BIN法的BIN方法

所谓BIN气象参数，就是根据某地全年室外干球温度的逐时值，统计出一定间隔的温度段（BIN）

中的温度在全年或某一期间所出现的小时数，即温度的时间频率。

BIN气象参数的应用范围很广，它可以被用来做建筑物的全年能耗分析，可以作为空调自控系统的

设计依据，可以用来分析热泵机组（空冷）和冷却塔的热工性能，也可用在空调运行管理之中。在选

择设备、设计系统时，一般都是依据设计负荷（或高峰负荷）来确定容量和匹配。但高峰负荷在一年

中出现时间很少，大部分时间里设备或系统都是在部分负荷下运行。因此，在进行长期的能量分析或

进行设备、系统的动态特性研究时，就必须要考虑负荷出现的频率和分布。而采用BIN参数作为这方面

研究工作的基础数据，是十分相宜的。

BIN方法，是在度日法基础上发展起来的。是在不同的室外干球温度条件下完成负荷计算，并将计算结果乘以各温度段（BIN）出现的小时数，便可得全年的计算负荷。

要得到BIN气象参数，首先必须生成典型气象年TMY（Typical Meteorological Year）的全年气象参

数。我国北京、上海、成都、重庆和济南等已经生成了典型气象年TMY的气象参数，但在大部分地区尚未

生成。这为该方法的在国内的广泛应用带来了很大的不利因素。

一般孙滚来说，大部陵激分建筑物并不是全年365天、每天24小时都需要空调，因而需要按照实际建筑物的空

调设备的使用情况给出相对应的BIN参数。

计算年负荷时，为了简化计算作如下假设：假设围护结构负荷（包括温差传热和日射得热）和新风、

渗透风负荷与室外温度有着线性关系。

1．两个与建筑能耗有关的代表温度：

（l）高峰热负荷温度（Peak Heating，Tph）：该地区最高温度段的代表温度（中点温度）。上海地区为36℃。

（2）高峰冷负荷温度（Peak Cooling， Tpc）：该地区最低温度段的代表温度（中点温度）。上海地区为－6℃。

2．建筑传导负荷的计算

传导负荷由两部分组成：（a）通过屋面、墙体、玻璃窗的由温差引起的稳定传热部分； （b）通过屋面、

墙体由投射在外表面上的日射引起的不稳定传热部分。这两部分可分别用式（1）和式（2）来计算：

式中：TCL，THL —— 分别为夏季、冬季由温差引起的传导负（W/㎡）；

n —— 建筑物的传导表面数；

Ai —— 第i个表面（或玻璃窗）的面积（㎡）；

Ki —— 第i个表面（或玻璃窗）的传热系数（W/(㎡·℃)）；

T —— 室外气温（℃）；

Ti —— 室内设定温度（℃）；

Af —— 建筑物的空调面积（㎡）

式中：TSCL —— 日射形成的传导负荷，7月份和1月份的分别记作SCL7和TSCL1 （W/㎡）；

CLTDS —— 日射形成的墙体冷负荷温差（℃）；参见附录一；

FPS —— 月平均日照率；上海地区夏季取0.60，冬季取0.48；

KC —— 墙体外表面颜色修正系数；

利用式（2）可建立TSCL与室外气温T之间的线性关系：

TSCL=M（T－Tph）+TSCL1 式（3）

式中： M=（TSCL7－TSCL1）/（Tpc－Tph）

3．日射负荷：

式中：SCL —— 平均日射负荷。7月份和1月份的分别记作SCL7和SCL1（W/㎡）；

n —— 建筑物所有外窗的朝向数尺凯袜；

MSHGFi —— 朝向i 的最大日射得热因数（W/㎡），见附录二；

AGi —— 朝向i 的窗的总面积（㎡）；

SCi —— 朝向i 的遮阳系数；

CLFTi —— 朝向i 的24小时日射冷负荷系数之和，见附录三；

FPS —— 月平均日照率；

t —— 空调系统日运行小时数（h）；一般，夏季t=10小时；

Af —— 建筑物的空调面积（㎡）；

SCL与室外气温T之间存在如下的线性关系：

SCL=M（T－Tph）+SCL1 式（5）

式中： M=（SCL7－SCL1）/（Tpc－Tph）

4．内部负荷：

式中： AU —— 同时系数；

CLImax —— 设备和照明的最大负荷或房间内最大人数时的人体散热；

CLImax的计算：

（1）人体散热按下式计算： Q=φnq 式（7）

式中：φ —— 群集系数；

n —— 计算时刻空调房间内的总人数；

q —— 一名成年男子全热散热量；

人体散热的同时系数AU，可根据实际情况酌情取之。在本生态办公楼中取1.0，群集系数取0.96；

（2）照明散热按下式计算：

（a）镇流器在空调房间内的荧光灯：

Q=1200N 式（8）

（b）暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯：

Q=1000n0N 式（9）

式中：N —— 照明设备的安装功率，kW；

n0 —— 考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，

利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5～0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情

况取为0.6～0.8。

照明的同时系数AU，一般为0.5～1.0，在本生态办公楼中取0.9。

5．新风负荷：

CLV=0.34V（i－ii）/Af 式（10）

式中：V —— 新风量（m&sup3/h）；

i —— 对应于各温度频段的室外空气焓值（kJ/kg）；

ii —— 室内空气设计焓值（kJ/kg）；

一、上海地区BIN气象参数整理方法

首先，由笔者提供方法，委托上海市气象局生成上海地区气象参数年TRY。

参考年的确定方法是由美国ASHRAE\NBS（国家标准局）、NOAA（海洋大气局）和北大西洋公约组织

（NATO）发展起来的。在决定TRY时，取上海地区的月平均温度按能量分析的重要性顺序进行筛选，将月

均温度最高的（或最低的）亦即最热的（或最冷的）某一月份所在的一年的全年数据删除掉，其顺序如下：

最热的 七月 最冷的

最冷的 一月 最暖的

最热的 八月 最冷的

最冷的 二月 最暖的

最热的 六月 最冷的

最冷的 十二月 最暖的

最热的 九月 最冷的

最冷的 三月 最暖的

最热的 五月 最冷的

最冷的 十一月 最热的

最热的 十月 最冷的

最冷的 四月 最热的

先按左面一排的顺序删除，再按右边的一排顺序删除。这样一个循环就删除掉24年的数据。上海市气象局

提供了35年（1951-1985）的理念月平均气温数据。因此，还可以开始第二个循环，直到最终剩下一年，即

1984年，这一年是不含极值的一年，在1951-1985的35年中，这一年是既无最冷月也无最热月的一年，就是

TRY参考年。

根据1984年的气象观测日报表，上海市气象局用拉格朗日插值法激游，生成了全年8784小时（闰年）逐时的干

球、相对湿度、风向、风速、气压、总云量、法线面直射日射和水平面散射日射的数据。再根据这些基础

数据，用计算机整理得到上海地区的BIN气象参数（干球、湿球），取温度见个为△T。ASHRAE分别取

△T=5F°（28℃）（英制单位）△T=8℃（SI制单位）明正销。笔者则分别取了△T=8℃和△T=9℃的两种温度间

隔。统计在△T频段中各温度T出现小时数，并以该频段（BIN）的重点温度T*作为代表温度。即有T*-

△T/2<T≤T*+△T/2。再将该频段（BIN）中干球温度出现时刻相对应的湿球温度相加，按改频段的总小时

数作平均，便得到改频段湿球温度的代表值。为适应不同用途的需要（例如，冷却塔的研究、简介蒸发冷

去设备的研究等），笔者还统计了上海地区夏季的湿球温度BIN参数以及一班制（白天）运行的BIN参数

等。

二、上海地区的BIN气象参数

笔者计算整理的结果即按下列参数表：

表1 上海地区全年BIN参数（3℃ BIN） BIN -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 小时数 26 175 538 735 691 777 724 683 848 湿球 -6.1 -4.1 -1.4 0.9 3.8 7.2 10 12.6 15.5 BIN 21 24 27 30 32 34 36 小时数 949 856 1029 528 189 36 36 湿球 18.3 21.4 24.4 25.7 26.7 27.3 27.3 表2 BIN -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 小时数 12 76 168 351 524 486 440 498 521 湿球 -6.3 -5.1 -3.3 -1.6 0.1 1.8 3.8 6.2 8.2 BIN 12 14 16 18 20 22 24 26 28 小时数 478 428 499 589 613 616 537 718 587 湿球 10.0 11..5 13.6 15.5 17.6 19.0 21.4 23.8 25.0 BIN 30 32 34 36 小时数 360 192 77 14 湿球 25.8 26.4 27.0 27.4 表3 上海地区全年一班制（8:00-17:00）BIN参数（3℃BIN） BIN -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 小时数 1 30 152 313 269 298 284 251 314 湿球清信 -6.5 -4.3 -1.8 0.4 3.3 6.3 9.3 11.3 14.2 BIN 21 24 27 30 33 36 小时数 406 380 367 391 168 36 湿球 16.9 19.8 23.1 25.5 26.7 27.3 表4 上海地区全年一班制（8:00-17:00）参数（2℃BIN） BIN -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 小时数 0 12 31 101 191 202 181 189 204 湿球 0 -5.3 -3.4 -1.9 -0.3 1.1 3.2 5.3 7.4 BIN 12 14 16 18 20 22 24 26 28 小时数 194 174 172 220 235 282 245 231 272 湿球 9.3 10.4 12.5 14.2 16.5 17.3 19.9 21.9 24.2 BIN 30 32 34 36 小时数 271 169 70 14 湿球 25.5 26.4 27.0 27.4 表5 上海地区夏季（6.1-9.30）BIN参数（2℃BIN） BIN 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 小时数 84 230 346 420 670 550 351 183 75 14 湿球 17.4 19.0 20.5 22.1 24.0 25.2 25.8 26.5 27.1 27.4 表6 上海地区夏季湿球温度（6.1-9.30）BIN参数（2℃BIN） BIN 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 小时数 0 0 40 228 458 420 705 936 137 4 表7 上海地区夏季（6.1-9.30）一班制（8:00-17:00）湿球BIN参数（2℃BIN） BIN 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 小时数 0 0 7 69 195 170 231 459 85 4 如上所述，BIN参数可以用于许多简化的能量分析计算之中。但BIN参数的产生必须以气象参数参考年为基础。目前国内仅上海、北京、重庆、南京生成了TRY，因此，BIN方法的推广尚有一定困难。美国也有人提出以月平均温度为基础，利用室外气温的统计分布函数生成BIN参数的方法，但此法尚有待进一步研究。