CN110032825B - 基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法，包括以下步骤：S1、基于建筑模型不确定性随机构建反映当地建筑特点的建筑模型；S2、构建各建筑模型条件下室外计算参数的室外不保证率与室内热环境不保证率的关联模型；S3、以概率描述的方式提取室内外关联规律；S4、基于室内热环境不保证率求得室外计算参数的不保证率，进而得到空调室外计算参数。本发明在传统室外计算参数确定方法的基础上，通过构建室外计算参数的室外不保证率与室内热环境不保证率的关联规律，实现以室内热环境不保证率选择室外计算参数的过程，该方法更符合设计人员对室外计算参数的选择需求，同时有助于空调系统的合理设计。

Description

基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法

技术领域

本发明属于暖通空调计算参数领域，涉及一种空调室外计算参数确定方法，具体是一种基于室内热环境不保证率的室外计算参数确定方法。

背景技术

空调系统是保障室内热舒适的重要手段，合理确定空调系统容量能在尽量保障室内热舒适的同时，节省建设投资并降低运行能耗。而空调室外计算参数作为空调系统容量确定的基础参数，其合理性对空调系统容量的合理确定有着重要意义。

目前，各国标准均以累积发生频率选取室外计算参数，以室外计算干球温度的选取为例：将30年逐时室外干球温度提取出来，共N＝30*365*24＝262800个数据，然后将这N个数据按干球温度值进行倒序排列，接着选择一定的不保证率。我国规范规定室外计算参数的选取标准为“历年平均不保证50小时”，即不保证率为0.57％，最后选择第N1＝N*0.57％+1＝1501个数作为空调室外计算干球温度。这种以室外不保证率表征室外极端气象条件风险水平的室外计算参数确定方法在使用过程中给设计人员带来了困扰，即实际上设计人员并不关注室外计算参数的室外不保证率，仅关注它所设计的空调系统所对应的室内热环境不保证率。而当前规范所给出的室外计算参数确定方法并不能满足设计人员这一需求。同时，相关研究表明，室外计算参数的室外不保证率与对应的室内热环境不保证率存在数量级差异，即以室外不保证率选择室外计算参数容易造成空调系统设计容量偏大，而实际调研也从侧面验证了这一点。空调系统设计容量偏大不仅会增加设计初投资，还会影响设备运行效率，从而增加运行费用。而合理的室外计算参数能在一定程度上缓解这一问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法，包括以下步骤：

S1、基于建筑模型不确定性随机构建反映当地建筑特点的建筑模型；

S2、构建各建筑模型条件下室外计算参数的室外不保证率与室内热环境不保证率的关联模型；

S3、以概率描述的方式提取室内外关联规律；

S4、基于室内热环境不保证率求得室外计算参数的不保证率，进而得到空调室外计算参数。

步骤S1具体包括：根据当地建筑特点考虑建筑模型参数的不确定性，包括建筑体形系数、墙体、屋顶和窗的传热系数，随机构建反映当地实际建筑特征的建筑模型。

步骤S2具体包括以下步骤：

S21、以30年室外气象数据为基础，以0.1-10％范围内的室外不保证率选取空调室外计算参数，然后计算各室外计算参数条件下建筑模型的设计负荷Q_design；

S22、以30年室外气象数据为基础，计算建筑模型的30年逐时负荷Q；

S23、室外计算参数的室外不保证率的计算公式如式(1)所示：

式中：

r_out——室外计算参数的风险水平；

——30年逐时参数T高于设计参数T_design的小时数，h；

N_Total——总小时数，30×8760h。

S24、室内热环境的不保证率的计算公式如式(2)所示：

式中：

r_in室内热环境的风险水平；

--30年逐时负荷Q高于设计负荷Q_design的小时数，h；

N_Total——总小时数，30×8760h。

S25、构建各建筑模型条件下室外计算参数的室外不保证率r_out和室内热环境不保证率ri_n的关联模型。

所述S3具体包括以下步骤：

S31、根据S2中各建筑室内外关联模型的构建，得到不保证率为0.1-10％范围内的室外计算参数下室内热环境不保证率的概率分布；

S32、引入概率置信水平参数描述各室外计算参数条件下室内热环境不保证率的概率分布，确定某一概率置信水平下各室外计算参数的建筑室内热环境不保证率；

S33、结合概率置信水平，得到各室外计算参数的室外不保证率和室内热环境不保证率的一一对应的关系，即为室内外关联规律。

所述S4具体包括：根据S3得到的室内外关联规律，即可借助概率置信水平参数，由室内热环境不保证率求得室外计算参数的不保证率，进而得到所需要的空调室外计算参数。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

本发明提出以室内热环境不保证率选择室外计算参数，该方法在传统室外计算参数确定方法的基础上，通过构建室外计算参数的室外不保证率与室内热环境不保证率的关联模型，以概率置信水平描述建筑模型不确定性对关联模型的影响，从而建立对当地建筑普遍适用的关联规律，最终实现以室内热环境不保证率索引室外计算参数的室外不保证率的过程，进而实现以室内热环境不保证率要求选择空调室外计算参数的过程。相比于规范方法，该方法更符合设计人员对室外计算参数选择的需求，同时改善了室外计算参数的室外不保证率与对应的室内热环境不保证率的差异性，有助于空调系统的合理设计。

附图说明

图1是室内外关联模型构建技术路线图。

图2是室内外关联模型构建图。

图3是一定空调室外计算参数条件下室内热环境不保证率的概率分布图。

图4-1是基于室内热环境风险水平的室外计算干球温度线算图。

图4-2是基于室内热环境风险水平的室外计算湿球温度线算图。

图5是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法，如图5所示，包括以下步骤：

S1、基于建筑模型不确定性随机构建反映当地建筑特点的建筑模型；

这里的建筑模型不确定性是指建筑模型特征参数的不确定性。由于实际建筑的多样性，以及建筑多样性对室外气象的热响应过程的巨大影响，造成了不同建筑的室内外关联的差异性。本发明考虑当地建筑特征参数的不确定性，并随机建立建筑模型形成样本库，以表征实际建筑的多样性，以此为基础探究建筑的室内外关联规律，使得室内外关联规律具有更强的适用性。

S2、构建各建筑模型条件下室外计算参数的室外不保证率与室内热环境不保证率的关联模型；

室外计算参数是空调系统设计的基础参数，其选择与空调系统设计的室内热环境有着密切的关系。因此，本发明以室外计算参数的室外不保证率和室内热环境不保证率为桥梁，构建室外计算参数与室内热环境的关联。

其中，室外计算参数的室外不保证率的计算公式如式(1)所示：

式中：

r_out——室外计算参数的风险水平；

——30年逐时参数T高于设计参数T_design的小时数，h；

N_Total——总小时数，30×8760h。

室内热环境不保证率的计算公式如式(2)所示：

式中：

r_in——室内热环境的风险水平；

-30年逐时负荷Q高于设计负荷Q_design的小时数，h；

N_Total——总小时数，30×8760h。

S3、以概率描述的方式提取室内外关联规律；

对于同一室外计算参数，不同建筑的室内热环境不保证率有所不同。因此需要研究同一室外计算参数下，建筑样本中各建筑的室内热环境风险水平的概率分布，结合概率描述的方式确定室外计算参数的室外不保证率与建筑的室内热环境不保证率的一一对应的关系，从而形成室内外关联规律以方便使用。

S4、基于室内热环境不保证率求得室外计算参数的不保证率，进而得到空调室外计算参数。

这里以广州地区室外计算参数选择为例进行详细说明。

1)基于模型不确定性建立建筑模型样本。以广州为例，通过查阅《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)和《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)两本规范，确定广州的各建筑参数的分布情况，如表1所示。根据表1中的建筑参数分布，通过随机抽样的方式对各种参数值进行随机组合，随机构建1000个建筑模型，形成建筑样本空间。

表1

注：以上参数类型及参数限值来源于GB 50189-2015和GB 50736-2012，T表示三角分布。

2)构建各建筑模型条件下的室内外关联模型。如图1所示，以步骤1)中的建筑模型样本为基础，分别计算这些建筑的30年逐时负荷以及室外不保证率为0.4％，1％，0.57％，2％，5％，10％所对应的室外计算参数的设计负荷。然后以设计负荷与逐时负荷为基础，以逐时负荷中超过设计负荷的小时数比上总小时数的值作为室内热环境不保证率，计算各建筑的各室外计算参数所对应的室内热环境不保证率。最后以室外计算参数的不保证率为横坐标，室内热环境不保证率为纵坐标，建立各建筑的室内外关联模型。广州地区的室内外关联模型的构建结果如图2中的点所示。

3)以概率描述的方式提取室内外关联规律。以步骤2)中的各建筑室内外关联模型为基础，得到一定室外计算参数条件下室内热环境风险水平概率分布，如图3所示。引入概率置信水平确定一定室外计算参数下建筑的室内热环境不保证率。例如：当室外不保证率为1％时，对不同建筑而言满足室内环境不保证率为0.05％的概率置信水平为99％，即说明用室外不保证率为1％的室外计算参数进行建筑设计负荷计算，能保证建筑样本中99％的建筑的室内热环境不保证率低于0.05％。以此，实现对图2中关联模型的描述，从而将室外计算参数的室外不保证率与室内热环境风险水平一一对应起来，形成室内外关联规律，关联规律的表达方式如图2中的曲线所示。

4)基于室内热环境不保证率和概率置信水平确定空调室外计算参数。以步骤3)中的室内外关联规律为基础，即可以以对应概率置信水平下室内热环境不保证率索引得到室外计算参数的室外不保证率，进而得到室外计算参数。为了便于使用，将广州地区的室内热环境不保证率与室外计算参数的关联关系绘制成线算图，其中室外计算参数包含室外计算干球温度和室外计算湿球温度，具体如图4-1和4-2所示。从图中可以直接依据室内热环境不保证率选择室外计算干球温度和湿球温度。例如，以0.1％的室内热环境不保证率和90％的概率置信水平为选择依据，二者交点处曲线所对应的空调室外计算参数即为所求值，此时空调室外计算干球温度为33.2℃，室外计算湿球温度为27.8℃。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于室内热环境不保证率的空调室外计算参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于建筑模型不确定性随机构建反映当地建筑特点的建筑模型；建筑模型不确定性是指建筑模型特征参数的不确定性，根据当地建筑特点考虑建筑模型参数的不确定性，包括建筑体形系数、墙体、屋顶和窗的传热系数，随机构建反映当地实际建筑特征的1000栋建筑模型；S2、构建各建筑模型条件下室外计算参数的室外不保证率与室内热环境不保证率的关联模型；具体如下：

S21、以30年室外气象数据为基础，以0.1-10％范围内的室外不保证率选取空调室外计算参数，然后计算各室外计算参数条件下建筑模型的设计负荷Q_design；

S22、以30年室外气象数据为基础，计算建筑模型的30年逐时负荷Q；

S23、室外计算参数的室外不保证率的计算公式如式(1)所示：

式中：

r_out——室外计算参数的风险水平；

——30年逐时参数T高于设计参数T_design的小时数，h；

N_Total——总小时数，30×8760h；

S24、室内热环境的不保证率的计算公式如式(2)所示：

式中：

r_in——室内热环境的风险水平；

——30年逐时负荷Q高于设计负荷Q_design的小时数，h；

N_Total——总小时数，30×8760h；

S25、构建各建筑模型条件下室外计算参数的室外不保证率r_out和室内热环境不保证率r_in的关联模型；

S3、以概率描述的方式提取室内外关联规律；具体如下：

S31、根据S2中构建的各建筑室内外关联模型，得到不保证率为0.1-10％范围内的室外计算参数下室内热环境不保证率的概率分布；

S32、引入概率置信水平参数描述各室外计算参数条件下室内热环境不保证率的概率分布，确定某一概率置信水平下各室外计算参数的建筑室内热环境不保证率；

S33、结合概率置信水平，得到各室外计算参数的室外不保证率和室内热环境不保证率的一一对应的关系，即为室内外关联规律

S4、基于室内热环境不保证率求得室外计算参数的室外不保证率，进而得到空调室外计算参数。