气象条件对济南冬季取暖和降温耗能的影响及优化

摘 要：本文主要结合山东省济南市冬季取暖实际情况，重点分析温度变化对于取暖的影响，研究能源消费与温度之间的关系，达到科学取暖，降低能源消耗、保护环境目的。

关键词：济南；气象条件；冬季取暖；降温耗能

中图分类号：P467 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533195

我国是能源消费大国，当前我国北方城市锅炉集中，供暖面积逐年增加，但供暖管理落后，高耗能不但造成资源浪费，还加剧了城市大气污染。济南位于山东省中西部，冬季寒冷，固定取暖期为11月15日—次年3月15日。本文主要结合济南1952—2010年的气温觀测数据资料，从气象条件方面对取暖节能的可行性进行分析，为科学取暖提供重要指导依据。

1 研究资料与方法

通过计算1952—2010年济南市取暖指标，结合《取暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003），民用以及工业建筑选取的室外临界温度是5℃，本文取暖选取的室外温度为5℃。在对取暖期的初日与终日进行确定的时候，使用≥5d的滑动平均法。度日法可以表征取暖强度，反映取暖期能源消耗高低，分成取暖度日和降温度日。本文使用入冬与入夏的阈值温度，将 10℃当成取暖度日的基础温度，将22℃当成降温度日基础温度。年取暖度日总值是1a内，某日日平均温度<10℃的温度数据与1d相乘的乘积累加值；而年降温度日总值是1a内，某日日平均温度>22℃的度数与1d进行相乘的乘积累加值。将仿效CCSM3模式的全球A1B情景当成模拟区域气候模式RegCM3对济南2010—2039年的气温进行模拟，订正近年气温差值系统性误差，获取气温预估数据。

2 结果与分析

2.1 取暖期平均温度变化趋势

近59a济南取暖期平均气温整体呈上升变化趋势（图1），气候倾向率为0.25℃/10a，气候趋势相关系数0.374，达到0.05显著性检验水平。20世纪50年代起20世纪末处于波动上升趋势，20世纪70年代初和20世纪80年代初为2个低值期，1997年至21世纪初趋于波动下降，2005年为-0.4℃，为历史第2低值。这与济南冬季气温阶段性变化表现一致。取暖期年平均气温1.7℃；最低值出现在1969年，为-0.6℃，最高值4.3℃（1999年）。

图1 济南取暖期平均气温变化趋势

2.2 取暖期初终日年际变化

近59a济南取暖期初日略呈延迟趋势（图2），最早出现于1981年11月6日，最晚2010年12月12日，相差36d，年平均为11月13日。取暖期终日呈提前趋势，平均每10a提前1.32d，通过0.10显著性水平检验。取暖期终日最早出现于1961年2月20日，最晚1991年4月2日，相差42d，年平均为3月15 日。

图2 济南取暖期初终日年际变化

2.3 取暖指标年代际变化

济南取暖指标年代际变化分析可知，1952—1960年平均取暖期初日11月19日，20世纪60—80年代延迟7～8d，20世纪90年代为11月30日，延迟11d，2001—2010年最晚为12月2日，较1952—1960年推迟13d。

2.4 取暖与降温度日的年际变化

1952—2010年济南取暖度日呈减少趋势，其中1952—1980年取暖度日整体变化趋势不明显，1981—2010年取暖度日以>50℃·d/10a的趋势显著减少。近59a济南取暖度日中，21世纪初取暖度日较20世纪60年代减少23%。济南降温度日59a呈现增加趋势，降温度日以10℃·d /10a的趋势增加，21世纪初较20世纪60年代降温度日增加6%。1952—2010年，济南取暖以及降温总度日以高于45℃·d/10a的线性趋势弱显著减少。21世纪初取暖及降温总度日与20世纪60年代相比较，下降11%。

2.5 取暖和降温度日未来年际变化

通过分析2010—2039年济南取暖度日年际变化可知，气候模式预估的取暖度日呈逐渐减少的变化趋势，气候倾向率为-48.2℃·d/10a，未来近30a气候模式预估的济南降温度日主要呈逐渐增加趋势，气候倾向率为61.4℃·d/10a，济南取暖与降温总度日在未来近30a变化趋势不明显。取暖及降温度日未来年际变化幅度接近，未来温度变化对于济南居住的建筑耗能正负影响将会互相消除。

3 研究结果与优化建议讨论

1952—2010年济南采暖期平均气温呈上升趋势，采暖期初日呈推后趋势，终日显著提前，采暖期天数、采暖期度日数趋于显著减小。1952—2010年济南取暖度日趋于略逐渐减少，济南取暖同降温度日年际变化与同期气温变化密切相关。

2010—2039年气候模式预估的济南取暖度日将以48.2℃·d/10a的趋势显著减少，降温度日将以61.4℃·d /10a趋势显著增加；取暖和降温度日变化幅度接近，未来气温变化对于济南居住建筑耗能正负影响基本相抵消。

优化建议：依据多年平均温度逐渐升高的具体状况，对取暖期的初、终日时间进行合理安排；要对供暖能力及运行规范进行调整，实现城镇集中供热，提升供暖的效率，尽量减少能耗，降低废气的排放量，改善大气环境。

参考文献

[1]李喜仓，白美兰，杨晶，等.气候变暖对呼和浩特地区采暖期能源消耗的影响[J].气候变化研究进展，2010，6（01）.

[2]黄凤茹.锡林浩特市冬季采暖期气温变化特征与节能效应分析[J].内蒙古科技与经济，2010（22）.

作者简介：李娟（1975-），女，山东省济南市人，本科，从事气象服务与应用气象工作。