2 期 李 明 财 等 : 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 575 使 得 难 以 准 确 评 估 气 候 变 化 对 采 暖 制 冷 系 统 能 耗 使 用 的 影 响, 而 且 没 有 考 虑 建 筑 本 身 的 特 点, 无 法 详 细

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1 第 33 卷 第 2 期 2014 年 4 月 高 原 气 象 PLATEAUMETEOROLOGY Vol.33 No.2 April,2014 李 明 财, 郭 军, 史 臖, 等. 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 [J]. 高 原 气 象,2014,33(2): ,doi: /j.isn 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 李 明 财 1, 郭 军 1, 史 臖 2 1, 熊 明 明 (1. 天 津 市 气 候 中 心, 天 津 ;2. 南 京 信 息 工 程 大 学 应 用 气 象 学 院, 南 京 ) 摘 要 : 通 过 模 拟 年 天 津 市 商 场 建 筑 采 暖 和 制 冷 能 耗 及 不 同 节 能 水 平 居 住 建 筑 采 暖 能 耗, 采 用 百 分 位 法 确 定 了 极 端 能 耗 阈 值, 分 析 了 不 同 类 型 建 筑 的 极 端 能 耗 年 际 变 化 特 征, 同 时 探 讨 了 其 与 气 候 变 化 的 关 系 结 果 表 明, 近 49 年 来, 采 暖 期 商 场 建 筑 热 负 荷 极 值 日 数 呈 显 著 下 降 趋 势, 而 制 冷 期 冷 负 荷 没 有 明 显 变 化 趋 势, 但 年 际 间 波 动 较 大 ; 商 场 建 筑 热 负 荷 极 值 对 总 热 负 荷 的 影 响 总 体 呈 显 著 减 小 趋 势, 而 冷 负 荷 极 值 对 总 冷 负 荷 的 贡 献 呈 弱 的 减 少 趋 势, 但 没 有 通 过 显 著 性 水 平 检 验 ; 一 步 节 能 居 住 建 筑 采 暖 热 负 荷 极 值 日 数 呈 显 著 下 降 趋 势, 且 占 总 热 负 荷 的 比 重 显 著 减 少 ; 二 步 节 能 居 住 建 筑 仅 有 7 年 出 现 热 负 荷 极 值, 而 三 步 节 能 建 筑 热 负 荷 49 年 来 没 有 出 现 极 值 逐 步 回 归 分 析 表 明, 平 均 气 温 是 影 响 商 场 和 居 住 建 筑 冬 季 热 负 荷 极 值 的 主 要 因 素, 而 商 场 建 筑 冷 负 荷 极 值 主 要 受 湿 球 温 度 的 影 响 对 商 场 建 筑 和 居 住 建 筑 在 设 计 和 运 行 两 个 方 面 进 行 节 能 时 要 充 分 考 虑 能 耗 的 变 化 特 征 以 及 不 同 时 期 对 不 同 气 候 因 子 的 响 应, 也 要 考 虑 制 冷 能 耗 极 值 的 出 现 对 空 调 系 统 运 行 安 全 的 影 响 另 外, 随 着 节 能 水 平 的 提 高, 居 住 建 筑 能 耗 减 少 的 同 时, 极 端 能 耗 出 现 的 日 数 明 显 减 少, 有 利 于 居 住 建 筑 节 能 关 键 词 : 商 场 建 筑 ; 居 住 建 筑 ; 能 耗 ; 极 值 ; 节 能 文 章 编 号 : (2014) 中 图 分 类 号 :P463.3 文 献 标 志 码 :A doi: /j.isn 引 言 建 筑 能 耗 一 般 指 建 筑 使 用 能 耗, 包 括 采 暖 空 调 热 水 供 应 炊 事 照 明 和 家 用 电 器 等, 中 国 建 筑 能 耗 占 社 会 终 端 能 源 总 消 耗 的 30% 左 右, 而 且 随 着 城 市 化 水 平 的 提 高, 建 筑 能 耗 所 占 比 例 将 进 一 步 增 加, 至 2020 年 将 达 到 35% 左 右 [1] 在 总 建 筑 能 耗 中, 采 暖 和 制 冷 能 耗 占 主 导, 约 占 65%, 其 节 能 潜 力 巨 大 [1] 在 所 有 建 筑 当 中, 公 共 建 筑 和 居 住 建 筑 是 社 会 建 筑 总 能 耗 的 主 要 部 分 [2] 中 国 居 住 建 筑 总 能 耗 约 为 16 亿 吨 标 准 煤, 约 占 社 会 终 端 总 能 耗 的 20.7% [3] 从 建 筑 入 手 展 开 建 筑 节 能 对 降 低 社 会 终 端 能 耗 以 及 减 少 温 室 气 体 排 放, 从 而 保 证 能 源 的 可 持 续 发 展 具 有 重 要 意 义 [4] 能 耗 的 持 续 增 加 一 方 面 与 快 速 城 市 化 进 程 中 大 量 建 筑 增 加 有 关, 同 时 受 经 济 发 展 和 人 民 生 活 水 平 不 断 提 高 的 影 响, 室 内 环 境 舒 适 度 要 求 不 断 提 升 对 能 耗 增 加 产 生 直 接 影 响 [3] 另 外, 建 筑 能 耗 与 气 候 及 其 变 化 息 息 相 关, 气 候 条 件 是 建 筑 能 耗 最 基 本 的 影 响 因 素 之 一, 也 是 影 响 建 筑 能 耗 效 率 的 重 要 因 子 它 决 定 了 一 个 特 定 建 筑 的 太 阳 辐 射 量 和 室 内 温 度, 直 接 影 响 用 于 建 筑 采 暖 和 制 冷 的 能 耗 总 量 [4-6] 气 候 变 暖 不 但 影 响 到 建 筑 节 能 设 计 气 象 参 数 [7], 而 且 对 建 筑 围 护 结 构 以 及 制 冷 采 暖 系 统 运 行 调 控 等 产 生 影 响 [8-9] 开 展 气 候 气 候 变 化 和 极 端 气 候 事 件 对 建 筑 能 耗 影 响 的 评 估, 尤 其 是 极 端 能 耗 的 变 化 特 征 以 及 与 气 候 要 素 的 关 系, 可 为 提 高 供 热 制 冷 系 统 的 运 行 效 能 和 安 全 提 供 依 据, 也 有 利 于 预 测 未 来 气 候 条 件 下 极 端 能 耗 的 变 化 特 征 目 前, 大 多 数 研 究 基 于 年 平 均 气 温 及 度 日 数 来 研 究 建 筑 能 耗 变 化 [5,10-12] 但 由 于 缺 少 日 气 温 的 波 动, 以 及 湿 度 太 阳 辐 射 风 速 等 要 素 的 考 虑, 收 稿 日 期 : ; 定 稿 日 期 : 资 助 项 目 : 中 国 气 象 局 气 候 变 化 专 项 (CCSF201332,CCSF2011 5) 作 者 简 介 : 李 明 财 (1976 ), 男, 吉 林 抚 松 人, 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 气 候 变 化 与 城 市 能 源 气 象 研 究.E mail:mingcaili3394@163.com

2 2 期 李 明 财 等 : 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 575 使 得 难 以 准 确 评 估 气 候 变 化 对 采 暖 制 冷 系 统 能 耗 使 用 的 影 响, 而 且 没 有 考 虑 建 筑 本 身 的 特 点, 无 法 详 细 描 述 关 于 气 候 变 化 对 不 同 建 筑 能 耗 及 采 暖 制 冷 系 统 运 行 效 率 的 影 响 另 外, 也 有 研 究 利 用 历 史 实 测 或 记 录 的 能 耗 数 据, 分 析 其 与 气 候 / 气 候 变 化 的 关 系 [13-14] 然 而, 实 测 能 耗 数 据 不 但 受 气 候 变 化 的 影 响, 而 且 受 城 市 化 以 及 经 济 快 速 发 展 的 影 响 [13-14], 难 以 分 离 以 及 量 化 气 候 变 化 对 建 筑 能 耗 的 影 响 因 此, 本 文 利 用 TRNSYS(TransientSys tem SimulationProgram, 瞬 时 系 统 模 拟 程 序 ) 软 件 模 拟 了 年 天 津 市 商 场 建 筑 采 暖 制 冷 能 耗 和 不 同 节 能 水 平 居 住 建 筑 采 暖 能 耗, 采 用 百 分 位 法 确 定 了 极 端 能 耗 阈 值, 分 析 了 建 筑 能 耗 极 值 对 气 候 变 化 的 响 应 特 征, 为 城 市 建 筑 节 能 提 供 依 据 2 资 料 选 取 和 方 法 介 绍 2.1 研 究 对 象 建 筑 物 根 据 用 途 可 分 为 两 大 类 : 民 用 建 筑 和 工 业 建 筑 民 用 建 筑 包 括 居 住 建 筑 和 公 共 建 筑 公 共 建 筑 分 为 办 公 建 筑 商 场 酒 店 图 书 馆 和 影 剧 院 等, 本 文 选 取 商 场 建 筑 代 表 公 共 建 筑 居 住 建 筑 ( 以 天 津 为 例 ) 根 据 不 同 时 期 节 能 标 准 的 不 同 又 分 为 第 一 步 节 能 第 二 步 节 能 和 第 三 步 节 能 居 住 建 筑 从 20 世 纪 90 年 代 开 始, 建 筑 节 能 设 计 日 益 受 到 社 会 的 重 视, 城 市 居 住 建 筑 将 逐 步 实 现 三 步 节 能, 即 在 年 住 宅 通 用 设 计 的 基 础 上 节 能 65%, 使 建 筑 总 耗 能 指 标 下 降 到 14.4W m -2 左 右 [15], 本 研 究 选 取 三 种 不 同 节 能 类 型 居 住 建 筑 文 中 所 选 商 场 建 筑 为 5 层, 建 筑 面 积 为 24320m 2, 层 高 为 4.5m; 居 住 建 筑 均 为 9 层, 建 筑 面 积 为 2790m 2, 层 高 为 2.8m 不 同 节 能 水 平 居 住 建 筑 主 要 表 现 在 围 护 结 构 和 窗 墙 比 不 同 不 同 类 型 建 筑 具 体 设 计 参 数 见 表 1 所 列 2.2 资 料 选 取 和 能 耗 模 拟 所 用 气 温 相 对 湿 度 太 阳 辐 射 日 照 时 数 风 速 和 风 向 数 据 来 自 天 津 市 气 象 信 息 中 心, 其 他 气 象 要 素 通 过 计 算 获 得 风 速 和 风 向 数 据 为 实 测 值 ; 气 温 相 对 湿 度 在 2005 年 之 前 只 有 一 日 4 次 的 定 时 观 测 数 据 和 日 极 值 数 据, 采 用 插 补 方 法 来 获 得 气 象 数 据 太 阳 辐 射 逐 时 数 据 是 通 过 天 文 辐 射 计 算 并 结 合 观 测 太 阳 辐 射 逐 日 数 据 获 得 为 了 验 证 通 过 以 上 方 法 获 取 的 气 温 相 对 湿 度 和 太 阳 辐 射 逐 时 数 据 的 可 靠 性, 任 意 选 取 了 某 时 段 的 观 测 和 插 值 数 据 进 行 对 比 分 析 结 果 表 明, 气 温 相 对 湿 度 太 阳 辐 射 逐 时 计 算 值 和 观 测 值 回 归 分 析 的 相 关 系 数 R 2 分 别 为 0.96,0.98 和 0.96, 均 通 过 的 显 著 性 水 平 检 验, 即 获 得 的 逐 时 数 据 是 可 靠 的 能 耗 数 据 是 通 过 能 耗 模 拟 软 件 在 气 象 场 的 作 用 下 进 行 积 分 获 得 采 用 TRNSYS 软 件 进 行 能 耗 模 拟 该 软 件 由 美 国 威 斯 康 星 大 学 建 筑 技 术 与 太 阳 能 利 用 研 究 所 开 发, 并 在 欧 洲 一 些 研 究 所 的 共 同 努 力 下 逐 步 完 善, 至 今 版 本 己 达 到 17.0 该 系 统 最 大 特 色 在 于 模 块 化 的 分 析 方 式, 即 所 有 热 传 输 系 统 均 由 若 干 个 细 小 的 系 统 ( 即 模 块 ) 组 成, 一 个 模 块 实 现 一 种 特 定 的 功 能, 只 要 调 用 实 现 这 些 特 定 功 能 的 模 块, 给 定 输 入 条 件, 这 些 模 块 程 序 就 可 以 对 某 种 特 定 热 传 输 现 象 进 行 模 拟, 最 后 汇 总 就 可 对 整 个 系 统 进 行 瞬 时 模 拟 分 析 比 如, 在 分 析 建 筑 能 耗 时, 可 以 用 到 单 区 域 分 析 模 块 (Single zoneanalysismod ule,typel9) 或 多 区 域 分 析 模 块 (Multi zoneanaly sismodule,type56), 前 者 假 定 室 内 各 处 的 空 气 温 度 是 相 等 的, 主 要 用 于 对 室 内 热 环 境 以 及 建 筑 的 能 耗 作 相 对 简 单 的 分 析 ; 而 后 者 则 考 虑 到 房 间 温 度 分 布 的 不 均 匀 性, 分 析 结 果 更 为 精 确 TRNSYS 软 件 中 的 控 制 部 件, 模 拟 步 长 可 以 很 小 甚 至 0.001min, 模 拟 结 果 更 加 真 实, 较 其 他 软 件 更 为 精 准, 尤 其 是 表 1 不 同 类 型 建 筑 设 计 参 数 Table1 Buildingdesignparametersofdiferentbuildings 建 筑 类 型 热 传 导 系 数 /(W m -2 C -1 ) 外 墙 屋 顶 地 面 温 度 / 室 内 设 计 环 境 室 内 荷 载 湿 度 换 气 次 数 人 员 密 度 照 明 产 热 设 备 产 热 /% /( 次 h -1 )/( 人 m -2 )/(W m -2 ) /(W m -2 ) 窗 墙 比 东 南 西 北 商 场 /20 60/30 1.5/ 一 步 节 能 二 步 节 能 三 步 节 能

3 576 高 原 气 象 33 卷 17.0 版 本 的 TRNSYS 多 区 域 分 析 模 块 可 以 精 确 的 完 成 建 筑 能 耗 动 态 模 拟 [4] 根 据 2004 年 美 国 供 热 制 冷 与 空 调 工 程 师 学 会 制 定 的 建 筑 能 耗 分 析 计 算 程 序 检 验 标 准, 该 软 件 的 精 确 度 和 可 靠 性 均 能 满 足 要 求 [16] 此 外, 要 对 某 建 筑 进 行 能 耗 分 析, 还 需 要 气 象 数 据 处 理 模 块 各 朝 向 太 阳 辐 射 计 算 模 块 数 据 处 理 模 块 以 及 输 出 模 块 等 由 于 受 经 济 水 平 和 居 民 生 活 习 惯 的 影 响, 模 拟 能 耗 与 实 际 能 耗 相 比, 有 一 定 的 差 异, 但 在 研 究 气 候 变 化 对 能 耗 的 影 响 方 面 被 认 为 是 非 常 可 靠 的 [4-6] 而 且 通 过 对 比 分 析 监 测 能 耗 与 模 拟 能 耗 的 差 异, 不 断 修 正 模 拟 过 程 中 的 参 数, 可 以 使 模 拟 值 与 监 测 值 偏 差 控 制 在 15% 以 内 通 过 输 入 两 类 初 始 数 据, 完 成 能 耗 的 模 拟 首 先, 年 每 年 的 8760 个 (365d 24h d -1 ) 每 种 气 象 要 素 ( 干 球 温 度 相 对 湿 度 太 阳 辐 射 风 速 风 向 ) 的 逐 时 数 据 ; 其 次, 与 能 耗 相 关 的 建 筑 参 数, 包 括 围 护 结 构 的 传 热 系 数 建 筑 物 的 室 内 设 计 温 度 湿 度 和 空 气 交 换 率 室 内 荷 载 强 度 窗 墙 比 等 ( 表 1) 2.3 极 端 能 耗 参 照 气 候 学 上 确 定 极 端 气 候 事 件 的 阈 值 方 法, 将 某 个 百 分 位 值 作 为 极 端 值 的 阈 值, 超 过 这 个 阈 值 被 认 为 是 极 值, 该 事 件 可 以 认 为 是 极 端 事 件 [17] 建 筑 能 耗 阈 值 指 标 是 将 逐 年 日 建 筑 能 耗 从 小 到 大 排 列,49 年 中 所 有 建 筑 能 耗 的 第 90 个 百 分 位 值 定 义 为 该 建 筑 的 年 极 端 能 耗 高 阈 值 年 极 端 建 筑 能 耗 是 指 一 年 中 日 建 筑 能 耗 超 过 极 端 能 耗 阈 值 的 能 耗 之 和 利 用 广 义 帕 累 托 分 布 (GeneralizedParetoDistri bution,gpd) 拟 合 建 筑 的 极 端 能 耗 广 义 帕 累 托 分 布 是 根 据 给 定 的 某 特 定 临 界 值 ( 即 门 限 值 ) 筛 选 ( 某 气 候 变 量 ) 样 本 序 列 中 的 极 值 所 建 立 的 超 过 该 临 界 值 的 极 值 概 率 分 布, 被 广 泛 用 于 拟 合 超 过 临 界 水 位 的 洪 水 大 于 某 临 界 值 的 降 水 量 温 度 及 风 速 等 [18-20] 2.4 高 低 温 日 数 高 温 日 数 是 指 出 现 日 最 高 气 温 达 到 或 超 过 35 的 天 数 ; 低 温 日 数 是 指 出 现 日 最 低 气 温 达 到 或 低 于 -10 的 天 数 2.5 人 体 舒 适 度 指 数 [21] 人 体 舒 适 度 指 数 表 示 为 K =1.8T-0.55 (1.8T-26) (1-f) -3.2 槡 V+32, (1) 其 中 :K 为 人 体 舒 适 度 指 数 ;T 为 平 均 温 度 ;f 为 相 对 湿 度 ;V 为 风 速 将 人 体 舒 适 日 数 划 分 为 舒 适 日 数 热 不 舒 适 日 数 冷 不 舒 适 日 数 极 冷 不 舒 适 日 数 和 极 热 不 舒 适 日 数 2.6 统 计 分 析 数 据 以 SPSS10.0 进 行 统 计 分 析 极 端 能 耗 变 化 趋 势 由 49 年 ( 年 ) 时 间 序 列 数 据 与 年 份 进 行 回 归 获 得, 把 能 耗 年 值 看 作 是 时 间 的 函 数 ; 采 用 多 元 线 性 回 归 分 析 了 能 耗 与 气 候 要 素 的 关 系, 利 用 相 关 分 析 研 究 极 端 能 耗 与 高 低 温 日 数 以 及 舒 适 度 日 数 的 关 系 P<0.05 表 示 通 过 显 著 性 水 平 检 验 3 结 果 分 析 3.1 商 场 和 居 住 建 筑 能 耗 极 值 的 变 化 特 征 商 场 建 筑 利 用 广 义 帕 累 托 方 法 拟 合 了 商 场 建 筑 能 耗 多 年 一 遇 的 极 值 从 采 暖 期 和 制 冷 期 商 场 建 筑 负 荷 多 年 一 遇 极 值 分 布 ( 表 2) 中 可 以 看 出, 商 场 建 筑 至 今 出 现 的 最 大 热 负 荷 为 kj d -1, 接 近 百 年 一 遇 的 极 值, 而 最 大 冷 负 荷 为 kj d -1, 属 于 百 年 一 遇 的 极 值 ; 次 大 热 负 荷 为 kj d -1, 接 近 50 年 一 遇 的 极 值, 次 大 冷 负 荷 为 kj d -1, 略 高 于 50 年 一 遇 的 极 值 表 2 采 暖 期 和 制 冷 期 商 场 建 筑 负 荷 多 年 一 遇 极 值 分 布 Table2 Distributionofextremevalueforcommercial buildingloadintheheatingandcoolingperiods 周 期 / 年 热 负 荷 /(10 7 kj d -1 ) 冷 负 荷 /(10 7 kj d -1 ) 从 极 值 日 数 出 现 的 季 节 动 态 来 看,49 年 中 采 暖 期 商 场 建 筑 热 负 荷 极 值 日 数 ( 图 1a) 最 多 出 现 在 1 月, 共 302 天, 占 热 负 荷 极 值 总 日 数 的 51.3%; 其 次 为 12 月 和 2 月, 分 别 为 145 天 和 136 天, 占 24.5% 和 22.9%;3 月 和 11 月 分 别 为 5 天, 占 0 84% 制 冷 期 商 场 建 筑 冷 负 荷 极 值 日 数 ( 图 1b) 主 要 集 中 在 7 月 和 8 月, 分 别 为 325 天 和 254 天, 占 54.85% 和 42.47%;6 月 共 10 天, 占 1.67%,9 月 共 6 天, 占 1% 从 采 暖 期 商 场 建 筑 的 热 负 荷 极 值 日 数 年 际 动 态 ( 图 2a) 中 可 以 看 出, 热 负 荷 极 值 日 数 总 体 呈 极 显 著 下 降 的 趋 势 (P<0.01), 下 降 速 率 为 3.5d (10a) -1, 年 热 负 荷 极 值 日 数 最 多 为 39 天, 出 现 在 1968 年 20 世 纪 80 年 代 中 期 90 年 代 中 期 热 负

4 2 期 李 明 财 等 : 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 577 图 1 商 场 建 筑 采 暖 期 (a) 和 制 冷 期 (b) 极 端 能 耗 日 数 的 逐 月 变 化 Fig.1 Monthlyvariationsofextremeenergyconsumptiondaysofcommercialbuilding intheheating(a)andcooling(b)periods 图 年 商 场 建 筑 采 暖 期 (a) 和 制 冷 期 (b) 极 端 能 耗 日 数 的 逐 年 变 化 Fig.2 Interannualvariationsofextremeheatingenergyconsumptiondaysofcommercial buildingintheheating(a)andcooling(b)periodsduring 荷 极 值 日 数 下 降 最 多, 之 后 变 化 不 明 显 相 反, 制 冷 期 冷 负 荷 极 值 日 数 并 没 有 明 显 的 变 化 趋 势 ( 图 2b,P>0.05), 年 冷 负 荷 极 值 日 数 最 多 为 30 天, 出 现 在 1994 年, 之 后 明 显 下 降 商 场 建 筑 热 负 荷 和 冷 负 荷 均 存 在 明 显 的 年 代 际 波 动, 这 与 极 端 低 温 及 高 温 日 数 的 年 代 际 变 化 趋 势 一 致 居 住 建 筑 利 用 广 义 帕 累 托 方 法 拟 合 得 到 的 居 住 建 筑 多 年 一 遇 极 值 ( 表 3) 表 明, 一 步 节 能 居 住 建 筑 至 今 出 现 的 最 大 热 负 荷 值 为 kj d -1, 高 于 百 年 一 遇 的 极 值, 而 次 大 热 负 荷 值 为 kj d -1, 也 属 于 百 年 一 遇 的 极 值 ; 二 步 节 能 居 住 建 筑 至 今 出 现 的 最 大 热 负 荷 值 为 kj d -1, 接 近 100 年 一 遇 的 极 值, 次 大 热 负 荷 值 为 kj d -1, 接 近 50 年 一 遇 极 值 二 步 节 能 比 一 步 节 能 最 表 3 采 暖 期 居 住 建 筑 热 负 荷 多 年 一 遇 的 极 值 分 布 Table3 Distributionofextremevalueforresidential buildingheatingloadintheheatingperiods 周 期 / 年 一 步 节 能 建 筑 热 负 荷 /(10 7 kj d -1 ) 二 步 节 能 建 筑 热 负 荷 /(10 7 kj d -1 )

5 578 高 原 气 象 33 卷 图 3 一 步 (a) 和 二 步 (b) 节 能 居 住 建 筑 采 暖 期 极 端 能 耗 日 数 的 逐 月 变 化 Fig.3 Monthlyvariationsofextremeenergyconsumptiondaysforthefirst (a)and second residential(b)buildingsintheheatingperiod 大 热 负 荷 和 次 大 热 负 荷 分 别 降 低 了 21.1% 和 20 8% 与 商 场 建 筑 一 样, 一 步 节 能 居 住 建 筑 热 负 荷 极 值 日 数 最 多 出 现 在 1 月 ( 图 3a), 共 310 天, 占 极 值 总 日 数 的 52.3%; 其 次 是 2 月 和 12 月, 分 别 138 天 和 135 天, 占 23.3% 和 22.8%;3 月 和 11 月 各 有 6 天, 占 0.84% 二 步 节 能 居 住 建 筑 极 值 最 多 出 现 在 1 月 ( 图 3b), 为 5 天, 占 71.4%;2 月 和 12 月 各 有 1 天, 占 14.3% 三 步 节 能 居 住 建 筑 没 有 热 负 荷 极 值 出 现 一 步 节 能 居 住 建 筑 热 负 荷 极 值 日 数 总 体 呈 显 著 下 降 趋 势 ( 图 4a,P<0.01), 下 降 速 度 为 3.98d (10a) -1, 极 值 日 数 最 多 为 40 天, 出 现 在 1968 年 1990 年 代 下 降 最 多, 近 10 年 又 有 微 弱 上 升 热 负 荷 极 值 日 数 较 大 的 年 际 波 动 与 年 极 端 低 温 日 数 的 变 化 有 关 二 步 节 能 居 住 建 筑 热 负 荷 极 值 仅 有 7 年 出 现 ( 图 4b), 且 多 集 中 于 60 年 代, 近 20 年 仅 2009 年 有 1 天 3.2 极 端 建 筑 能 耗 对 总 能 耗 贡 献 率 商 场 建 筑 从 年 商 场 建 筑 采 暖 期 极 端 能 耗 占 总 能 耗 百 分 率 的 逐 年 变 化 ( 图 5a) 中 可 以 看 出, 年 采 暖 期 商 场 建 筑 极 端 热 负 荷 占 全 年 热 负 荷 的 百 分 率 总 体 呈 极 显 著 下 降 趋 势 (P< 0 01), 下 降 速 度 为 4.37% (10a) -1, 表 明 极 端 热 负 荷 对 总 热 负 荷 的 影 响 逐 渐 减 少 在 90 年 代 中 期 之 前 下 降 趋 势 非 常 明 显, 之 后 又 有 微 弱 上 升 另 外, 年 极 端 热 负 荷 占 热 负 荷 总 百 分 率 最 高, 为 52% 图 年 一 步 (a) 和 二 步 (b) 节 能 居 住 建 筑 采 暖 期 极 端 能 耗 日 数 的 逐 年 变 化 Fig.4 Interannualvariationsofextremeenergyconsumptiondaysforthefirst (a)and second residential(b)buildingsintheheatingperiodduring

6 李明财等 气候变化对天津市商场和居住建筑极端能耗的影响 ５７ ２期 图 ５ １ ６ １ ２ 年商场建筑采暖期 和制冷期 ｂ 极端能耗占总能耗百分率的逐年变化 Ｆ ｇ ５ Ｔｈ ｌｖ ｓ ｆ ｘ ｍ ｇ ｙｃ ｓ ｍｐ ｐ ｐ ｆ ｈ ｌ ｌ ｇ ｙ ｆ ｃ ｍｍ ｃ ｌｂ ｌ ｄ ｇ ｈ ｈ ｇｐ ｄ ｄｃ ｌ ｇｐ ｄ ｂ ｄ ｇ１ ６ １ ２ １ ６ ８年 即极值日数出现最多的年份 近４ 年 ３ １ ６８年 即极值日数出现 荷百分率最高为 ４ 制冷期商场建筑冷负荷极值占全年冷负荷的百分率 最多的年份 一步节能建筑采暖期极端能耗占总能 也呈 总 体 弱 的 下 降 趋 势 图 ５ｂ 下 降 速 率 为 耗百分率存在较大的年代际波动 这与能耗极值日 １ ７ １ １ 但没有通过显著性水平检验 Ｐ 数的 年 际 变 化 有 关 二 步 节 能 热 负 荷 极 值 仅 在 ５ １ ４年极端冷负荷占总冷负荷百分率达 １６ ５ １ ６６ １ ６７ １６ １ ７ ８ １ ８６和 ２ 年这 到最高 为 ３ 之后明显下降 极端能耗占总能 ７年对总热负荷具有一定的贡献率 但贡献 率 很 耗百分率的逐年变化与能耗极值日数变化趋势 图 小 表明其对总热负荷的影响很小 ２ 一致 存在明显的年代际波动 ３ ３ 气候变化对建筑极端能耗日数的影响 ３ ２ ２ 居住建筑 ３ ３ １ 气候要素与极端能耗日数的关系 １ ６１ ２ 年一步节能居住建筑采暖期热负 近 ４ 年来 天津市制冷期平均气温 平均最高 荷极值占总负荷的百 分 率 呈 极 显 著 下 降 趋 势 图 和 最 低 气 温 均 呈 显 著 的 上 升 趋 势 增 幅 分 别 为 １ ６ 下降速率为 ４ １８ １ 表明极端热负 ３ ３ ２６和 ４１ １ １ 气温日较差减小 荷对总热负荷的影响减少 年极端热负荷占总热负 制冷 期 相 对 湿 度 下 降 明 显 平 均 降 幅 为１ ３ 图 ６ １ ６ １ ２ 年一步 和二步 ｂ 节能居住建筑采暖期极端能耗占总能耗百分率的逐年变化 Ｆ ｇ ６ Ｉ ｌｖ ｓ ｆ ｘ ｍ ｇ ｙｃ ｓ ｍｐ ｐ ｐ ｆ ｈ ｌ ｌ ｇ ｙ ｆ ｈ ｆ ｓ ｄｓ ｃ ｄ ｓ ｄ ｌ ｂ ｂ ｌ ｄ ｇ ｓ ｈ ｈ ｇｐ ｄｄ ｇ１ ６ １ ２

7 580 高 原 气 象 33 卷 表 4 商 场 建 筑 与 居 住 建 筑 的 极 端 能 耗 日 数 与 气 候 要 素 的 多 元 回 归 Table4 Multivariateregresiononextremeenergyconsumptionforcommercial andresidentialbuildingsandtheclimaticparameters 时 段 月 份 回 归 方 程 R 2 P 值 商 场 建 筑 采 暖 期 平 均 气 温 < 平 均 气 温 < 平 均 气 温 < 制 冷 期 湿 球 温 度 < 湿 球 温 度 < 居 住 建 筑 采 暖 期 注 :- 表 示 能 耗 日 数 较 少, 没 有 分 析 平 均 气 温 < 平 均 气 温 < 平 均 气 温 < (10a) 年 天 津 市 采 暖 期 平 均 气 温 平 均 最 高 和 最 低 气 温 显 著 上 升, 增 幅 分 别 为 0 60, 0.37 和 0.74 (10a) -1, 气 温 日 较 差 减 小 明 显 ; 相 对 湿 度 呈 波 动 下 降 趋 势, 下 降 速 率 为 1 3% (10a) -1 另 外, 风 速 日 照 时 数 及 太 阳 辐 射 也 呈 显 著 下 降 趋 势 利 用 逐 步 回 归 分 析 了 年 商 场 建 筑 以 及 不 同 节 能 水 平 居 住 建 筑 各 月 极 端 能 耗 日 数 与 各 气 候 要 素 ( 包 括 平 均 气 温 最 高 气 温 最 低 气 温 湿 球 温 度 日 照 时 数 风 速 和 太 阳 辐 射 ) 的 关 系 结 果 表 明 ( 表 4), 商 场 建 筑 采 暖 期 热 负 荷 制 冷 期 冷 负 荷 以 及 居 住 建 筑 热 负 荷 与 气 候 要 素 的 回 归 分 析 中 仅 有 单 一 气 候 要 素 进 入 回 归 模 型 采 暖 期 影 响 热 负 荷 极 值 日 数 的 气 候 要 素 为 平 均 气 温, 平 均 气 温 可 以 解 释 商 场 建 筑 和 居 住 建 筑 热 负 荷 极 值 日 数 变 化 的 79% 和 75% 以 上, 相 关 性 均 通 过 了 极 显 著 性 水 平 检 验 (P<0.001); 制 冷 期 影 响 商 场 建 筑 冷 负 荷 极 值 日 数 的 主 要 气 候 要 素 为 湿 球 温 度, 该 气 候 要 素 可 以 解 释 8 月 冷 负 荷 极 值 日 数 变 化 的 78%, 而 7 月 份 可 以 解 释 到 86%, 二 者 的 相 关 性 也 通 过 了 极 显 著 性 水 平 检 验 (P<0.001) 极 端 气 候 与 不 同 建 筑 类 型 极 端 能 耗 日 数 的 关 系 低 温 日 数 的 变 化 反 映 了 寒 冷 天 气 的 变 化 特 点 及 变 化 趋 势 近 49 年 来, 天 津 市 低 温 日 数 总 体 呈 下 降 趋 势, 下 降 速 率 为 4.1d (10a) -1 建 筑 热 负 荷 与 低 温 日 数 的 相 关 性 分 析 表 明, 商 场 建 筑 一 步 节 能 和 二 步 节 能 居 住 建 筑 的 热 负 荷 极 值 日 数 与 低 温 日 数 的 相 关 系 数 分 别 为 0.941,0.939 和 0.404, 均 通 过 0.01 的 显 著 性 水 平 检 验, 表 明 商 场 建 筑 最 易 受 到 低 温 日 数 的 影 响 ; 其 次 是 一 步 节 能 居 住 建 筑, 二 步 节 能 居 住 建 筑 相 关 性 最 低 另 外, 低 温 日 数 的 变 化 趋 势 ( 图 略 ) 与 商 场 及 居 住 建 筑 热 负 荷 极 值 日 数 一 致, 受 此 影 响, 热 负 荷 极 值 日 数 呈 较 大 年 代 际 波 动 ( 图 2a 和 4) 近 49 年 采 暖 期 的 极 冷 不 舒 适 日 数 总 体 呈 下 降 趋 势, 表 明 随 着 气 候 变 暖, 采 暖 期 极 冷 不 舒 适 日 数 正 在 减 少, 下 降 速 率 为 0.45d (10a) -1 采 暖 期 冷 不 舒 适 日 数 整 体 变 化 不 大, 说 明 冷 不 舒 适 日 数 的 变 化 受 采 暖 期 变 暖 影 响 较 小 通 过 不 同 类 型 建 筑 的 热 负 荷 极 值 日 数 与 不 舒 适 日 数 的 相 关 性 分 析 可 知, 商 场 建 筑 一 步 节 能 居 住 建 筑 二 步 节 能 居 住 建 筑 的 热 负 荷 极 值 日 数 与 极 冷 不 舒 适 日 数 的 相 关 系 数 分 别 为 0.476,0.483 和 0.293, 均 通 过 0.05 的 显 著 性 水 平 检 验, 与 冷 不 舒 适 日 数 无 相 关 性 高 温 日 数 的 变 化 反 映 了 炎 热 天 气 的 变 化 特 点 以 及 变 化 趋 势 近 49 年 来 高 温 日 数 总 体 呈 上 升 趋 势, 上 升 速 率 为 1d (10a) -1 商 场 建 筑 的 冷 负 荷 极 值 日 数 与 高 温 日 数 的 相 关 系 数 为 0.313, 通 过 0.05 的

8 2 期 李 明 财 等 : 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 581 显 著 性 水 平 检 验, 表 明 冷 负 荷 极 值 日 数 与 高 温 日 数 有 一 定 关 系 ; 商 场 建 筑 冷 负 荷 极 值 日 数 ( 见 图 2b) 较 大 的 年 代 际 波 动 与 高 温 日 数 的 出 现 有 一 定 关 系, 但 并 没 有 呈 现 高 温 日 数 一 样 的 上 升 趋 势, 也 近 一 步 说 明 冷 负 荷 极 值 日 数 受 到 温 度 和 湿 度 的 共 同 影 响 近 49 年 制 冷 期 热 不 舒 适 日 数 呈 显 著 上 升 趋 势 (P< 0.01), 上 升 速 率 为 2.1d (10a) -1 商 场 建 筑 的 冷 负 荷 极 值 日 数 与 热 不 舒 适 日 数 显 著 相 关 (R=0. 745,P<0.01) 4 讨 论 本 研 究 模 拟 的 能 耗 一 方 面 考 虑 了 建 筑 特 性, 分 不 同 建 筑 类 型 尤 其 是 将 居 住 建 筑 分 为 3 个 节 能 水 平 进 行 考 虑 ; 更 重 要 的 是 模 拟 过 程 中 综 合 了 逐 时 气 温 相 对 湿 度 风 速 风 向 以 及 太 阳 辐 射 等 多 个 气 候 要 素, 没 有 经 济 水 平 以 及 人 为 生 活 习 惯 的 影 响, 有 利 于 研 究 气 候 变 化 对 建 筑 能 耗 的 影 响 [4,6] 采 暖 期 商 场 建 筑 和 居 住 建 筑 的 热 负 荷 极 值 日 数 显 著 下 降, 而 制 冷 期 冷 负 荷 极 值 日 数 并 没 有 明 显 的 变 化 趋 势 该 结 果 表 明 在 不 考 虑 经 济 因 素 的 条 件 下, 气 候 变 暖 明 显 降 低 了 冬 季 采 暖 极 端 能 耗, 而 且 与 采 暖 总 能 耗 的 变 化 趋 势 是 一 致 的 ( 数 据 未 列 出 ), 这 与 前 人 利 用 度 日 数 的 研 究 结 果 是 一 致 的 [22-23] 相 反, 商 场 建 筑 夏 季 制 冷 总 能 耗 ( 数 据 未 列 出 ) 以 及 极 端 能 耗 均 没 有 显 著 变 化 趋 势, 这 表 明 近 49 年 来 气 候 并 没 有 明 显 改 变 制 冷 能 耗, 这 与 利 用 度 日 数 得 出 的 近 年 来 夏 季 制 冷 能 耗 升 高 的 结 论 不 同 [10,23], 也 表 明 利 用 度 日 数 反 映 制 冷 能 耗 是 不 全 面 的 商 场 建 筑 和 居 住 建 筑 冬 季 极 端 能 耗 降 低 的 同 时, 占 总 能 耗 的 比 例 也 呈 明 显 的 降 低 趋 势 认 为 可 以 适 当 考 虑 降 低 商 场 建 筑 供 热 空 调 系 统 的 装 机 容 量, 同 时 降 低 居 住 建 筑 的 供 热 强 度, 有 利 于 节 能 减 排, 但 也 要 适 当 考 虑 能 耗 极 值 对 采 暖 系 统 运 行 安 全 的 影 响, 因 为 商 场 建 筑 至 今 出 现 的 最 大 热 负 荷 值 已 接 近 百 年 一 遇 的 极 值 尽 管 商 场 建 筑 制 冷 极 端 能 耗 没 有 明 显 的 上 升 趋 势, 但 年 际 波 动 较 大, 而 且 最 大 冷 负 荷 值 属 于 百 年 一 遇 的 极 值, 要 考 虑 极 端 高 温 高 湿 气 候 条 件 下 空 调 系 统 的 运 行 安 全 从 一 步 节 能 至 二 三 步 节 能 居 住 建 筑, 冬 季 采 暖 能 耗 明 显 降 低, 二 步 节 能 较 一 步 节 能 居 住 建 筑 节 能 22.2%, 而 三 步 节 能 较 二 步 节 能 建 筑 节 能 25 4% 另 外, 从 一 步 至 三 步 节 能 建 筑, 极 端 能 耗 下 降 更 为 明 显, 一 步 节 能 平 均 年 极 端 能 耗 日 数 为 12.1 天, 而 二 步 节 能 仅 为 0.14 天, 三 步 节 能 没 有 出 现 极 端 能 耗 这 表 明 随 着 节 能 措 施 的 提 高, 在 降 低 总 能 耗 的 同 时, 也 降 低 了 极 端 能 耗 出 现 的 机 率, 这 对 于 节 能 减 排 是 非 常 有 利 的, 同 时 有 利 于 保 障 采 暖 系 统 的 安 全 运 行 商 场 建 筑 与 居 住 建 筑 采 暖 极 端 能 耗 主 要 与 平 均 气 温 有 关, 而 商 场 建 筑 制 冷 能 耗 主 要 与 湿 球 温 度 有 关, 表 明 夏 季 制 冷 能 耗 受 温 度 和 湿 度 的 共 同 控 制, 这 也 是 以 往 研 究 用 制 冷 度 日 数 反 映 制 冷 能 耗 不 准 确 的 原 因, 而 冬 季 采 暖 能 耗 主 要 受 气 温 的 控 制, 从 而 利 用 采 暖 度 日 数 来 反 映 采 暖 能 耗 是 可 靠 的 同 样, 低 温 日 数 与 极 端 采 暖 能 耗 的 相 关 性 明 显 好 于 极 冷 不 舒 适 日 数, 而 高 温 日 数 与 极 端 制 冷 能 耗 的 相 关 性 要 明 显 低 于 热 不 舒 适 日 数, 也 进 一 步 说 明 冬 季 采 暖 能 耗 主 要 受 气 温 的 影 响, 而 夏 季 制 冷 能 耗 不 但 与 气 温 有 关, 而 且 与 湿 度 有 较 大 的 关 系 在 研 究 夏 季 制 冷 能 耗 与 气 候 的 关 系 以 及 预 测 电 力 负 荷 时, 不 但 要 考 虑 温 度, 更 要 考 虑 其 他 要 素 比 如 湿 度 的 影 响 总 体 上, 在 建 筑 节 能 方 面 要 充 分 考 虑 能 耗 的 变 化 特 征 以 及 不 同 时 期 对 不 同 气 候 因 子 的 响 应, 气 候 / 气 候 变 化 引 起 的 建 筑 能 耗 的 增 加 可 以 通 过 节 能 设 计 参 数 围 护 结 构 以 及 空 调 或 者 采 暖 系 统 容 量 等 方 面 的 改 变 而 加 以 控 制, 在 设 计 和 运 行 两 个 方 面 进 行 节 能 ; 另 外, 要 考 虑 能 耗 极 值 的 出 现 对 采 暖 空 调 系 统 运 行 安 全 的 影 响, 新 建 建 筑 可 进 行 预 评 估, 适 当 的 改 变 系 统 容 量, 保 证 室 内 环 境 舒 适 和 提 高 系 统 运 行 效 率 5 结 论 利 用 TRNSYS 能 耗 模 拟 软 件 模 拟 了 年 天 津 市 商 场 建 筑 采 暖 及 制 冷 能 耗 以 及 不 同 节 能 水 平 居 住 建 筑 采 暖 能 耗, 采 用 百 分 位 法 确 定 了 极 端 能 耗 阈 值, 分 析 了 极 端 能 耗 的 年 际 动 态, 研 究 了 气 候 要 素 及 极 端 气 候 对 能 耗 的 影 响, 得 出 以 下 主 要 结 论 : (1) 采 暖 期 商 场 建 筑 和 居 住 建 筑 的 热 负 荷 极 值 日 数 显 著 下 降, 而 制 冷 期 冷 负 荷 极 值 日 数 并 没 有 明 显 的 变 化 趋 势, 但 存 在 较 大 的 年 际 波 动, 表 明 气 候 变 暖 明 显 降 低 了 冬 季 采 暖 极 端 能 耗, 而 没 有 明 显 改 变 夏 季 制 冷 极 端 能 耗 (2) 随 着 节 能 水 平 的 提 高, 冬 季 采 暖 能 耗 明 显 降 低, 极 端 能 耗 下 降 更 为 明 显, 从 一 步 到 二 步 节 能 建 筑 年 极 端 能 耗 日 数 从 12.1 天 降 为 0.14 天, 而 三 步 节 能 建 筑 并 没 有 出 现 极 端 能 耗, 这 表 明 节 能 措 施 降 低 了 极 端 能 耗 出 现 的 机 率, 有 利 于 节 能 减 排 和 保 障 采 暖 系 统 的 安 全 运 行

9 582 高 原 气 象 33 卷 (3) 极 端 能 耗 与 气 候 要 素 及 舒 适 度 日 数 的 回 归 分 析 表 明 建 筑 采 暖 极 端 能 耗 主 要 受 平 均 气 温 影 响, 而 制 冷 主 要 受 温 度 和 湿 度 的 共 同 影 响, 在 夏 季 研 究 能 耗 与 气 候 的 关 系 或 作 电 力 负 荷 预 测, 尤 其 是 极 端 负 荷 预 测 时 要 考 虑 高 温 高 湿 天 气 的 同 时 发 生 参 考 文 献 : [1] YaoRM,LiBZ,SteemersK.Energypolicyandstandardfor builtenvironmentinchina[j].renewenergy,2005,30: [2] Pérez LombardL,OrtizJ,PoutC.Areviewonbuildingenergy consumptioninformation[j].energybuildings,2008,40: [3] CaiW G,WuY,ZhongY,etal.Chinabuildingenergycon sumption:situation,chalengesandcorespondingmeasures[j]. EnergyPolicy,2009,37: [4] MagnierL,HaghighatF.Multiobjectiveoptimizationofbuilding designusingtrnsyssimulations,geneticalgorithm,andartifi cialneuralnetwork[j].buildenviron,2010,45: [5] ChristensonM,ManzH,GyalistrasD.Climatewarmingimpact ondegree daysandbuildingenergydemandinswitzerland[j]. EnergyConversManage,2006,47: [6] WanK K W,LiD H W,Lam JC.Asesmentofclimate changeimpactonbuildingenergyuseandmitigationmeasuresin subtropicalclimates[j].energy,2011,36: [7] 李 明 财, 郭 军, 田?, 等. 气 候 变 化 对 华 北 4 个 城 市 建 筑 节 能 设 计 气 象 参 数 的 影 响 [J]. 气 候 变 化 研 究 进 展,2011,7(6): [8] 张 讯 华, 高 清. 气 候 变 暖 对 建 筑 围 护 结 构 设 计 标 准 的 影 响 [J]. 山 东 大 学 学 报 ( 工 学 版 ),2009,39(5): [9] RobertsS.Efectsofclimatechangeonthebuiltenvironment [J].EnergyPolicy,2008,36: [10] 史 军, 陈 葆 德, 崔 林 丽. 华 东 地 区 气 温 变 化 对 居 住 建 筑 能 源 消 耗 的 影 响 研 究 [J]. 高 原 气 象,2011,30(5): [11] 陈 莉, 方 修 琦, 李 帅. 气 候 变 暖 对 中 国 严 寒 地 区 和 寒 冷 地 区 南 界 及 采 暖 能 耗 的 影 响 [J]. 科 学 通 报,2007,52(10): [12] 陈 峪, 叶 殿 秀. 温 度 变 化 对 夏 季 降 温 耗 能 的 影 响 [J]. 应 用 气 象 学 报,2005,16(S1): [13] 张 海 东, 孙 照 渤, 郑 艳, 等. 温 度 变 化 对 南 京 城 市 电 力 负 荷 的 影 响 [J]. 大 气 科 学 学 报,2009,32(4): [14] 刘 健, 陈 星, 彭 恩 志, 等. 气 候 变 化 对 江 苏 省 城 市 系 统 用 电 量 变 化 趋 势 的 影 响 [J]. 长 江 流 域 资 源 与 环 境,2005,14(5): [15] 吕 建, 李 星 魁, 张 君 美. 三 步 节 能 居 住 建 筑 的 设 计 要 点 [J]. 煤 气 与 势 力,2007,27(3): [16] 刘 广 海, 谢 如 鹤. 冷 藏 车 热 性 能 及 能 耗 分 析 模 型 的 建 立 与 实 验 研 究 [J]. 制 冷 学 报,2008,29(3): [17] 陈 少 勇, 王 劲 松, 任 燕, 等. 近 49 年 中 国 西 北 地 区 极 端 低 温 事 件 的 演 变 特 征 [J]. 高 原 气 象,2011,30(5): [18] 胡 乃 发, 金 昌 杰, 关 德 新, 等. 浑 太 流 域 降 水 极 值 的 统 计 分 布 特 征 [J]. 高 原 气 象,2012,31(4): [19] 程 炳 岩, 丁 裕 国, 张 金 玲, 等. 广 义 帕 雷 托 分 布 在 重 庆 暴 雨 强 降 水 研 究 中 的 应 用 [J]. 高 原 气 象,2008,27(5): [20] 江 志 红, 丁 裕 国, 朱 莲 芳, 等. 利 用 广 义 帕 雷 托 分 布 拟 合 中 国 东 部 日 极 端 降 水 的 试 验 [J]. 高 原 气 象,2009,28(3): [21] 张 书 余. 城 市 环 境 气 象 预 报 技 术 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社, 2002: [22] 陈 莉, 方 修 睦, 方 修 琦, 等. 过 去 20 年 气 候 变 暖 对 我 国 冬 季 采 气 候 条 件 与 能 源 需 求 的 影 响 [J]. 自 然 资 源 学 报,2006,21 (4): [23] 谢 庄, 苏 德 斌, 虞 海 燕, 等. 北 京 地 区 热 度 日 和 冷 度 日 的 变 化 特 征 [J]. 应 用 气 象 学 报,2007,18(2):2-6.

10 2 期 李 明 财 等 : 气 候 变 化 对 天 津 市 商 场 和 居 住 建 筑 极 端 能 耗 的 影 响 583 EfectofClimateChangeonExtremeEnergyConsumptionfor ResidentialandCommercialBuildingsinTianjin LIMingcai 1, GUOJun 1, SHIJun 3, XIONGMingming 1 (1.TianjinClimateCenter,Tianjin300074,China;2.ColegeofAppliedMeteorology,NanjingUniversity ofinformationscienceandtechnology,nanjing210044,china) Abstract:Exploringchangesofbuildingenergyconsumptionanditsrelationshipswithclimateparameterscan providebasisforenergy savingandemisionreduction.heatingandcoolingenergyconsumptionofcommercial buildingandheatingenergyconsumptionofresidentialbuildingswithdiferentenergysavinglevelsintianjin from1961to2009weresimulated.also,extremeenergyconsumptionthresholdwasdeterminedbypercentile method.theinterannualchangesofextremeenergyconsumptionandtheirrelationshipstoclimatechangewere analyzed.theresultsshowedthat:daysofextremeheatingloadintheheatingperiodforcommercialbuilding significantlydecreasedduringtherecent49years,whereasnoapparentvariationbutlargeinterannualfluctuations forextremecoolingload.thecontributionofextremeheatingloadtototalheatingloadsignificantlydecreased, andweakdecline(butnosignificantchangeatthe0.05level)wasfoundinthecontributionofextremecooling loadtototalcoolingload.daysofextremeheatingloadforthefirst stageenergysavingresidentialbuildingand itscontributiontototalheatingloadshowedsignificantdecrease,butextremeheatingloaddaysoccuredonlyin 7yearsforthesecond stageresidentialbuilding.noextremeheatingloadwasfoundforthethird stageresidential building.thestepwiselinearregresionsuggestedthatmeantemperaturewasthedominantfactorforafecting extremeheatingloadinwinterofcommercialandresidentialbuildings,whereasextremecoolingloadofcommer cialbuildingwasmainlyafectedbywetbulbtemperature.thisstudyindicateschangesofextremeenergycon sumptionanditsdiferentresponsestoclimatechangeatdiferentperiodsshouldbeconsideredwhenenergysav ingismadeintwoaspectsofthedesignandoperationforcommercialandresidentialbuildings.theefectof extremecoolingenergyconsumptiononsafeoperationofair conditioningsystemsshouldalsobepaidmoreaten tion.additionaly,theimprovementofenergysavingnotonlyreducesenergyconsumptionofresidentialbuild ing,butalsoapparentlydecreasesthedaysofextremeenergyconsumption,whichmaybebeneficialtoresiden tialbuildingenergysaving. Keywords:Commercialbuilding;Residentialbuilding;Energyconsumption;Extremevalue;Energysaving

11 584 高 原 气 象 33 卷 高 原 气 象 征 稿 简 则 高 原 气 象 是 全 国 性 大 气 科 学 学 术 期 刊 之 一, 创 刊 于 1982 年, 现 为 双 月 刊 主 要 刊 登 青 藏 高 原 气 象 及 其 相 关 学 科 领 域 具 有 一 定 创 造 性 的 高 水 平 学 术 论 文 短 论 研 究 简 报 学 术 讨 论 和 交 流 国 内 外 大 气 科 学 发 展 动 态 综 合 评 述 等 反 映 这 些 领 域 的 最 新 科 研 成 果 和 进 展, 促 进 国 内 外 的 学 术 交 流, 为 国 民 经 济 发 展 和 西 部 大 开 发 服 务 以 从 事 大 气 科 学 及 相 关 的 水 文 环 境 科 学 的 科 研 业 务 部 门 人 员 高 校 师 生 为 读 者 1 来 稿 要 求 1) 要 求 论 点 明 确, 文 字 精 练, 条 理 清 晰, 数 据 可 靠, 图 表 清 楚 简 明 每 篇 论 文 以 不 超 过 8000~10000 汉 字 为 宜 全 文 必 须 包 括 论 文 题 目 ( 不 超 过 20 个 汉 字 ) 作 者 姓 名 工 作 单 位 及 邮 政 编 码 中 文 摘 要 ( 约 300 个 字 ) 关 键 词 (3~5 个 ) 正 文 参 考 文 献 等 为 促 进 国 际 交 流, 请 附 论 文 的 英 文 题 目 英 文 摘 要 ( 可 为 800~1000 个 英 文 单 词 ) 英 文 图 表 名 及 说 明, 以 及 英 文 关 键 词 如 属 各 类 基 金 或 重 大 课 题 资 助 项 目, 需 在 文 稿 首 页 脚 注 中 标 明 也 请 在 首 页 脚 注 中 标 明 第 一 作 者 的 性 别 出 生 年 籍 贯 学 位 及 职 称 主 要 研 究 领 域 及 E mail 地 址 2) 文 内 附 图 一 般 不 超 过 6 幅 附 图 要 求 线 条 均 匀 且 光 滑, 图 中 文 字 符 号 与 正 文 一 致, 图 面 清 晰 美 观 插 图 中 的 中 国 国 界 必 须 与 中 国 地 图 出 版 社 出 版 的 地 图 一 致, 切 勿 漏 绘 台 湾 钓 鱼 岛 和 南 海 诸 岛 等 标 明 图 的 纵 横 坐 标 轴 的 名 称 ( 或 符 号 ) 与 单 位, 应 在 文 稿 相 应 处 留 出 附 图 的 位 置, 并 给 出 图 号 图 题 和 图 注 3) 附 表 请 使 用 三 线 表 列 于 正 文 的 适 当 位 置 表 的 结 构 要 简 明, 表 内 各 栏 目 中 的 参 量 符 号 后 注 明 相 应 的 单 位 4) 文 稿 中 的 外 文 字 母 符 号 必 须 分 清 大 小 写 和 正 斜 体, 上 下 角 标 的 字 母 数 码 和 符 号 的 位 置 高 低 应 区 别 明 显 数 学 公 式 物 理 量 的 符 号 和 单 位 必 须 符 合 国 家 标 准 和 国 际 标 准 科 技 术 语 及 名 词 应 使 用 全 国 科 学 技 术 名 词 审 定 委 员 会 公 布 的 名 词 计 量 单 位 名 称 以 国 家 法 定 计 量 单 位 为 准, 并 以 国 际 符 号 表 示 5) 按 照 GB/T 文 后 参 考 文 献 著 录 规 则 的 有 关 规 定, 本 刊 参 考 文 献 采 用 顺 序 编 码 制, 参 考 文 献 只 列 最 主 要 的 ( 未 公 开 发 表 的 请 勿 引 用, 非 引 用 不 可 的 请 用 脚 注 标 注 ), 并 按 文 章 中 出 现 的 先 后 顺 序 编 码 并 将 序 号 置 于 方 括 号 中, 放 在 引 用 文 献 处 的 右 上 角 为 了 加 强 对 知 识 产 权 的 保 护, 文 中 引 用 的 文 献 数 据 图 表 均 应 标 明 出 处 根 据 中 华 人 民 共 和 国 新 闻 出 版 署 1999 年 1 月 12 日 印 发 的 中 国 学 术 期 刊 ( 光 盘 版 ) 检 索 与 评 价 数 据 规 范 的 有 关 要 求, 并 依 据 本 刊 的 实 际 情 况, 本 刊 文 后 参 考 文 献 按 以 下 著 录 格 式 著 录 : 参 考 文 献 类 型 及 其 标 识 代 码 根 据 GB 文 献 类 型 与 文 献 载 体 代 码 的 规 定, 以 单 字 母 方 式 标 识, 它 们 是 : 普 通 图 书 [M]; 会 议 录 [C]; 汇 编 [G]; 报 纸 [N]; 期 刊 [J]; 学 位 论 文 [D]; 报 告 [R]; 标 准 [S]; 专 利 [P]; 其 他 [Z] 联 机 网 上 数 据 库 (databaseonline)[db/ol]; 磁 带 [DB/MT]; 光 盘 图 书 [M/CD]; 网 上 期 刊 [J/OL]; 网 上 电 子 公 告 [EB/OL]; 网 上 图 书 [M/OL] a. 连 续 出 版 物 及 其 析 出 文 献 ( 作 者 不 超 过 3 人 者 全 部 列 出, 作 者 之 间 加 逗 号 ; 作 者 超 过 3 人 只 列 前 3 位, 后 加 等 字 ) [ 序 号 ] 作 者. 文 献 名 [J]. 刊 名, 年, 卷 ( 期 ): 起 止 页 码. 例 [1] 黄 荣 辉, 徐 予 红, 周 连 童. 我 国 夏 季 降 水 的 年 代 际 变 化 及 华 北 干 旱 化 趋 势 [J]. 高 原 气 象,1999,18(4): [2] ZhangDL,KainJS,FritschJM,etal.Conmentson Parameterizationofconvectiveprecipitationinmesoscalenumericalmodels:A criticalreview [J].MonWeaRev,1994,122: b. 著 作 类 [ 序 号 ] 著 者. 书 名 [M]. 出 版 地 : 出 版 者, 出 版 年 : 起 止 页 码. 例 [1] 王 绍 武. 现 代 气 候 学 研 究 进 展 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社,2001:49. c. 论 文 集 [ 序 号 ] 作 者. 文 献 题 名 [C]// 编 者. 论 文 集 名 ( 多 卷 为 论 文 集 名, 卷 号 ). 出 版 地 : 出 版 者, 出 版 年 : 起 止 页 码. 例 [1] 陶 诗 言, 伊 兰. 青 藏 高 原 在 亚 洲 季 风 区 水 分 循 环 中 的 作 用 [C]// 陶 诗 言, 陈 联 寿, 徐 祥 德, 等 编 著. 第 二 次 青 藏 高 原 大 气 科 学 实 验 理 论 研 究 进 展. 北 京 : 气 象 出 版 社,1999: d. 学 位 论 文 [ 序 号 ] 作 者. 文 献 题 目 [D]. 出 版 地 或 保 存 地 : 出 版 者 或 保 存 者, 出 版 年 : 起 止 页 码. 例 [1] 韦 志 刚. 我 国 西 部 大 尺 度 陆 面 状 况 的 变 化 及 其 对 我 国 夏 季 降 水 的 影 响 [D]. 北 京 : 中 国 科 学 院 大 气 物 理 研 究 所,2003: 联 机 网 上 文 献 请 注 明 引 用 日 期 和 访 问 路 径 其 他 文 献 的 著 录 格 式, 请 参 考 近 期 本 刊 的 出 版 物 2. 投 稿 注 意 事 项 1) 通 过 本 刊 网 站 (htp://gyqx.westgis.ac.cn) 投 稿 2) 同 一 作 者 只 需 注 册 一 次, 记 住 登 录 名 和 口 令 ; 如 忘 记 口 令 可 以 从 网 站 上 找 回 口 令, 或 来 电 查 询 3) 来 稿 请 勿 一 稿 多 投 稿 件 自 收 到 之 日 起 6 个 月 未 接 到 录 用 通 知 者, 可 自 行 处 理 所 投 文 稿, 并 请 告 之 编 辑 部 双 方 有 约 定 者 除 外 4) 文 责 自 负 编 辑 部 对 来 稿 有 权 作 技 术 性 和 文 字 性 修 改, 实 质 性 内 容 的 修 改 须 征 得 作 者 同 意, 不 同 意 删 改 者 请 注 明 5) 建 议 提 供 3~5 名 相 关 专 业 审 稿 专 家 ( 注 明 其 职 称 研 究 领 域 单 位 和 E mail 地 址 ) 6) 稿 件 决 定 录 用 后 收 取 相 应 的 发 表 费, 并 酌 致 稿 酬 ( 包 括 光 盘 和 网 络 版 ), 赠 样 刊 若 干 册 7) 版 权 : 来 稿 发 表 后, 文 章 著 作 权 归 作 者 所 有, 编 辑 权 归 本 刊 所 有 本 刊 有 权 将 其 向 国 内 外 文 献 检 索 机 构 报 送 并 上 网, 届 时 不 再 通 知 3. 来 稿 请 寄 编 辑 部 地 址 : 甘 肃 省 兰 州 市 东 岗 西 路 322 号 中 国 科 学 院 寒 区 旱 区 环 境 与 工 程 研 究 所 高 原 气 象 编 辑 部 邮 编 : 电 话 :(0931) , 电 子 信 箱 :gybjb@lzb.ac.cn,gyqx@lzb.ac.cn 网 站 :htp://gyqx.westgis.ac.cn