【摘 要】
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典型气象年(Typical meteorological year,以下简称TMY)是用于建筑能耗模拟的室外气象数据集,TMY的准确与否将直接影响建筑能耗模拟和建筑节能设计的精确性。目前,我国TMY的生成理论主要参考美国Sandia法,但该理论存有两个缺陷:一、对不同气象参数赋予了固化的权重,没有较好的考虑到不同地域间的气候特征;二、近几年新能源建筑研究领域发展迅猛,传统Sandia法并不能很好适
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划课题“建筑能耗模拟气象年”(2018YFC0704504);
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典型气象年(Typical meteorological year,以下简称TMY)是用于建筑能耗模拟的室外气象数据集,TMY的准确与否将直接影响建筑能耗模拟和建筑节能设计的精确性。目前,我国TMY的生成理论主要参考美国Sandia法,但该理论存有两个缺陷:一、对不同气象参数赋予了固化的权重,没有较好的考虑到不同地域间的气候特征;二、近几年新能源建筑研究领域发展迅猛,传统Sandia法并不能很好适用,针对新能源建筑的TMY生成理论仍是空白。完善TMY的生成方法将是本文的主要研究内容。论文主要进行了以下三个方面的研究:(1)不同地域气候特征下TMY权重因子构建方法研究。Sandia法对不同的气象参数赋予了固定的权重因子,由于不同地域气象资源有较大的差异,采用固定的权重是否科学合理有待考证。因此,本文首先采用随机赋权法,验证了权重因子的不同将直接影响TMY的挑选结果,进而提出根据气象资源的分布特点合理修正TMY各气象参数权重因子的方法,并以广州地区为例,验证了该方法的合理有效性,完善传统Sandia法在地域适用性部分研究。(2)一种新的TMY生成方法探究。TMY的生成方法较为常用的有Sandia法、主成分分析法和标准偏差法。本文提出将熵权-TOPSIS理论用于TMY的挑选。熵权-TOPSIS理论是一种客观方法,其权重和决策结果的确定不涉及任何主观偏好,而是完全依赖于客观数据集,有助于完善现有理论不能有效体现不同地域间气候差异的缺陷,并有效提高TMY挑选结果的准确性。为验证该方法的合理准确性,本文以中国五个典型代表城市为例,并对比Sandia法和TPCY法,利用单参数偏差分析和建筑能耗模拟评估产生TMY的准确性。结果表明,熵权-TOPSIS法生成的TMY更接近于长期平均值。(3)新能源类型建筑TMY生成方法初探。当前建筑业对新能源类型建筑的关注持续升温,但是针对新能源建筑的基础理论研究相对匮乏,TMY这一板块仍是空白。本文以太阳能建筑为切入点,探索新能源建筑的TMY生成方法。基于Sandia法,从产能角度,以直接影响因素初步确定三个候选月;再从用能角度,以相关系数构建新的权重因子,进而从候选月中确定最合适的典型月,构成TMY。解决了当前缺乏新能源建筑的TMY生成理论的问题。针对我国建筑节能设计的需求,本文完善了TMY的生成理论研究。研究有关TMY生成过程中的基础科学问题,将有助于建筑合理的利用气候资源,因地制宜的设计建筑,可有效降低能源需求,进而为我国建筑低能耗可持续发展及减少温室气体的排放提供理论支持。
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