华南区域降温度日和采暖度日的时空变化特征

利用华南区域110个气象站1961―2008年逐日平均气温资料,计算华南区域各地年降温度日和采暖度日,分析降温度日和采暖度日的时空变化特征,探讨度日与年平均气温的关系。结果表明:华南区域年降温度日具有南部大、北部小,河谷平原大、山区小的地域分布特点;年采暖度日则是由南向北增大。1961―2008年华南区域年降温度日呈现显著上升趋势,1983年以后较前22年增加,其中1998年以后增加最明显;而年采暖度日呈现显著下降趋势,1986年以后较前25年减小,其中1997年以后减小最明显。年降温度日和采暖度日与年平均气温具有较高的相关性,预估随着气候增暖,降温度日将趋于增大,而采暖度日将趋于减小。

长白山地区采暖度日特征分析

利用1961—2014年长白山区域29个气象站逐日平均气温资料和RegCM4模式模拟的2010—2059年日平均气温资料,分析了长白山地区采暖度日的时空变化特征及未来变化趋势。结果表明:1961—2014年长白山地区年平均采暖度日较大,为4311.8—5723.7℃·d之间,其分布特点为北部地区采暖度日高、南部地区采暖度日低。1961—2014年长白山年采暖度日呈显著下降的趋势,1985年为采暖度日突变年,1989—2009年采暖度日减少最明显,2010年后采暖度日略增加。长白山地区年采暖度日与年平均气温呈显著的负相关关系,预估RCP 4.5和RCP 8.5情景下2010—2059年长白山地区气温升高,采暖度日将趋于减少。

京津冀地区采暖与降温度日时空变化特征研究

利用京津冀地区1961年-2015年逐日平均气温数据,分析了采暖度日(HDD)与降温度日(CDD)的时空分布与变化特征,探讨了城市化和地形对HDD与CDD的影响。结果表明:京津冀地区HDD与CDD分布具有明显的纬度特征,同时又受到地形影响。年均HDD总体表现为下降趋势,西北山地和一些城区站的下降趋势较大;CDD总体表现为增加趋势,城区上升趋势最大且年际波动较大。北京地区代表台站分析表明,不论是HDD还是CDD,均表现为城市化对近郊和城区的站点影响明显,对远郊站点影响较小。度日与海拔之间具有较好的相关性。

利用采暖/制冷度日分析建筑能耗变化的适用性评估

采暖/制冷度日与建筑能耗有显著线性关系,被认为是最简单可靠的衡量能源需求的指标,但其适用性还缺乏全面的评估。通过模拟1961—2009年天津市办公、商场以及不同节能水平的居住建筑能耗,分析了能耗与采暖/制冷度日的关系,确定其反映能耗变化的适用性。结果表明:采暖期办公及商场建筑的热负荷与采暖度日的相关性达到极显著水平(P<0.01),决定系数(R2)分别为0.99和0.97;制冷期冷负荷与制冷度日的关系尽管也达到极显著水平,但决定系数仅分别为0.64和0.55;不同节能水平居住建筑热负荷与采暖度日极显著相关,决定系数均在0.99以上。研究认为:采暖度日可以反映办公、商场及居住建筑的热负荷特征,用于分析气候变化对能耗的影响是可行的;但制冷度日不能完全反映办公及商场建筑冷负荷的变化,仅可分别解释冷负荷变化的64%和55%,单纯用制冷度日研究能耗变化是不够全面的。通过分析能耗与气候要素的关系发现,冬季采暖期能耗主要受气温的影响,而夏季制冷能耗受气温和湿度的共同影响。

山东省采暖与降温度日数时空分布规律研究

本文采用山东省日平均气温资料,基于Mann Kendall检验方法,分析了山东省采暖与降温度日数的空间分布和时间变化趋势。同时,采用度日数序列对度日数等值线最密集的济南进行了关于城市热岛效应特征的初步探讨。结果表明,山东省采暖度日数空间分布具有纬向分布和地形影响特征,多年均值在2279～2945℃·d之间;降温度日数除受地形影响外,还具有海陆分布特征,多年平均值分布在1～155℃·d之间。采暖度日数的长期变化呈现显著下降趋势,在44.6～162.3℃·d·(10 a)^(-1)之间;降温度日数趋势大部分站点不显著,仅18个站点有上升趋势,在4.5～1 7.3℃·d·(10 a)^(-1)之间。济南在1965 2010年,郊区采暖度日数始终高于城市,在大部分年份降温度日数都是城市高于郊区。采暖与降温度日数城郊差值都在20世纪70年代末至80年代初达到高值段,近年最小。

山东省采暖空调度日数及其分布特征

在分析山东地区气象变化规律的基础上,应用近10年的实测气象数据,选出了平均月。研究了山东地区标准年气象参数的构成方法,求出了全省各地的采暖度日数和空调度日数,探讨了采暖度日数和空调度日数的分布特征。该研究为计算采暖能耗、空调能耗和推行建筑节能技术,奠定了坚实的基础。

18°N以北中国制冷与采暖度日数数据集(1981-2020)

气候变暖可缩短全球采暖期,延长制冷期。制冷与采暖度日数可反映气候因素对建筑制冷与采暖能耗的影响,是温度和能源定量关系的测度指标,被认为是最简单可靠的衡量能源需求的指标,已被广泛应用在气候变化、建筑能源需求与热舒适度评定等领域。制冷与采暖度日数用日平均温度与设定的基准温度相比较的方式来表征,制冷度日数(cooling degree days,CDDs)是一定时间范围内日平均气温高于某一基准温度的累计度数,采暖度日数(heating degree days,HDDs)为一定时间范围内日平均气温低于某一基准温度的累计度数。根据行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ 134―2001》,本项研究设定制冷的基准温度为26℃,采暖的基准温度为18℃。在此基础上,采用ERA5-Land再分析气象数据集的2 m气温(0.1°×0.1°空间分辨率),在Google Earth Engine平台上使用制冷及采暖度日数计算方法制作1981–2020年逐年尺度的18°N以北中国制冷及采暖度日数数据集。本数据集为我国首套近40年时空连续的制冷及采暖度日数数据集,数据集包括1981–2020年的以下数据:(1)制冷度日数数据;(2)采暖度日数数据。数据集的时间分辨率为年,空间分辨率为0.1°,数据集存储为.tif格式,由80个数据文件组成,数据量为75 MB(压缩为1个文件17.7 MB)。

新疆主要城市的采暖与制冷度日数:Ⅰ.空间变化特征

利用日最高和日最低气温值计算了新疆16个主要城市6种基准温度下的年和季采暖与制冷度日数，并对其空间分布特征进行了分析。结果表明，基准温度18℃下，新疆16个城市的多年平均年采暖度日数在2007．3—5216．5℃之间；新疆16个主要城市的制冷度日数比较低，基准温度24℃下的多年平均年制冷度日数位于25．9—746．4℃·d之间。采暖度日数随基准温度的增大而增大，制冷度日数随基准温度的增大而变小。多年平均年采暖度日数随纬度、经度和海拔的升高而增大；多年平均年制冷度日数随纬度和经度的变化趋势不明显，但随高度的增加而明显变小。

新疆主要城市的采暖与制冷度日数(Ⅱ)——近45年来的变化趋势

利用非参数检验法(MK检验)和简单线性回归法检测了1959-2004年近45年来新疆16个主要城市年和季采暖与制冷度日数时间序列的单调趋势,并分析了其变化特征。结果表明,由于受全球气候变暖,尤其是冬季变暖的影响,近45年来,新疆主要城市冬季和年采暖度日数普遍存在减少趋势,其中除库车县城趋势不明显外,其它15个城市的减少趋势都非常显著,年序列的线性倾向率在-25.11^-153.99℃/10 a的范围内,平均值为-77.9℃/10 a;绝大部分城市的夏季和年制冷度日数存在增加的趋势,年序列的线性倾向率处于-11.9~17.1℃/10 a之间,平均为4.3℃/10 a。冬季和年采暖度日数普遍减少必将有助于新疆采暖能源消耗量的降低,减轻城市煤烟型大气污染,进而促进新疆环境与社会健康可持续发展。

利用采暖/制冷度日分析不同气候区建筑能耗的适用性评估

选择中国不同气候区的代表城市哈尔滨、天津、上海和广州,模拟了办公建筑1961—2012年供热和制冷能耗,分析了度日与能耗的相关性,进而评估了用度日分析建筑能耗的可靠性。结果表明:哈尔滨、天津和上海办公建筑供热能耗与采暖度日有显著的线性正相关关系,而且度日可以解释供热能耗变化95%以上的原因。采暖度日可以较为可靠的反映不同气候区的供热能耗变化特征,因此可用于研究气候变化对供热能耗影响。相反,制冷度日反映制冷能耗变化特征的精确性较差,用其研究制冷能耗将有较大偏差。制冷度日不能精确反映制冷能耗主要是因为夏季制冷能耗受气温、湿度、辐射等多要素共同影响,而冬季供热能耗主要受气温影响。

西部地区居住建筑太阳能采暖利用辐射分区

为区分西部地区居住建筑太阳能采暖的辐射资源差异,针对不同辐射资源强度的太阳能采暖设计开展太阳辐射分区研究。提出以光热采暖度日数辐射比、光电采暖度日数辐射比作为太阳辐射分区指标。为计算南向立面辐射量、光伏板在最佳倾角下接收到的辐射量,通过对比3种太阳辐射模型选择适宜西部地区使用的模型。选择西部地区12个省(自治区、直辖市)的46座城市作为分区数据源,采用聚类分析得到4个居住建筑太阳能采暖辐射区域,并对各区域的太阳能建筑采暖利用潜力进行分析。

太原冬季采暖期气温变化特征与节能效应分析

采用太原市1951-2003年冬季采暖期逐日气温资料，应用气候方法分析了采暖期平均气温以及与能耗相关的采暖初日、终日、采暖度日等要素的变化特征。结果表明：采暖期气温存在明显升高趋势，而且在20世纪80年代末发生跃变；采暖初日在逐年推后，采暖终日的年代际变化振荡较大，90年代以来有明显提前趋势，采暖期在逐年缩短；采暖度日存在明显减少趋势。结合供暖指标，分别从平均气温升高、采暖期缩短及采暖度日减少等方面进行节能效应分析，指出有必要改变传统的采暖模式，城市采暖具有很大的节能潜力。

中国被动式太阳能采暖设计气候资源潜能

以中国93个城市相同年份的太阳辐射和空气温度为统计依据,采用计算模型和统计方法获得南向垂直面总辐射和采暖度日数,分析近50 a内中国的南向垂直面总辐射资源和空气温度变化规律,计算并呈现全国范围的辐射温差比。结果表明,近50 a内中国的南向垂直面总辐射资源显著下降,而年均温度和冬季温度则出现上升,相比于1971~1980年,1983~2012年被动式太阳能采暖设计气候资源潜能降幅明显。

寒冷地区住宅外墙外保温系统采暖成本的确定

为了从技术经济角度评价外墙外保温技术的节能效果,根据单位建筑面积墙体传热系数模型对墙体的热损失进行了调整,将其转换为单位外墙保温面积热损失系数,并依据耗热量模型确定了建筑的耗热量;利用时间序列法对煤炭价格进行了预测,将二者结合起来,建立了住宅外墙外保温系统的采暖成本模型;利用实例计算出外墙外保温全寿命周期内的采暖成本.并与未覆外墙外保温系统的传统建筑进行对比,验证了外墙外保温系统的节能效果,证明了模型的有效性。

基于一/二次能源采暖最优保温厚度分析

对3个气候区域4个城市住宅建筑计算采用XPS保温最优保温厚度,20年生命周期节省经济成本和保温回收期。分析现值因子和采暖度日数对保温效果的影响。结果表明,供暖热源种类和气候因素对最优保温厚度影响作用较大。基于采暖度日数法计算得到4种能源的最优保温厚度,由薄到厚依次为:天然气,煤炭,电,液化石油气。随着能源种类和气候区域的变化,最优保温厚度3.3~17.4 cm,生命周期节省经济成本244.1~517.9元/m2,保温投资回收期2.7~1.3年。最优保温厚度与生命周期节省经济成本方面,二次能源要高于一次能源。

用于被动太阳能采暖适用技术选择的气候分区研究

中国各地区气候差异较大,不同地区被动太阳能建筑适用的被动太阳能采暖技术类型各不相同,针对现有分区方法忽略室外温度波动对技术选择的影响,该文提出南向最冷月辐射温差比、采暖度日数和冬季室外温度日较差度日数三级指标,分别表征气候适宜性、采暖需求和冬季室外温度的波动差异。首先,以南向最冷月辐射温差比、采暖度日数作为一级和二级指标,对中国270个气象台站进行两级分区,排除不适宜利用地区和低需求地区。此外,考虑室外温度波动对不同被动技术应用效果的影响,以冬季室外温度日较差度日数作为三级指标,综合划分出不同适宜性、采暖需求及冬季室外温度波动差异的22个区域,有利于因地制宜选择适用的被动太阳能采暖技术类型。

由逐月平均温度计算年度日数的关系式

度日数是在一段时间内室外平均温度与指定温度差值的累积,表征一个地区长期以来寒冷或炎热的程度和持续的时间。度日数也是衡量一个地区建筑采暖和制冷需求量的一个重要指标,是估算建筑能耗和进行建筑节能气候分区的重要参数。但由于度日数的计算需要对长周期的气象数据进行统计而难以获取。通过分析月平均温度与月度日数之间的关系,提出了由易于获取的月平均温度即可计算年采暖度日数和冷度日数的简便关系式。利用该关系式,可以根据易于查询逐月平均温度计算获得该地区的采暖度日数和冷度日数,便于利用该参数进行建筑能耗估算和建筑节能气候分区。

气候变化对江苏省采暖和降温耗能的影响

利用江苏省气象观测站1961—2012年逐日平均气温资料,分析了江苏省采暖度日和降温度日的时空变化特征,探讨了气候变化对江苏省采暖耗能和降温耗能方面的影响。结果表明,近52 a全省采暖度日以淮北大部分地区以及盐城北部地区最多,苏南地区最少;空间变化趋势均为明显减少,且以苏南中部和江淮南部大部分地区减少趋势最为明显。而降温度日以苏南地区最多,淮北东北部和盐城北部地区最少;空间变化趋势以苏南和江淮南部地区呈增加趋势,其他地区变化趋势并不显著。近12 a来采暖度日减少了9.8%。降温度日增加了29.9%。2001—2012年采暖期日数为近52 a来最短,降温期日数为近52 a来最长。气温变率与采暖度日变率呈很好的负相关,与降温度日变率呈正相关,二者均通过了信度0.001的显著性检验。

基于体感温度的广州60年冷暖度日特征分析

基于1961—2020年长时间序列的广州国家站气温、相对湿度、风速等数据,提出一种新的基于体感温度(tg)的度日算法,并分析了度日的变化特征。结果表明:广州地区采暖度日(HDD)主要集中在11月—次年3月,多年变化呈显著下降趋势,平均每10年减少2.06 d;制冷度日(CDD)主要集中在4—10月,多年变化呈增加趋势,平均每10年增加2.02 d。进一步分析表明:基于体感温度的广州多年平均HDD为308.4℃·d,远低于重庆(1138.8℃·d)和北京(2922.6℃·d);基于体感温度的广州多年平均CDD为385.2℃·d,远大于华东地区(约160℃·d),说明广州在盛夏到秋季空调制冷的能源需求更高。基于体感温度的HDD和CDD日数比基于日平均气温的更高,其中制冷度日差值更突出,故在广州地区研究其夏季制冷的问题上,应更关注湿热、闷热等湿度因素及静风等带来的人体不适,且基于体感温度的度日对冬暖夏热地区的制冷/采暖的能耗的适用性更好。

枣庄近48年采暖期气候条件变化分析

根据国家规范中关于采暖气候条件的规定,利用枣庄市气象局1960—2007年的气象资料,统计分析了枣庄11月—次年3月份气温变化情况,得到枣庄市采暖期的采暖初、终日期、采暖期长度、采暖强度,为枣庄城市集中供热决策管理提供参考依据。结果表明:①枣庄采暖期多年平均开始日期为11月30日,结束日期为3月5日,采暖长度为96天,年平均采暖强度为377℃·d;②近48年,枣庄市冬季采暖期缩短,采暖强度倾向率为-46.98℃·d/10a,变暖趋势明显。③采暖期内,12月27日至次年2月4日是一年内最冷的时段,日平均气温低于0℃以下的时间为38天,需要的采暖强度最大。