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气象科技融入建筑节能 绿色力量助力低碳发展——主頁&乐动体育网页版探索气候变化与建筑节能科技创新发展服务之路
发布时间: 2021-12-20

习近平总书记指出,我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,加快形成绿色发展方式和生活方式。发展“绿色建筑”是降低建筑能耗的重要举措,也无疑对推动绿色发展具有重要意义。近年来,天津市委市政府大力实施“建筑绿色化”,市气象局紧紧围绕绿色低碳发展需求,积极探索气候变化与建筑节能科学领域,持续研发建筑节能气象服务新技术,走出一条“低碳绿色发展”的科研服务新道路。

融入节能建筑设计  助力实现低碳发展

“影响建筑能耗的一半因素与室外气象条件有关,特别是气候变化已导致建筑设计用气象参数以及建筑运行能耗都发生了明显变化。”天津市气候中心副主任、正研级高级工程师郭军说。

主頁&乐动体育网页版以提高适应气候变化服务能力为出发点,面向绿色低碳建筑发展需求,确立了“气象支撑建筑设计及运行节能”的科研方向,着力开展建筑节能气象服务关键技术研究及应用,先后与天津大学、复旦大学、中国建筑科学研究院、西安建筑科技大学等多个高校联合开展“气候变化对城市建筑能耗的影响及节能对策”研究,模拟计算出近50年来气候变化对天津市不同节能水平建筑空调采暖能耗的影响,并据此从建筑节能气象参数更新、建筑节能技术利用等方面提出对策建议。

随后,主頁&乐动体育网页版牵头通过气候变化对我国建筑节能设计气象参数和设计标准的影响研究,定量评估了气候变化对建筑采暖、空调设计负荷的影响,并在此基础上对不同建筑物采暖空调系统容量设计、降低采暖空调系统运行安全风险等给出对策建议。这一研究成果,为部分既有建筑通过改造暖通空调设备容量,实现节能降耗提供了重要参考。天津市气象科学研究所副所长、正研级高级工程师李明财说:  “我们研究出一套适应不同气候区的典型气象年生成方法,并结合天津近30年气候变化特征,重新计算出适用于天津地区建筑节能设计的逐小时典型气象年参数,每个要素8760个数据,为天津发展低碳环保的建筑群落提供了气象支撑。”

在这些成果的支撑下,时任天津市政协委员权循刚连续两次向政协会议提交了关于“加强我市建筑设计气象节能”方面的提案,获得市政府高度关注。市气象局与市城市规划部门联合发力,在全国首发地方标准《民用建筑节能设计气象参数与算法》,目前已广泛应用于建筑节能设计和节能评估工作中。此外,新修订的民用建筑节能设计气象参数被天津市纳入“京津冀一体化五步节能”地方标准,进而编制符合“五步”节能需求的《天津市居住建筑节能设计标准》,加快天津绿色建筑、低碳建筑行业发展。

融入暖通运行调控  助力降低能源消耗

天津市作为国家节能减排财政政策综合示范城市,在对既有建筑把好节能关、加强建筑用能管理等方面不断摸索,以此助推城市绿色发展。市气象局在建筑节能气象服务技术探究上,也同样围绕“既有建筑最大限度降低能耗”加强科研攻关。“我们将‘建筑节能’气象服务定位为两个方面,一方面为建设部门在建筑设计初期实现绿色节能提供气象依据,另一方面则是为既有建筑实现节能降耗提供气象支撑。”李明财说。

为此,市气象局通过“气候变化对天津城市尺度建筑能耗的影响评估”研究,将气候变化对建筑能耗的影响评估从某一类单体建筑扩大至城市尺度,模拟出天津市办公、商场、场馆、居住建筑共四种建筑类型的采暖及制冷用能情况,实现了天气对不同建筑的燃气、电、煤等用能影响的量化计算。李明财介绍说:“准确了解气候变化和极端天气对建筑本身能源消耗的影响情况,对采取科学手段降低能源消耗具有重要作用。”为此,市气象局建成一套建筑供暖负荷预测模型,用于能源站供暖系统运行调度辅助参考,并为天津在全国率先尝试开展“前馈式”智能化供暖调控服务打下了基础。

天津市气象服务中心副主任、正研级高级工程师孙玫玲说:“‘前馈式’智能化供暖调控技术是对建筑节能气象服务技术的一个延伸,这种调控方式打破了仅考虑室外气温一种气象参数的限制,综合考虑建筑物本身的结构、保暖性能以及楼内供热管网的供热传输能力等因素,再结合风力、风向、湿度等其他气象因素,保障居民室内恒温实现智能化动态调控。”

目前,主頁&乐动体育网页版依托基于综合气象要素影响的供热动态调控技术研究出一套“按需供热”的动态前馈调控方法,搭建了一组集中供热调控平台,即充分考虑不同类型建筑物对气象因素的响应程度及时间,提供动态需热量预测,并结合供热管网的滞后性差异,为供热部门提供个性化调控策略,最终实现在保证室内舒适度的前提下最大限度节能降耗。目前,市气象局利用该项技术为四个小区开展供热示范服务,采取前馈时智能调控供热的居民家中室内恒温效果明显稳定于普通供热用户,同时节能率达到5%以上。

科研技术不断推广 成效显著硕果累累

围绕建筑节能气象服务技术研究,主頁&乐动体育网页版先后组建了“气候变化与建筑节能”和“气候变化与弹性城市”两支科技创新团队,共发表相关论文近40篇,其中SCI核心期刊18篇,出版专著1部,主持国家自然基金3项,获天津科技进步三等奖,先后培养了全国优秀青年气象科技工作者、全国气象工作先进个人、天津市‘131’人才第一层次、天津市优秀科技工作者等一批批优秀的气象科技工作者。

主頁&乐动体育网页版在建筑节能气象服务方面的科研成果成为一些城市加快研制本地化建筑节能设计气象标准的“助推器”,并已辐射至北京、沈阳、青海、西藏、上海、广州等地。其中,主頁&乐动体育网页版与华北、东北区域气候中心合作,利用标准中的气象参数算法,为当地建筑能耗开展了评估工作;与中国建筑科学院合作,研制了西藏5个台站的典型气象年数据,助力太阳能集中供暖;与青海建筑职业技术学院合作,完成了最新30年青海6个新型城镇化试点城市的建筑节能设计气象参数,为青海省适应气候变化城市建设提供了重要支撑;目前正在与广州气象部门合作,将完成大湾区各城市建筑节能设计参数的计算与应用,向全国打开绿色建筑气象服务新局面。(张妍 曹经福)

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