1、重庆市特征气候的舒适性分析重庆大学城市建设与环境工学院 张立文 李百战 丁勇 沈艳摘要：本文通过对重庆地区气象资料的收集和整理，分析了该地区风力、温度、湿度等基础数据，对重庆地区的风速和风 向进行了细致的统计并有了清晰的 认识。 结合人体热舒适区域图，对重庆市的温度、湿度特征进行了总结，为以后提出控制策略打下基础。 关键字 风速 风向 温度 湿度 1 前言重庆市位于中国西南部、长江上游。重庆辖区主要分布在长江沿线，以丘陵、低山为主，平均海拔为400米。重庆市区坐落在长江与嘉陵江交汇处，四面环山，江水回绕，湿度较大。按建筑热工设计分区，是用累年最冷月（即一月份）和最热月（即七月份）平均温度作为主
2、要指标，累年日平均温度5和25的天数作为辅助指标，将全国划分为五个区，即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区。夏热冬冷地区的主要分区指标是最冷月平均温度010，最热月平均温度2530，而重庆则属于典型的夏热冬冷地区。依托国家“十一五”重大科研项目中的“建筑室内热湿环境控制与改善关键技术研究”课题，笔者收集了重庆市的相关气象资料 1，进行了分析整理。2 风力资源2.1 风速分析笔者收集了重庆市一年的 1460 组风力数据，每一组数据包括风向和风速。风速（单位m/s）按大小分为 0、07 六个层次。风向的处理是将360 度圆等分为 16 份，即用来表示 16 个风向。例如：0.0 风向表示北风
3、，45.0 表示东北风，180.0 表示南风等，无风的情况不包括在内。经过笔者的统计：从风速大小来看，1460 个数据中，风速为 0 的数据有 318 个，0.0风向即北风的情况下，风速大小为 07 个数318 31825 50 2 0 0 77 0.025 44 3 1 0 73 22.5国家科技支撑计划重大项目课题（2006BAJ02A09、2006BAJ02A13-4）资助15 36 1 0 0 52 45.020 36 1 0 0 57 67.513 34 4 0 0 51 90.07 22 3 0 0 32 112.55 19 0 0 0 24 135.014 20 2 0 0 36
4、 157.511 27 3 1 0 42 180.012 24 0 1 0 37 202.522 46 0 0 0 68 225.021 21 0 0 0 42 247.532 21 1 0 0 54 270.044 57 3 0 0 104 292.573 118 8 0 0 199 315.053 135 6 0 0 194 337.5318 392 710 37 3 0 1460从上表中可以得出，重庆地区的全年室外风速较低。小于5 m/s的风速占到了全年的99.04% ,分速在0m/s1m/s的情况占了近四分之一，无风的情况也占了近四分之一。2.2 风向分析在风向方面，由表 1 的统计得
5、：在 1460 个数据中，无风情况下有 318 个数据，占据21.78的比重；0.0 风向北风的情况下，风速大小为 0721.78 21.780.0 5.27 1.71 3.42 0.14 0.00 0.0022.5 5.00 1.71 3.01 0.21 0.07 0.0045.0 3.56 1.03 2.47 0.07 0.00 0.0067.5 3.90 1.37 2.47 0.07 0.00 0.0090.0 3.49 0.89 2.33 0.27 0.00 0.00112.5 2.19 0.48 1.51 0.21 0.00 0.00135.0 1.64 0.34 1.30 0.00
6、 0.00 0.00157.5 2.47 0.96 1.37 0.14 0.00 0.00180.0 2.88 0.75 1.85 0.21 0.07 0.00202.5 2.53 0.82 1.64 0.00 0.07 0.00225.0 4.66 1.51 3.15 0.00 0.00 0.00247.5 2.88 1.44 1.44 0.00 0.00 0.00270.0 3.70 2.19 1.44 0.07 0.00 0.00292.5 7.12 3.01 3.90 0.21 0.00 0.00315.0 13.63 5.00 8.08 0.55 0.00 0.00337.5 13.
7、29 3.63 9.25 0.41 0.00 0.00100.00100.00 21.78 26.85 48.63 2.53 0.21 0.00从上表中的数据可得，在重庆地区有风情况下，从风向上来看，主导风向为西北风，占到了 37.74的份额，其次为东北风，占了近 13.83的比例，其余的风向分布较为均匀。无风的比例也很高，占到了 21.78 。综合表 1 风速分布表和表 2 风向比重分布表，得到了重庆全年风玫瑰图。示意如下：从上可得，重庆属于风能资源较贫乏地区，平均风速为 1.6m/s。但从相关的文献 2看：一些山口、河谷地区, 特别是盆地边沿的东北部山区风能资源较丰富。重庆市风能总储量22
8、50 万 kW, 可技术开发的风能在 1050 万 kW 左右。就全市风能资源的地区分布而言, 主要集中在巫溪、奉节、南川等地, 约占全市幅员面积的 7%。在能源消耗日益加大，能源日益紧张的今天，在重庆地区对于风资源的利用需要深入开发潜力。3 温湿度分析3.1 冬季温湿度分析（以一月份为例）采用候平均气温划分季节的原则 3（即候平均气温低于 10的时间段为冬季，高于22为夏季，界于冬、夏季之间的时段分别为春、秋季）可以得到重庆市冬季来临的时间一般在 12 月上中旬，东南部偏早在 11 月下旬，冬季长约 7590 天，东南部及海拔较高地区可达 100 天以上。重庆冬季偏暖，少霜雪，多云雾，日照少
9、，最冷月平均气温 48。作者根据收集到的气象资料 2，对重庆市的最冷月干球温度进行了整理，温度曲线如下所示：02468100.0 22.545.067.590.0112.5135.0157.5180.0202.5225.0247.5270.0292.5315.0337.5017 02468101214161月 1日 1月 3日 1月 5日 1月 7日 1月 9日 1月 11日 1月 13日 1月 15日 1月 17日 1月 19日 1月 21日 1月 23日 1月 25日 1月 27日 1月 29日 1月 31日() ( ) ( ) ( )图 2：最冷月的干球温度变化图从上图 2 得：重庆冬季
10、最冷月份一月的温度分布大致在 510之间，最冷月 1 月的月平均温度为 8.1，最冷月的日最高温度与日最低温度分别为 13.6和 3.4。在自然环境日益极端化的今天，随着人们对生活品质的要求越来越高，创造一个舒适的室内热湿环境，已成为暖通工作者的首要任务。用什么样的物理参数来判定舒适的热湿环境？什么样的范围为舒适？根据国内外已有的研究成果 4，将温度、湿度等参数计算后将其结果表现为图表中的一个区域，如图 2 中的蓝色区域。该区域表示人体热舒适区，若某一气象参数经过计算后，描点落在蓝色区域内，则处在该气象参数下的人体感觉舒适（90的人认为舒适） 。笔者将收集的重庆市的温度、湿度等基础数据，经计算
11、后描绘在如下图中。 Psycrometric Chart0500100015002000250030005 10 15 20 25 30 35CelsiusVapour pressure (Pa)comfort (10% dissatisfied)nat vent一 月 份20%80% 60%40%100%图 3：重庆一月份热舒适区分布图如图 3 所示，是暖通空调行业常用的焓-湿图，其中蓝色图框范围内表示人体舒适区（90的人认为舒适） ，红色表示自然通风区域。从该焓-湿图上看，一月份重庆的气候参数点都偏离人体热舒适区，温度主要分布在510之间，湿度在 60左右，呈现一种湿度大、温度低的状态。由
12、此可见，要改善重庆市冬季的舒适性，一月份首要目标是进行温度的控制，并同时控制相对湿度保持在舒适度区域内，然后结合适当的湿度调节，改变这种阴冷的气候状况，达到人体热舒适的要求。3.2 夏季温湿度分析（以七月份为例）5 月中旬开始，全市相继进入夏季，东南部最迟在 6 月初入夏，夏季是全年最长的季节，普遍有 120140 天，东南部稍短，也有 100 天左右。夏季炎热光照强，降水不匀多伏旱。重庆夏季以“火炉”著称，极端最高气温 3840，部分地区甚至高达 42、43。日最高气温大于 35的高温日数是炎热的标志之一，全市沿长江、嘉陵江和乌江两岸海拔较低地区的高温日数平均为 3040 天，反映出重庆炎热
13、不仅强度大，而且持续时间长 3。笔者根据重庆市夏季的气象数据，整理了夏季最热月的干球温度图，如下所示： 101520253035407月 1日 7月 3日 7月 5日 7月 7日 7月 9日 7月 11日 7月 13日 7月 15日 7月 17日 7月 19日 7月 21日 7月 23日 7月 25日 7月 27日 7月 29日 7月 31日() ( ) ( ) ( )图 4：最热月的干球温度分布图从图 4 可得：其最热月的日最高温度与日最低温度分别为 37.7和 28.2，日平均温度在 2432之间，经计算得重庆夏季最热月份七月的月平均温度为 28.1。 在这样的高温情况下，在热舒适区分布图
14、上会是怎样的一个情况？笔者将所收集的温湿度等数据，经计算后表示为下图中的黄点，如图 5 所示：Psycrometric Chart0500100015002000250030005 10 15 20 25 30 35CelsiusVapour pressure(Pa)comfort (10% dissatisfied)nat vent七 月20%80% 60%40%100%图 5：重庆七月份热舒适区分布图从图 5 重庆七月的该焓-湿图看，七月份重庆的气候参数点都远离人体热舒适区，温度主要分布在 2535之间，湿度主要集中在 80左右，处于高温高湿状态，人体感觉闷热。由此可见，要提高重庆市夏季的
15、舒适性，对于高温高湿的处理是关键。4 小结作者通过对重庆地区风、温度、湿度等气象数据的整理和分析，对重庆市的风力、温度、湿度等天然冷热资源有了初步地认识。重庆地区的主导风向为西北风，平均风速为1.6m/s，一年当中无风的时间占据了四分之一强，对于风资源的利用需要深入开发潜力。重庆地区冬季（以一月份为例）温度在58左右，湿度在60左右，给人以“阴冷”的感觉，根据这一气候特征，温度将是为使人体达到舒适状态首要的控制对象。夏季（以七月份为例）七月平均温度为28.1，湿度主要在80左右，高温高湿，影响建筑室内热湿环境舒适性的主要因素是相对湿度,其次是干球温度。从全年建筑室内热湿环境调控上看,对于湿度的
16、调节应该是重庆地区的重点。笔者将对该课题深入研究，为使人体达到热舒适状态，提出更为具体和可操作性的控制策略。参考文献：1中国气象局气象信息中心气象资料室. M.中国建筑热环境分析专用气象数据集. 北京：中国建筑工业出版社, 2005.2张丽娜、李蜀庆.重庆市可再生能源现状和发展J.云南环境科学.2006.（25）增刊.132133.3重庆市气候资源 http:/ Comfort,Robert E.Krieger Publishing Company,Malabar,FL,19825丁勇，李百战，罗庆，刘红.重庆市自然资源在改善室内热湿环境中的作用J.重庆大学学报（自然科学版） ，2007年9月.第30卷第9期.1271336 中华人民共和国国家标准. 采暖通风与空气调节设计规范 （GBJ50019-2003）.中国建筑工业出版社7 中华人民共和国国家标准.公共建筑节能设计标准（GBJ50189-2005）.中国建筑工业出版社，20058张永和.略论重庆气候特点及成因J.重庆师范大学学报（自然科学版） ，1987年年第一期.7682联系作者：张立文 ，女，1984 年 12 月生，重庆大学硕士研究生，通讯地址：重庆大学城市建设与环境工程学院 400045联系电话：02365122889 E-mail:
