气候变化条件下邢台室外空气计算参数对建筑能耗的影响

李武龙 孙东磊 赵玉兵

（邢台市气象局河北邢台054000）

气候变化条件下邢台室外空气计算参数对建筑能耗的影响

李武龙 孙东磊 赵玉兵

（邢台市气象局河北邢台054000）

利用邢台国家气象站1954年以来的气象数据，分析了气候变化条件下民用建筑设计气象参数的变化特征及其对建筑能耗的影响。结果表明：1954年以来，邢台市冬季供暖室外计算温度、空气调节室外计算温度明显升高，对降低供暖热负荷和取暖设备运行十分有利。夏季空气调节室外计算干球温度和逐时温度均呈升高趋势，升高幅度不大，对冷负荷影响较小。夏季通风室外计算温度和相对湿度呈减小趋势，但变化幅度都较小，影响有限。

邢台；气候条件；建筑能耗；计算参数

1 引言

随着经济的持续发展，能源供应压力与日俱增，气候变化也成为建筑节能设计需要充分考虑的重要因素。室外空气计算参数是建筑负荷计算的重要基础数据，对建筑能耗产生着极大影响[1]。现行《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）》（以下简称《暖通规范》）给出的设计计算参数是采用1971-2000年的历史气象数据计算的，没有充分考虑气候变化的影响，历史适用性较低[2-3]。本文通过研究民用建筑室外计算参数在气候变化条件下的变化特征及其对建筑能耗的影响，旨在研究建立更小尺度、能快速更新和更加精细化的建筑设计气象参数系统，为建筑节能设计工作提供科学参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气象数据来源于河北省气象信息中心，选取了干球温度和相对湿度两个相关气象要素，根据《暖通规范》，日数据采用四次定时观测数据；

1.2 计算方法

根据《暖通规范》，按平均或累年不保证日（时）数确定各室外空气计算参数。夏季空气调节室外计算逐时温度按下式确定：

式中：tsh——室外计算逐时温度（℃）；twp——夏季空气调节室外计算日平均温度（℃）；β——室外温度逐时变化系数；Δtr——夏季室外计算平均日较差（℃）。

式中：twg——夏季空气调节室外计算干球温度（℃）

室外计算参数的统计年份宜取30年，因此本文分别以1954-2015年每30年为一个气象数据统计时段来计算和表示相应的空气计算参数[4]。

2 结果与分析

2.1 冬季供暖室外计算温度对建筑能耗影响

冬季供暖室外计算温度升高，供暖燃料定额或空调供暖容量降低，建筑采暖热负荷也随之降低[5]。由表1可知，分别采用1954-1983年时段和1986-2015年时段，冬季供暖室外计算温度分别为-7.1℃和-4.3℃，温度值升高了2.8℃。根据《暖通规范》邢台地区冬季采暖室内设计计算温度取18℃，利用采暖热负荷计算公式计算得出，冬季供暖室外计算温度由-7.1℃升高到-4.3℃，采暖热负荷约降低11.2%。据邢台市热力公司统计，邢台市区集中供热面积约2200万平方米，根据《城市供热规划规范GBT51074-2015》邢台地区采暖热指标最小取值为35W/m2，至少节约能耗86240kW，带来的节能效益非常可观[6]。

同样，1954-1983年时段与采用1986-2015年时段相比，冬季空气调节室外计算温度升高了3.5℃，对于采用空调取暖的建筑来说，带来的问题就是原来的空调设计负荷偏大，设备装机容量偏大，如果在空调系统自动控制不到位的情况下，将会使取暖设备运行效率低下，造成能耗的浪费[7]。

表1 1954年以来邢台夏季通风室外空气计算参数的变化

2.2 夏季空调室外计算温度对建筑能耗影响

夏季空气调节室外计算干球温度主要用于确定新风负荷。干球温度的升高导致新风负荷增加，对节能是不利的。同时，原有供冷设备选型供冷量偏低，在室外温度升高的同时，增加了设备负荷，增加设备运行安全风险[8]。分析表1可知，分别采用1954-1983年时段和1986-2015年时段，夏季空气调节室外计算干球温度分别为34.7℃和34.9℃，温度值仅仅升高了0.2℃。对制冷设备选型和运行效果影响不大。

夏季空气调节室外计算日平均温度主要用于计算逐时室外温度。夏季空气调节室外计算逐时温度主要用于计算最大制冷负荷，进而确定设备选型[14]。分析表2可知，计算逐时温度不同时刻上升幅度存在差异，01:00-06:00上升幅度最大，但是该时段常常为制冷设备使用率最低时段；11:00-18:00是空调设备使用率高峰时段，但是上升幅度最小，每隔十年的上升幅度都不大于0.2℃。

表2 1954年来邢台夏季空气调节室外计算逐时温度变化趋势

2.3 夏季通风室外计算参数对建筑能耗影响

夏季自然通风计算温度可以确定通过通风可以消除多少室内余热，而湿度与人体的舒适度有直接关系，进而影响到通风行为以及通风节能效果[9]。采用1954-1983年时段和1986-2015年时段夏季通风室外计算温度分别为30.4℃和31.1℃，升高0.7℃，不利于消除室内余热，但升高幅度较小，增加能耗有限。1986-2015年时段与采用1954-1983年时段相比，夏季通风室外相对湿度降低4%，有利于通风节能效果。

2.4 现行最新的《暖通规范》是基于1971-2000年的历史气象数据计算相关气象参数指标的

分析表2可知，采用1986-2015年时段与1971-2000年时段，各个气象数据计算得出的相关值均存在一定差异，根据以上分析，将对建筑设备运行和能耗产生不利影响。

3 结论与讨论

（1）冬季供暖室外计算温度和空气调节室外计算温度升高幅度较大，对降低供暖热负荷和取暖设备运行十分有利，在保持室内舒适度不变的情况下，节能效益可观；夏季空气调节室外计算干球温度和逐时温度由小幅度上升，不利于降低制冷负荷，但是影响较小；夏季通风室外计算温度上升幅度不大，对阻碍消除室内余热，增加能耗影响较小。夏季通风室外相对湿度降低，有利于通风节能效果。

（2）现用的气象参数指标已经不能很好的代表当前气候的状况，对建筑设备运行和节能产生不利影响，应尝试建立城市尺度、能快速更新和更加精细化的建筑设计气象参数系统，提高适应和应对气候变化的能力。

[1]刘魁星,刘书贤,麻凤海.气候变化影响空调室外计算参数选取的分析[J].建筑节能,2014,10（1）:1～5.

[2]中国建筑科学研究院.民用建筑采暖通风与空气调节设计规范（GB50736～2012）[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3]付祥钊,陈敏.关于民用建筑通风室内外计算参数的思考[J].暖通空调,2011,41（5）:26～31.

[4]王敏,徐伟,王国复,等.对冬季通风室外计算参数统计方法的讨论[J].建筑科学,2009,25（10）:18～20.

[5]李明财,郭军,田喆等.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）:407～411.

[6]文远高,连之伟.气候变暖对建筑能耗的影响[J].建筑热能通风空调,2003,（3）:38～39.

[7]朱宝文,侯俊岭,哈承智等.气候变暖对刚察县采暖气象指标的影响及节能潜力分析[J].气象科技,2011,39 （6）:736～740

[8]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市供热规划规范GBT51074-2015[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[9]赵康,刘晓华,张涛,等.关于夏季空气调节室外空气计算参数的讨论[J].暖通空调,2011,41（1）:9～13.

李武龙，男（1983-），助理工程师，主要从事专业气象服务方面研究。

邢台市科技支撑计划项目（2016ZZ021），邢台建筑节能设计气象参数服务系统设计与开发。