建筑能耗分析用逐日随机气象模型

针对建筑能耗分析所需气象数据的特点，应用时间序列分析方法对北京市十年六项气象参数（温度日均值，温度日较差，水蒸气分压力日均值，水蒸气发压力日较差，太阳总辐射和太阳直接辐射）建立了六维疏系数混合回归随机气象模型。为使用于建模的数学满足平稳性要求，在建模前对原始气象数据进行了平稳性变换。建模时用近似BIC准则挑顺归变元和确定模型阶数。模型建立后首选通过了白噪声检验，可用于预报和模拟。将用此模型是出的模拟值与实测气象数据进行的分析对比表明，模拟数据不仅很好地反映了气象随机过程的数量大小和分布特征，而且很好地反映了各气象参数自身和相互间的相关关系。因此，模型可实际用于建筑能耗分析，空调系统负荷计算，运用管理及动脉控制。     

建筑节能分析太阳总辐射模型研究综述

太阳辐射是建筑节能分析的重要基础气象参数,实测数据远远不能满足需求,理论计算是目前获取辐射数据的主要途径。将常用水平面太阳总辐射模型归纳为气象参数、空间插值和基于DEM三类,详述了各自的原理和计算方法。对三类模型在建筑节能分析中的适用性进行了分析,展望了建筑节能分析用太阳辐射模型的发展趋势:气象参数模型与DEM模型的融合。     

辐射数据缺失时TMY与逐时值生成方法分析

为解决太阳辐射数据缺失导致无法准确地进行建筑能耗模拟、建筑节能等相关分析,以西安市为例,研究太阳辐射数据缺失时典型气象年(TMY)挑选与逐时辐射预测。首先,通过相关性分析得出容易获取的日照时数与太阳辐射相关性最高,因此在传统Sandia方法的基础上采用日照时数替代辐射的方法挑选TMY,并对挑选结果进行参数对比分析,验证了新参数挑选出TMY的准确性。其次,通过主要太阳辐射影响参数对比,选择合理的预测输入参数,选用处理泛化问题能力较强的神经网络及其优化算法进行逐时辐射预测研究,并将得到的结果与统计模型和观测数据进行对比分析。最后,参照中国建筑节能设计标准建立办公建筑模型,并利用本研究提出的方法得出的气象数据进行建筑能耗模拟验证,分别分析了建筑采暖与制冷能耗的变化情况。结果表明,提出的TMY挑选方法可以很好地解决辐射数据缺失地区挑选TMY的难题,神经网络算法可以对逐时辐射数据进行较精准的预测,为辐射数据缺失研究建筑节能提供新思路。     

全国主要城市冬季太阳辐射强度的研究

根据全国主要城市冬季各月典型日水平面上的太阳总辐射强度和散射辐射日总量,计算出全国主要城市冬季各月典型日大气透明度和水平面上的散射辐射强度与垂直于太阳光线平面上的太阳直射辐射强度之比,进而计算出全国主要城市冬季各月典型日水平面和各朝向立面各时刻的直射辐射、散射辐射和总辐射强度。     

全国主要城市冬季太阳辐射强度的研究

根据全国主要城市冬季各月典型日水平面上的太阳总辐射强度和散射辐射日总量,计算出全国主要城市冬季各月典型日大气透明度和水平面上的散射辐射强度与垂直于太阳光线平面上的太阳直射辐射强度之比,进而计算出全国主要城市冬季各月典型日水平面和各朝向立面各时刻的直射辐射、散射辐射和总辐射强度。     

双层植被电磁散射模型分析及实验对比

基于矢量辐射输运理论，根据广义瑞利-金斯近似理论计算了单个植被叶片的后向散射系数随着入射角和尺寸参数的变化曲线．采用矢量辐射输运方程的零阶和一阶迭代解，考虑了地面相干散射的影响，详细描述并计算了双层植被散射模型的后向散射系数，并与文献实测数据对比分析，得到了较好的吻合结果．     

太阳直射辐射和散射辐射的模拟及分离

本文根据北京近10年太阳辐射和空气湿度资料,统计出了昙天、阴天太阳直射辐射强度与总辐射强度之间的关系。建立了识别晴天、昙天、阴天三种天气类型的模式;探讨了太阳直射辐射强度、散射辐射强度的模拟及分离方法。最后,将模拟值与实测值进行了分析比较,结果发现两者十分吻合。     

南京市夏季温频气象参数分析

温频法是计算建筑能耗的一种简单稳态方法,需要可靠详细的温频参数.针对国内关于温频气象参数的研究相对缺乏的现状,逐时统计了南京市2004~2006年夏季的气象数据,并与典型气象年的B IN参数进行了比较.结果表明：南京市2004~2006年夏季每个温频段中的温度出现的小时数均高于典型气象年,建筑能耗分析需采用近期气象数据,南京市夏季空调室外计算温度偏低.结论为空调设计和建筑能耗分析提供了基础依据.     

计算水平地面散射辐射量的模型

水平地面月平均日太阳散射辐射量或日平均时散射辐射量是太阳能研究和利用中最基本、最重要的参数之一。本文综述两类常用的计算上述散射辐射量的模型,并报道了相关研究状况。     

小麦S波段多层后向散射模型

针对麦穗出现后小麦生长期的微波散射特性,基于矢量辐射传输理论（VRT）,建立了小麦S波段多层后向散射模型。模型把小麦冠层划分为麦穗层、麦秆叶层和土壤层,并基于能量守恒的矢量辐射传输理论,对电磁波强度的反射、吸收和传输进行了分析,采用5项后向散射贡献构成冠层总后向散射。模型的解析首先采用先进积分方程模型（AIEM）对土壤粗糙面的后向散射进行模拟,然后利用消光矩阵和相矩阵分别计算散射能量的衰减和散射方向的变化,最后利用Mueller矩阵获得最终的解析解。该文选用2011年川西实验场测量的小麦S波段散射数据对构建的模型进行验证与分析,模型的模拟值与实测值吻合较好。研究结果表明麦穗出现后对小麦冠层后向散射影响较大,建模时有必要单独考虑麦穗的影响。     

目标对复杂背景辐射的光散射

利用电磁辐射和散射理论，讨论了目标表面双向反射分布函数，利用Lowtran7大气传输模型计算大气背景辐射，通过双向反射分布函数将背景入射光照度和目标散射亮度结合起来，推导了粗糙面对复杂背景辐射光散射强度空间分布表达式，讨论了散射的相干和非相干分量，完成了目标对阳光、大气背景辐射的光散射的光谱分布和空间强度分布的计算，对于粗糙朗伯面将公式进行了简化。     

用太阳辐射转化法计算室外照度值

针对中国光气候数据资料不足、太阳辐射数据丰富以及资金有限的现状,在分析多种光气候数据采集方法的基础上,选用太阳辐射转化法获得光气候数据。引入发光功效的概念作为室外照度值和太阳辐射量转化的基本关系,并分析对比了已有的发光功效模型,运用天空晴朗指数,以重庆1991-1992年的实测数据为基础进行拟合,建立了总发光功效模型和散射发光功效模型。选用重庆1993年的实测数据对该模型进行了验证,得到了高于其他模型的计算精度。为了验证该模型在中国其他城市的适用性,对中国32个城市的年平均总照度值的计算值和实测值进行了对比,结果证明该转化模型能够满足采光设计的需要。运用这种方法只要输入某地某时刻的太阳辐射数据就可以计算出当地该时刻的室外总照度值和散射照度值,可以大大丰富中国各个城市的光气候数据。最后论文给出了该模型用于室外照度值计算的应用方法。     

有限体积法求散射性介质辐射传递及耦合换热

由于对不规则边界适应性强及处理各向异性散射方便等优点，有限体积法近年成为求解复杂几何形状、散射性介质内辐射传递的有力方法之一。利用有限体积法计算了一维各向异性纯散射介质内的辐射传递，其结果与理论解吻合较好。此外，借助该有限体积法模型，计算了吸收、散射性半透明介质内的导热和辐射耦合换热温度场，分析了散射相承数对温度分布的影响，与各向同性散射相比，前向散射使介质低温侧的温度升高，而使介质高温侧的温度降低，而后向散射的作用相反。     

太阳辐射强度模型的建立及验证

通过建立太阳辐射的数学模型,推导出了任意角度采光面的太阳直射辐射和散射辐射计算公式.此外还讨论了云层对太阳辐射强度的影响,得到云遮修正系数,使非晴天的太阳辐射强度计算成为可能.通过实验验证,所采用的太阳辐射强度计算模型是较为准确的.     

城市微环境的热评估方法研究

在中、微观尺度的热环境模拟仿真中,逐小时气象数据的获取常需花费较大的人力物力.选择SOLWEIG模型,探索在气象数据部分缺失的情况下,结合空间几何信息和气象观测数据,对城市局部地区热环境的评估方法进行研究.以武汉市夏季为例,使用2组真实数据、拟合数据,模拟区域内平均辐射温度日平均值分布情况,同时对基于2组数据的模拟结果进行定性和定量的对比分析研究.研究表明,该方法缓解了逐小时气象数据缺失时的困难,在计算精度上偏差量小、偏差点数量少.最后验证了该模拟方法的有效性,为城市微环境的热评估提供了一种便捷有效的评估方法.     

水稻后向散射的模拟、验证及参数敏感性分析

根据蒙特卡洛方法建立的水稻微波散射模型,针对水稻的生长特征对模型进行了修正,利用散射计实测数据验证了修正后模型模拟结果的准确性.结果表明,基于蒙特卡洛方法建立的水稻后向散射模型能够很好地模拟水稻的后向散射特征.根据水稻生长参数实测数据设定模型输入参数的变化范围,模拟不同输入参数对应的水稻后向散射系数,获得了系统参数、稻杆和稻叶等水稻生长参数与后向散射系数之间的定量关系,并针对各类参数进行了敏感性分析.     

百叶外遮阳太阳散射辐射计算模型及程序实现

窗户外部的遮阳系统可以减少进入室内的太阳辐射得热量。目前,在计算遮阳系统对太阳辐射的遮挡作用时,仅仅从几何角度上考虑遮阳构件对直射辐射的减少作用,没有考虑对散射辐射的影响,但在实际中,遮阳构件的存在,对散射辐射的影响不能忽略,特别是对于百叶类型的遮阳构造,由于其布置较为紧密,对直射辐射遮挡较多,进入室内的太阳辐射主要为散射辐射,因此建立详细的散射辐射计算模型。可以正确反映和评估其遮阳效果,并为计算遮阳构件对建筑能耗的影响提供基础。通过分析散射辐射入射到百叶遮阳板上的光学特性,建立用于计算太阳散射辐射透过和反射的数学模型,并根据该模型得到用于计算机编程的算法。该模型和算法可以应用于不同的百叶遮阳系统,为建筑能耗模拟中考虑百叶遮阳板对空调能耗的影响提供理论基础。     

太阳能集热砖热吸收性能的分析

首先分析太阳能集热砖对太阳直射辐射、漫射辐射和反射辐射的吸收性能；然后根据测试数据绘出太阳能集热砖组成的集热墙的温度曲线，通过理论和实测证明太阳能集热砖的高吸热性能．     

气候变化对中国寒冷和夏热冬暖城市建筑能耗的影响

气候变暖已对建筑全生命周期的运行状况产生了不可忽略的影响,准确评估气候变化下的建筑能耗对建筑方案设计和既有建筑的节能改造具有重要意义。进行气候变化下建筑能耗的精确预测,必须拥有未来的逐时气象数据。以寒冷地区北京和夏热冬暖地区广州为研究对象,将挑选的两个城市典型气象年为基线气候,结合全球模式下的预测气象数据,应用变形法修正TMY的气象参数,得到直至本世纪末的10个节点年逐时气象文件,并进行了全年能耗模拟,预估了两个城市的办公建筑在气候变化下建筑能耗的变化趋势。结果表明:在两种预测排放情景下,干球温度、含湿量和太阳辐射均呈增加趋势;北京采暖能耗显著降低、制冷能耗增加,总能耗减少,广州采暖能耗降低、制冷能耗显著增加,总能耗增加。     

建筑能耗模拟用典型气象年产生方法的研究

室外气候条件的准确描述是建筑能耗模拟评估正确与否的基础,用于表征室外气候条件的典型年TMY(Typical Meteorological Year)由8 760 h的逐时气象参数组成.TMY的产生需要长期的气象参数记录和科学的处理方法.本文梳理了国内外现有的TMY的产生方法和进行建筑能耗动态模拟用逐时气象参数的处理方法,以及气候变化下未来TMY的产生方法.典型年气象数据的正确处理是进行建筑节能和建筑设计的基础工作.