西安采暖期气温变化对供暖的影响

吴素良,张文静,王 琦

(陕西省气候中心,西安 710014)

西安采暖期气温变化对供暖的影响

吴素良,张文静,王 琦

(陕西省气候中心,西安 710014)

利用1961—2011年气温资料分析了西安年平均气温及采暖期间平均气温变化特点与采暖指标的特征,结果表明:20世纪90年代前年平均气温较低,多在14℃以下,1984年最低,为12.7℃,1994年之后温度较高,多在14℃之上,近50a平均温度每10a上升0.44℃;50a间采暖季平均每10a上升0.51℃;各指标的年代际变化并不一致,其中80年代后供暖强度低于平均值,90年代后采暖结束较早,且供暖期度日数均低于近50a平均值(1734.4℃·d), 2000年后,采暖开始较迟,且采暖期较短,低于50a平均值(107d);年平均温度升高1℃,西安1年度日数减小206℃·d,采暖日减少9d。相对于1971—2000年的平均值,西安2001—2010年因气候变暖每年平均节能17.8%。

采暖期;气温;供暖度日数;供暖强度;西安

供暖、通风与空调工程是基本建设领域中不可缺少的组成部分,它对合理利用资源、节约能源、保护环境、保证工作条件、提高生活质量,都有着十分重要的作用[1]。累年日平均气温稳定低于或等于5℃的日数≥90d的地区,宜设置集中供暖;累年日平均气温稳定低于或等于5℃的日数为60～89d的地区宜设置供暖设施[1]。因此,供暖的时间与能源的消耗与气候变化有着密切关系[2-4],西安地区也有所涉及[5-6]。

根据 《西安市城市集中供热管理条例》,西安市供暖期为每年的11月15日至次年的3月15日。根据气候变化和供暖的实际需要,经市供热行政管理部门同意,供热企业可以调整供暖的具体日期。正常情况下,西安市年供暖日数为121d。由于采用弹性供热机制,反常天气条件下供暖日数会有所变化。结合西安供暖的具体情况和冬季气候变化的特点,找出供暖和气候变化的相关关系,为供暖节能决策提供参考。

1 资料和方法

1.1 资料

资料采用西安市1961—2011年及供暖期间(11—3月)的逐日日平均气温资料。

1.2 供暖初、终日的确定

根据GB50019—2003(采暖通风与空气调节设计规范)规定[1],供暖日数按累年日平均气温稳定低于或等于供暖室外临界温度的总日数确定。其中,供暖室外临界温度的选取,一般民用建筑和工业建筑均采用5℃。采用连续5d滑动平均法来确定供暖初、终日。在冬半年任意连续5d的日平均气温的平均值≤5℃的最长的一段时间内,在第一个5d中,挑选最早日平均气温≤5℃的日期为初日,在最后一个5d中,挑选最晚日平均气温≤5℃的日期为终日。供暖期长度就是供暖初日和终日之间的日数。

度日数是指供暖期内室内温度与室外日平均温度差值的和。市供热管理办法规定:采暖期内,室内供热温度应当保持在18℃±2℃,不得低于16℃。以18℃作为室内温度,则供暖期度日数[2]表示为

(1)式中,n为供暖日数,Di为供暖期逐日日平均气温,当D＜0时,取D=0。气温越高, D越低,供暖期耗能越低,故度日数能较好地表征供暖期能耗的高低。度日数变率

供暖强度表征在供暖期内日平均供暖度日数,即

(3)式中,I为供暖强度,D为供暖期度日数, L为供暖期长度。D越高,L越短,则供暖强度越大,寒冷程度越集中。

2 气温变化

西安1961—2011年年平均气温变化以及历年供暖期(11月—次年3月)平均气温变化见图1。可以看出,西安20世纪90年代前气温较低,多在14℃以下,1984年最低,为12.7℃; 1994年之后温度较高,多在14℃之上。近50a年平均气温呈明显上升趋势,每10a上升0.44℃,其中2006年气温最高,达15.8℃。西安气候逐渐变暖,与全球气候变化结果基本一致[5]。供暖期平均气温亦呈明显上升趋势,1968年最低,为1.9℃,2007年最高,达6.7℃,近50a供暖期平均每10a上升0.51℃,较年平均气温升幅大。

图1 西安市1961—2011年年与供暖期(11—3月)平均气温变化趋势

3 供暖期特征

3.1 供暖初日变化

西安平均供暖初日为11月23日,较11月15日晚8d。供暖初日最早出现在1981-11-08,较平均供暖日提前15d;供暖初日最晚为2010-12-15,较平均供暖日晚22d。从年代际变化(表1)来看,2000年前供暖初日比较早,其中, 20世纪90年代供暖初日最早,较平均供暖初日早2d;70年代供暖初日则与平均供暖初日基本相同(晚0.4d);2001—2010年供暖初日比较迟,较平均迟约5d。

表1 1961—2010年采暖期特征值的年代际变化

3.2 供暖终日变化

西安供暖终日平均日期为3月9日,较3月15日早6d。供暖终日最早出现在2002-02-07,较平均日期提前30d;最晚停暖日在1982-03-29,较平均晚20d。从年代际变化(表1)来看,20世纪90年代之前供暖终日较晚。其中, 80年代供暖结束最晚,平均推迟6.9d;70年代供暖终日结束相对较早,平均推迟1.1d;90年代供暖终日提前1.9d结束;2000年代结束最早,平均早9.4d结束。

3.3 供暖期长度

西安最长供暖季出现在1981-11-08—1982 -03-29,达141d,最短供暖季出现在2001-11 -29—2002-02-07,仅70d,平均供暖日数为107.0d。

从年代际变化(表1)来看,2000年前,供暖期较长,均高于50a均值。其中,20世纪80年代供暖期最长,平均115.7d;其次为60年代,111.5d;90年代供暖期相对较短,平均107.3d;2000年代供暖期最短,仅92.8d。

3.4 供暖期度日数

西安市供暖最大度日数与度日数变率均出现在1979年,分别为2116.2℃·d和22%,最小度日数与度日数变率均出现在2001年,分别为1098.4℃·d和-36.7%,近50a平均度日数为1734.4℃·d。

从年代际变化(表1)来看,20世纪90年前,供暖期度日数均高于50a平均值,度日数变率大于0。其中,60年代最高,平均1888.8℃·d,度日数变率也最大,为8.9%;其次为80年代,为1860.0℃·d;70年代相对较低,平均为1790.7℃·d。90年代下降较为明显,为1673.8℃·d,度日数变率为负;2000年代为近50a最低,为1459℃·d,度日数变率达-15.9%。

3.5 供暖强度变化

西安最大供暖强度出现在1976年,为18.8℃,最小供暖强度出现在1998年,为13℃,近50a平均供暖强度为16.2℃。

从年代际变化(表1)来看,20世纪80年代前,供暖强度高于50a均值。其中,60年代最高,平均16.9℃;70年代为16.7℃。80年代后则低于平均值,80年代为16.2℃,相对较高;90年代最低,为15.6℃;2000年代略有回升,为16.2℃。

总体来说,各指标的年代际变化并不一致,其中20世纪80年代后供暖强度低于平均值;90年代前供暖终日较晚,且供暖期度日数均高于50a平均值;2000年后,供暖初日开始较晚,且供暖期较短,低于50a平均值。这些指标的变化揭示了西安气候变暖的事实。

4 气候变化与能耗

4.1 气候变化与供暖关系

气候变暖与冬季供暖有着密切关系。从图2来看,年平均气温与供暖季度日数和供暖期有着显著线性关系,R2分别为0.5529和0.2896,其显著性水平均通过0.001显著性检验。当年平均气温升高1℃时,度日数1a减小206℃·d,供暖日减少9d。当然,11月—3月的平均气温与供暖季度日数和供暖期有着更为显著线性关系,其R2分别为0.7622和0.3176。

图2 西安采暖期与度日数与年平均气温的关系

4.2 气候变化与节能

气候变暖可使供暖能耗量降低,从而减少CO2、CH4、SO2等温室气体的排放。按照当前热力公司设计使用的热指标7.68kJ/(m2·h),即气温每相差1℃,单位面积供热量相差7.68 kJ/(m2·h)[7]。当平均气温升高1℃,减少供热量Q=7.68×供热面积×供热时间。供暖期度日数能较好地表征供暖期能耗的高低。据此分析,相对于1971—2000年的平均值,2001—2010年因气候变暖每年平均节能17.8%。

5 结论与讨论

(1)西安市20世纪90年代前气温相对较低,1994年之后气温相对较高,近50a平均气温每10a上升0.44℃,供暖季平均每10a上升0.51℃,总体趋势是气候逐渐变暖。

(2)供暖期与供暖强度的年代际变化并不一致,其中20世纪80年代后供暖强度低于平均值;90年代前供暖终日较晚,且供暖期度日数均高于50a平均值(1734.4℃·d);2000年后,供暖初日明显变晚,且供暖期较短,低于50a平均值(107d)。

(3)气候变暖与冬季供暖有着密切关系。当年平均温度升高1℃时,西安1年度日数减小206℃·d,供暖日减少9d。相对于1971—2000年的平均值,西安2001—2010年因气候变暖每年平均节能17.8%。

[1] GB50736—2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[2] 王保民,张德山,汤庆国,等.节能温度、供热气象指数及供热参数研究[J].气象,2005,31 (1):72-74.

[3] 李仓喜,白美兰,杨晶,等.气候变暖对呼和浩特地区供暖期能源消耗的影响 [J].气候变化研究进展,2010,6(1):29-33.

[4] 代玉田,王丽,陈晓燕,等.德州市冬季供暖气象条件分析[J].山东气象,2012,32(1):30 -33.

[5] 庞文保,罗慧,李建科,等.西安市冬季供暖气象条件分析和预报方法初探 [J].气象科技, 2005,33(6):505-508.

[6] 庞文保.西安市冬季冷暖的历史演变对供暖的影响[J].陕西气象,2005(3):27-28.

[7] 张淑琴,胡文东,张建,等.宁夏平原供暖期气候变化特征及其社会经济影响分析—以平罗县为例[J].干旱区资源与环境,2012,26(4): 105.

TU832

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吴素良,张文静,王琦.西安采暖期气温变化对供暖的影响[J].陕西气象,2014(1):18-21.

1006-4354(2014)01-0018-04

2013-11-07

吴素良(1963—),男,安徽萧县人,高工,从事气候应用与大气环境影响评价。