基于雾霾散射-削弱效应的太阳辐射对建筑得热及能耗的影响机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51508372
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    姚万祥
  • 依托单位：
    天津城建大学
  • 学科分类：
    E0803.建筑物理
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

This study focuses on spatial and temporal distribution characteristics of solar radiation and its impact on building heat gain and energy consumption under the influence of fog and haze. Typical serious fog and haze zone locate in Beijing-Tianjin-Hebei, and diffuse radiation, fog and haze data are collected through existing small meteorological station and national meteorological stations in this district. Then grading system of fog and haze and solar radiation database are proposed based on diffuse-weakening effects. Diffuse radiation received by the building surface is processed, and the impact of fog and haze on characteristic of diffuse radiation is analyzed. Temporal and spatial distribution pattern of diffuse radiation under the influence of fog and haze will be established. The accuracy of existing diffuse radiation models is comparatively analyzed, and then new diffuse radiation model which considers the influence of fog and haze is proposed. This new model is embedded energy simulation software by self-developed software to study the effect of diffuse radiation on building heat gain and energy consumption under fog and haze weather condition. This study is important for revealing the distribution law of diffuse radiation under the influence of fog and haze, and also radiation heat transfer mechanism between the sky and building surface. It is a basis for solar energy utilization and building energy efficiency evaluation in serious fog and haze zone.
本课题研究雾霾天气太阳辐射时空分布的特点及其对建筑得热及能耗的影响。以重度雾霾的京津冀地区为背景，通过已有小型气象台站和该地区气象数据的支持，收集雾霾及太阳辐射数据，建立基于散射-削弱效应的雾霾分级体系及太阳辐射数据库；处理到达建筑表面的散射辐射数据，分析雾霾对散射辐射特性的影响，研究雾霾天气建筑表面接收到散射辐射的空间、时间规律；对比分析既有散射辐射模型的准确性，建立雾霾气象条件下比较精确的散射辐射新模型；通过自行开发的软件将该模型嵌入到能耗模拟软件，研究雾霾天气散射辐射对建筑得热及能耗的影响。本研究对揭示雾霾影响下散射辐射的分布规律及其与建筑表面的辐射换热机理有重要意义，为重度雾霾地区太阳能资源的合理利用及建筑节能评估奠定基础。

结项摘要

近年来，全国多省市出现不同程度的极端低能见度和重度空气污染的雾霾，雾霾对太阳辐射的散射较为严重，这势必会影响对太阳能资源的开发利用。因此，本课题主要研究基于雾霾散射-削弱效应的太阳辐射对建筑得热及能耗的影响机理，主要研究内容如下：.（1）根据京津冀地区主要城市的雾霾数据整理，雾霾在全年均时有发生，存在雾霾天气所占比例较大，且秋冬季节出现的频率更高，雾霾更为严重的特点；从时间分布的一致性上可知三个地区的雾霾形成互相影响，存在同比增强或减弱的趋势。.（2）太阳辐射传输过程中，受大气中各种气体、液体和固体粒子的影响，水平面所接受到的太阳辐射具有显著的随机性。以天津地区为例，随着空气污染程度增加，晴空指数大幅减小。实测数据表明相对于空气质量优良的晴天（平均AQI为60，平均晴空指数为0.68），太阳总辐射被平均削弱比例分别为：轻度污染18.66%，中度污染26.37%，重度污染37.32%，严重污染45.58%。.（3）建立太阳总辐射和散射辐射新模型，基于AQI对这些模型进行修正，通过实测数据验证，修正模型与传统模型相比，修正模型精度有较大程度提高，且广泛适应于重度雾霾地区。.（4）分析常规建筑参数（体形系数、窗墙比、传热系数等）对建筑能耗影响，开发了基于散射辐射影响的建筑能耗快速评估软件，该软件可以辅助建筑师快速分析不同方案的建筑能耗以辅助决策。.本课题的研究成果可为雾霾地区太阳能光热、光伏系统的设计、运行和性能评价提供数据支持和理论指导；可提高负荷计算精度，优化空调系统的设备选型，更加科学合理地评估建筑能耗；为太阳能资源评估及动植物生长提供合理科学的理论基础。因此，本项目的研究具有较高的工程应用理论和社会经济价值。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（24）
Dust effect on the optical-thermal properties of absorber plate in a transpired solar air collector
灰尘对蒸发式太阳能集热器吸热板光热性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2018.05.023
  • 发表时间：
    2018-08
  • 期刊：
    Energy Conversion and Management
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Li Xianli;Qin Hao;Zhang Yan;Yao Wanxiang;Li Yan;Liu Huamin
  • 通讯作者：
    Liu Huamin
Prediction of the particles collection and pressure-drop characteristics across fibrous media
预测纤维介质中的颗粒收集和压降特征
  • DOI：
    10.1080/23744731.2018.1441546
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Science and Technology for the Built Environment
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Li Xianli;Qin Hao;You Zhanping;Yao Wanxiang
  • 通讯作者：
    Yao Wanxiang
The research of new daily diffuse solar radiation models modified by air quality index (AQI) in the region with heavy fog and haze
大雾霾地区空气质量指数修正的日漫射太阳辐射新模型研究
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2017.02.041
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    Energy Conversion and Management
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Wanxiang Yao;Chunxiao Zhang;Xiao Wang;Jingsi Sheng;Yanbiao Zhu;Suli Zhang
  • 通讯作者：
    Suli Zhang
A support vector machine approach to estimate global solar radiation with the influence of fog and haze
支持向量机方法估计受雾霾影响的全球太阳辐射
  • DOI：
    10.1016/j.renene.2018.05.069
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Renewable Energy
  • 影响因子：
    8.7
  • 作者：
    Yao Wanxiang;Zhang Chunxiao;Hao Haodong;Wang Xiao;Li Xianli
  • 通讯作者：
    Li Xianli
A simplified model exploration research of new anisotropic diffuse radiation model
新型各向异性漫辐射模型的简化模型探索研究
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2016.08.037
  • 发表时间：
    2016-10
  • 期刊：
    Energy Conversion and Management
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Wang, Xiao;Zhao, Qun;Zhang, Zhigang;Lin, Lin
  • 通讯作者：
    Lin, Lin

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其他文献

各种天气状况下太阳辐射照度与太阳光照度关系
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    --
  • 发表时间：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    姚万祥;李峥嵘;李翠;艾正涛
  • 通讯作者：
    艾正涛
几种散射辐射模型精度的对比
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    同济大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚万祥;李峥嵘;赵群;胡玲周
  • 通讯作者：
    胡玲周

其他文献

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姚万祥的其他基金

各向异性太阳辐射透射特性及对建筑得热的影响机理研究
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  • 批准年份：
    2021
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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