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作者:鄭曉敏
參考發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展歷程,綜合考慮工業(yè)、交通等能耗占比情況,我國(guó)未來(lái)建筑總能耗應(yīng)控制在10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤之內(nèi)。中國(guó)建筑能耗模型( China's Building Energy Model,CBEM)中計(jì)算得2006年我國(guó)辦公建筑總用電量約為1 510億kW-h,占當(dāng)年公共建筑總用電量的54. 9%。
影響建筑能耗的因素多種多樣,其中用能行為方式對(duì)其影響顯著。已有大量研究顯示,辦公建筑能耗水平具有多樣性的特點(diǎn),能耗分布較為分散,其主要原因在于建筑內(nèi)用能行為模式的多樣性。影響能耗水平的用能行為主要涉及人員作息,建筑內(nèi)空調(diào)、照明和設(shè)備使用方式,通風(fēng)方式等幾個(gè)方面。
在已有的辦公室用能行為相關(guān)的研究中,虞洋等人對(duì)杭州某辦公建筑的空調(diào)行為進(jìn)行了測(cè)試,提出了夏季空調(diào)開啟率的預(yù)測(cè)模型,張劍對(duì)廣州市區(qū)兩棟辦公建筑內(nèi)人員的日開窗頻率進(jìn)行了調(diào)研,發(fā)現(xiàn)了辦公室所在高度及朝向?qū)﹂_窗率的影響,范瑞娟對(duì)重慶地區(qū)某辦公建筑過(guò)渡季中人員開窗行為進(jìn)行了測(cè)試,指出了室外溫度對(duì)辦公室內(nèi)部人員開窗行為的顯著影響,任曉欣等對(duì)北京某校園辦公樓內(nèi)6間辦公室進(jìn)行了測(cè)試和調(diào)研,發(fā)現(xiàn)人員移動(dòng)事件和室內(nèi)照度變化對(duì)照明開啟和關(guān)閉行為的影響,劉如意等利用建筑能耗模擬軟件對(duì)行為因素對(duì)辦公建筑空調(diào)能耗的影響進(jìn)行了分析,牛麗仙等統(tǒng)計(jì)計(jì)量江西省某辦公建筑中的人員用能行為及電耗情況,統(tǒng)計(jì)分析了人行為對(duì)能耗的影響。針對(duì)辦公建筑用能行為的相關(guān)研究中,已有諸多學(xué)者分別針對(duì)其某一項(xiàng)或幾項(xiàng)行為進(jìn)行了一定的測(cè)試或調(diào)研研究,目前尚缺乏一定的對(duì)于辦公建筑中運(yùn)行管理端用能行為的相關(guān)研究以及較為全面的辦公室內(nèi)用戶末端用能行為的研究。
1 研究方法
為更系統(tǒng)全面地了解我國(guó)辦公建筑用能行為方式現(xiàn)狀,本文采用問(wèn)卷調(diào)研的方法,分別針對(duì)辦公建筑運(yùn)行管理人員和室內(nèi)工作人的用能行為,隨機(jī)選取北京、廣州、深圳地區(qū)的辦公建筑開展了調(diào)研。
問(wèn)卷調(diào)研是社會(huì)調(diào)研中常用的一種數(shù)據(jù)收集方式,問(wèn)卷調(diào)研具有節(jié)省時(shí)間、經(jīng)費(fèi)和人力,匿名性,避免某些人為誤差的優(yōu)勢(shì)。本文所采用的調(diào)研問(wèn)卷主要涉及被調(diào)研對(duì)象的建筑信息、辦公室類型、空調(diào)系統(tǒng)配置、空調(diào)行為、開窗行為、照明行為、設(shè)備使用行為、室內(nèi)環(huán)境評(píng)價(jià)和期望、外窗偏好等,回收有效個(gè)人用能行為問(wèn)卷171份,完成55棟辦公建筑的運(yùn)行管理行為問(wèn)卷。
本調(diào)研涵蓋北京、廣州、深圳三市,其中約70%調(diào)研對(duì)象位于北京(見圖1、圖2)。被調(diào)研建筑中,約70%有外窗,其中有外窗的被調(diào)研對(duì)象外窗可開啟率約為80%。
本文的主要技術(shù)路線如圖2。
2 用能行為方式
2.1運(yùn)行管理方式
2.1.1 空調(diào)系統(tǒng)信息
被調(diào)研建筑中,超過(guò)50%建筑的空調(diào)系統(tǒng)為水冷機(jī)組,約1/4采用水源熱泵系統(tǒng),有約10%建筑采用分體機(jī),其他空調(diào)形式涉及地源熱泵、直燃式吸收機(jī)、冰蓄冷和多聯(lián)機(jī)(見圖3)。超過(guò)95 010的系統(tǒng)采用一次泵系統(tǒng),90%的冷凍水泵采用先并聯(lián)再串聯(lián)的連接形式。冷凍水泵變頻比例約占51%,冷卻水泵變頻比例接近40%。
此外,接近70%的冷站根據(jù)季節(jié)氣溫靈活控制其全年啟停時(shí)間,60%的冷站供水溫度設(shè)定為固定值。最熱季工作日全天冷機(jī)啟停方式以“24 h運(yùn)行”和“定時(shí)開關(guān)”為主,各占比約45%。過(guò)渡季工作日全天冷機(jī)啟停方式中約50 010被調(diào)研對(duì)象采用“根據(jù)天氣情況開啟、關(guān)閉”方式,約1/4采用“24 h運(yùn)行”的方式,同時(shí)有10%左右的調(diào)研對(duì)象不開啟冷機(jī)。超過(guò)60%的調(diào)研對(duì)象根據(jù)室外溫度(天氣預(yù)報(bào)、個(gè)人感受)確定每天開機(jī)啟動(dòng)時(shí)開啟的冷機(jī)臺(tái)數(shù),同時(shí)有約1/3調(diào)研對(duì)象開啟固定臺(tái)數(shù)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析,冷機(jī)加載依據(jù)具有多樣性分散化的特點(diǎn),分別有約30%調(diào)研對(duì)象根據(jù)回水溫度或者負(fù)載率調(diào)節(jié)冷機(jī)加載,約1/5調(diào)研對(duì)象根據(jù)供水溫度調(diào)節(jié)冷機(jī)加載。同時(shí)也有根據(jù)供回水溫差、用戶抱怨或領(lǐng)導(dǎo)通知來(lái)調(diào)節(jié)冷機(jī)加載的情況(見圖9)。冷機(jī)卸載情況類似,約45%根據(jù)負(fù)載率調(diào)節(jié)冷機(jī)卸載。
此外,接近70%的冷站根據(jù)季節(jié)氣溫靈活控制其全年啟停時(shí)間,60%的冷站供水溫度設(shè)定為固定值(見圖4、圖5)。
最熱季工作日全天冷機(jī)啟停方式以“24 h運(yùn)行”和“定時(shí)開關(guān)”為主,各占比約45%。過(guò)渡季工作日全天冷機(jī)啟停方式中約50%被調(diào)研對(duì)象采用“根據(jù)天氣情況開啟、關(guān)閉”方式,約1/4采用“24 h運(yùn)行”的方式,同時(shí)有10%左右的調(diào)研對(duì)象不開啟冷機(jī)。超過(guò)60%的調(diào)研對(duì)象根據(jù)室外溫度(天氣預(yù)報(bào)、個(gè)人感受)確定每天開機(jī)啟動(dòng)時(shí)開啟的冷機(jī)臺(tái)數(shù),同時(shí)有約1/3調(diào)研對(duì)象開啟固定臺(tái)數(shù)(見圖6—圖8)。
根據(jù)調(diào)研結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析,冷機(jī)加載依據(jù)具有多樣性分散化的特點(diǎn),分別有約30%調(diào)研對(duì)象根據(jù)回水溫度或者負(fù)載率調(diào)節(jié)冷機(jī)加載,約1/5調(diào)研對(duì)象根據(jù)供水溫度調(diào)節(jié)冷機(jī)加載。同時(shí)也有根據(jù)供回水溫差、用戶抱怨或領(lǐng)導(dǎo)通知來(lái)調(diào)節(jié)冷機(jī)加載的情況。冷機(jī)卸載情況類似,約45%根據(jù)負(fù)載率調(diào)節(jié)冷機(jī)卸載(見圖9、圖10)。
2.1.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行方式
根據(jù)調(diào)研結(jié)果,空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)以風(fēng)機(jī)盤管為主,約占比80%,全空氣系統(tǒng)和多聯(lián)機(jī)(或分體機(jī))分別各占約10%。新風(fēng)機(jī)擁有率達(dá)93%,84%的新風(fēng)機(jī)采用定頻運(yùn)行。新風(fēng)機(jī)組的全年運(yùn)行方式存在兩極分化的情況,從調(diào)研結(jié)果來(lái)看,“從來(lái)不開”和“四季都開”分別各占40%,同時(shí)存在“僅過(guò)度季開”、“僅夏季開”和“僅冬夏開”等情況。夏季新風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式多采用“定時(shí)開關(guān)”方式,約70 010,24 h運(yùn)行的僅占10%,同時(shí)有1/5調(diào)研對(duì)象采用間歇運(yùn)行的方式(見圖11—圖13)。
2.1.3 照明系統(tǒng)控制方式
照明系統(tǒng)能耗是辦公建筑能耗中的重要組成部分。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),僅公共區(qū)域照明存在一定的集中控制情況,個(gè)人區(qū)域基本上不采用集中控制的方式,用戶可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。其中,采用公共區(qū)域統(tǒng)一控制的達(dá)到87%。公共區(qū)域照明的控制方法具有多樣性的特點(diǎn),其中,“定時(shí)開,定時(shí)關(guān)”達(dá)到40%,“燈具智能控制(光感、人感)”和“根據(jù)照度開關(guān)”各約占1/5,同時(shí)“全天開啟”以及“全天關(guān)閉”的比例均分別接近5%(見圖14、圖15)。
2.1.4運(yùn)行管理方式調(diào)研小結(jié)
辦公建筑中管理運(yùn)行人員相關(guān)的用能行為主要包括空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)三部分。
其中,超過(guò)半數(shù)的系統(tǒng)采用水冷機(jī)組,一次泵系統(tǒng)高達(dá)95%比例,水泵變頻比例約50%,70%的冷站根據(jù)季節(jié)氣溫靈活控制其全年啟停時(shí)間,接近60%的冷站供水溫度設(shè)定為固定值。最熱季工作日全天冷機(jī)啟停方式以“24 h運(yùn)行”和“定時(shí)開關(guān)”為主,過(guò)渡季工作日以“根據(jù)天氣情況開啟、關(guān)閉”為主。
空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)以風(fēng)機(jī)盤管為主,新風(fēng)機(jī)擁有率達(dá)93%,84%的新風(fēng)機(jī)采用定頻運(yùn)行。新風(fēng)機(jī)組的全年運(yùn)行方式以“從來(lái)不開”和“四季都開”為主,夏季新風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式多采用“定時(shí)開關(guān)”方式。
照明系統(tǒng)中僅公共區(qū)域照明存在一定的集中控制情況,個(gè)人區(qū)域基本上不采用集中控制的方式,用戶可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。其中,采用公共區(qū)域統(tǒng)一控制的達(dá)到87%。公共區(qū)域照明的控制方法,以“定時(shí)開,定時(shí)關(guān)”為主。
2.2個(gè)人用能行為
辦公建筑中,個(gè)人用能行為相關(guān)具體包括空調(diào)行為、外窗行為、照明行為和設(shè)備使用行為四部分。本文分別采用問(wèn)卷調(diào)研的方式對(duì)室內(nèi)工作人員進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)研研究。
2.2.1 空調(diào)行為方式
空調(diào)行為方式部分主要涉及空調(diào)末端開關(guān)方式、溫度設(shè)定方式及設(shè)定值?照{(diào)末端存在多種開啟方式,一半調(diào)研對(duì)象采用“一進(jìn)辦公室就開”的方式,“夏天一直開著”的比例達(dá)18%,“從不開”的約7%,同時(shí)有15%沒(méi)有調(diào)節(jié)面板,無(wú)法自行控制(見圖16)。
空調(diào)末端關(guān)閉方式同時(shí)存在多樣性的特點(diǎn),主要集中在“從不關(guān)”、“下班時(shí)關(guān)”、“人離開辦公室時(shí)關(guān)”3種方式(見圖17)。
在溫度設(shè)定上,約60%的調(diào)研對(duì)象選擇了“固定設(shè)定值”的設(shè)定方式,同時(shí)有近1/5人員表示“基本不管,讓別人管”,同時(shí)存在“開機(jī)時(shí)直接設(shè)為最低值,覺(jué)得冷時(shí)再調(diào)高”和“人在房間與不在房間時(shí)設(shè)定溫度不同”等方式。超過(guò)一半的溫度設(shè)定在26℃,90%的調(diào)研對(duì)象溫度設(shè)定值不超過(guò)26℃(見圖18、圖19)。
2.2.2 外窗行為方式
外窗行為部分主要關(guān)注辦公室是否有外窗及外窗可開啟情況、外窗開關(guān)方式、外窗與空調(diào)同時(shí)開啟情況及對(duì)外窗開啟情況的期望。
對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析,84%調(diào)研對(duì)象有外窗,且可以開啟,僅10%無(wú)外窗。此外,77%調(diào)研對(duì)象表示不會(huì)同時(shí)開啟空調(diào)和外窗(見圖20、圖21)。
外窗開啟方式存在多樣性的特點(diǎn),其中“一進(jìn)辦公室就開”約占40%,1/3調(diào)研對(duì)象在“室內(nèi)有異味或悶”的時(shí)候會(huì)開啟外窗通風(fēng),有約7%調(diào)研對(duì)象“基本不管,讓別人管”,僅3 010調(diào)研對(duì)象“從不開”。外窗關(guān)閉方式相對(duì)集中,接近60%調(diào)研對(duì)象選擇“下班時(shí)關(guān)”,約15%調(diào)研對(duì)象在離開辦公室是會(huì)關(guān)閉外窗(見圖22、圖23)。
與此同時(shí),希望辦公室有外窗的比例達(dá)98%,81%的調(diào)研對(duì)象“非常希望”有外窗,僅2%表示“無(wú)所謂”,希望外窗可開啟的占比96%(見圖24、圖25)。
2.2.3 照明行為方式
照明行為的調(diào)研主要關(guān)注照明系統(tǒng)的開啟方式和關(guān)閉方式。從調(diào)研結(jié)果來(lái)看,照明開啟方式集中在“一進(jìn)辦公室就開”和“覺(jué)得暗了才開”兩種,兩者占比均接近50%。照明系統(tǒng)關(guān)閉方式相對(duì)開啟方式分布較分散,但60%調(diào)研對(duì)象選擇了“下班時(shí)關(guān)”,同時(shí)有超過(guò)1/5的調(diào)研對(duì)象在“離開辦公室時(shí)”會(huì)關(guān)燈,“室內(nèi)足夠亮?xí)r關(guān)”的占比達(dá)11%,有7%的調(diào)研對(duì)象表示“基本不管,讓別人管”(見圖26、圖27)。
2.2.4 設(shè)備使用行為
電腦是辦公設(shè)備中最普遍也是最主要的用能設(shè)備,本文設(shè)備使用行為的調(diào)研主要關(guān)注電腦的開啟方式和關(guān)閉方式。電腦開啟方式中,84%調(diào)研對(duì)象上班時(shí)即開電腦、“需要用時(shí)開”的占比約為15%。電腦關(guān)閉方式集中在“下班時(shí)關(guān)”,約80%,15%調(diào)研對(duì)象用完電腦后會(huì)及時(shí)關(guān)閉(見圖28、圖29)。
2.2.5 個(gè)人用能行為調(diào)研小結(jié)
辦公建筑中,個(gè)人用能行為涉及空調(diào)行為、外窗行為、照明行為和設(shè)備使用行為四部分。本文通過(guò)問(wèn)卷調(diào)研的方法對(duì)以上各部分進(jìn)行調(diào)研,結(jié)果發(fā)現(xiàn):
空調(diào)末端開啟方式,以“一進(jìn)辦公室就開”的方式為主,空調(diào)末端關(guān)閉方式主要集中在“從不關(guān)”“下班時(shí)關(guān)”“人離開辦公室時(shí)關(guān)”3種。溫度設(shè)定以“固定設(shè)定值”的設(shè)定方式為主,超過(guò)一半的溫度設(shè)定值為26℃,90%的調(diào)研對(duì)象溫度設(shè)定值不超過(guò)26℃。
84%調(diào)研對(duì)象有外窗,且可以開啟。外窗開啟方式中“一進(jìn)辦公室就開”約占40%,1/3調(diào)研對(duì)象在“室內(nèi)有異味或悶”的時(shí)候會(huì)開啟外窗通風(fēng)。外窗關(guān)閉方式相對(duì)集中在“下班時(shí)關(guān)”。77%調(diào)研對(duì)象不會(huì)同時(shí)開啟空調(diào)和外窗。與此同時(shí),希望辦公室有外窗的比例達(dá)98%,希望外窗可開啟的占比96%。
照明開啟方式集中在“一進(jìn)辦公室就開”和“覺(jué)得暗了才開”2種,照明系統(tǒng)關(guān)閉方式中60%調(diào)研對(duì)象選擇了“下班時(shí)關(guān)”。電腦是辦公設(shè)備中最主要的用能設(shè)備,電腦開啟方式中,84%調(diào)研對(duì)象上班時(shí)即開電腦,電腦關(guān)閉方式集中在“下班時(shí)關(guān)”,約80%。
3 室內(nèi)環(huán)境評(píng)價(jià)及期望
在現(xiàn)有供能及用能模式下,夏季辦公室室內(nèi)人員超過(guò)60%在室內(nèi)工作期間“偶爾會(huì)覺(jué)得熱,大多數(shù)時(shí)候很涼爽”,約1/5“經(jīng)常感覺(jué)熱,很少感覺(jué)涼爽”,同時(shí)有10%“從來(lái)不感覺(jué)熱,一直很涼爽”。夏季室內(nèi)經(jīng)常感覺(jué)悶或有異味的比例不超過(guò)12%,有約1/3調(diào)研對(duì)象從未覺(jué)得悶或有異味感。夏季整體室內(nèi)環(huán)境不滿意率不超過(guò)10 010(見圖30~圖32)。
4討論與分析
從調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn),運(yùn)行管理側(cè)的控制所采取的策略主要包括根據(jù)氣溫(環(huán)境)狀況調(diào)節(jié)和固定模式兩種,分別分析氣溫對(duì)冷站全年運(yùn)行時(shí)段、冷站最熱季日運(yùn)行時(shí)段、冷站過(guò)渡季日運(yùn)行時(shí)段、冷凍水供水溫度設(shè)定、風(fēng)系統(tǒng)夏季運(yùn)行時(shí)段五種主要行為的影響比例分布以及固定型設(shè)定方式的比例分布情況,如圖33和圖34所示。從結(jié)果可以看到,氣溫對(duì)于冷站全年運(yùn)行時(shí)段和冷站過(guò)渡季日運(yùn)行時(shí)段影響較為顯著,對(duì)供水溫度設(shè)定存在一定程度的影響,而對(duì)于冷站最熱季日運(yùn)行時(shí)段和風(fēng)系統(tǒng)夏季運(yùn)行時(shí)段影響較小。固定時(shí)段的設(shè)定方式在冷站最熱季日運(yùn)行時(shí)段和風(fēng)系統(tǒng)夏季運(yùn)行時(shí)段兩方面普遍被采用,冷凍水供水溫度設(shè)定在一定比例范圍內(nèi)也采用固定時(shí)段的方式。
從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,如圖35所示,用戶末端的用能行為基本不采用固定模式的方式。用戶末端側(cè)的空調(diào)、外窗和照明開關(guān)行為主要與空間因素和環(huán)境因素相關(guān),從圖36和圖37的結(jié)果可以看出,在辦公建筑室內(nèi)末端,人員行為主要與空間相關(guān),僅照明和外窗的開啟受環(huán)境條件的影響較大,空調(diào)開關(guān)、外窗關(guān)、照明關(guān)與環(huán)境因素關(guān)系不顯著。
綜上分析可以發(fā)現(xiàn),在運(yùn)行管理側(cè),固定型的設(shè)定方式被普遍采用,僅冷站全年開啟時(shí)段和過(guò)渡季冷站日運(yùn)行時(shí)段對(duì)溫度的反應(yīng)比較敏感;在辦公室末端,室內(nèi)人員行為主要與空間相關(guān),即多采用與空間位置變化相關(guān)聯(lián)的行為模式,如一進(jìn)門即開,離開時(shí)關(guān)等,對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)不顯著,僅關(guān)窗和關(guān)燈兩種行為對(duì)環(huán)境具有一定程度上的響應(yīng)。
5結(jié)論
為了解我國(guó)辦公建筑用能行為方式現(xiàn)狀,本文采用問(wèn)卷調(diào)研的方法,隨機(jī)選取北京、廣州、深圳地區(qū)的辦公建筑進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)研。調(diào)研內(nèi)容分為運(yùn)行管理方式和用戶個(gè)人使用行為兩部分,運(yùn)行管理方式主要關(guān)注建筑空調(diào)系統(tǒng)形式、風(fēng)水系統(tǒng)控制策略、照明系統(tǒng)控制策略等幾個(gè)主要方面,個(gè)人用能行為部分主要關(guān)注室內(nèi)辦公人員空調(diào)行為、外窗行為、照明行為和設(shè)備使用行為等內(nèi)容。本文通過(guò)對(duì)問(wèn)卷調(diào)研結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,得到以下結(jié)論:
1)在運(yùn)行管理側(cè),固定型的設(shè)定方式被普遍采用,僅冷站全年開啟時(shí)段和過(guò)渡季冷站日運(yùn)行時(shí)段對(duì)溫度的反應(yīng)比較敏感。其中,60%的冷站供水溫度設(shè)定為固定值,最熱季工作日全天冷機(jī)啟停方式以“24 h運(yùn)行”和“定時(shí)開關(guān)”為主,夏季新風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式多采用“定時(shí)開關(guān)”方式。70%的冷站根據(jù)季節(jié)氣溫靈活控制其全年啟停時(shí)間,過(guò)渡季工作日以“根據(jù)天氣情況開啟、關(guān)閉”為主。
2)照明系統(tǒng)中僅公共區(qū)域照明存在一定的集中控制情況,個(gè)人區(qū)域基本上不采用集中控制的方式,用戶可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。公共區(qū)域照明的控制方法,以“定時(shí)開,定時(shí)關(guān)”為主。
3)在辦公室末端,室內(nèi)人員行為主要與空間相關(guān),即多采用與空間位置變化相關(guān)聯(lián)的行為模式,對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)不顯著,僅關(guān)窗和關(guān)燈2種行為對(duì)環(huán)境具有一定程度上的響應(yīng)。6[摘要]
近年來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平飛速發(fā)展,我國(guó)建筑能耗水平也隨之不斷增長(zhǎng),辦公建筑中能耗為我國(guó)建筑能耗的重要組成部分。用能行為對(duì)能耗水平具有顯著影響,本文采用問(wèn)卷調(diào)研的方法,隨機(jī)選取北京、廣州、深圳三地的辦公建筑55棟,對(duì)其運(yùn)行管理和用戶個(gè)人用能行為方式進(jìn)行了深入調(diào)研,總結(jié)分析得到目前我國(guó)辦公建筑用能行為特點(diǎn)。