合肥空气湿度变化规律研究

吴 军，程海峰，占霞飞

（环境与能源工程学院，安徽建筑大学，安徽合肥，230022）

合肥空气湿度变化规律研究

吴 军，程海峰，占霞飞

（环境与能源工程学院，安徽建筑大学，安徽合肥，230022）

本文以合肥地区2003～2012年的气象参数为基础，分析了每年该地区绝对湿度与相对湿度具体数值。发现：（1）二者均呈现较大的不均匀弹性变化，不同年份湿度变化有较强的随机性，极端值出现频率较高，高湿度天气出现的概率比较大。（2）同时就人体热舒适的温、湿度范围内的天数进行具体统计，得出在某种情况下仅需要调整温度或湿度即可满足人体热舒适需求，为今后节能研究提供理论支撑。

气象参数；绝对湿度；相对湿度；热舒适；节能研究

0　引　言

我国的空调能耗和采暖能耗约占全部能源的总能耗的30%［1］，这个百分比仍然具有上升的空间。随着人们生活水平的提高，人们对室内热湿环境的要求也越来越高。尽管水蒸气在空气的组分中所占比例极少，但水的气化潜热很大，湿负荷约占空调总负荷的20%～40%［2］.过高或者过低的湿度不仅影响室内空气品质，同时对人体热舒适感起到重要的作用［3］。Orhan［4］用温度单位法来统计加热、通风和空调行业的加热和冷却需要的显热负荷和潜热负荷。当今的空调不仅仅只是需要满足温度，同时对湿度控制要求也在逐渐提高［5］。本文就合肥地区2003～2012年气象参数的温湿度具体数值进行计算，统计绝对含湿量与相对湿度具体数值，研究其变化特征。这对今后夏热冬冷地区如何降低空调湿负荷的研究起到基础性的作用，同时对人体热舒适研究有着指导性的作用。

1　标准年气象参数的选取

本文采用了文献［6］中提出的平均月的概念,标准年即由所选出的平均月组成, 具体方法如下：

（1）选取最近10年的气象资料为基础,本文以合肥地区2003～2012年气象资料为基础。

（2）将逐年气象资料各年各月的气象要素—水平面总日射辐照量、气温、绝对湿度的月平均值按照式（1）计算。

式中：

WK,Y,M为近10年间总日射辐照量、气温和绝对湿度的历年平均值；

K为气象要素（K=1为日射； K=2为气温；K=3为绝对湿度） ； Y,M为依次为年份、月份。

（4） 计算各气象要素的距平值DWK,Y,M（各气象要素历年的月平均值减去相应的10年平均值）,即

（5）计算数值指标值DMY,M，即DMY,M=DW1,Y,M+DW2,Y,M+0.5628DW3,Y,M，其中K1为系数。

（6）以历年DMY,M绝对值中最小的月份作为平均月, 再由平均月组成标准年。

2　合肥地区湿度的统计

（1）湿度包括绝对湿度和相对湿度。绝对湿度主要反映的每立方米空气中水蒸气的含量的情况，一天之内数值比较稳定；相对湿度则是反映空气接近饱和情况和吸湿的能力，其一天之内数值变化较大。本文从这两个方面统计了从2003～2012年合肥地区每个季节的平均绝对湿度和相对湿度数值变化规律。

表1　2003～2012年平均绝对湿度统计（kg/m³）

从表1可以分析得出，春季的平均绝对湿度情况基本维持10 g/m³左右，在2007与2011年分别出现最大值与最小值，同比较2007年下降25.7%。夏季的平均绝对湿度基本维持在20 g/m³左右，在2005与2007年分别出现最小值与最大值，同比变化15.7%。秋季平均绝对湿度基本维持在12 g/m³左右，在2004与2007年分别出现最小值与最大值，同比变化13.5%。冬季平均绝对湿度下降趋势明显，在2007与2011年分别出现最值，同比较2007年下降76%。

图1表明，一年四季平均绝对湿度呈现不均匀的弹性变化。春、夏季平均绝对湿度：2003～2005年逐渐下降，2005～2007年有小幅度的回升，2007～2012年呈现逐渐下降趋势。秋、冬季平均绝对湿度除2007年极端值以外，基本呈现逐渐下降趋势。不同年份的不同季节的绝对湿度波动的随机性比较明显，除极端天气以外，总体均呈现下降的趋势，尤其冬、春季下降趋势明显。

图1　2003-2012年绝对湿度统计图

（2）绝对湿度只能反映空气中含水量的多少，并不能反映空气是否接近饱和的状况。因此需要同时统计该地区的相对湿度状况，详情见表2。

表2　2003～2012年平均相对湿度统计

表2表明，春季的平均相对湿度情况基本维持68%左右，在2003与2011年分别出现最大值与最小值，同比较2003年下降28.2%。夏季的平均相对湿度基本维持在78%左右，在2006与2007年分别出现最小值与最大值，同比变化14%。秋季平均相对湿度基本维持在75%左右，在2007与2003年分别出现最大值与最小值，同比降低7.7%。冬季平均相对湿度波动变化明显，在2007与2011年分别出现最大值与最小值，同比降低16.3%。因此可见，近些年来空气的平均相对湿度下降幅度较大，空气未饱和的程度越来越明显。

图2　2003-2012年相对湿度统计图

由图2可知，除2007年极端天气外，2003～2011年合肥地区四季的平均相对湿度呈现不均匀性波动性，但总体呈现下降的趋势。

3　湿度变化分布规律

本文主要是通过对近十年合肥地区的气象参数的分析计算，统计了该地区湿度变化规律,笔者从中选取波动幅度比较明显的2003、2006、2009、2012年逐日的绝对湿度和相对湿度，用Oigin数据处理软件分析情况如图3所示。

图3　统计年全年逐日绝对湿度

由图3可知，一方面全年的绝对湿度明显呈现不均匀性的波动性变化，且波动的幅度与波动的随机性比较大，发生极端的湿度状况也比较频繁；另一方面绝对湿度均表现出逐年下降趋势，说明近些年空气中水蒸气的含量逐年降低。

图4　统计年全年逐日相对湿度

由图4可知，从逐日相对湿度线的变化趋势来看，均呈现出不均匀的弹性变化。一方面图3与图4显示出相对湿度出现逐年下降的趋势，表征着近些年空气越来越干燥；另一方面图4更表现出近些年相对湿度变化的不规则性，极值出现频率较高。

4　人体热舒适温、湿度统计规律

根据规范［7］夏热冬冷地区冬季热舒适温度在16～18 ℃，湿度在30%以上，夏季热舒适温度在24～28 ℃，湿度在40%～70%，在此统计合肥地区2003～2012年在该温、湿度范围内天数如表3。

表3　2003～2012年热舒适范围内温、湿度在全年天数统计

表3表明，（1）2003～2012年全年温度在16～18℃范围内的天数占全年总天数的比例较小，且年间波动不均匀性明显，但这期间温度总的平均值相对稳定，基本维持在17.1 ℃。（2）全年温度在24～28 ℃范围内的天数占全年总天数的相对比例较大，年间波动的随机性较大，极值之间相差较大，然而在这期间平均温度波动幅度较小，基本维持在26 ℃上下波动（3）近十年冬季相对湿度基本都维持在30%以上，相对湿度在40%～70%比例较大，约占全年天数的40%以上，且近五年该比例有上升的趋势，但每年平均湿度值较稳定，基本维持在60%波动，故在该湿度范围内仅对温度处理即可满足人体热舒适。（4）绝对湿度值年平均值呈现弹性不均匀变化，但波动幅度较小，基本维持在11～13 g/m³。

5　结论

1. 2003～2012年合肥地区绝对湿度总体呈现下降趋势，春季的平均绝对湿度情况基本维持10 g/m³左右，但2011年存在较明显极值，相比较历年下降约25.7%；夏季与秋季的平均绝对湿度分别基本维持在20 g/m³、12 g/m³左右，2007年出现极大值以后呈现逐年下降的趋势；冬季平均绝对湿度在5 g/m³左右，在2011年出现极小值，相比较历年平均值下降幅度达到76%。

2. 近十年合肥地区相对湿度湿度总体也呈现下降趋势，春季的平均相对湿度情况基本维持68%左右，在2011年出现极小值，相比较历年平均值下降28.2%；夏、秋季的平均相对湿度分别基本维持在78%、75%左右，2007年出现极大值以后呈现逐年下降的趋势；冬季平均相对湿度波动变化明显，在2007与2011年分别出现最大值与最小值，同比降低16.3%。

3. 2003～2012年全年温度在16～18 ℃范围内的天数占全年总天数的比例较小，基本维持在17.1℃；全年温度在24～28 ℃范围内的天数占全年总天数的相对比例较大，基本维持在26 ℃上下波动；年间波动的随机性较大，极值之间相差较大。

4. 近十年相对湿度基本都维持在30%以上，相对湿度在40%～70%比例较大，约占全年天数的40%以上，且近五年该比例有上升的趋势，但每年平均湿度值较稳定，基本维持在60%左右波动。

5.从湿度变化规律曲线来看，近十年合肥地区相对湿度与绝对湿度均呈现不均匀性的波动性变化，且波动的幅度和随机性比较大，发生极端的湿度情况比较频繁。

［1］李永安,常静,戎卫国,等.山东省采暖空调度日数以及分布特征［J］.2006,126（2）：13-15.

［2］张立志.除湿技术［M］.北京：化学工业出版社,2005.

［3］西文,马爱华,王雨.湿度和热舒适性与空调节能的探讨［J］.山西建筑,2008,34（6）：245-246.

［4］Buyukalaca, O., H. Bulut, and T. Yilmaz. Analysis of variable-base heating and cooling degree-days for Turkey［J］.Applied Energy, 2001, 69 （4）：269-283.

［5］徐小群.建筑围护结构内表面吸放湿对湿负荷的影响［J］.建筑热能通风空调,2009,28（4）：10-13.

［6］李元哲.被动式太阳房热工设计手册［M］.北京：清华大学出版社,1993.

［7］GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社,2012.

A Study on Variation Characteristics of Air Humidity in Hefei Area

WU Jun,CHENG Haifeng,ZHAN Xiafei
（Environment and Energy Engineering College, Anhui Jianzhu university,AnHui,Hefei,230022）

The paper analyzes absolute humidity and relative humidity values each year based on meteorological parameters of Hefei of 2003～2012 .（1）It shows a larger uneven elasticity, stronger randomness of humidity for different years, extremely higher- frequency, and the probability of high humidity weather is larger. （2）At the same time, it shows that the paper comes tothe days of the range of temperature and humidity in terms of thermal comfort in detail. It concluds that there is the onlyneed to adjust the temperature or humidityso as to meet the demand of human thermal comfort in some cases , and t thus this paper provids theoretical support for the research on energy-saving in the future.

meteorological parameters； absolute humidity； relative humidity； thermal comfort ； energy-saving.

TK018

A

2095-8382（2016）04-074-05

10.11921/j.issn.2095-8382.20160416

2015-07-10

国家科技支撑计划课题“建筑空间被动式设计与适宜技术集成研究及示范”（2011BAJ03B04）安徽省教育厅产学研重点项目（KJ2011A068）

吴军（1991—），男，硕士，主要研究方向为暖通空调系统优化与节能。