合肥地區(qū)采暖與空調(diào)度日數(shù)分布特征研究

程海峰，吳　軍，占霞飛，胡　寧

(安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230022)

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合肥地區(qū)采暖與空調(diào)度日數(shù)分布特征研究

程海峰，吳軍，占霞飛，胡寧

(安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230022)

摘要：本文通過(guò)分析計(jì)算合肥地區(qū)2003～2012年以及典型年的氣象參數(shù)，分別定量計(jì)算近十年采暖、空調(diào)度日數(shù)，分析其變化規(guī)律：(1)不同年份之間二者均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，相同年份中，采暖度日數(shù)分別分布在1～4月與10～12月，且在1月出現(xiàn)極大值，月份之間數(shù)值波動(dòng)較大；空調(diào)度日數(shù)分別分布在5～9月，且在7、8月數(shù)值比例較大，月份之間數(shù)值波動(dòng)不均勻，(2)同一年份中，沒(méi)有月份中出現(xiàn)溫差超過(guò)8℃以上的極端天氣，為今后采暖、空調(diào)的節(jié)能研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)年；采暖、空調(diào)度日數(shù)；趨勢(shì)；極端天氣；節(jié)能研究

0引言

在全球變暖的大背景下，建立在氣候變化的基礎(chǔ)上的研究對(duì)當(dāng)今節(jié)能減排的任務(wù)至關(guān)重要[1]。陳莉[2-4]等人學(xué)術(shù)研究發(fā)現(xiàn)氣候的變暖都明顯使得我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的南界與集中采暖區(qū)和過(guò)渡采暖區(qū)的界限發(fā)生了北移。當(dāng)今的能源部門將會(huì)越來(lái)越多將度日數(shù)的相關(guān)資料作為分析國(guó)內(nèi)外分析夏季空調(diào)制冷與冬季供暖的能源狀況需求的比較依據(jù)[5]。鑒于地區(qū)差異性、氣候變化趨勢(shì)以及節(jié)能效應(yīng)的也不盡相同[6]。本文分析了2003～2012年合肥地區(qū)的氣象參數(shù)，定量計(jì)算近十年采暖、空調(diào)度日數(shù)以及分析其變化規(guī)律。

1氣象資料

1.1合肥氣候特征

合肥市位于北緯31°52′，東經(jīng)117°17′。屬于典型的亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，一年四季分明，氣候適宜，春季溫度多變，秋高氣爽，雨量適中，梅雨顯著，夏雨比較集中，降雨量近1000毫米。其中最熱月七月的平均氣溫28℃，最冷月一月的平均氣溫為2.8℃，冬季日照比較少，全年日照數(shù)為2100多個(gè)小時(shí)。

1.2建筑熱濕環(huán)境分析氣象參數(shù)

通過(guò)對(duì)近十年的氣象數(shù)據(jù)的分析，得出合肥地區(qū)月平均溫度以及平均相對(duì)濕度，如表1所示。

因此合肥地區(qū)四季分明，冬季寒冷，最冷時(shí)間為12～2月，日平均氣溫在3.15℃，相對(duì)濕度在71%；夏季炎熱，最熱月在6～8月，日平均氣溫在26.9℃，相對(duì)濕度在75%。

2采暖與空調(diào)度日數(shù)

2.1采暖與空調(diào)度日數(shù)研究背景

度日數(shù)反應(yīng)了室外日平均溫度與基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)溫度的偏差，而基礎(chǔ)溫度的確定則是人為規(guī)定的。世界各國(guó)根據(jù)本國(guó)國(guó)情，制定出符合本國(guó)能源供應(yīng)，生理需求以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一個(gè)參考溫度[7]，如表2所示。

從表2分析可以看出：(1)在2009年日平均溫度6.31℃，此時(shí)采暖度日數(shù)最大為1894.6℃·d。從2003～2005年采暖度日數(shù)上升幅度明顯，約為48.2%，然而到2006～2007年有回落現(xiàn)象之后下降幅度約為6.14%，2008～2012年出現(xiàn)上升現(xiàn)象，上升幅度約為5.12%。(2)采暖時(shí)間內(nèi)日平均溫度總體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，雖然中間有回升的現(xiàn)象。在采暖措施時(shí)間內(nèi)2003～2007年日平均溫度為7.38℃，2008～2012年日平均溫度為7.09℃，溫度下降為3.95%。

表2　度日數(shù)基礎(chǔ)溫度表

2.2采暖與空調(diào)度日數(shù)含義

(1)采暖度日數(shù)：根據(jù)國(guó)家頒布的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》-JGJ134-2010的專業(yè)術(shù)語(yǔ)中給出的定義“是一年中當(dāng)某天室外日平均溫度低于18℃時(shí)，將該日平均溫度與18℃的差值度數(shù)乘以1天，所得出的乘積的累加值。”，我們稱之為采暖度日數(shù)。(2)空調(diào)度日數(shù)：其值為一年中當(dāng)某天是室外日平均溫度高于26°C時(shí)，且于26°C的差值乘以1天，再將此乘積累加。從而在這里可以用一個(gè)公式概括一下：

(1)

式中：ti—表示標(biāo)準(zhǔn)年某天室外日平均溫度，℃；

HDD18—采暖度日數(shù)，℃?d；

CDD26—空調(diào)度日數(shù)，℃?d；

注：其中當(dāng)(18-ti)≤0，(ti-26)≤0時(shí)，一律視為0處理。

2.3采暖與空調(diào)度日數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

采暖空調(diào)度日數(shù)的提出主要是用于對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工要求，同時(shí)也用于建筑節(jié)能的氣候劃分區(qū)域，有時(shí)也把它作為空調(diào)能耗、采暖能耗以及建筑節(jié)能的確定依據(jù)。在這里統(tǒng)計(jì)了2003～2012年合肥地區(qū)采暖空調(diào)度日數(shù)的變化。

從表3分析可以看出：(1)在2009年日平均溫度6.31℃，此時(shí)采暖度日數(shù)最大為1894.6℃·d。從2003～2005年采暖度日數(shù)上升幅度明顯，約為48.2%，然而到2006～2007年有回落現(xiàn)象之后下降幅度約為6.14%，2008～2012年出現(xiàn)上升現(xiàn)象，上升幅度約為5.12%。(2)采暖時(shí)間內(nèi)日平均溫度總體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，雖然中間有回升的現(xiàn)象。在采暖措施時(shí)間內(nèi)2003～2007年日平均溫度為7.38℃，2008～2012年日平均溫度為7.09℃，溫度下降為3.95%。

表3　2003～2012年采暖度日數(shù)

圖1　2003～2012年合肥地區(qū)采暖度日數(shù)的變化

圖2　采暖度日數(shù)與日平均溫度曲線圖

從圖1可以看出，除了中間個(gè)別年份，采暖度日數(shù)呈現(xiàn)線性上升的趨勢(shì)，近些年一直處于不均勻的彈性變化。用描點(diǎn)的方式得到散點(diǎn)圖2，用線性擬合的方法得到其線性回歸方程y = 73.921x - 1926，R2 = 0.549，其中y表示采暖度日數(shù)，x表示采暖期間日平均溫度，R2表示相關(guān)系數(shù)。鑒于系數(shù)遠(yuǎn)大于1，說(shuō)明隨著近些年溫度的提高[8]，采暖度日數(shù)在增加。且R=0.741，表征著線性程度高，采暖度日數(shù)與溫度為一次函數(shù)關(guān)系。

表4　2003～2012年空調(diào)度日數(shù)

圖3　2003-2012年合肥地區(qū)空調(diào)度日數(shù)的變化

從表4分析可以看出，空調(diào)度日數(shù)在2004年出現(xiàn)最低值為145.1℃·d，之后出現(xiàn)較大幅度上升，但是總體相比2003年仍然較低，2012年較2003年下降幅度約為16.5%。然而在空調(diào)期日平均溫度相對(duì)比較穩(wěn)定，基本均維持在28.5℃左右。

圖4　空調(diào)度日數(shù)與日平均溫度曲線圖

從圖3可以看出，采暖度日數(shù)隨著年份增加，波動(dòng)性比較明顯，變化的隨機(jī)性較強(qiáng)。用描點(diǎn)方式得到散點(diǎn)圖4，線性擬合的方式得出線性回歸y = 73.921x - 1926，R2 = 0.349，其中y表示空調(diào)度日數(shù)，x表示制冷期間日平均溫度，R2表示線性相關(guān)性。由于其系數(shù)大于1，則空調(diào)度日數(shù)隨著日平均溫度升高而增加。同時(shí)R=0.591,說(shuō)明線性擬合程度高，空調(diào)度日數(shù)與溫度為一次函數(shù)關(guān)系。

2.4采暖與空調(diào)度日數(shù)分布規(guī)律

本文以2003～2012合肥地區(qū)最近十年氣象參數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)文獻(xiàn)[9]中平均月的概念，由平均月組成典型年。分析典型年中采暖、空調(diào)度日數(shù)的變化規(guī)律。

表5　典型年采暖、空調(diào)度日數(shù)分布值

從表5可以看出：(1)在典型年中，采暖度日數(shù)分別分布在1～4月與10～12月，且在1月出現(xiàn)極大值，月份之間數(shù)值波動(dòng)較大。(2)空調(diào)度日數(shù)分別分布在5～9月，且在7、8月數(shù)值比例較大，月份之間數(shù)值波動(dòng)不均勻。(3)在同一年中，無(wú)任何月份同時(shí)有采暖、空調(diào)度日數(shù)，表征著在同一年中，沒(méi)有月份中出現(xiàn)溫差超過(guò)8℃以上的極端天氣。

3結(jié)論

1.2003～2012合肥市采暖度日數(shù)1280.2～1897.3℃·d，期間室外日平均溫度在5.87～8.47℃；采暖度日數(shù)總體有逐漸上升的趨勢(shì)，且上升趨勢(shì)明顯，在2009年出現(xiàn)極大值，為1894.6℃·d。

2.近十年合肥地區(qū)空調(diào)度日數(shù)從145.1～233.1℃·d，日平均溫度28.32～29.00℃；空調(diào)度日數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在2012年出現(xiàn)極大值，為264.1℃·d，波動(dòng)性比較明顯，變化的隨機(jī)性較強(qiáng)。

3.在典型年中，采暖度日數(shù)分別分布在1～4月與10～12月，且在1月出現(xiàn)極大值，月份之間數(shù)值波動(dòng)較大；空調(diào)度日數(shù)分別分布在5～9月，且在7、8月數(shù)值比例較大，月份之間數(shù)值波動(dòng)不均勻；在同一年中，無(wú)任何月份同時(shí)有采暖、空調(diào)度日數(shù)，說(shuō)明在同一年中，沒(méi)有月份中出現(xiàn)溫差超過(guò)8℃以上的極端天氣。

參考文獻(xiàn)

1曹潔.山東省采暖與降溫度日數(shù)時(shí)空分布規(guī)律研究[J].氣象，2013, 23(01)：94-100.

2陳莉，方修睦，方修琦，等. 過(guò)去20 年氣候變暖對(duì)我國(guó)冬季采暖氣候條件與能源需求的影響[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2006，21(04)：590-597.

3陳莉，方修琦，李帥. 氣候變暖對(duì)中國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)南界及采暖能耗的影響[J].科學(xué)通報(bào)，2007，52(10)：1195-1198.

4陳莉，方修琦，李帥，等. 氣候變暖對(duì)中國(guó)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖降溫年耗電量的影響[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2008，23(05)：764-772.

5張海東.中國(guó)近50a來(lái)度日變化的研究[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2010, 33(05):593-599.

6黃鳳茹. 錫林浩特市冬季采暖期氣溫變化特征與節(jié)能效應(yīng)分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2010(22)：67-70.

7袁順全.氣候?qū)δ茉聪M(fèi)影響的測(cè)度指標(biāo)及計(jì)算方法[J].資源科學(xué),2004,26(06)：125-129.

8程海峰，高瑞凱. 基于氣象參數(shù)分析的夏熱冬冷地區(qū)供暖方式的探討[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，21(06)：51-53.

9李元哲. 被動(dòng)式太陽(yáng)房熱工設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京: 清華大學(xué)出版社, 1993. 8～11.

A Study on the Distribution Characteristic by Heating Degree Day and Cooling Degree Day in Hefei Area

CHENG Haifeng , WU Jun , ZHAN Xiafei, HU ning

( School of Environment and Energy Engineering, Anhui Jianzhu university,AnHui,Hefei,230022)

Abstract:By analying and calculating typical years of meteorological parameters in Hefei of 2003-2012, This paper respectively calculated heating and cooling degree day and analyzes the regualtions of changes: (1) During different years both of them are on the rise and during the I the same years, heating degree days are distributed respectively in January-April, October-December, and in January is the maximum appears. The numerical value fluctuate sharply during different months. Cooling degree days are distributed in May-September, and the numerical proportion ofJuly and August is high, and there are uneven numerical fluctuations between months, (2) In the same year, there is no extreme weather with difference in temperature higher than 8℃ in any monthe, and this can help to lay a solid foundation for future research on energy conservation of heating and air conditioning.

Key words:standard years; Heating and Cooling Degree Day; tendency; extreme weather ; energy-saving research

中圖分類號(hào)：TU411.01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8382(2016)01-049-04

DOI：10.11921/j.issn.2095-8382.20160111

作者簡(jiǎn)介：程海峰(1966-)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能。

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2011BAJ03B04);安徽省教育廳產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2011A068)

收稿日期：2015-06-15