張虎 ，石文超 （安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 前言

高校是各種能源的消耗大戶，據(jù)統(tǒng)計(jì)高校的人均能耗是全國(guó)人均能耗值的2倍[1]。隨著我國(guó)高等教育的不斷發(fā)展，近些年來全國(guó)高校能源消耗快速增長(zhǎng)。自2014年安徽省政府決定實(shí)施“空調(diào)進(jìn)高校工程”以來，空調(diào)進(jìn)入了安徽高校的不同場(chǎng)所[2]。學(xué)生宿舍作為生活場(chǎng)所，其空調(diào)日常使用能耗占學(xué)?？偰芎妮^高的比例，因此降低以舒適性為目的校園空調(diào)能耗是校園節(jié)能關(guān)注的熱點(diǎn)。

電風(fēng)扇（以下簡(jiǎn)稱風(fēng)扇）作為炎熱季節(jié)使用的傳統(tǒng)降溫設(shè)備，長(zhǎng)期以來是高校學(xué)生宿舍夏季唯一改善室內(nèi)熱舒適度的降溫設(shè)備。為改善學(xué)生生活條件，宿舍普遍安裝空調(diào)，風(fēng)扇遭淘汰。在達(dá)到室內(nèi)熱舒適要求的前提下宿舍空調(diào)和風(fēng)扇并存，采用“空調(diào)+風(fēng)扇”聯(lián)合運(yùn)行方式，能否具有明顯的節(jié)能潛力，是建筑節(jié)能值得關(guān)注的問題之一。

通過對(duì)安徽省部分高校學(xué)生宿舍實(shí)地調(diào)研，結(jié)合學(xué)生日常行為習(xí)慣，提出“空調(diào)+風(fēng)扇”聯(lián)合運(yùn)行方式以降低校園能源消耗。

1 調(diào)查問卷設(shè)計(jì)

根據(jù)安徽省高校安排，炎熱季節(jié)學(xué)生在校正常學(xué)習(xí)時(shí)間約3個(gè)多月，宿舍空調(diào)使用率高。采用空調(diào)改善宿舍熱環(huán)境時(shí)間長(zhǎng)，能耗大。

本次調(diào)查問卷樣本分為三個(gè)部分，主要內(nèi)容：在炎熱季節(jié)宿舍熱環(huán)境滿意度；空調(diào)和風(fēng)扇使用情況；使用者生活用電習(xí)慣。調(diào)查對(duì)象為安徽省部分高校學(xué)生。

2 調(diào)查樣本構(gòu)成與分析

本次調(diào)查從2019年6月29日至7月20日進(jìn)行實(shí)地隨機(jī)問卷調(diào)查，被調(diào)查的高校為3所外地1所本地院校，共發(fā)放調(diào)查問卷283份，收回有效問卷247份，涉及學(xué)生宿舍92間，有效問卷的回收率為87.3%。被調(diào)查對(duì)象性別：男生占59%，女生占41%。被調(diào)查的學(xué)校分布、人員性別比例具有一定的廣泛性和代表性。

2.1 炎熱季節(jié)宿舍熱環(huán)境滿意度

炎熱季節(jié)宿舍熱環(huán)境滿意度見表1。

被調(diào)查人中，90.3%的學(xué)生選擇“熱”，9.7%的學(xué)生選擇“暖”，無學(xué)生對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境表示滿意。說明學(xué)生宿舍熱環(huán)境處于很差的熱舒適狀態(tài)。

2.2 炎熱季節(jié)空調(diào)運(yùn)行溫度設(shè)定

炎熱季節(jié)宿舍空調(diào)運(yùn)行溫度設(shè)定見表2。

被調(diào)查的學(xué)生中，宿舍空調(diào)運(yùn)行溫度集中在23℃～24℃，占總樣本的比例64.8%，同時(shí)溫度明顯低于人體熱舒適感的要求。主要原因：大多數(shù)學(xué)生希望通過設(shè)置較低的空調(diào)運(yùn)行溫度來達(dá)到快速降溫的目的。

2.3 空調(diào)、風(fēng)扇使用情況

學(xué)生宿舍同時(shí)擁有空調(diào)和風(fēng)扇，白天在空調(diào)正常運(yùn)行的同時(shí)風(fēng)扇使用情況見表3。

參與調(diào)查的人員中，在空調(diào)運(yùn)行同時(shí)經(jīng)常使用風(fēng)扇僅占3.3%，沒有使用風(fēng)扇意識(shí)占86.6%。顯然，學(xué)生幾乎不知道空調(diào)開啟運(yùn)行降溫達(dá)到一定溫度后開動(dòng)風(fēng)扇聯(lián)合工作也能產(chǎn)生舒適的熱環(huán)境。

2.4 夜間使用空調(diào)習(xí)慣

學(xué)生夜間休息習(xí)慣見表4。

接受調(diào)查的學(xué)生中，選擇調(diào)低空調(diào)溫度（產(chǎn)生冷感）增加被褥以保持體溫占82.2%，反映了學(xué)生不良的生活習(xí)慣。

綜上所述，炎熱季節(jié)學(xué)生對(duì)空調(diào)使用存在主要問題：空調(diào)運(yùn)行溫度設(shè)置過低且降低睡眠質(zhì)量；空調(diào)和電扇使用方式不合理；不良生活習(xí)慣和節(jié)能意識(shí)缺失。

宿舍熱環(huán)境滿意度 表1

宿舍空調(diào)運(yùn)行設(shè)定溫度 表2

風(fēng)扇使用情況 表3

3 空調(diào)、風(fēng)扇工作對(duì)室內(nèi)熱舒適影響

在熱舒適評(píng)價(jià)指標(biāo)研究及應(yīng)用中，最有代表性是由丹麥P.O.Fanger教授研究成果，即表征人體熱舒適評(píng)價(jià)指標(biāo)預(yù)期平均評(píng)價(jià)PMV和預(yù)測(cè)不滿意百分?jǐn)?shù)PPD指標(biāo)來描述和評(píng)價(jià)熱環(huán)境。PMV指標(biāo)綜合考慮了環(huán)境因素和人的因素，包括人體能量代謝率、服裝熱阻、空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、空氣流速、環(huán)境平均輻射溫度等6個(gè)因素[3]，該指標(biāo)代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的舒適感覺。

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及精度

測(cè)試采用德圖testo480室內(nèi)舒適度綜合測(cè)試儀，其PPD與PMV的計(jì)算是根據(jù)《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測(cè)定及熱舒適條件的規(guī)定》（GB/T18049-2000），見表 5。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

選擇被調(diào)查的合肥某高校典型學(xué)生宿舍（長(zhǎng)3.6m×寬4.8m×高3.0m）南北朝向的房間A、房間B，每個(gè)房間安裝空調(diào)器（制冷量3500W）1臺(tái)。房間A安裝具有風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)向調(diào)節(jié)功能的風(fēng)扇（額定功率為40W，最大風(fēng)量為1m3/s，風(fēng)速約 0.1m/s～1.2m/s）1 臺(tái)，房間B無風(fēng)扇。采用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行不同工況下的測(cè)量，并結(jié)合被測(cè)試宿舍學(xué)生滿意度調(diào)查。

合肥地區(qū)夏季最熱月七月份月平均最高氣溫高達(dá)34℃，月最高氣溫達(dá)39℃，日均最高氣溫32℃；夏季（六月至八月）月平均最高氣溫在27℃～34℃之間[4]。在2019年7月14日-15日，進(jìn)行了一個(gè)測(cè)量周期的連續(xù)測(cè)試。測(cè)試期間天空晴朗少云，能夠充分體現(xiàn)合肥地區(qū)炎熱季節(jié)的氣候特征。

3.2 測(cè)試結(jié)果分析

白天學(xué)生在宿舍主要活動(dòng)為學(xué)習(xí)和上網(wǎng)，人體活動(dòng)代謝率為1.2met，夏季常規(guī)服裝熱阻0.5clo；

圖1 空調(diào)運(yùn)行室內(nèi)空氣溫度和PMV指數(shù)關(guān)系圖

學(xué)生夜間休息習(xí)慣 表4

測(cè)試儀器及精度 表5

夜間學(xué)生在宿舍主要活動(dòng)為睡眠，人體活動(dòng)代謝率為0.7met，常規(guī)服裝熱阻0.3clo[3]。

3.2.1 宿舍在空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)下室內(nèi)熱舒適性

在空調(diào)制冷開啟運(yùn)行的狀態(tài)下，對(duì)實(shí)驗(yàn)房間熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試，收集整理測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算PMV值[5]，空調(diào)運(yùn)行時(shí)室內(nèi)空氣溫度和PMV指數(shù)關(guān)系，見圖1。

從室內(nèi)空氣溫度和PMV指數(shù)關(guān)系圖看出：

①PMV指數(shù)與室內(nèi)空氣溫度大致呈線性關(guān)系。

②空調(diào)運(yùn)行時(shí)，能滿足熱舒適要求（PMV=0.5）：

a.白天學(xué)生在宿舍空氣溫度為25.6℃。

b.夜間學(xué)生宿舍空氣溫度為26.8℃。

3.2.2 宿舍在空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行狀態(tài)下室內(nèi)熱舒適性

空調(diào)制冷開啟運(yùn)行后，風(fēng)扇以風(fēng)速0.6m/s進(jìn)行工作。對(duì)實(shí)驗(yàn)房間熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試，收集整理測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算PMV值[5][6]，空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行時(shí)室內(nèi)空氣溫度和PMV指數(shù)關(guān)系，見圖2。

圖2 空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行室內(nèi)空氣溫度和PMV指數(shù)關(guān)系圖

從室內(nèi)空氣溫度和PMV指數(shù)關(guān)系圖看出：

①PMV指數(shù)與室內(nèi)空氣溫度呈非線性關(guān)系。

②空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，能滿足熱舒適要求（PMV=0.5）：

a.白天學(xué)生在宿舍空氣溫度為27.4℃。

b.夜間學(xué)生宿舍空氣溫度為28.3℃。

③實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：提高空氣速度可彌補(bǔ)較高的作用溫度對(duì)人體影響，室內(nèi)空氣流速超過0.30 m/s，人們可以接受的熱舒適的作用溫度有所提高。

3.3 主觀調(diào)查與分析

測(cè)試期間對(duì)被測(cè)試宿舍的學(xué)生發(fā)放調(diào)查問卷，通過熱感覺投票TSV的方式對(duì)室內(nèi)熱舒適性進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明：采用空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)空氣溫度場(chǎng)分布比較均勻，垂直溫差幾乎無感覺，感到不滿意的比例占0%；采用空調(diào)運(yùn)行，室內(nèi)空氣溫度較低時(shí)才能滿足熱舒適要求，但垂直溫差較大造成站立時(shí)頭足感覺不舒服，感到不滿意的比例達(dá)33%。表明了炎熱季節(jié)在空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行的狀態(tài)下室內(nèi)空氣溫度較高也能滿足人們對(duì)室內(nèi)熱舒適的要求。

4 結(jié)論

①通過對(duì)典型學(xué)生宿舍室內(nèi)熱舒適性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和調(diào)查問卷分析，在炎熱季節(jié)學(xué)生宿舍采用空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行，不但在室內(nèi)空氣溫度較高時(shí)能夠滿足人們對(duì)室內(nèi)熱舒適的要求，而且降低電能消耗；

②炎熱季節(jié)，空調(diào)+風(fēng)扇聯(lián)合運(yùn)行方式可廣泛運(yùn)用到安裝有空調(diào)的場(chǎng)所。