收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

建筑物动态能耗分析用气象仿真模型研究

苏华  
【摘要】:可持续发展给暖通工程师提出的要求是,设计合理、高效、优化的HVAC系统。HVAC系统的优化设计,以全年能耗分析为基础,而能耗分析必须输入可靠的气象数据。我国能耗分析用的气象数据非常欠缺,为推广先进的全年能耗分析方法,构成能耗分析用的气象数据是我国暖通界迫切的任务。 全年能耗分析用的全年气象数据,可以根据若干年的观测,按一定方法统计构成典型年,也可用数学模型模拟产生。论文选择数学模拟方法,因为该方法具有较少主观性、比较简洁,并且更适合我国现有气象观测客观条件的优点。论文主要以北京、西安、重庆和成都的数据为基础,辅以昆明和福州的少量数据进行分析。建模参数选择了对能耗分析最重要的三个要素,即辐射、气温和水汽压。根据我国目前逐日气象记录相对充分,而逐时观测稀少的客观条件,论文采用了分阶段建模和模拟的方法。即先模拟逐日气象参数,在此基础上再模拟逐时气象参数。 逐日气象参数包括日总辐射、日均气温、气温日较差、日均水汽压和水汽压日较差。逐日气象参数既有周期性变化趋势,又有随机特点,由于两者对能耗分析都有显著影响,因此对逐日气象参数建立了组合模型,即确定性模型+随机模型。确定性模型描述周期性变化,是由少量的显著频率构成的傅立叶级数。这些显著频率通过傅立叶变换及频谱分析确定。5个逐日气象参数的周期变化最多用显著频率0、1、2、3、4[周/年]来描述就足够了。 逐日气象参数分离确定项之后的随机项是均值平稳(零均值)、方差时变,并且存在互相关的非正态分布的随机序列。这些序列可以认为是分段(逐月)平稳的,因此用每个月的标准差进行标准化可得到方差也平稳的序列。本文对该标准序列采用误差函数成功进行了正态变换,这保证了模拟仿真数据与原始数据具有相同的分布。对平稳化正态化之后的随机序列,论文建立了多维满系数ARX模型即来进行模拟。模型以辐射序列为输入,模拟输出温湿度参数。模型阶数根据相关分析和FPE准则确定,参数估计采用了最小二乘法。ARX模型的残差通过了白噪声及正态检验。辐射作为相对独立的要素,单独建立一元AR(2)模型模拟。多元ARX模型与多元AR模型即相比的明显好处是,充分保证了随机序列之间的互相关,特别是0步互相关。因为多维ARX模型模拟温湿度参数时使用了同一时刻的辐射,而多维AR模型不可能用同一天的辐射计算温湿度。经检验ARX模型的模拟数据不但与建模数据具有相同的相关关系,还具有相同的分布特征。 论文的逐日气象组合模型形式,Fourier模型+ARX模型是国内首次提出,并首次进行了正态变换,模型在数据相关系数,分布特征方面也保持得最好。日散射或日直射没有与日总射同时进入随机模型,因为随机模拟时难以保证散射或直射不大 WP=6 于日总射。故论文另外建立了一个日散射系数Kd多项式分离模型,在日总辐射已知的情况下估计日总辐射。该模型的估计数据与原始数据具有一致的月均值,对长期能耗分析具有足够的准确性。还建立了日散射概率密度模型。 逐时辐射模型采用了确定性模型。通过对原始逐时总辐射数据进行傅立叶变换,确定了显著频率,高频部分为1、2、3、4[周/日]及以上每个频率的4个旁瓣,低频部分为0、1、2、3、4[周/年],用显著频率构成逐时总辐射的傅立叶级数模型。模拟时,该模型用日总辐射调整,以保证逐时值之和与日值相当。在逐日总射和逐时总射基础上,建立了逐时散射系数kd多项式模型。该逐时散射模型考虑了大气质量的影响,即不同大气质量下给出不同的拟合式,精度比笼统的拟合模型显著提高。 对昆明和福州的资料分析表明,逐时气温用日均气温和气温日较差进行标准化后,可以建立一个全年适用的傅立叶模型。该标准化逐时气温模型的显著频率是1、2[周/天]。就日均气温的计算而言,逐时资料和日4次定时值+最高最低值资料是一致的。因此对只有日4次定时值+最高最低值资料的北京、西安、成都和重庆,建立的逐时气温模型具有足够的准确性。本文按北京时间建立逐时气温模型,注意了最高最低气温的出现时间。 与逐时气温一样,逐时水汽压也进行了标准化处理。逐时资料和日4值资料计算的日均水汽压可以认为一致,但水汽压日较差有明显区别。我国大多数地区只有水汽压日4值资料,根据日4值资料建立逐时化模型存在先天不足,决定了任何复杂的模型都不可能准确。因此采用了简单组合模型:傅立叶模型+白噪声模型,其中白噪声标准差统一取0.28。为了保证随机模拟的水汽压不超过当时的饱和水汽压,建立了修正模型,该修正模型认为月均逐时相对湿度与月均逐时标准气温呈线性关系。 气象参数本质上是非平稳、非线性时间序列,论文除了用组合模型进行模拟外,还探讨了用线性神经网络和BP网络对其进行预报和模拟。研究表明,如果以一步预报为目的,神经网络比常规时间序列分析方法优越,因此可以用在HVAC系统的实时控制。但就随机模拟能耗分析用的全年气象数据而言,神经网络并不适合。因此,如果以能耗分析为目的,本文推荐采用组合逐日模型以及相应的逐时化模型,不推荐神经网络方法。 论文给出了气象组合模型模拟软件(suSim)的整体框架,以及北京、西安、重


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈益武,徐勇,蒋志良,相里梅琴;建筑能耗分析用室外气象数学模型的建立[J];建筑热能通风空调;2005年03期
2 颜伟 ,周孝清,冀兆良;广州地区典型年气象资料计算方法[J];暖通空调;2002年03期
3 李卫华;王子介;;南京市建筑能耗分析用气象参数的研究[J];节能技术;2008年01期
4 林兴斌;潘毅群;黄治钟;;变风量空调系统不同控制策略下的能耗分析[J];建筑热能通风空调;2010年05期
5 毕传丽;由世俊;杨慧;;某商住楼两种不同空调方案的能耗分析[J];节能;2007年05期
6 崔艳羽;李永波;;空调节能及其节能措施中的问题[J];施工技术;2010年S2期
7 徐青;极端气温条件下空调建筑能耗状况的模拟与分析[J];制冷与空调(四川);2005年03期
8 冉春雨;贾正超;;长春市某高校间歇采暖节能潜力分析[J];吉林建筑工程学院学报;2010年05期
9 高建 ,廖传华 ,黄振仁;化工生产过程中的能耗分析与节能[J];节能;2003年01期
10 孙亮诚,董金善;喷雾干燥过程的能耗分析与节能[J];南通职业大学学报;2005年02期
11 郭卉;彭梦珑;刘广海;;墙体不稳定传热计算中反应系数项数的分析与确定[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2005年04期
12 林猛;;离心泵调节方式与能耗分析[J];当代化工;2007年04期
13 卫峻;卢昱;刘刚;;办公楼隔板式工位空调的节能研究分析[J];上海节能;2007年05期
14 姬广庆;;真空挤出机能耗分析与结构设计的研究[J];砖瓦;2007年10期
15 蒲荣富;;大规模无线传感器网络能效性分析[J];电子测量与仪器学报;2007年06期
16 张敏;姚杨;张斌;;某住宅建筑采用不同采暖系统的能耗分析[J];低温建筑技术;2008年02期
17 谢洪川;;污水泵站的变频调速系统及节能[J];科技创新导报;2008年13期
18 李永存;陈光明;唐黎明;;浙江省公共建筑能耗调查与节能对策分析[J];建筑节能;2009年10期
19 马晓云;;建筑能耗模拟软件eQUEST及其应用[J];建筑热能通风空调;2009年06期
20 郭尚一;;中央空调系统能耗监测与分析[J];科技致富向导;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈丽萍;龚延风;刘金祥;张建忠;;空气源热泵全年能耗分析应用软件的开发[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年
2 霍尚龙;宋德富;;溴吸双效机组的调试实例与能耗分析[A];全国暖通空调制冷2002年学术年会论文集[C];2002年
3 于航;;蓄冷空调的系统模拟和能耗分析[A];全国暖通空调制冷2002年学术年会资料集[C];2002年
4 范亚明;许媛媛;;湖库塘开式水源热泵系统的全年能耗分析方法研究[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集[C];2010年
5 柳建华;周大汉;王瑾;邬志敏;;热电冷三联产系统的能耗分析[A];上海市制冷学会二○○三年学术年会论文集[C];2003年
6 杨书明;;与冰蓄冷系统相结合的低温送风系统能耗分析[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年
7 杨运国;李玉云;杨金凤;张春枝;张道军;马友才;陈焰华;;武汉市某酒店的能耗分析与节能潜力分析[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会资料集[C];2008年
8 王辉;杨天伟;刘传聚;;冷却塔两种不同运行方式时水源热泵系统的能耗分析[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集(2)[C];1998年
9 丁力行;李越铭;陈季芬;;双正态模型在建筑能耗分析中的应用[A];绿色建筑与建筑物理——第九届全国建筑物理学术会议论文集(一)[C];2004年
10 张建明;何熊熊;冯远静;;一种新的无线传感器网络节能路由算法[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏华;建筑物动态能耗分析用气象仿真模型研究[D];重庆大学;2002年
2 苏芬仙;建筑能耗动态分析用气象数据构成及THRF新的能耗分析方法研究[D];重庆大学;2003年
3 王圃;城市给水处理厂及泵站能耗分析与应用研究[D];重庆大学;2004年
4 邹同华;果蔬真空预冷过程及捕水器特性的研究[D];天津大学;2004年
5 刘广海;冷藏运输能耗分析与装备优化研究[D];中南大学;2007年
6 郭晓娟;热解技术处理废弃印刷线路板的实验研究[D];天津大学;2008年
7 邱东;基于节能目标的钢铁企业能源集成管理系统的研究与实现[D];吉林大学;2009年
8 王健;火灾系统时空分布规律及相关性分析[D];中国科学技术大学;2009年
9 田琦;太阳能喷射与压缩一体化制冷系统的研究[D];天津大学;2005年
10 张亚红;中国温室气候区划及连栋温室采暖气象参数的研究[D];中国农业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏燚;家用中央空调系统计算机辅助设计及全年能耗分析[D];东南大学;2004年
2 胡豫杰;单纯采暖负荷下热电联产与热电分产的能耗分析比较[D];天津大学;2003年
3 张峰;以离心机组为冷源的空调系统能耗的生命周期评价[D];西安建筑科技大学;2007年
4 李嵘;空调冷热源能耗分析及对环境影响的生命周期评价[D];西安建筑科技大学;2005年
5 赵佃秀;不同转向方式月球车转向系统动力学建模及能耗分析[D];吉林大学;2009年
6 王海飞;采用协作分集的无线传感器网络能量有效性研究[D];西安科技大学;2009年
7 王学清;辊压机粉磨系统的能耗模型及其工程应用研究[D];武汉理工大学;2006年
8 黄红稷;压电生物传感能耗分析仪的构建与应用研究[D];重庆大学;2007年
9 柯尊友;昆明市机场航站楼自然通风可行性研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 秦学深;一次泵变流量系统冷冻水设备能耗分析与优化策略研究[D];西安建筑科技大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 游雪晴;风云三号A星可提供全球气象参数[N];科技日报;2009年
2 记者 任江华;TK—1气象火箭探测系统研制成功[N];人民日报;2005年
3 记者 袁新文 通讯员 田帅;流程分析:担起每个岗位降耗责任[N];中国石化报;2007年
4 余继军;重庆推出能耗超限额加价政策[N];中国改革报;2007年
5 余继军;重庆推出能耗超限额加价政策[N];中国改革报;2007年
6 本报记者  刘毅;如此节能当警惕[N];人民日报;2006年
7 中国建筑科学研究院建筑节能研究发展中心 孙大明;当前国内外建筑节能软件现状分析[N];中华建筑报;2006年
8 记者 陈海滨 舒沁;宁波倾力打造节约型法院[N];人民法院报;2009年
9 余继军;重庆推行能耗超限额加价政策[N];人民日报;2007年
10 高强;湖南开展火电能耗分析及节能研究[N];中国电力报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978