中国建筑气候分区和采暖气候条件变化研究

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2020.05.013

摘要/Abstract

摘要：

利用1951-1980年和1981-2010年两个气候期的月平均气温数据，对中国大陆地区建筑气候分区进行对比，讨论建筑气候分区的变化；并基于近气候期的建筑气候分区以逐日气温为基础，讨论了1951-2018年不同分区采暖气候条件变化特征。结果表明：与1951-1980年相比，1981-2010年严寒地区范围有所缩减，南界北移；寒冷区、夏热冬冷区、夏热冬暖区北进，温和区西扩，夏热冬暖区范围增大。中国大陆采暖度日数、采暖日数、采暖日均强度分布一致，东部随纬向增加，西部随海拔增加；采暖度日数严寒地区最大，寒冷地区其次，夏热冬暖地区最小；1951-2018年，中国大陆各建筑分区的采暖度日数都呈显著减少趋势，减少速率严寒地区最大，温和地区最小；夏热冬冷地区距平百分率的波动最大，严寒地区波动最小。1998-2012年，全国各建筑气候分区采暖度日数和采暖日均强度在此期间均表现为增加，其中夏热冬暖地区增加趋势通过了0.05显著性检验。

关键词: 中国, 建筑气候分区, 采暖

Abstract:

This paper compared the changes in climate zoning for buildings between 1951-1980 and 1981-2010 using monthly average temperature data and discussed the change characteristics of climatic conditions for heating from 1951 to 2018 using daily average temperature data.The results show that compared with the period from 1951 to 1980, the range of severe cold area decreases from 1981 to 2010, and the southern boundary moves northward.The cold area, the hot-summer and cold-winter area, the hot-summer and warm-winter area move northward.However, the mild area expands westward, and the range of hot-summer and warm-winter area becomes larger.From 1951 to 2018, the heating degree day in all building climate zones decreases significantly.The largest reduction rate is in the severe cold area and the smallest is in the mild area.The anomaly percentage of heating degree day has a big fluctuate in the hot-summer and cold-winter area, and has a small fluctuate in the severe cold area.During the period of 1998 to 2012, the heating degree day and the average daily heating intensity of all building climate zones increased, and the trend of hot-summer and warm-winter area passes the 0.05 significance test.

Key words: China, Climate zoning for buildings, Heating

中图分类号:

P462

刘玉莲,陈莉,康恒元,孙爽,周永吉,张恒翀. 中国建筑气候分区和采暖气候条件变化研究[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(5): 97-104.

Yu-lian LIU,Li CHEN,Heng-yuan KANG,Shuang SUN,Yong-ji ZHOU,Heng-chong ZHANG. A study on the variation of building climate zones and heating climate conditions in China[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2020, 36(5): 97-104.

图/表 10

表1

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参考文献 38

1	刘大龙, 刘加平, 侯立强, 等. 气象要素对建筑能耗的效用差异性[J]. 太阳能学报, 2017, 38 (7): 1794- 1800.
2	杨续超, 顾骏强, 陈葆德. 近49年中国夏季制冷度日数的变化[J]. 长江流域资源与环境, 2011, 20 (1): 53- 60.
3	Bhandari M , Shrestha S , New J . Evaluation of weather datasets for building energy simulation[J]. Energy and Buildings, 2012, 49, 109- 118. doi: 10.1016/j.enbuild.2012.01.033
4	Lazos D , Sproul A B , Kay M . Optimisation of energy management in commercial buildings with weather forecasting inputs:A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 39, 587- 603.
5	李继峰, 顾阿伦, 张成龙, 等. "十四五"中国分省经济发展、能源需求与碳排放展望——基于CMRCGE模型的分析[J]. 气候变化研究进展, 2019, 15 (6): 649- 659.
6	中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑节能气象参数标准JGJ/T346-2014[J]. 北京:中国建筑工业出版社, 2014.
7	Thom H C S . Seasonal degree day statistics for the United States[J]. Monthly Weather Review, 1952, 80 (9): 143- 147. doi: 10.1175/1520-0493(1952)080<0143:SDSFTU>2.0.CO;2
8	郝全成, 杜尧东. 1961-2011年珠三角城市群度日变化特征[J]. 生态环境学报, 2012, 21 (10): 1695- 1699.
9	IP CC . Climate change 2013:the physical science basis[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2013: 1535.
10	任国玉, 陈峪. 全球变暖与中国极端气候事件变化[J]. 科学, 2010, 62 (5): 30- 33.
11	丁抗抗, 张浩宇, 杨洪斌, 等. 1959-2018年沈阳地区冻土时空变化特征[J]. 气象与环境学报, 2019, 35 (6): 101- 108.
12	高星星, 桂海林, 陈艳, 等. 中国典型地区夏季气溶胶时空分布及其对云和降水的影响[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (1): 11- 20.
13	郑景云, 卞娟娟, 葛全胜, 等. 中国1951-1980年及1981-2010年的气候区划[J]. 地理研究, 2013, 32 (6): 987- 997.
14	卞娟娟, 郝志新, 郑景云, 等. 1951-2010年中国主要气候区划界线的移动[J]. 地理研究, 2013, 32 (7): 1179- 1187.
15	谢岱.气候变化对建筑气候区划的影响[D].重庆:重庆大学,2018.
16	国家技术监督局,中华人民共和国建设部.建筑气候区划标准(GB50178-93)[S].北京:中国计划出版社,1993.
17	陈峪, 黄朝迎. 气候变化对能源需求的影响[J]. 地理学报, 2000, 55 (S1): 11- 19.
18	陈莉, 方修睦, 方修琦, 等. 过去20年气候变暖对我国冬季供暖气候条件与能源需求的影响[J]. 自然资源学报, 2006, 21 (4): 590- 597.
19	张海东, 张昕璇, 孙照渤, 等. 中国近50a来度日变化的研究[J]. 大气科学学报, 2010, 33 (5): 593- 599.
20	任永建, 刘敏, 陈正洪, 等. 华中区域取暖、降温度日的年代际及空间变化特征[J]. 气候变化研究进展, 2010, 6 (6): 424- 428.
21	郭军, 熊明明, 李明财, 等. 气候变化对中国集中供暖气候指标的影响[J]. 地理科学, 2018, 38 (10): 1724- 1730.
22	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 (1): 29- 34.
23	曹洁, 邱粲, 刘烯彬, 等. 山东省采暖与降温度日数时空分布规律研究[J]. 气象, 2013, 39 (1): 94- 100.
24	刘玉莲, 任国玉. 基于度-时法的哈尔滨冬季采暖强度评价[J]. 自然资源学报, 2018, 33 (1): 139- 148.
25	李明财, 郭军, 史珺, 等. 利用采暖/制冷度日分析建筑能耗变化的适用性评估[J]. 气候变化研究进展, 2013, 9 (1): 43- 48.
26	杜勤勤, 张明军, 王圣杰, 等. 中国气温变化对全球变暖停滞的响应[J]. 地理学报, 2018, 73 (9): 1748- 1764.
27	陈莉, 方修琦, 李帅, 等. 中国与欧美寒冷地带采暖耗能的比较[J]. 自然资源学报, 2011, 26 (7): 1258- 1267.
28	中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑热工设计规范:GB50176-2016[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
29	Chen L , FANG X Q , LI S . Impacts of climate warming on heating energy consumption and southern boundaries of severe cold and cold regions in China[J]. Chinese Science Bulletin, 2007, 52 (20): 2854- 2858. doi: 10.1007/s11434-007-0386-7
30	黄嘉佑. 气象统计分析与预报方法[M]. 北京: 气象出版社, 1990.
31	魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. 北京: 气象出版社, 2007.
32	Jones P D , Hulme M . Calculating regional climatic time series for temperature and precipitation:Methods and illustrations[J]. International Journal of Climatology, 1996, 16 (4): 361- 377. doi: 10.1002/(SICI)1097-0088(199604)16:4<361::AID-JOC53>3.0.CO;2-F
33	施能, 黄先香, 杨扬. 1948-2000年全球陆地年降水量场趋势变化的时、空特征[J]. 大气科学, 2003, 27 (6): 971- 982.
34	黄荣辉, 蔡榕硕, 陈际龙, 等. 我国旱涝气候灾害的年代际变化及其与东亚气候系统变化的关系[J]. 大气科学, 2006, 30 (5): 730- 743.
35	Zhao P , Zhu Y N , Zhang R H . An Asian-Pacific teleconnection in summer tropospheric temperature and associated Asian climate variability[J]. Climate Dynamics, 2007, 29 (2/3): 293- 303.
36	刘玉莲, 吴洪宝, 李栋梁, 等. 哈尔滨气温增暖倾向和季节循环的年代际差异[J]. 冰川冻土, 2005, 27 (5): 660- 665.
37	梁珑腾, 马龙, 刘廷玺, 等. 1951-2014年中国北方地区气温突变与变暖停滞的时空变异性[J]. 中国环境科学, 2018, 38 (5): 1601- 1615.
38	赵宗慈, 罗勇, 黄建斌. 围绕全球变暖"停滞"的争论[J]. 气候变化研究进展, 2016, 12 (6): 571- 574.

分区号	分区名称	分区指标
1	严寒地区	最冷月平均温度≤-10 ℃
2	寒冷地区	最冷月平均温度0~-10 ℃
3	夏热冬冷地区	最冷月平均温度0—10 ℃，
		最热月平均温度25—30 ℃
4	夏热冬暖地区	最冷月平均温度＞10 ℃，
		最热月平均温度25—29 ℃
5	温和地区	最冷月平均温度0—13 ℃，
		最热月平均温度18—25 ℃

分区	HDD		HD		SHD
分区	趋势系数	变率/(℃·d /10 a)	趋势系数	变率/(℃·d /10 a)	趋势系数	变率/(℃·d /10 a)
严寒地区	-0.70^**	-105.9	-0.72^**	-3.3	-0.37^*	-0.2
寒冷地区	-0.83^**	-95.5	-0.79^**	-3.6	-0.64^**	-0.2
夏热冬冷地区	-0.70^**	-53.4	-0.71^**	-3.6	-0.39^*	-0.1
温和地区	-0.61^**	-45.3	-0.68^**	-3.6	-0.32^*	-0.1

分区	1951—1980年	1961—1990年	1971—2000年	1981—2010年	1989—2018年	1951—2018年
严寒地区	4.3	4.6	5.1	5.2	4.4	6.3
寒冷地区	4.0	4.1	4.9	5.6	4.3	6.7
夏热冬冷地区	5.6	6.1	7.5	9.4	7.5	9.5
温和地区	4.5	5.2	6.3	7.7	7.2	7.5

距平范围	1951— 1980年	1961— 1990年	1971— 2000年	1989— 2018年
< -10	0.2	0.2	0.0	1.4
-10~0	2.1	1.9	1.8	95.0
0—10	83.2	86.5	94.8	3.5
10—50	14.0	11.1	3.4	0.0
50—100	0.5	0.3	0.0	0.0
>100	0.0	0.0	0.0	0.2

[1]	孙玫玲, 李明财, 曹经福, 孙悦, 李骥. 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[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(5): 135-141.
[2]	徐红, 陈军庆, 何斗太, 程攀, 王文, 朱玲, 晁华, 顾正强. 1980—2015年沈阳地区采暖期霾天气气候特征[J]. 气象与环境学报, 2017, 33(2): 87-94.
[3]	李丽光, 王宏博, 赵梓淇, 赵先丽, 陈力强. 2010-2014年《气象与环境学报》期刊评价指标分析[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(5): 165-168.
[4]	胡轶鑫, 刘玉英, 张晨琛, 于秀晶, 韦小丽. 长白山地区采暖度日特征分析[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(4): 144-149.
[5]	史珺, 李明财, 曹经福, 郭军, 熊明明. 天津市典型办公建筑极端能耗气候响应特征分析[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(2): 72-78.
[6]	史珺,郭军,孙卫国. 1961—2010年气候变化对天津市采暖期和夏季空调期的影响[J]. 气象与环境学报, 2013, 29(2): 61-67.
[7]	高峰，姚国友，朱晓飞，涂钢，隋波. 吉林省冬季气温变化对采暖期的影响[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(4): 22-27.
[8]	周宇,史军,孙国武,董广涛. 1873—2009年上海气温日较差变化及其影响因素分析[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(1): 24-30.
[9]	张敏,边海,韩素芹,张华,崔振雷,朱彬. INTEX-B NO₂排放源在中国地区的应用与检验[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(1): 65-70.
[10]	茅海祥,王文. 1960—2010年中国南方地区夏季旱涝时空分布特征[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(1): 90-95.
[11]	王继志, 李多, 杨元琴, 王亚强. 中国北方地区冬季雨雪年度变化与大气气溶胶分布特征研究[J]. 气象与环境学报, 2011, 27(6): 66-71.
[12]	王文, 王劲廷. 1951—2009年中国地表湿润状况变化趋势研究[J]. 气象与环境学报, 2011, 27(5): 1-6.
[13]	虞海燕, 刘树华, 赵娜, 李栋, 于永涛. 1951—2009年中国不同区域气温和降水量变化特征[J]. 气象与环境学报, 2011, 27(4): 1-11.
[14]	刘彬贤,于玉斌,吕江津. 热带气旋“尤特”（2006）南海突然减弱的机理分析[J]. 气象与环境学报, 2010, 26(4): 28-34.
[15]	李菲,李辑,管兆勇. 我国东北夏季气温年代际变化特征及与太平洋海温异常关系的研究[J]. 气象与环境学报, 2010, 26(3): 19-26.