氣象條件對濟南冬季取暖和降溫耗能的影響及優化

摘 要：本文主要結合山東省濟南市冬季取暖實際情況，重點分析溫度變化對于取暖的影響，研究能源消費與溫度之間的關系，達到科學取暖，降低能源消耗、保護環境目的。

關鍵詞：濟南；氣象條件；冬季取暖；降溫耗能

中圖分類號：P467 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533195

我國是能源消費大國，當前我國北方城市鍋爐集中，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，還加劇了城市大氣污染。濟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。本文主要結合濟南1952—2010年的氣溫觀測數據資料，從氣象條件方面對取暖節能的可行性進行分析，為科學取暖提供重要指導依據。

1 研究資料與方法

通過計算1952—2010年濟南市取暖指標，結合《取暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003），民用以及工業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℃。在對取暖期的初日與終日進行確定的時候，使用≥5d的滑動平均法。度日法可以表征取暖強度，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℃當成取暖度日的基礎溫度，將22℃當成降溫度日基礎溫度。年取暖度日總值是1a內，某日日平均溫度<10℃的溫度數據與1d相乘的乘積累加值；而年降溫度日總值是1a內，某日日平均溫度>22℃的度數與1d進行相乘的乘積累加值。將仿效CCSM3模式的全球A1B情景當成模擬區域氣候模式RegCM3對濟南2010—2039年的氣溫進行模擬，訂正近年氣溫差值系統性誤差，獲取氣溫預估數據。

2 結果與分析

2.1 取暖期平均溫度變化趨勢

近59a濟南取暖期平均氣溫整體呈上升變化趨勢（圖1），氣候傾向率為0.25℃/10a，氣候趨勢相關系數0.374，達到0.05顯著性檢驗水平。20世紀50年代起20世紀末處于波動上升趨勢，20世紀70年代初和20世紀80年代初為2個低值期，1997年至21世紀初趨于波動下降，2005年為-0.4℃，為歷史第2低值。這與濟南冬季氣溫階段性變化表現一致。取暖期年平均氣溫1.7℃；最低值出現在1969年，為-0.6℃，最高值4.3℃（1999年）。

圖1 濟南取暖期平均氣溫變化趨勢

2.2 取暖期初終日年際變化

近59a濟南取暖期初日略呈延遲趨勢（圖2），最早出現于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，平均每10a提前1.32d，通過0.10顯著性水平檢驗。取暖期終日最早出現于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 濟南取暖期初終日年際變化

2.3 取暖指標年代際變化

濟南取暖指標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60—80年代延遲7～8d，20世紀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年濟南取暖度日呈減少趨勢，其中1952—1980年取暖度日整體變化趨勢不明顯，1981—2010年取暖度日以>50℃·d/10a的趨勢顯著減少。近59a濟南取暖度日中，21世紀初取暖度日較20世紀60年代減少23%。濟南降溫度日59a呈現增加趨勢，降溫度日以10℃·d /10a的趨勢增加，21世紀初較20世紀60年代降溫度日增加6%。1952—2010年，濟南取暖以及降溫總度日以高于45℃·d/10a的線性趨勢弱顯著減少。21世紀初取暖及降溫總度日與20世紀60年代相比較，下降11%。

2.5 取暖和降溫度日未來年際變化

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

3 研究結果與優化建議討論

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

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

優化建議：依據多年平均溫度逐漸升高的具體狀況，對取暖期的初、終日時間進行合理安排；要對供暖能力及運行規范進行調整，實現城鎮集中供熱，提升供暖的效率，盡量減少能耗，降低廢氣的排放量，改善大氣環境。

參考文獻

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作者簡介：李娟（1975-），女，山東省濟南市人，本科，從事氣象服務與應用氣象工作。