申繪芳,季榮濤,周宇飛

(浙江農(nóng)林大學(xué)土木工程系,浙江 杭州 311300)

浙江省位于長(zhǎng)江中下游地區(qū),最為顯著的氣候特點(diǎn)是：季風(fēng)顯著,四季分明,雨熱季節(jié)變化同步。該地區(qū)夏季氣候炎熱、高溫濕熱,冬季雨雪連綿、潮濕寒冷,是典型的夏熱冬冷地區(qū)。其能源結(jié)構(gòu)、供暖形式以及人的行為模式與北方地區(qū)不同。若人們僅依靠冬季關(guān)閉門(mén)窗或夏季開(kāi)窗自然通風(fēng)等方式來(lái)調(diào)控居住環(huán)境,遠(yuǎn)不能達(dá)到熱舒適的要求[1]。

近些年來(lái)隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)人們生活水平的提高,為了解決該地區(qū)住宅冬夏兩季室內(nèi)熱舒適的問(wèn)題,鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民紛紛采取冬季取暖和夏季空調(diào)等措施,從而導(dǎo)致農(nóng)村居住建筑能耗顯著持續(xù)地增長(zhǎng)。而人對(duì)取暖、制冷等設(shè)備的溫度設(shè)置和運(yùn)行時(shí)間的控制,都是人的用能行為,對(duì)這些家用電器設(shè)備的用能將產(chǎn)生巨大的影響[2]。同時(shí),筆者所在的課題組在前期的研究中發(fā)現(xiàn)“在浙江省新農(nóng)村建設(shè)中農(nóng)宅的全生命周期各階段所消耗能耗所占比重各不同,其中在建筑運(yùn)行維護(hù)及更新階段所消耗的能耗最多,為62%”[3],而在建筑運(yùn)行維護(hù)及更新階段所消耗的能耗大都為不同人的用能行為所引起的。因此,人的用能行為是影響農(nóng)宅能耗的重要因素之一。

筆者所在的課題組將浙江省不同區(qū)域的農(nóng)宅作為相對(duì)獨(dú)立的統(tǒng)計(jì)對(duì)象,從不同區(qū)域農(nóng)宅用能現(xiàn)狀及能耗影響因素入手,分析不同用能行為模式對(duì)農(nóng)宅的能耗影響,繼而對(duì)其進(jìn)行深入分析,提煉出典型的用能行為模式,從而對(duì)新農(nóng)村住宅節(jié)能設(shè)計(jì)及改造提供有效的依據(jù)。

1 調(diào)查方法

2016年7月至2018年8月期間,課題組選取浙江的溫州、臺(tái)州、杭州、湖州、嘉興、紹興、寧波等部分村鎮(zhèn)開(kāi)展了數(shù)據(jù)調(diào)研,在各個(gè)村鎮(zhèn)中,課題組采取實(shí)地入戶(hù)走訪和問(wèn)卷調(diào)查的形式,除了對(duì)用戶(hù)基本情況調(diào)研外,還考慮對(duì)冬季和夏季這兩個(gè)使用耗電較多季節(jié)的用戶(hù)用能行為進(jìn)行了調(diào)研,以期獲得影響建筑能耗的人的用能行為這一因素的相關(guān)數(shù)據(jù),并進(jìn)行相關(guān)的分析研究。

問(wèn)卷調(diào)查的主要內(nèi)容有家庭的基本信息、農(nóng)宅的建筑信息、家庭的用能信息以及用戶(hù)的用能生活方式,包括：冬季采暖設(shè)備的使用，夏季降溫設(shè)備的使用，用戶(hù)通風(fēng)習(xí)慣等情況。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 常住人口

調(diào)研的農(nóng)戶(hù)中約有一半以上的家庭常住人口數(shù)為5～6人,這比較符合中國(guó)農(nóng)村家庭的居住習(xí)慣,喜歡三代同堂或兩代同堂,年輕夫妻獨(dú)立分戶(hù)居住比例較小,見(jiàn)表1。

表1 浙江地區(qū)農(nóng)宅常住人口調(diào)查結(jié)果

2.2 建筑的基本信息

調(diào)研的農(nóng)宅類(lèi)型以獨(dú)棟為主,建成于1990年以后,其中建筑年代在2010年代的約占58.82%,2000年代的約占29.42%,由于大部分的農(nóng)宅建成年代在2000年以后,受當(dāng)時(shí)的建筑材料及建造技術(shù)的影響,磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)在農(nóng)宅結(jié)構(gòu)中使用較普遍,磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)宅最多,約占84.6%[4]。

調(diào)研的農(nóng)宅建筑面積大多在200 m2以上,戶(hù)型結(jié)構(gòu)中以三室二廳居多,約占30.36%；其次為五室二廳的結(jié)構(gòu),約占25.89%(表2),這也直接影響農(nóng)戶(hù)家庭安裝空調(diào)設(shè)備的數(shù)量,大多數(shù)的家庭安裝空調(diào)設(shè)備數(shù)量為3～5臺(tái)。

表2 浙江地區(qū)農(nóng)宅戶(hù)型結(jié)構(gòu)分布調(diào)查結(jié)果

2.3 夏季降溫情況分析

由于調(diào)研村鎮(zhèn)位于夏熱冬冷地區(qū)的平原區(qū),夏季的氣候特點(diǎn)是氣溫高、降水多、光照強(qiáng)、空氣濕潤(rùn),7—8月的平均氣溫為29.5 ℃～36.5 ℃[5],故大部分時(shí)候大多數(shù)的農(nóng)戶(hù)采用開(kāi)窗通風(fēng)或使用風(fēng)扇降溫,只有在室外氣溫超過(guò)35℃及以上才考慮使用空調(diào)制冷降溫,使用時(shí)間也較長(zhǎng),故需要將夏季的制冷降溫能耗考慮在浙江省村鎮(zhèn)住宅用能需求中。

在整個(gè)夏季降溫期中,有47%的農(nóng)戶(hù)在7月開(kāi)始使用降溫設(shè)備,有82%的農(nóng)戶(hù)在9月前結(jié)束使用降溫設(shè)備,常用的降溫設(shè)備為電風(fēng)扇和電空調(diào),其中在使用電空調(diào)的住戶(hù)中,約有75%的農(nóng)戶(hù)電空調(diào)使用的時(shí)長(zhǎng)為2～8 h/d,不過(guò)電空調(diào)的使用不是一直不間斷地開(kāi)啟的,有近50%的農(nóng)戶(hù)表示“感覺(jué)熱了開(kāi),過(guò)一會(huì)室內(nèi)涼快了就關(guān)”,具體調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表3～5。

表3 浙江地區(qū)農(nóng)宅夏季降溫設(shè)備使用時(shí)間調(diào)查結(jié)果

表4 浙江地區(qū)農(nóng)宅夏季降溫設(shè)備使用調(diào)查結(jié)果

表5 浙江地區(qū)農(nóng)宅夏季電空調(diào)使用時(shí)長(zhǎng)調(diào)查結(jié)果

夏季天氣炎熱,一般中午室外溫度較高,早上和夜晚溫度較低。按理來(lái)說(shuō)一般會(huì)選擇在中午的時(shí)候開(kāi)空調(diào),但是在農(nóng)村地區(qū),在白天家中的大部分人都需要外出勞作,在家的人少,只有到了晚上晚飯后或者睡覺(jué)前才會(huì)開(kāi)啟空調(diào),所以大部分的空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間在2～8 h之間。

同時(shí),在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),所有的農(nóng)戶(hù)都有良好的開(kāi)窗通風(fēng)習(xí)慣,其中,約76%的農(nóng)戶(hù)會(huì)在白天開(kāi)窗,44%的農(nóng)戶(hù)會(huì)在晚上也開(kāi)窗,見(jiàn)表6。究其原因,這符合夏季農(nóng)戶(hù)電空調(diào)使用的行為習(xí)慣,電空調(diào)一般在夜間或者傍晚開(kāi)啟,這時(shí)人們會(huì)關(guān)上窗戶(hù)以便于達(dá)到更好的制冷降溫效果,同時(shí),在其他不需開(kāi)電空調(diào)的房間,農(nóng)戶(hù)會(huì)選擇開(kāi)窗通風(fēng)。等到白天的時(shí)候,大多數(shù)農(nóng)戶(hù)外出,則選擇開(kāi)窗通風(fēng)的方式降低室內(nèi)溫度。

表6 浙江地區(qū)農(nóng)戶(hù)開(kāi)窗通風(fēng)習(xí)慣調(diào)查結(jié)果

2.4 冬季采暖情況分析

浙江省的平原區(qū)冬季主要受制于北方冷空氣團(tuán)的影響,氣候特點(diǎn)是晴冷少雨、空氣干燥,全省冬季平均氣溫為3 ℃～9 ℃[5]。居民在室內(nèi)主要穿棉服與羽絨服,說(shuō)明由于經(jīng)濟(jì)和生活習(xí)慣的影響,農(nóng)戶(hù)室內(nèi)熱環(huán)境偏冷。由于白天室內(nèi)人數(shù)大多低于2人,所以大多數(shù)農(nóng)戶(hù)不考慮采暖措施。在夜晚室外平均溫度低于5 ℃及以下,大多數(shù)農(nóng)戶(hù)才使用相應(yīng)的采暖措施。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)約有67%的住戶(hù)(75戶(hù))在冬季采暖期中使用了采暖設(shè)備,其中,約有47%的農(nóng)戶(hù)在1月開(kāi)始使用電采暖設(shè)備,約有53%的農(nóng)戶(hù)在2月結(jié)束使用采暖設(shè)備,主要采暖手段以薪柴、煤爐、電取暖器、電空調(diào)、電熱毯、電油汀為主,見(jiàn)表7、表8。經(jīng)濟(jì)水平一般的家庭會(huì)采用薪柴或煤爐和電取暖器、電油汀聯(lián)合供暖,經(jīng)濟(jì)水平高的家庭出于清潔性和便利性考慮,在主要使用房間如臥室、客廳等使用空調(diào)、電取暖器、油汀等取暖,部分經(jīng)濟(jì)水平較高的家庭采用地暖取暖。

表7 浙江地區(qū)農(nóng)宅冬季采暖設(shè)備使用時(shí)間調(diào)查結(jié)果

表8 浙江地區(qū)農(nóng)宅冬季電采暖設(shè)備使用調(diào)查結(jié)果

2.5 典型性農(nóng)戶(hù)全年用電量分析

根據(jù)以上調(diào)查數(shù)據(jù),課題組選擇了一典型性農(nóng)戶(hù)(特征是家庭常住人口為5～6人,住宅戶(hù)型為三室兩廳,夏季在7—8月使用電空調(diào)降溫,空調(diào)開(kāi)啟2～4 h/d,冬季在1—2月使用電取暖設(shè)備),進(jìn)行了全年的家庭用電量調(diào)查及統(tǒng)計(jì),結(jié)果顯示夏季的用電量占了全年用電量的43.71%,冬季的用電量占了全年用電量的29.15%。究其原因,相比夏季的降溫期,冬季的采暖期較短,所使用的高功率的電采暖設(shè)備使用頻率也較低,故在浙江省農(nóng)宅的使用能源消耗中,冬季的能耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于夏季,在考慮節(jié)能減排的措施時(shí),主要以夏季的節(jié)能減排為主。

2.6 農(nóng)戶(hù)用能行為與農(nóng)宅建筑能耗的相關(guān)性分析

通過(guò)以上調(diào)查,篩選出典型的農(nóng)戶(hù)用能行為參數(shù),進(jìn)行與農(nóng)宅建筑能耗相關(guān)性的分析,相關(guān)性結(jié)果見(jiàn)表9。

從表9可以看出,各用能行為參數(shù)與農(nóng)宅建筑能耗的相關(guān)程度不同,同時(shí)結(jié)合相關(guān)系數(shù)R的大小、 符號(hào)及顯著性水平P(P<0.05)可知: 夏季降溫期時(shí)長(zhǎng)、 空調(diào)開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)和開(kāi)窗通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)這3個(gè)參

表9 農(nóng)戶(hù)用能行為參數(shù)與農(nóng)宅建筑能耗的相關(guān)性結(jié)果

數(shù)與農(nóng)宅建筑能耗有顯著的正相關(guān)關(guān)系,而冬季采暖期時(shí)長(zhǎng)和取暖設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)相比較則與農(nóng)宅建筑能耗的相關(guān)性較弱,這也與以上結(jié)論相吻合。這說(shuō)明夏季的浙江高溫潮濕,大多數(shù)的農(nóng)宅只能依靠電空調(diào)來(lái)降溫除濕,電空調(diào)的使用行為將顯著地影響農(nóng)宅建筑能耗;而冬季的采暖期,除了可以使用電空調(diào)之外,還有很多其他較小功率的取暖設(shè)備或薪柴可供選擇,故冬季取暖設(shè)備的使用行為對(duì)農(nóng)宅建筑能耗影響較小。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上的實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出浙江省農(nóng)宅建筑用能特點(diǎn)和規(guī)律,并提出相應(yīng)的節(jié)能減排措施：

1)在浙江省的已建農(nóng)宅中,主要的用能設(shè)備為電空調(diào)。對(duì)于電空調(diào)的擁有和使用情況,87.5%以上的農(nóng)戶(hù)擁有電空調(diào)；但是在冬季的時(shí)候,電空調(diào)基

本不用的約占30%。因此,在浙江省已建農(nóng)宅中,夏季的用電量占了全年用電量的近1/2～1/3, 在考慮節(jié)能減排的措施時(shí),主要以夏季的節(jié)能減排為主。

2)在夏季,通過(guò)使用電空調(diào)來(lái)改善室內(nèi)舒適度的農(nóng)戶(hù),有約一半的農(nóng)戶(hù)使用電空調(diào)的時(shí)間僅為2～4 h/d,在不使用空調(diào)的房間也有開(kāi)窗通風(fēng)的習(xí)慣,這反映了浙江省村鎮(zhèn)農(nóng)戶(hù)的分室、間歇用能的特點(diǎn)和當(dāng)?shù)刈?hù)的行為習(xí)慣。

3)從調(diào)查的數(shù)據(jù)分析,農(nóng)宅常住人口越多,農(nóng)宅的建筑能耗越大；夏季空調(diào)溫度設(shè)定值越低,設(shè)定的時(shí)間越長(zhǎng),建筑能耗也越大；農(nóng)戶(hù)有習(xí)慣性的開(kāi)窗通風(fēng)行為,將有效地降低農(nóng)宅的能耗。因此,從空調(diào)的用能行為上來(lái)看,農(nóng)戶(hù)應(yīng)在保證人體熱舒適度的前提下,盡可能提高空調(diào)的設(shè)定溫度和縮短空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間來(lái)達(dá)到節(jié)能目的,同時(shí),縮短空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間可以通過(guò)間歇性開(kāi)啟空調(diào)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

從以上的農(nóng)宅能耗影響因素考慮,為了更好地達(dá)到節(jié)能減排目的,農(nóng)宅所在地政府的相關(guān)職能部門(mén)應(yīng)大力推廣節(jié)能型的家用電器和照明燈具,并給予一定的優(yōu)惠補(bǔ)貼,鼓勵(lì)農(nóng)戶(hù)購(gòu)買(mǎi)及更換現(xiàn)有的耗能電器,同時(shí)應(yīng)因勢(shì)利導(dǎo)優(yōu)化農(nóng)宅聚集式建設(shè)選址方案,使所在地具有良好的自然通風(fēng)環(huán)境,以有利于培養(yǎng)農(nóng)戶(hù)開(kāi)窗通風(fēng)的習(xí)慣,增加室內(nèi)環(huán)境舒適度,從而減少空調(diào)在夏季的使用率,有效地達(dá)到節(jié)能減排的目的。