摘要： 分别考虑地面反射辐射和大气长波辐射与不考虑地面反射辐射和大气长波辐射两种情况, 通过计算长沙等8个城市夏季空调计算典型日地面反射辐射和大气长波辐射在冷负荷所占比例，以及所占冷负荷比例随时间分布规律及在各城市间差别，分析两者在负荷计算中的重要性。

关键词： 太阳散射辐射 冷负荷 地面反射辐射长波辐射
0.引言
对于建筑物的热环境来说，太阳辐射是一项重要的外扰，特别是透过玻璃窗直接射入室内的辐射热，对房间的温度状况有着特殊的影响。透过大气层到达地面的太阳辐射中包括直射辐射和散射辐射，而建筑围护结构外表面从空中所接受的散射辐射包括三项，即天空散射辐射，地面反射辐射和大气长波辐射。

传统算法认为天空散射是关键项，而不考虑地面反射辐射和大气长波辐射；本文采用的算法，除考虑天空散射，着重考虑地面反射辐射和大气长波辐射，通过计算长沙等8个城市地面反射辐射和大气长波辐射在负荷中所占比例，并对计算结果进行比较，分析两者在负荷计算中的重要性。

1.计算对象及条件
以长沙地区为例，计算日取夏季7月21日。

计算对象：长沙地区某办公楼标准层房间，办公室房间尺寸4.53.03.6m，房间只有一面南外墙，为370mm红砖墙带20mm内抹灰(石灰水泥砂浆)；一扇南外窗为单层铁窗，尺寸为1.82.76m，玻璃为3mm普通玻璃，浅色遮阳百叶，遮阳系数0.65；其它三面墙为内墙；楼板为150mm钢筋混凝土板。

长沙地处北纬28°12’,东经113°04’ [1]。

气象参数[2]：夏季空调室外计算(干球)温度36.2℃ ，最热月平均室外计算相对湿度75%，室内设计参数26℃， 计算日较差 7.3℃。

2.计算内容及方法
2.1 太阳辐射的冷负荷CLS(n), W

先计算南向垂直壁面逐时太阳总辐射强度，包括太阳直射辐射强度，太阳散射辐射强度；再计算南向标准窗玻璃的窗透射得热HGS(n)，W；最后得出冷负荷。

在计算太阳散射辐射强度时，分两种情况考虑：一种只考虑天空散射辐射；另一种将天空散射辐射、地面反射辐射和大气长波辐射全部考虑。

对于地面反射辐射和大气长波辐射的计算，选取目前许多文献[3][4][5][6]所用经验公式。

（1）垂直壁面所获得的地面反射辐射强度计算式

 （1）

式中，－水平面所接受的太阳总辐射强度；

－地面的平均反射率；

（2）大气长波辐射强度计算式

W/m2 （2）

式中，Cb－黑体的辐射常数，为5.67 W/m2 ；

Ta－室外空气干球温度，K；

φ－接受辐射的表面对天空的角系数，对于垂直壁面取0.5；

ea－空气中的水蒸汽分压力，kPa。

2.2 南外墙与南外窗的传热负荷HGX(n), W

用反应系数法计算南外墙与南外窗传热得热HGG(n)，最后得出窗墙冷负荷。

2.3 空调房间总冷负荷CL(n)，W

空调房间总冷负荷（为简便起见，此处仅考虑了显热冷负荷）等于太阳辐射的冷负荷与窗墙传热形成的冷负荷之和。

在上述计算的基础上，很容易计算出地面反射辐射和大气长波辐射在总负荷中所占比例。

3.计算结果分析讨论
3.1 负荷分布规律

对于不考虑地面反射辐射和大气长波辐射情况，最大负荷433.6 W出现在17点，最小负荷207 W出现在5点，负荷变化平稳。如图1所示。

对于考虑地面反射辐射和大气长波辐射情况，最大负荷622.3 W同样出现在17点，最小负荷295.6 W同样出现在5点，负荷在从5点到6点即太阳升起前后有一个比较大的跳跃，而从19点到20点即太阳落下前后有一个比较大的衰减，这是由于日出及日落过程两者辐射有较大改变进而影响负荷变化。如图2所示。

 

图1 负荷分布(不考虑两种辐射) 　　图2 负荷分布(考虑两种辐射)

3.2 地面反射辐射和大气长波辐射所占比例

对于考虑地面反射辐射和大气长波辐射情况，地面反射和长波辐射在总冷负荷中所占比例分布规律如图3，可以看出两者所占冷负荷比例在5点即太阳升起之前比较平稳，大约30%左右；从5点到6点即太阳升起前后有一个比较大的跳跃，在6点太阳刚升起时达到最大值42%；之后逐渐减小趋于平稳，大约30%左右，而在日落前又有一个小的上升趋势后，从19点到20点即太阳落下前后有一个比较大的衰减，之后又趋于平稳大约25%。

3.3 各城市比较

图3两种辐射在总冷负荷中所占比例

在对其它成都、福州、广州、沈阳、天津、西安、郑州等城市负荷、散射所占比例分布规律分析比较，考虑地面反射和长波辐射情况，负荷分布规律基本一致，皆太阳升起前后有一个比较大的跳跃而太阳落下前后有一个比较大的衰减。

而地面反射和长波辐射在总冷负荷中所占比例分布遵循同样规律，即太阳升起前后有一个比较大的跳跃而太阳落下前后有一个比较大的衰减。在趋于平稳时大约都占30%左右，而在最大与最小值上地区间略有差别。

4.结论
(1) 考虑地面反射和长波辐射情况与不考虑地面反射和长波辐射情况相比，负荷分布规律基本相同，极值出现时刻相同，认为考虑地面反射和长波辐射不影响负荷分布曲线和峰值出现时刻；而且考虑地面反射和长波辐射情况，在日出与日落前后，负荷有一个比较大的改变，这与实际情况相符。

(2) 地面反射和长波辐射在负荷中所占比例比较大，大约30%左右，日出时甚至可以达到40～50%以上，作者认为这一部分不能按照传统办法简单将其忽略。

(3) 通过对长沙等8个城市分别计算进行比较结果，各城市遵循相同规律，地面反射和长波辐射在负荷中所占比例分布曲线基本相同，且在趋于平衡时的值大致相同，大约30%左右，只是在最大值上稍有不同，认为两者所占冷负荷比例地区间差异不明显。

参考文献：
1．建筑工程常用数据系列手册编写组编，暖通空调常用数据手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，1997

2．赵荣义 范存养 薛殿华 钱以明，空气调节（第三版）［M］．北京：中国建筑工业出版社，1996

3．彦启森 赵庆珠，建筑热过程［M］．北京：中国建筑工业出版社，1991

4．木村建一著，空气调节的科学基础［M］．北京：中国建筑工业出版社，1981

5．陈在康，暖通计算机方法［M］．北京：中国建筑工业出版社，1983

6．曹叔维编著，房间热过程和空调负荷［M］．上海：上海科学技术文献出版社，1991

责任编辑：JJSKT