基于太阳辐照度实时计算隧道洞外亮度的方法研究

为解决城市隧道运营过程中隧道洞外亮度L20(S)全天逐时变化差异大且实时获取困难的问题,结合3D打印隧道缩尺模型,提出以太阳辐照度为输入变量,将天空亮度、地面景物亮度耦合的L20(S)实时计算方法。以北京芦花路隧道为测量对象,利用隧道缩尺模型代替实际隧道探究地面景物亮度变化规律,建立地面景物亮度与太阳辐照度的量化回归模型;利用太阳辐照度将CIE模型、Perez模型的计算值与实测值进行对比验证,以误差较小、计算较简便的CIE模型作为天空亮度模型,其误差在晴天工况和阴天工况下分别为4.26%、6.11%。对比耦合后的L20(S)计算模型在不同季节、不同天气条件下的计算值与实测值,平均误差均在10%以内,表明该隧道洞外亮度实时计算方法在全季节、全气候条件下具有准确性和适用性。

基于隧道实测试验的南京市机动车污染物排放特征研究

为深入研究水下特长公路隧道机动车尾气污染物的排放及分布特征,对南京应天大街长江隧道的交通特征、环境参数和污染物排放质量浓度进行实测研究。采用摄像采集法统计隧道交通特征,结果表明:车辆交通数据与环境数据均呈现明显的日周期变化规律,早高峰车流量显著大于晚高峰,车速与车流量呈负相关。夜间测试结果表明:1)隧道内部污染物质量浓度沿行车方向的变化趋势为先增后减,由于隧道呈现V形的地势特点,PM_(2.5)质量浓度峰值出现在V形底部;2)受到隧道出口风机开启的影响,CO质量浓度峰值出现位置较PM_(2.5)稍有滞后。昼间测试时风机关闭,污染物质量浓度峰值出现在隧道出口,早高峰期间隧道出口CO和PM_(2.5)的质量浓度峰值分别为31.0 mg/m^(3)和145μg/m^(3),分别为质量浓度限值的3.1倍和2倍。采用皮尔逊(Pearson)相关系数法对各相关参数进行相关性检验,CO质量浓度与汽油车数量呈强正相关,PM_(2.5)质量浓度与柴油车数量呈强正相关,2种污染物质量浓度均与风速呈强负相关。

高校研究生科研办公室冬季热舒适及供暖温度分析——以北京某大学为例

高校研究生办公室作为学生科研的主要场所,室内热环境与热舒适对于科研效率、学生健康有着极大影响。选取北京市某高校办公楼作为研究对象,通过问卷调查和现场实测方式探究高校研究生办公室的室内热环境和人员舒适性。结果表明:冬季被调研研究生的服装热阻平均值为1.07 clo,学生已不满足冬季18℃的设计室温,在集中供暖节能运行且学生可以自主调控分体式空调的情况下,科研办公房间的平均温度达到21.4℃,而室内学生的中性温度为21.9℃,热可接受范围为19.1~24.7℃,热偏好温度为24.0℃,热感觉投票为“稍暖(+1.1)”时学生舒适程度最高,学生仍偏向较暖的室内环境,学生积极和间歇地使用空调设备使供暖温度达到其满意的23.5~24.0℃。

基于CRITIC-TOPSIS法的极端热湿气候区溶液再生器运行优化研究

再生器是溶液除湿系统中的关键部件之一,提高再生器综合性能是解决极端热湿气候区高湿问题的有效手段。将指标相关法(CRITIC,Criteria Importance Through Intercriteria Correlation)和优劣解距离法(TOPSIS,Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)联合,建立CRITIC-TOPSIS模型,用于再生器运行入口参数(空气质量流量、溶液质量流量、温度)的选择评价。以永暑岛礁地区为例,通过再生器处理模型得到基础数据以及4个指标的评价体系,采用CRITIC法求得权重后使用TOPSIS法对220种运行入口参数的组合方案进行评价得到最优解。结果表明,空气质量流量为0.1 kg/s、溶液质量流量为0.3 kg/s、溶液温度为56℃时得分0.885,为永暑地区再生器综合性能最优解;再生量指标的权重为0.4,可作为永暑地区再生器综合性能的代表性指标。

拉萨乡村民居围护结构热工性能优化研究

拉萨地区位于青藏高原太阳能富集区,冬季寒冷漫长、太阳辐射强烈且朝向差异大,当地乡村居住建筑冬季室内热环境差、能耗水平高。为提升该类建筑的室内热环境并兼顾节能环保,基于拉萨乡村民居现状建立典型建筑模型,选取各朝向围护结构的传热系数和热惰性指标共10项热工参数作为研究因素,采用不舒适度日数UCDD12和采暖期逐时累积热负荷作为热环境和节能效果的评价指标。设计正交试验并通过TRNSYS进行仿真模拟,研究了各热工参数对评价指标的影响规律、显著性程度和主次排序。结果表明,对UCDD12存在显著影响的热工参数有6项,由高到低排序为屋顶、北向、东/西向、南向传热系数及南向、东/西向热惰性指标;对累积热负荷存在显著影响的热工参数有7项,依次为屋顶、东/西向、北向、南向传热系数及南向、内墙、东/西向热惰性指标。进一步综合两项评价指标,使用TOPSIS法确定了各项热工参数的最佳组合方案。为改善拉萨乡村民居室内热环境、提升节能性能提供技术支持。

北京高校宿舍供暖前后室内热环境变化及其对学生睡眠热舒适的影响

为探究供暖前后宿舍内热环境差异及其对学生睡眠热舒适的影响,在北京某高校实地调研了8个不同朝向宿舍的室内热环境,并采用问卷调研和睡眠手环监测结合的方式获得了16名高校学生的睡眠质量情况。结果表明:供暖前宿舍内夜间平均温度为(18.6±1.1)℃,供暖初期为(20.2±1.4)℃,满足标准要求;实测期间宿舍夜间相对湿度高于30%,满足舒适度要求;床褥系统总热阻约为3.5~4.9 clo,其中,睡衣热阻大约为0.03~0.40 clo;供暖初期受试者睡前热中性温度为18.0℃,可接受温度范围为16.0~19.8℃,早晨醒后倾向更暖的环境;睡前热感觉与睡眠质量存在显著关联,当受试者睡前热感觉偏暖时,睡眠满意度及深睡眠比例较高,有利于睡眠。

北方城镇住宅集中供暖室内热环境现状调研与分析

本研究于2020年1月16日至10月30日通过问卷调查的方式,对我国华北、西北、东北及部分华中和华东地区典型城镇冬季集中供暖住宅热环境现状开展了调研与分析。调查内容主要涉及热用户建筑概况、供暖方式及收费方式、室内环境温度、家庭成员、人员衣着、房间温度偏低时的应对措施等。调研结果表明:东北、西北地区约60%以上的调研热用户房间供暖温度高于22℃,华北地区约40%以上的调研热用户房间供暖温度高于22℃,调研热用户多是春末初秋的衣着方式。进一步研究了冬季室内人员在可接受的“轻度冷暴露”温度条件下的人员衣着方式,以期为满足简约舒适热环境的绿色低碳供暖方式的提出提供参考依据。

极端热湿气候区超低能耗建筑关键技术与应用

在南海建设大型人工岛基地是维护我国海洋国土安全的重大战略需求。在国家自然科学基金重大项目“极端热湿气候区超低能耗建筑研究”支持下,项目组在南海岛礁建筑室内外设计参数体系、围护结构热物性参数与构造、热工设计原理与方法、模块化光伏空调系统、超低能耗建筑方案创作和工程示范等方面取得系列创新成果。研究成果引领了南海岛礁超低能耗建筑发展,提升了驻岛边防官兵和岛礁居民的宜居水平,为服务南海领土安全和国防建设作出了重要贡献。

单元整体视域下的高中英语阅读语篇教学设计

单元整体教学是培养学生核心素养的有效路径。本文提出了单元整体视域下的阅读语篇教学设计路径,即梳理整合语篇教学内容,联结单元主题内涵;对照单元整体教学目标,制定素养导向的语篇教学目标;创设有层次的语篇教学活动,促成主题意义的探究;设计综合性语篇教学评价任务,支撑单元最终评价任务。

兰州新区供暖期住宅建筑室温分布特征研究

北方城镇集中供暖能耗在社会总能源消耗中占有较大比重,不同的室温水平对供暖系统能耗要求也不同,研究供暖期住宅区室温分布特征对于指导小区热力站运行具有重要意义。以寒冷地区兰州新区住宅建筑为研究对象,利用室温抽查数据得到供暖期室内温度现状与分布特征,一户住宅作为一个样本,此次研究共统计来自6个热力站覆盖区域的2857个住户,每个住户均抽查客厅、主卧、次卧的温度。通过分析得到如下结论:供暖期室内温度较稳定,过热及欠暖住户比例分别为1.2%和1.5%;南向房间体感温度明显高于北向,源于太阳辐射的作用,实际南北向卧室空气温度差异仅为0.4℃;不同热力站楼栋呈现的垂直失调程度存在差异,热力站1、热力站3、热力站6较为严重,温差范围达到4.3~6.0℃;楼栋室温水平与距离热力站远近有关,近热远冷,平均温差为1.3℃。这些数据可为后续学者研究提供一定的借鉴参考。

基于庞大算例变量提取的办公建筑能耗预测方法及应用

模拟法应用专业软件,可准确计算动态能耗,但输入参数烦琐且建筑几何模型确定后往往无法更改;数据挖掘法计算速度快,适用条件多样,但是需要长时间历史数据进行训练,效果受样本数据限制.针对以上问题,提出一种基于庞大算例变量提取的办公建筑能耗预测模型,利用EnergyPlus建立批量典型建筑模型,调整建筑参数生成百万条数据作为训练数据集;采用LightGBM算法,筛选影响负荷的特征因素,构建负荷预测模型;结合EnergyPlus中空调设备能耗计算模型,应用python编译实现能耗预测,并在北京某办公建筑中进行应用和验证.结果表明,筛选的24维特征变量,可保证模型预测准确度在90%以上,逐日能耗的预测平均相对误差为8.27%.应用标准年气象参数计算全年建筑能耗,逐月平均相对误差为10.37%,建筑实际能耗指标为35.20 kW·h/(m2·a),预测能耗指标为36.25 kW·h/(m2·a),相对误差为2.98%.

供暖期住宅室内热环境与老年人心血管疾病关联性分析

为探究住宅室内热环境与老年人心血管疾病的关联性,为健康住宅设计提供参考依据,于2016年11月至2017年2月在我国北京、上海、黑龙江地区调查了60岁及以上老年人的冬季居住热环境与心血管疾病患病情况。分别从客观热环境与主观热感觉角度,进行患病组和对照组老年人室内热环境暴露情况的对比分析,并对室内温度与2组人群的血压进行关联性分析。结果表明:近半数的被调研住宅供暖室内温度低于16℃,但超过70%的老年人感觉室内不冷不热;室内温度每降低2℃,老年人服装热阻值平均增加0.06 clo;年龄、肥胖/超重、心血管疾病家族遗传史、门窗漏风情况等因素与老年人心血管疾病患病率存在显著相关性;患病组晚间在室内冷感相对强烈,其起床时刻的收缩压与卧室夜间平均温度呈显著负相关,卧室温度每降低2℃,收缩压上升约3 mmHg。应改善老年人的住宅室内热环境,改善门窗漏风情况,适当提高室内供暖温度,特别是晚间的供暖温度,以降低老年人心血管疾病患病率。

北京供暖季卧室环境与睡眠质量关联性研究

为了解卧室环境特点和居民睡眠状况,并探究两者之间的关联性,于供暖季在北京城镇地区随机调研了48名住户。测试期间对卧室温度、湿度、CO_(2)浓度连续测量了一整晚,通过睡眠手环监测睡眠情况,通过问卷调查收集受试者入睡前和醒来后对卧室的环境评价,以及当晚睡眠情况的主观评价。结果发现:被调查卧室热环境良好,但近80%卧室平均CO_(2)体积分数高于1000×10^(-6)。通过睡眠手环测量的客观睡眠指标与通过问卷获得的睡眠主观评价指标存在显著相关。室内CO_(2)浓度与睡眠潜伏时长存在显著正相关。当室内空气质量评价越高时,受试者深度睡眠时间占比越高,入睡时间越短,入睡和起床越容易,对于睡眠总体满意度越高。该研究表明降低室内CO_(2)浓度,提升室内空气质量评价,有利于改善睡眠质量。

基于N-LCC模型的酒店建筑冷热源方案评价方法研究

经济性是建筑冷热源方案选择的重要影响因素,将对比回收期(N)和全寿命周期成本(LCC)联合建立N-LCC模型,用于评价建筑全寿命周期内冷热源方案的经济性,并对相关影响因素进行动态描述和敏感性分析。以济南一栋酒店建筑为例,对磁悬浮离心式冷水机组+燃气锅炉、螺杆式冷水机组+燃气锅炉、磁悬浮离心式冷水机组+市政热网、螺杆式冷水机组+市政热网、空气源热泵、VRV多联机6种冷热源方案进行经济对比并阐述模型效果。结果表明磁悬浮冷水机组具有良好的长期经济效益,磁悬浮离心式冷水机组+市政热网的全寿命周期费用为1184.15万元,在6种方案中最低,其中累积年运行费用占比79.04%,且对电价、热量价格的敏感性小。通过对建立的对比回收期模型进行分析,总结出全寿命周期下对比回收期可能出现的4种情况:①无对比回收期;②对比回收期<所有冷热源设备寿命;③对比回收期>某一个冷热源设备寿命;④多对比回收期。模型的计算结果表明对比回收期可以在长周期范围反映出冷热源方案的相对经济性,对酒店建筑冷热源方案经济性评价有着重要参考价值。

中国低纬度地区的夏季太阳总辐照度研究

目前GB 50736—2012已给出中国北纬20°~50°地区的夏季太阳总辐照度,尚缺少北纬10°~20°之间低纬度地区的规范值。为解决该问题,对处于低纬度地区的永暑、西沙的太阳辐射数据进行统计整编,并根据中国太阳辐射基础数据的确定原则,在现行规范的基础数据上补充太阳高度角为3°、大气透明度等级为4时的太阳辐射基础数据;然后通过插值法与理论计算生成中国北纬10°和15°地区、大气透明度等级为4时的夏季太阳总辐照度表,为低纬度岛礁地区太阳辐照度研究和太阳能应用提供规范数据。

溶液除湿系统在极端热湿气候区的最佳除湿回流比计算

溶液除湿系统具有高效、温湿度独立控制、相较于常规空调冷凝除湿灵活与节能等优点,在高温高湿的环境下能够发挥极大的优势。提高溶液除湿系统的循环性能是解决极端热湿气候区高湿等问题的有效手段,为研究溶液除湿系统如何在极端热湿气候区通过优化循环结构来提高系统性能,以永暑礁为例,分析绝热型叉流除湿器与再生器的运行参数及联合循环方式,研究除湿自循环+级间循环模式的溶液除湿(SD-SIC)系统最佳回流比。通过对除湿器与再生器模型进行数值计算表明:定风量SD-SIC系统最佳回流比为0.8,在该回流比下系统平衡时的除湿/再生量、除湿效率、溶液总能耗密度分别:4.69 g/s、60.53%、72.85 kW·kg/s,分别是SD-IC系统的2.2倍、1.2倍和0.6倍;调节除湿回流比可作为定风量工况SD-SIC系优化空气-流量匹配的方法:在定风量工况下,除湿回流比可以将除SD-SIC系统往最佳流量配比下的SD-IC系统优化,且比SD-IC系统更加节能。可见SD-SIC系统拥有良好的节能潜力,可为极端热湿气候区溶液除湿系统运行策略的优化提供参考。

基于ERA5数据生成阳江近海室外空气计算参数

现行GB50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》缺少海域室外空气计算参数.基于1985—2014年ERA5数据生成阳江近海室外空气计算参数.首先以中国气象局提供的阳江地面实测数据为基准,通过偏差分析验证了基于ERA5数据生成室外空气计算参数是可行的.然后基于ERA5数据生成沿阳江陆地(21.9°N,111.96°E)减小六次0.25°纬度的海域室外空气计算参数,包括夏季空气调节室外计算干球温度、湿球温度、日平均温度,冬季空气调节室外计算温度、相对湿度,夏季通风室外计算温度、相对湿度,冬季通风室外计算温度.由阳江陆地(21.9°N,111.96°E)至海域(20.4°N,111.96°E),夏季空气调节室外计算干球温度降低了3.6℃,冬季空气调节室外计算干球温度升高了7℃,夏季通风室外计算相对湿度升高了12.5%.如果海域选用就近陆地城市的室外空气计算参数,将影响设备选型.

岛礁宾馆建筑窗墙比对空调能耗的影响

中国积极推进300万平方公里海洋国土建设,目前正在大力建设南海的西沙群岛和南沙群岛海域.海洋中的岛屿、岛礁气候与陆地气候差异较大,具有高温、高湿、强辐射的海洋气候特点.在这种特殊的气候条件下,结合岛上资源匮乏的事实,研发低能耗建筑成为必然.为确定与岛礁气候相适宜的低能耗建筑的围护结构特点,以西沙的气象实测数据为例分析海洋气候特点,采用动态模拟的方法,以岛礁上拟建宾馆建筑为对象,分析不同朝向窗墙比变化对建筑全年能耗的影响.结果表明:湿负荷约占空调负荷的40%,在夏季西向房间空调负荷最高,南向最低;窗墙比每增加0.1,单位建筑面积空调负荷可增加3~5 k Wh,但空调负荷随东西向窗墙比的增长速度较南北向快;采用综合遮阳方式的节能率最高,约为7%.本研究结果旨在为中国南部海域岛礁建筑窗墙比的合理取值提供参考.

通风与相变耦合条件下围护结构最佳蓄热性能

现阶段用于建筑围护结构的相变构件在蓄热阶段存在蓄热速率较低的问题。为了提高相变构件在蓄热过程中的蓄热速率,将相变构件与机械通风相结合,搭建了相变构件热性能研究实验台,测试了不同送风温度和送风风速工况下相变构件的蓄热性能,采用了有限差分法通过Matlab软件对相变构件蓄热过程进行数值计算以拓展实验送风温度工况,将风机能耗考虑在内,对系统整体的节能效果进行了分析,提出了有效的送风方法。结果表明:提高送风温度或风速可缩短构件相变完成时间,同时可以提高构件表面蓄热热流,当送风风速为1.0 m·s^(-1),送风温度由34℃提高到80℃时,液化过程的平均热流由23 W提高到322 W;同一送风风速工况下,最佳送风时间最终稳定在固定值;在送风温度80℃,送风风速2.0 m·s^(-1)条件下,送风1.6 h时,系统能达到最大节能量,为891.8 k J。

南海地区建筑气候区划归属问题探讨

中国南部海域与内陆地区气候环境相差甚远,为探究目前中国海域岛礁地区气候分区归属的科学准确性,首先对国内外建筑气候分区标准现状进行综合分析,进而提出中国海域岛礁地区在气候分区上存在的问题,并为其指明进一步研究方向。结果表明:中国现行建筑气候分区标准并不适用于海域岛礁地区;有必要寻求新的气候分区方法,将中国陆海全部领土区域重新进行气候分区;考虑到岛礁建筑防潮设计的必要性及超低能耗建筑室内严格的温湿度等空气质量要求,新的气候分区方法中,湿度要素不容忽略。