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正在发生的全球变暖过程与人类的能源消费所排放的温室气体密切相关,而气候变暖也正在对人们的能源消费行为、能源消费结构和能源消费数量产生深刻的影响,而目前我国有关气候变化对住宅采暖降温耗能的影响研究还较为薄弱。
本研究利用气象及社会经济数据,分析了气候变暖对中国采暖、降温气候条件产生的影响,以及未来气候情景下采暖、降温气候条件的变化;同时提出了计算各省城镇住宅采暖降温耗能以及气候耗能的方法:并以目前严寒和寒冷地区采暖标准与欧美国家在采暖强度方面进行了对比。得到以下主要结果:
(1)近50年来中国采暖、降温气候条件的变化趋势。全国各地总采暖日数、强度普遍减少,且大部地区减少趋势通过0.01显著性检验,其中连续采暖日数、强度变化趋势普遍表现为显著性减少。全国各地降温日数、强度的变化趋势主要特征是增加,但一些地区呈现减少的趋势,减少的地区主要位于四川盆地东部、汉水流域、黄淮平原西部、云贵高原东北部。
(2)近20年来的气候变暖对中国采暖降温气候条件的影响。与参考时段(1951~1980年)相比,气候变暖时段(1986~2005年)集中采暖区南界在110°E以西变化不大,但110°E以东界线北移比较明显,北移幅度最大达2个纬距;1996~2005年(气候显著变暖时段)与参考时段相比,集中采暖区南界整体北移,110°E以东地区北移更加明显,最大北移幅度接近3个纬距。近20年来全国大部采暖强度呈现减少的特征,其中大部分地区减幅在10%以下,集中采暖区内的山西北部、河北北部、京津地区、河套、汉水流域、江淮地区以及新疆部分地区减幅在10%~20%之间。非集中采暖区减弱大值区位于云南西南部、海南以及两广和福建沿海,减幅超过20%。
(3)中国城镇住宅采暖降温耗能影响因素分析。在一定建筑设计标准下,直接影响各地住宅采暖(降温)耗能的因子主要有采暖强度(降温强度)、城镇人口数、人均住宅建筑面积以及取暖(空调)设备的拥有比例(采暖方式为集中采暖的严寒和寒冷地区不包括取暖器拥有比例)。总的来说,无论气候变暖或变冷,由于城镇人口、人均住宅建筑面积、取暖器(空调器)拥有比例的不断增加,使得各地采暖、降温耗能不可避免地在增加。在上述因子中,气候是目前为止唯一可以起到降低能耗作用的因子。对于严寒和寒冷地区(以吉林省为例),人均住宅建筑面积的显著增长,使得该因子对住宅采暖耗能增加的贡献率最大;非严寒和寒冷地区(以湖南省为例),对住宅采暖耗能增量贡献最大的是城市家庭取暖器拥有比例的变化。由于城镇家庭空调器拥有比例的快速增长,使得它对降温耗能增量的贡献率普遍最大(以北京为例)。
(4)未来气候情景下2070年的采暖降温气候条件的变化。根据近50年来采暖气候条件与年(冬季、夏季)平均气温的函数关系,采用全球模式A2、B2情景下2070年年平均气温,中国区域模式CO2加倍时2070年冬季、夏季、年平均气温,对2070年采暖降温气候条件进行了预估。结果显示,无论哪一种气候情景、哪一种模式,2070年集中采暖区南界与目前比较均偏北。CO2加倍时2070年中国各地采暖强度普遍减弱,降温强度普遍增加。
(5)中国严寒和寒冷地区生存采暖耗能与欧洲、北美国家的对比。无论采用中国、德国、美国哪一种采暖标准,同纬度的中国采暖强度远高于同纬度的欧美城市,有的典型城市要高于同纬度欧洲、美国典型城市一倍以上,也就是说由于冬季气候比欧美的城市更加寒冷,要达到相同的热舒适水平中国必然比其他国家增加更多的采暖消耗。即使中国采取目前较低水平的生存采暖标准,而欧洲、北美国家采取德国或美国较舒适的采暖标准,中国大多典型城市采暖能源需求及相应的碳排放强度也明显高出欧洲、北美典型城市。