【摘要】：近年來,我國樓宇經(jīng)濟迅速發(fā)展,每年新增建筑面積18-20億平方米,而且每年建設(shè)部有近億平方米的既有建筑節(jié)能改造任務(wù)。如何使新建建筑建設(shè)和既有建筑的改造更加節(jié)能,尤其是采暖空調(diào)系統(tǒng)能夠充分利用有利的氣候條件,避免能源浪費,同時提高建筑環(huán)境的舒適度,其中非常重要的一點就是要準(zhǔn)確把握我國不同建筑氣候區(qū)的氣候變化特征,充分考慮氣候變化開展建筑節(jié)能,為政府決策和建筑設(shè)計部門節(jié)能設(shè)計提供依據(jù)。本文選取全國五種建筑氣候區(qū)(嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、溫和地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū))的典型城市(哈爾濱、天津、上海、昆明和廣州)辦公建筑作為主要研究對象,根據(jù)國家氣象信息中心1961—2010年每年的8760個(365d×24h/d)氣象要素(干球溫度、相對濕度、太陽輻射、風(fēng)速、風(fēng)向)的逐小時數(shù)據(jù)和與能耗相關(guān)的建筑參數(shù)(包括圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、建筑物的室內(nèi)設(shè)計溫度、濕度和空氣交換率、室內(nèi)荷載強度、窗墻比等)這兩類初始數(shù)據(jù),利用TRNSYS(Transient System Simulation Program)軟件完成能耗的模擬。利用MIROC5模式的逐月輸出結(jié)果(要素包括溫度、相對濕度和輻射,通過溫度和相對濕度計算得到濕球溫度)得到未來(2011年-2050年)和(2011年-2100年)氣候預(yù)估數(shù)據(jù),并結(jié)合主成分分析等統(tǒng)計方法,將影響能耗的逐月干球溫度、濕球溫度和太陽總輻射數(shù)據(jù)進行整合,研究了氣候變化對建筑采暖和制冷能耗以及室外氣象參數(shù)的影響,預(yù)估了未來氣候條件下建筑采暖和空調(diào)能耗。本文主要研究結(jié)果如下:(1)嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)各城市建筑供熱負(fù)荷均主要受干球溫度的影響,在氣候變暖的背景下,各氣候區(qū)建筑供熱負(fù)荷均呈顯著下降趨勢;各氣候區(qū)建筑制冷負(fù)荷對氣候/氣候變化的響應(yīng)模式明顯不同,從北方嚴(yán)寒地區(qū)到南方夏熱冬暖地區(qū),影響制冷負(fù)荷的主要要素從干球溫度變?yōu)闈袂驕囟�。氣候變暖的背景�?受干球溫度影響的哈爾濱制冷年負(fù)荷呈升高趨勢,天津和上海(受濕球溫度影響)制冷年負(fù)荷沒有顯著變化趨勢,而廣州(受濕球溫度影響)年制冷負(fù)荷呈弱的顯著下降趨勢。(2)受氣候變暖影響,建筑節(jié)能設(shè)計氣象參數(shù)發(fā)生了明顯的改變,不同建筑氣候區(qū)有明顯差異,且冬季影響明顯大于夏季。通過計算設(shè)計負(fù)荷,發(fā)現(xiàn)僅考慮氣候變暖的影響,總體上冬季能耗的降低大于夏季能耗的升高,對建筑節(jié)能有利。夏季空調(diào)室外計算溫度的升高不僅增加夏季空調(diào)能耗,也使空調(diào)運行風(fēng)險加大,在極端高溫天氣應(yīng)當(dāng)注意空調(diào)系統(tǒng)的安全運行。(3)夏季空調(diào)期日平均溫度和室外逐時溫度近20年來在不同城市均表現(xiàn)出上升趨勢,但不同城市一日內(nèi)差異最大值出現(xiàn)時段明顯不同。哈爾濱和天津最大值出現(xiàn)在凌晨,此時溫度升高對日最大負(fù)荷影響不大。廣州和上海在午后時段,溫度均有升高,由于該時段空調(diào)運行負(fù)荷最大,也是一日中的高溫時段,所以溫度的變化將對空調(diào)最大負(fù)荷產(chǎn)生顯著影響,使負(fù)荷理論值小于實際值,不但影響下午空調(diào)運行的效果,也對空調(diào)運行安全產(chǎn)生一定的影響。(4)在冬季,各城市通風(fēng)室外計算溫度上升明顯,從而使通風(fēng)負(fù)荷下降;而在夏季,其通風(fēng)室外計算溫度升高,將增加通風(fēng)負(fù)荷。但總體來看,冬季升溫幅度要大于夏季,全年通風(fēng)負(fù)荷降低,對通風(fēng)節(jié)能是有利的。(5)應(yīng)用主成分分析法,并結(jié)合過去50年(1961-2010年)TRNSYS模擬結(jié)果以及未來90年(2011-2100年)兩種排放情景下氣候預(yù)估數(shù)據(jù),共計140年逐月的干球溫度、濕球溫度和太陽輻射數(shù)據(jù),推算出不同氣候區(qū)典型城市辦公建筑制冷和采暖能耗。受未來氣候變化影響,不同氣候區(qū)代表城市熱負(fù)荷均呈現(xiàn)下降的趨勢,而冷負(fù)荷則呈現(xiàn)上升的趨勢。但不同氣候區(qū)變化幅度明顯不同,應(yīng)該在新建建筑節(jié)能設(shè)計和既有建筑節(jié)能改造中充分考慮未來氣候情景下能耗特征,做好氣候變化應(yīng)對和適應(yīng)。(6)在氣候變暖的背景下,2011-2050年和1961-2010年相比,在低排放情景和中等排放情景下,哈爾濱平均總能耗降幅分別為1.93%和1.85%,2011-2100年平均總能耗降幅分別為2.16%和2.72%。而天津和上�？偰芎脑黾�,天津2011-2050年平均總能耗相比1961-2010年兩種排放情景下增幅分別為1.32%和2.07%,2011-2100年平均總能耗相比1961-2010年兩種排放情景下增幅分別為2.78%和2.56%;上海2011-2050年平均總能耗增幅分別為1.76%和0.91%,2011-2100年平均總能耗增幅分別為4.30%和4.24%。廣州總能耗即為夏季制冷能耗,因此2011-2050年平均總能耗增幅分別為4.31%和1.97%,2011-2100年平均總能耗增幅分別為8.76%和6.90%。
【圖文】：

不同氣候區(qū)及代表城市
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P467;TU111.195

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本文編號：2605033