Probabilistic-Statistical Modeling of Annual Variation of Outside Air Temperature and Its Values in the Warm Season

Abstract

Предмет исследования: рассматриваются способы получения массивов климатических данных для моделирования воздушно-теплового режима помещений здания и оценки его годового энергопотребления. Отмечено, что большинство современных подходов в этой области опираются на понятие «типового года» и поэтому малопригодны для инженерной практики, так как требуют поиска, накопления и отбора большого объема значений климатических параметров. Цели: обобщение вероятностного подхода к получению массивов климатических данных на случай исследования годового хода среднесуточной температуры наружного воздуха и создания массива наружных температур в теплый период. Материалы и методы: в работе использована программная генерация массивов климатических данных методом Монте-Карло с применением датчика псевдослучайных чисел на основе линейного конгруэнтного алгоритма. Учет закономерного сезонного хода наружной температуры при этом осуществляется за счет использования «плавающих» математического ожидания и среднего квадратического отклонения. Реализована численная модель нестационарного теплового режима вентилируемого помещения на основе решения системы дифференциальных уравнений теплопроводности и теплообмена на поверхностях помещения. Результаты: приведены некоторые результаты расчета срочной температуры наружного воздуха в течение года и в теплый период с применением метода Монте-Карло для климатических условий Москвы. Выполнено сравнение результатов оценки нестационарного теплового режима вентилируемого помещения при использовании среднесуточных температур наружного воздуха в течение месяца по климатическим данным и по результатам программной генерации. Выводы: показано принципиальное совпадение статистического распределения наружных температур и поведения температуры внутреннего воздуха по обоим сравниваемым вариантам. Отмечено, что метод Монте-Карло дает результаты, не отличимые с точки зрения инженерных потребностей от применения «типового года», и выявлена возможность практической реализации вероятностно-статистического принципа формирования климатических данных для некоторых расчетов, касающихся систем климатизации и теплового режима здания. Предложено применять предлагаемую методику при оценке годового энергопотребления зданий и оценки эффективности энергоресурсосбережения.