间歇运行建筑采暖室外计算温度取值

杨黎黎 王登甲 刘艳峰

西安建筑科技大学环境与市政工程学院

间歇运行建筑采暖室外计算温度取值

杨黎黎 王登甲 刘艳峰

西安建筑科技大学环境与市政工程学院

针对不同间歇使用模式下的建筑，对其使用期室外间断性逐时温度进行统计分析，提出间歇运行建筑采暖室外计算温度的统计方法。选取各气候区典型城市进行取值分析，结果表明：对于短期间歇运行建筑，在严寒、寒冷A区和寒冷B区分别可提高现行规范值5.3℃、4.6℃和1.6℃；对于长期间歇运行建筑，在严寒、寒冷A区和寒冷B区分别可提高现行规范值7.4℃、5.3℃和4.4℃。

间歇运行 采暖室外计算温度 间断性气象数据

0　引言

采暖室外计算温度是计算建筑热负荷，确定设备系统容量的关键参数。目前，现行暖通设计规范[1～2]中的采暖室外计算温度是根据历年平均不保证天数而获得的，主要针对的是全年、全天连续运行的普通建筑采暖，取值通常由最冷时段、最冷月气象数据决定。但是，办公楼、教学建筑、博物馆等类型建筑大多只在昼间间歇使用、夜间停用，而且教学建筑在每年最冷月还多属于寒假，存在长期间歇的特征。此类间歇运行的建筑如沿用现行规范采暖室外计算温度取值，将导致热负荷计算、设备容量等结果偏大，在增大采暖能耗的同时还有可能导致房间过热等问题。因此，有必要对间歇性使用建筑的间断性室外气象数据进行统计分析，寻求更加适宜的采暖室外计算温度取值。

为了获得准确的采暖室外计算温度的取值，诸多学者开展了相关研究。江亿等人基于室内温度的不保证率，提出了采暖室外综合温度的概念[3]。向操，田喆等人[4～5]针对气候变化对室外计算温度的影响进行了深入分析，确定了室外设计参数的最优统计时长；王敏、徐伟[6]对各国室外计算参数确定方法进行了对比，并得出比较适合我国目前的统计年限和确定方法；其他学者对温室等特殊建筑的室外计算温度取值进行了研究[7～8]，而对于间歇运行建筑的采暖室外计算温度研究甚少，刘艳峰等人对间歇采暖室外计算温度的取值进行了初步讨论[9]。本文将根据各功能建筑的不同间歇运行模式，对其进行归类，统计分析使用期间断性室外气象参数，并基于暖通设计规范中“不保证天数”的思想，对间歇运行建筑的采暖室外计算温度的确定方法进行研究，最终得出各个典型城市适用的室外计算温度值，为间歇采暖建筑热负荷计算提供基础数据。

1　数据来源与典型城市

综合考虑《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（10JGJ26-2010）[10]和《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）[11]对我国气候分区的划分，在各气候区选取以下典型城市作为分析对象，其中严寒B区：哈尔滨；严寒C区：长春、沈阳、西宁、乌鲁木齐；寒冷A区：大连、拉萨、兰州；寒冷B区：北京、天津、济南、西安、徐州。

统计分析所用气象数据来源于中国气象局气象信息中心气象资料室发布的我国地面气候资料数据集和气象辐射资料数据集[12]，数据源为1971～2003年气象数据。现行规范中室外计算参数的统计年份多取30年[1]，且基本单元数据为日平均温度，但对于间歇运行建筑采暖室外计算温度的确定需要逐时气象数据。因此，本文选择典型气象年的逐时数据作为统计间歇运行建筑的采暖室外计算温度的基本单元数据。并对典型气象年和30年统计获得的采暖室外计算温度值进行对比分析，大多数温度差异在1.0℃以下，见图1，则认为利用典型气象年逐时数据作为本研究分析数据是可信的。

图1　基于典型气象年与30年数据源的采暖室外计算温度值

2　间歇采暖室外计算温度的取值方法

2.1建筑分类及使用模式

根据建筑间歇运行的特点，将其分为两大类：短期间歇和长期间歇。短期间歇是指一天之内有部分时段不使用，可分为三种模式，模式一：昼间供暖，夜间停暖；模式二：昼间停暖，夜间供暖；模式三：其他类短期间歇。长期间歇指的是一年中有较长时间不使用。

表1　短期间歇建筑基本使用规律

表2　教学类建筑基本使用规律

2.2统计方法

对于短期间歇运行建筑，扣除每天间歇时段的逐时室外温度值，对剩余的室外间断性逐时温度进行平均，获得新的日平均温度取值，进而根据现行规范中“不保证天数”的统计方法，对新的日平均温度取值进行重新统计分析，获得短期间歇运行建筑的采暖室外计算温度。

对于长期间歇运行建筑，扣除非使用时段，使得采暖期天数变少，导致“不保证天数”统计原则中的“天数”发生变化，依据扣除非使用时段后的采暖期总天数与连续运行采暖期总天数的关系，按比例折算获得新的不保证天数X，X，其中N为暖期天数，Y为非使用时段天数。再根据新的不保证天数对日平均温度进行统计分析，获得长期间歇运行建筑的采暖室外计算温度。

对于学校这类特殊的长期间歇运行建筑，由于它既具有长期间歇特点，又具有短期间歇特点，应按照上述方法，重新确定日平均温度和不保证天数，根据新的不保证天数X对新的日平均温度取值进行统计分析，获得长期间歇运行（教学类）建筑的采暖室外计算温度。

3　计算结果及分析

3.1对于短期间歇运行建筑

运用上述统计方法，针对短期间歇运行的建筑，对各气候区典型城市间断性室外气象数据进行统计分析，所得结果见表3、4、5和图2。

在混合料拌和过程中，严格控制拌和楼集料级配，严禁出现随意放料的情况。摊铺和碾压时要严格按照施工工艺进行，压实度要控制在95%～100%范围内，平整度要满足《公路沥青路面施工技术规范》要求，其母体沥青混合料具体质量检查标准如表2所示。

表3　典型城市短期间歇（模式一）采暖室外计算温度值

表4　典型城市短期间歇（模式二）采暖室外计算温度值

表5　典型城市短期间歇（模式三）采暖室外计算温度值

图2　短期间歇运行建筑采暖室外计算温度变化值

根据表3和图2可知，在短期间歇模式一（昼间供暖、夜间停暖）的情况下，各功能建筑的采暖室外计算温度取值均高于规范值，主要由于对夜间非使用低温时段进行扣除，使得日平均温度增大，进而导致采暖室外计算温度值升高。博物馆类建筑采暖室外计算温度均高于办公楼类建筑，主要由于博物馆建筑使用时段大多在昼间温度较高时段，且运行时间短。严寒B、C区、寒冷A区、寒冷B区采暖室外计算温度增幅逐渐缩小，主要由于各气候区城市昼夜温差处于逐渐减小的趋势。其中严寒地区西宁增幅最大，可提高现行规范值5.3℃，寒冷A区拉萨增幅最大，可提高现行规范值4.6℃，寒冷B区北京增幅最大，仅提高现行规范值1.6℃。

根据表4和图2可知，在短期间歇模式二（昼间停暖、夜间供暖）的情况下，各功能建筑的采暖室外计算温度值大多低于现行规范值，但下降幅度不大，均在1.5℃之内，也有部分城市的取值略高于规范值，这主要由于一天内的低温时段不一定全部集中在夜间。

根据表5和图2可知，在短期间歇模式的三情况下，各功能建筑的采暖室外计算温度值均高于规范值，其中商场类建筑变化最大，主要由于商场类建筑使用时段大多在温度较高时段，且运行时间短。严寒B、C区、寒冷A区、寒冷B区采暖室外计算温度增幅逐渐缩小，其中严寒地区西宁增幅最大，可提高现行规范值5.3℃，寒冷A区拉萨增幅最大，可提高现行规范值4.5℃，寒冷B区西安增幅最大，仅提高现行规范值1.6℃，其余城市均增提高1.0℃以内。

3.2对于长期间歇运行（教学类）建筑

运用上述统计方法，针对学校内各间歇运行建筑，对各气候区典型城市的间断性室外气象参数进行统计分析，所得结果见表6和图3。

表6　典型城市长期间歇（学校建筑）采暖室外计算温度

图3　长期间歇建筑采暖室外计算温变化值

从表6和图3可以看出，学校内各功能建筑的采暖室外计算温度取值大多高于规范值，只有部分城市学生宿舍的采暖室外计算温度值低于规范值，主要由于学生宿舍的使用时段大多在夜间较低温度时段。严寒地区增幅最大，其中西宁可高于现行规范值7.4℃，其他城市也增加5～6℃，寒冷A区增幅相对较弱，其中拉萨可增加5.3℃，大连仅增加1℃左右，寒冷B区增幅最弱，其中济南可增加4.4℃，而西安的学校建筑内除了淋浴室增加1.9℃，其余建筑增幅均在1.0℃以内。

4　结论

1）针对各功能建筑间歇性运行模式，提出了间断性室外逐时温度的统计方法，运用该方法统计获得了典型城市不同间歇运行建筑的采暖室外计算温度值。

2）间歇运行建筑的采暖室外计算温度值与现行规范值相比：严寒B、C区、寒冷A区、寒冷B区采暖室外计算温度增幅逐渐缩小。

对于短期间歇运行建筑，严寒地区西宁增幅最大，可提高现行规范值5.3℃，寒冷A区拉萨增幅最大，可提高现行规范值4.6℃，寒冷B区北京增幅最大，仅提高现行规范值1.6℃。

对于长期间歇运行（教学类）建筑，严寒地区西宁增幅最大，可提高现行规范值7.4℃，寒冷A区拉萨增幅最大，可提高现行规范值5.3℃，寒冷B区济南增幅最大，可提高现行规范值4.4℃。

[1]中国建筑科学研究院.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50736-2012)[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册(第2版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008

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[4]向操,田喆,刘魁星.气候变化背景下室外计算干球温度统计时长的选取[J].暖通空调,2012,42(12):27-31

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[10]中国建筑科学研究院.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(10JGJ26-2010)[S].北京:中国建筑工业出版社,2010

[11]中国建筑科学研究院.民用建筑热工设计规范(GB50176-93) [S].北京:中国建筑工业出版社,1993

[12]中国气象局气象信息中心气象资料室,清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M].北京:中国建筑工业出版社,2005

Heating Outdoor Design Temperature of Intermittent Operation Building

YANG Li-li,WANG Deng-jia,LIU Yan-feng
School of Environmental&Municipal Engineering,Xi’an University of Architecture&Technology

This paper aimed at different intermittent mode of building,analyze the discontinuity outdoor temperature in usage period,put forward the methods of the heating outdoor design temperature for intermittent operation building, select some typical cities in different climate zones to analysis.The results show that:for short-term intermittent operation construction,in the cold area,cold A area and cold B area,respectively,the statistics is higher than standard value of 5.3℃,4.6℃and 4.6℃;for long-term intermittent operation construction,in the cold area,cold A area and cold B area,respectively,the statistics is higher than standard value of 7.4℃,5.3℃and 5.3℃.

intermittent operation,the heating outdoor design temperature,intermittent meteorological data

1003-0344（2015）06-011-4

2014-10-8

杨黎黎（1990～），女，硕士研究生；陕西省西安建筑科技大学（710055）；E-mail:yangll0917@sina.com

国家自然科学基金（No.51408462）；陕西省教育厅专项基金（2013JK0985）；教育部博士点基金（20136120120003）