发布时间 : 星期二 文章252中国建筑热环境分析专用气象数据集全文更新完毕开始阅读c5871a4e852458fb770b5651
散分离方法参见文献[13]的相关内容。图4给出了2003年1月1日～1月4日的郑州逐时太阳总辐射、太阳散射辐射的实测值和计算值的比较。
郑州实测辐射与计算值的比较600550500450400350300250200150100500太阳辐射强度（W/m2）实测总辐射计算总辐射实测散射辐射计算散射辐射1471013161922252831343740434649525558616467707376798285889194小时 图4 太阳总辐射和散射辐射逐时实测值与计算值的比较
4.4 地表温度
所有270个台站都只具备地表温度的一日4次定时观测值，为了得到24小时的逐时值，需要对所有地表温度源数据进行插值计算。数据集以北京时间02、08、14、20时的定时地表温度为基本的插值点，同样采用三次样条插值法获得一日24次的定时地表温度值。 4.5天空有效温度
根据文献[16]，天空有效温度可由空气干球温度、地表温度、水汽压和日照百分率计算得到，计算经验公式如下：
Tsky44???0.9T?(0.32?0.026e)(0.30?0.70?)Tsdha??1/4 [K]
式中Ta、Ts、ed、σh分别为空气干球温度（K）、地表温度（K）、水汽压（hPa）、日照百分
率（日照小时数/可能日照小时数）。在这个经验公式当中，空气干球温度、水汽压和地表温度的逐时值已通过前面的计算求出，而日照百分率则看作一天云量状况的平均效果，在计算逐时天空有效温度时，一天24小时均采用同一日照百分率计算。 5 数据成果
5.1 设计用室外气象参数
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003） [17]（以下简称规范）当中对室外空气计算参数的具体内容和统计方法都提出了一定的要求，室外计算参数的统计年份宜取近30年，不足30年者，按照实有年份采用，但不得少于10年，数据集涉及的270个站点的实有年份均超过10年，而且均为1971～2003年的观测数据，因此完全满足规范的统计要求。数据集除了统计出规范要求的各项参数，还补充了下列几项参数供设计人员参考： （1）极端最低温度——采用累年日最低温度的最小值。 （2）极端最高温度——采用累年日最高温度的最大值。
（3）设计计算用采暖期初日——用五日滑动平均法统计日平均温度稳定等于或低于采暖室外临界温度的初日，历年初日的平均值即为设计计算用采暖期初日。
（4）设计计算用采暖期终日——用五日滑动平均法统计日平均温度稳定等于或低于采暖室外临界温度的终日，历年终日的平均值即为设计计算用采暖期终日。 5.2 动态模拟分析用逐时气象数据
根据前文的计算方法，可以获得基本站每年的逐时气象数据以及基准站转建前各年的逐时气象数据，这样可以获得270个台站的1971～2003年（或建站年～2003年）的所有全年逐时数据，从这些数据当中，数据集根据建筑节能设计标准的要求挑选出了用于建筑能耗分析的典型气象年的全年逐时数据，而且为常规空调系统、供暖系统以及太阳能环境控制系统
的设计挑选了五套代表性的设计典型年逐时数据。下面分别介绍这些气象年的挑选方法。 5.2.1 典型气象年
构成典型气象年的基本方法是根据一定的基准挑选出“平均月”以组成典型气象年。为了保证典型气象年的挑选不受算法的影响，数据集完全以实测参数和实测数据为挑选的基本依据。空气温度、空气湿度、太阳辐射强度、地表温度和风速风向都是具备实测基础的参数，然而就目前建筑热环境的动态模拟应用状况而言，风速风向尤其是风向的作用还没有得到准确的体现，加上风向的统计方法十分复杂，在挑选典型气象年时如何进行相关计算尚无实例可循，因此数据集挑选典型气象年的参数中不包括风向。各项参数的权重应当体现该参数对建筑能耗计算的影响，然而定量分析不同参数的作用大小是非常复杂的，目前文献[12,18,19]中对于权重系数的确定都是从气象数据的应用目的出发，定性给出不同气象要素的权重大小。参考文献[18]的做法，同时考虑到典型气象年的应用目的，数据集采用的挑选参数及其权重如表1所示（其中日平均值都是一日4次定时观测数据的平均值），这些权重并不直接与各挑选参数对应，而是与代表挑选参数的统计特征的标准化参数对应。
表1 挑选参数及其权重
挑选参数 权重 日平均温度 2/16 日最低温度 1/16 日最高温度 1/16 日平均水汽压 2/16 日总辐射 8/16 日平均地表温度 1/16 日平均风速 1/16 根据建筑节能设计标准的要求，典型气象年的挑选应以近30年的统计为基础，在近10年中进行挑选。因此数据集以1971～2003年的统计为基础，在1994～2003年中挑选典型气象年。确定挑选参数及其权重以后，典型气象年的“平均月”的挑选步骤如下：
①统计出1971～2003年每年每月的各挑选参数的平均值，Xi,m,y，i为挑选参数序号，m为月份序号，y为年份序号；
②计算每月各挑选参数的累年平均值Xi,m、标准差Si,m；
③将各挑选参数的平均值进行标准化处理：?i,m,y?Xi,m,y?Xi,m/Si,m；
④初选平均月：对于m月，如1994～2003年间某一年该月的平均值与该月的累年平均值的差值小于等于该月标准差，即?i,m,y?1，则可认为该年该月有条件成为“平均月”； ⑤如1994～2003年间有若干年份的m月都能满足初选平均月的条件，则对这些年份的m月的?i,m,y进行加权求和，即计算Dm????K??iii,m,y，其中，Ki是各挑选参数的权重，最后选
择Dm最小的月份作为该月的“平均月”。
典型气象年的各个“平均月”可能出现在不同的年份，例如北京典型气象年的各“平均月”的选择结果如表2所示：
表2 北京典型气象年的月份组成
月份 选择年份 1 1998 2 2000 3 1995 4 1997 5 1999 6 1997 7 1998 8 2002 9 2002 10 1999 11 2001 12 1999 5.2.2 设计典型年
5种设计典型年的挑选以反映设计相关的气象特点为要求，数据集在1971～2003年的气象数据中挑选五种设计典型年，表3给出了5种设计典型年的应用对象和挑选方法。
表3 设计典型年的名称、应用对象及其挑选方法
名称 焓值极高年 温度极高年 应用对象 空调系统设计模拟分析 空调系统设计模拟分析 挑选方法 月平均空气焓值最高值所在的年份为焓值极高年 日最高温度的月平均值最高的年份为温度极高年 温度极低年 辐射极高年 辐射极低年 供暖系统设计模拟分析 太阳能系统设计模拟分析 太阳能系统设计模拟分析 日最低温度的月平均值最低的年份为温度极低年 月总辐射量最大的月份所在年作为辐射极高年 月总辐射量最小的月份所在年作为辐射极低年
对于典型气象年和设计典型年的逐时气象数据，除包含前文提到的基准要素以外，数据集还根据基准要素计算出建筑热环境分析中常用的几种参数，包括含湿量、湿球温度、露点温度、空气焓值、法向太阳辐射强度以及东南西北朝向的垂直壁面上的太阳辐射强度，同时统计出采暖度日数HDD18、空调度日数CDD26、采暖度小时数HDH18、空调度小时数CDH26。
参考文献
[1] GBJ19-87采暖通风与空气调节设计规范
[2] JCJ134-2001夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 [3] JGJ75-2003夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准
[4] 江亿. 用于空调负荷计算的随机气象模型：[硕士论文]. 北京：清华大学建筑技术科学
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[5] 林文胜. 建筑能耗分析用气象数学模型综论：[硕士论文]. 重庆：重庆建筑工程学院，
1990
[6] 田胜元. 建筑空调能耗分析用气象资料构成方法的研究. 全国暧通空调制冷1988年学
术年会论文集. 1988
[7] 郎四维. 建筑能耗分析逐时气象资料的开发研究. 暖通空调，2002，32(4):1－5 [8] 张晴原，Joe Huang编著. 中国建筑用标准气象数据库. 北京：机械工业出版社，2004 [9] Matsuo Y，et al. Study on typical weather data. Journal of the Society of Heating.
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[11] National Climatic Data Center. Typical meteorological year user’s guide. NCDC，National