计算。
Δtr=(twg-twp)/0.52 (2-5)
式中 twg——夏季空气调节室外计算干球温度, ℃。
其他符号含义同式(2-4)。
表2-8 室外温度逐时变化系数
(7)夏季室外平均风速,应采用累年最热3个月各月平均风速的平均值。
(8)夏季最多风向及其频率,应采用累年最热3个月的最多风向及其平均频率。
(9)夏季室外大气压力,应采用累年最热3个月各月平均大气压力的平均值。
三、夏季太阳辐射照度的取值
现行国家标准《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)中所给出的太阳辐射照度值,是根据地理纬度和7月大气透明度,并按7月21日的太阳赤纬,应用有关太阳辐射的研究成果,通过计算确定的。
关于计算太阳辐射照度的基础数据及其确定方法。这里所说的基础数据,是指垂直于太阳光线的表面上的直接辐射照度S和水平面上的总辐射照度Q。原规范的基础数据是基于观测记录用逐时的S和Q值,采用近10年中每年6~9月内舍去15~20个高峰值的较大值的历年平均值。实践证明,这一统计方法虽然较为烦琐,但它所确定的基础数据的量值已为大家所接受。
在《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)中参照这一量值。根据我国有关太阳辐射的研究中给出的不同大气透明度和不同太阳高度角下的S和Q值,按照不同纬度、不同时刻(6~18时)的太阳高度角用内插法确定的。全国主要城市夏季太阳辐射照度见表2-9。
表2-9 全国主要城市夏季太阳辐射照度 单位:W/m2
(1)夏季太阳辐射照度应根据当地的地理纬度、大气透明度和大气压力,按7月21日的太阳赤纬计算确定。
(2)建筑物各朝向垂直面与水平面的太阳总辐射照度可按《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)的“附录A”采用。
(3)透过建筑物各朝向垂直面与水平面标准窗玻璃的太阳直接辐射照度和散射辐射照度可按《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)的“附录B”采用。
(4)采用《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)附录A和附录B时,当地的大气透明度等级,应根据当地夏季大气压力按表2-10确定。
表2-10 大气透明度等级