如果你認為城市建筑節(jié)能只是建筑學(xué)家和建材科學(xué)家的“活兒”，那可就大錯特錯了。如今，我國的氣象專家們也在為此出謀劃策。
一項“氣候變化對城市建筑能耗的影響及對策”的研究項目已在天津市氣象局展開，那里的氣象專家們試圖建立氣候變化對建筑能耗影響評估模型的方法，分析氣候變化對建筑節(jié)能用氣象參數(shù)和建筑能耗的影響，從建筑設(shè)計和運行兩個方面為節(jié)能減排獻計獻策。
建筑能耗“因氣象而動”
建筑能耗與氣象關(guān)系密切，一棟建筑從設(shè)計到使用是否節(jié)能，氣象都起著關(guān)鍵性作用，室外氣象參數(shù)直接決定著冬季供暖、夏季制冷能源消耗量。我國現(xiàn)行的建筑節(jié)能設(shè)計標準都是基于1970—2000年作為統(tǒng)計期的歷史氣象數(shù)據(jù)計算制訂的，這些氣象數(shù)據(jù)已不能代表當(dāng)前氣候的狀況及未來氣候發(fā)展趨勢。
“在氣候變化的大背景下，建筑節(jié)能用氣象參數(shù)發(fā)生了明顯變化，同時城市‘熱島效應(yīng)’加劇了這些氣象參數(shù)的變化。”該項目負責(zé)人、天津市氣候中心副主任郭軍對《中國科學(xué)報》記者說。
郭軍舉例說：“隨著冬季平均氣溫的逐步升高，如果室外溫度上升1.0℃，能源消耗需求就會相應(yīng)減少約2.9%，但是按照目前的采暖期供暖標準，并沒有考慮氣候變暖的因素，顯然會令能源產(chǎn)生浪費。”
與此同時，氣候變化也使夏季制冷期的能耗需求上升，且氣象參數(shù)還會隨著氣候變化而繼續(xù)改變，這對空調(diào)系統(tǒng)選型和運行安全也會產(chǎn)生一定影響，影響建筑節(jié)能整體效能。
定量評估科學(xué)實用
“我們通過定量評估氣候變化和熱島對氣象參數(shù)及能耗影響，計算設(shè)計負荷，得出如果建筑在設(shè)計、運行時考慮氣候變化因素采暖，具有采暖總能耗3%~5%的氣象節(jié)能潛力。”天津氣候中心副主任李明財對《中國科學(xué)報》記者說。
研究方法上，通過與天津大學(xué)等高校和科研機構(gòu)合作，項目組先是用軟件進行模擬，再用理論算法推演，算完之后開展理論應(yīng)用。他們從北到南選取了哈爾濱、天津、上海、廣州、昆明5個代表城市做氣候區(qū)，將研究對象細分為居住建筑和公共建筑，居住建筑又選擇了第一步節(jié)能、第二步節(jié)能和第三步節(jié)能建筑，公共建筑選取了商場、辦公樓和場館類建筑等，利用國際通用的trnsys（瞬時能耗模擬軟件）模擬了各種建筑物逐小時采暖和制冷能耗。
“在能耗模擬軟件中輸入針對某棟大樓的建筑參數(shù)、傳熱系數(shù)等一系列固定參數(shù)，然后輸入室外氣象參數(shù)，通過軟件的運行模擬，輸出的就是理論能耗。”
李明財表示，軟件模擬的是假定的建筑，存在一定的誤差，還需用實測的數(shù)據(jù)進行校正。通過對各類建筑溫濕度、供回水溫度、流量等的實際監(jiān)測，得出符合實際能耗情況的結(jié)論。
“該方法不但考慮了多種氣象要素對城市建筑的影響，而且考慮了圍護結(jié)構(gòu)、通風(fēng)性能、朝向等建筑參數(shù)影響。”李明財進一步解釋，該研究與以往研究相比，不但比僅基于氣溫計算而得的數(shù)據(jù)更加準確，而且不考慮經(jīng)濟和人為因素的影響，更為客觀地反映了氣候變化的影響，研究成果更具有實用性和可操作性。
建筑節(jié)能對策得當(dāng)
據(jù)統(tǒng)計，我國每年新增建筑面積達到18億至20億平方米，建筑能耗占社會終端能源總消耗的比例約為30%。隨著城市化水平的提高，建筑能耗占比將進一步增加，而城市“熱島效應(yīng)”愈加明顯，城區(qū)與郊區(qū)、遠郊及農(nóng)村氣候差異的加大，則進一步增加了節(jié)能氣象研究與技術(shù)應(yīng)用的潛力。
“在完成了氣候變化對城市建筑能耗影響分析的前提下，我們對建筑節(jié)能手段給出了相應(yīng)對策。”李明財認為，一是在建筑節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)前及未來氣候條件設(shè)定相應(yīng)的氣象參數(shù)；二是應(yīng)改造提升建筑物的圍護結(jié)構(gòu)，注意提升在窗戶、幕墻等建造過程中圍護結(jié)構(gòu)的整體保溫性能，以達到降低建筑能耗對氣候變化敏感性的目的；三是應(yīng)重視自然通風(fēng)，并將其視為最為有效的建筑節(jié)能技術(shù)之一，在今后的設(shè)計過程中充分考慮自然通風(fēng)的因素，從而避免不必要的投資浪費。
“氣候變化已是不爭的事實，我們要利用現(xiàn)有的技術(shù)手段，不斷提升應(yīng)對氣候變化的能力，為城市建筑節(jié)能、實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展提供有價值的參考信息。”郭軍說。（來源：中國科學(xué)報）
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