氣象條件對(duì)濟(jì)南冬季取暖和降溫耗能的影響及優(yōu)化

摘 要：本文主要結(jié)合山東省濟(jì)南市冬季取暖實(shí)際情況，重點(diǎn)分析溫度變化對(duì)于取暖的影響，研究能源消費(fèi)與溫度之間的關(guān)系，達(dá)到科學(xué)取暖，降低能源消耗、保護(hù)環(huán)境目的。

關(guān)鍵詞：濟(jì)南；氣象條件；冬季取暖；降溫耗能

中圖分類號(hào)：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533195

我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，當(dāng)前我國(guó)北方城市鍋爐集中，供暖面積逐年增加，但供暖管理落后，高耗能不但造成資源浪費(fèi)，還加劇了城市大氣污染。濟(jì)南位于山東省中西部，冬季寒冷，固定取暖期為11月15日—次年3月15日。本文主要結(jié)合濟(jì)南1952—2010年的氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，從氣象條件方面對(duì)取暖節(jié)能的可行性進(jìn)行分析，為科學(xué)取暖提供重要指導(dǎo)依據(jù)。

1 研究資料與方法

通過(guò)計(jì)算1952—2010年濟(jì)南市取暖指標(biāo)，結(jié)合《取暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003），民用以及工業(yè)建筑選取的室外臨界溫度是5℃，本文取暖選取的室外溫度為5℃。在對(duì)取暖期的初日與終日進(jìn)行確定的時(shí)候，使用≥5d的滑動(dòng)平均法。度日法可以表征取暖強(qiáng)度，反映取暖期能源消耗高低，分成取暖度日和降溫度日。本文使用入冬與入夏的閾值溫度，將 10℃當(dāng)成取暖度日的基礎(chǔ)溫度，將22℃當(dāng)成降溫度日基礎(chǔ)溫度。年取暖度日總值是1a內(nèi)，某日日平均溫度<10℃的溫度數(shù)據(jù)與1d相乘的乘積累加值；而年降溫度日總值是1a內(nèi)，某日日平均溫度>22℃的度數(shù)與1d進(jìn)行相乘的乘積累加值。將仿效CCSM3模式的全球A1B情景當(dāng)成模擬區(qū)域氣候模式RegCM3對(duì)濟(jì)南2010—2039年的氣溫進(jìn)行模擬，訂正近年氣溫差值系統(tǒng)性誤差，獲取氣溫預(yù)估數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 取暖期平均溫度變化趨勢(shì)

近59a濟(jì)南取暖期平均氣溫整體呈上升變化趨勢(shì)（圖1），氣候傾向率為0.25℃/10a，氣候趨勢(shì)相關(guān)系數(shù)0.374，達(dá)到0.05顯著性檢驗(yàn)水平。20世紀(jì)50年代起20世紀(jì)末處于波動(dòng)上升趨勢(shì)，20世紀(jì)70年代初和20世紀(jì)80年代初為2個(gè)低值期，1997年至21世紀(jì)初趨于波動(dòng)下降，2005年為-0.4℃，為歷史第2低值。這與濟(jì)南冬季氣溫階段性變化表現(xiàn)一致。取暖期年平均氣溫1.7℃；最低值出現(xiàn)在1969年，為-0.6℃，最高值4.3℃（1999年）。

圖1 濟(jì)南取暖期平均氣溫變化趨勢(shì)

2.2 取暖期初終日年際變化

近59a濟(jì)南取暖期初日略呈延遲趨勢(shì)（圖2），最早出現(xiàn)于1981年11月6日，最晚2010年12月12日，相差36d，年平均為11月13日。取暖期終日呈提前趨勢(shì)，平均每10a提前1.32d，通過(guò)0.10顯著性水平檢驗(yàn)。取暖期終日最早出現(xiàn)于1961年2月20日，最晚1991年4月2日，相差42d，年平均為3月15 日。

圖2 濟(jì)南取暖期初終日年際變化

2.3 取暖指標(biāo)年代際變化

濟(jì)南取暖指標(biāo)年代際變化分析可知，1952—1960年平均取暖期初日11月19日，20世紀(jì)60—80年代延遲7～8d，20世紀(jì)90年代為11月30日，延遲11d，2001—2010年最晚為12月2日，較1952—1960年推遲13d。

2.4 取暖與降溫度日的年際變化

1952—2010年濟(jì)南取暖度日呈減少趨勢(shì)，其中1952—1980年取暖度日整體變化趨勢(shì)不明顯，1981—2010年取暖度日以>50℃·d/10a的趨勢(shì)顯著減少。近59a濟(jì)南取暖度日中，21世紀(jì)初取暖度日較20世紀(jì)60年代減少23%。濟(jì)南降溫度日59a呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，降溫度日以10℃·d /10a的趨勢(shì)增加，21世紀(jì)初較20世紀(jì)60年代降溫度日增加6%。1952—2010年，濟(jì)南取暖以及降溫總度日以高于45℃·d/10a的線性趨勢(shì)弱顯著減少。21世紀(jì)初取暖及降溫總度日與20世紀(jì)60年代相比較，下降11%。

2.5 取暖和降溫度日未來(lái)年際變化

通過(guò)分析2010—2039年濟(jì)南取暖度日年際變化可知，氣候模式預(yù)估的取暖度日呈逐漸減少的變化趨勢(shì)，氣候傾向率為-48.2℃·d/10a，未來(lái)近30a氣候模式預(yù)估的濟(jì)南降溫度日主要呈逐漸增加趨勢(shì)，氣候傾向率為61.4℃·d/10a，濟(jì)南取暖與降溫總度日在未來(lái)近30a變化趨勢(shì)不明顯。取暖及降溫度日未來(lái)年際變化幅度接近，未來(lái)溫度變化對(duì)于濟(jì)南居住的建筑耗能正負(fù)影響將會(huì)互相消除。

3 研究結(jié)果與優(yōu)化建議討論

1952—2010年濟(jì)南采暖期平均氣溫呈上升趨勢(shì)，采暖期初日呈推后趨勢(shì)，終日顯著提前，采暖期天數(shù)、采暖期度日數(shù)趨于顯著減小。1952—2010年濟(jì)南取暖度日趨于略逐漸減少，濟(jì)南取暖同降溫度日年際變化與同期氣溫變化密切相關(guān)。

2010—2039年氣候模式預(yù)估的濟(jì)南取暖度日將以48.2℃·d/10a的趨勢(shì)顯著減少，降溫度日將以61.4℃·d /10a趨勢(shì)顯著增加；取暖和降溫度日變化幅度接近，未來(lái)氣溫變化對(duì)于濟(jì)南居住建筑耗能正負(fù)影響基本相抵消。

優(yōu)化建議：依據(jù)多年平均溫度逐漸升高的具體狀況，對(duì)取暖期的初、終日時(shí)間進(jìn)行合理安排；要對(duì)供暖能力及運(yùn)行規(guī)范進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)集中供熱，提升供暖的效率，盡量減少能耗，降低廢氣的排放量，改善大氣環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李娟（1975-），女，山東省濟(jì)南市人，本科，從事氣象服務(wù)與應(yīng)用氣象工作。