夏熱冬冷地區(qū)居民采暖行為與采暖設(shè)備運行調(diào)查研究

曹 馨 黎萬糧 李彥儒

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院 成都 611830）

0 引言

夏熱冬冷地區(qū)雖不屬于集中供暖區(qū)域[1]，但由于該地區(qū)冬季寒冷潮濕的特點，人們在冬季的舒適感極差。隨著居民生活水平的不斷提高，居民在冬季利用各種方式進行采暖的比例也越來越高。近年來夏熱冬冷地區(qū)的采暖問題已成為社會關(guān)注的熱點問題，董旭娟[2]等人的研究表明夏熱冬冷地區(qū)冬季住宅室內(nèi)溫度遠低于熱舒適相關(guān)標準，不供暖的住宅已不能滿足居民熱舒適的要求。而間歇供暖由于其采暖方式和采暖時間多變、適應(yīng)各地區(qū)采暖需求的特點，在夏熱冬冷地區(qū)被廣泛選用來改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境。王智德[3]及胡繁昌[4]等人的研究表明夏熱冬冷地區(qū)采用間歇供暖方式采暖具有一定的節(jié)能性。

關(guān)于間歇供暖末端系統(tǒng)的選擇，閆增峰[5]等人通過實地調(diào)研和現(xiàn)場測試研究發(fā)現(xiàn)夏熱冬冷地區(qū)宜選擇室內(nèi)末端為低溫地板輻射供暖的供暖模式，老舊城區(qū)宜選擇天然氣壁掛爐或空氣源熱泵作為熱源，新建城區(qū)宜選擇地源熱泵、太陽能或熱電廠余熱供暖；王恩立[6]利用建筑動態(tài)能耗模擬軟件對建筑持續(xù)保持設(shè)計溫度與階段性改變建筑室內(nèi)溫度時的供暖負荷進行研究，結(jié)果顯示采用輻射地板末端的熱水系統(tǒng)持續(xù)供暖時具有最低的能耗，但是對于供暖時段按人員作息分布的辦公或商業(yè)建筑，更適宜采用風(fēng)機盤管系統(tǒng)。

關(guān)于采暖設(shè)備的運行工況，賈永英[7]等人的研究表明，對于沈陽地區(qū)采用“供4 停4”間歇供暖方案的供暖能耗較連續(xù)供熱下降21.3%，同時間歇供暖的熱水溫度和流速越高，室內(nèi)平均溫度越高，室溫波動較小，但供暖能耗略有增加。何李傲[8]等人利用實驗室實測方法表明供暖時間比較大時會全面提高房間的熱舒適度，單位面積能耗下降速度更快，但是電量消耗稍微增高。李鳳娟[9]在對空調(diào)采暖和地?zé)岵膳覂?nèi)人員熱舒適性進行問卷調(diào)查后，提出為有利于人體健康和盡量減少建筑能耗，建議夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖設(shè)定溫度為16.5℃；而楊麗紅[10]通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)夏熱冬冷地區(qū)主要采用部分空間、部分時間的采暖方式，居民普遍認為采暖設(shè)備開啟時間越長，能耗越大，同時空調(diào)的溫度設(shè)定集中在25℃～28℃。

關(guān)于居民采暖行為，王瑩瑩[11]等人基于對陜西省村鎮(zhèn)居民建筑內(nèi)冬季居民行為模式的調(diào)查研究，得出了該地區(qū)間歇供暖模式的采暖需求時間及最佳供暖預(yù)熱時間的方案。趙倩[12]等人通過對重慶農(nóng)村居住建筑中的人行為和全年供熱能耗進行模擬分析，結(jié)果表明在不同人行為模式下，農(nóng)村居住建筑能耗差異顯著，其中冬季空調(diào)能耗最大值與最小值相差約35.1%。

現(xiàn)有研究多基于理想化供暖工況進行實測或模擬分析，與實際供暖使用情況存在一定差異。因此，本文在對夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的居民行為習(xí)慣和采暖設(shè)備的運行工況問卷調(diào)研的基礎(chǔ)上，利用交叉分析的統(tǒng)計方法對居民采暖的行為習(xí)慣進行研究，從而提出與居民行為習(xí)慣相適應(yīng)的間歇供暖方案，進一步為夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的采暖設(shè)備運行方案設(shè)定及建筑采暖節(jié)能提供參考。

1 問卷調(diào)查方法

1.1 問卷調(diào)查步驟

（1）問卷設(shè)計：為調(diào)查夏熱冬冷地區(qū)居民行為習(xí)慣的規(guī)律和采暖設(shè)備運行工況的變化規(guī)律，問卷主要內(nèi)容包括：①受訪者的基本信息，如性別、年齡等，②居住建筑內(nèi)采暖設(shè)備運行工況，如采暖設(shè)備使用時段、設(shè)定溫度和使用空間等，③居民使用采暖設(shè)備的行為習(xí)慣，如在室內(nèi)的衣著情況、開窗通風(fēng)情況等內(nèi)容。

（2）調(diào)查方法：問卷調(diào)查采用了紙質(zhì)問卷調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查相結(jié)合的方式進行。紙質(zhì)問卷發(fā)放地點為四川省某居住小區(qū)附近，同時通過在線調(diào)查問卷網(wǎng)站發(fā)放網(wǎng)絡(luò)問卷，最后收回有效問卷。

（3）數(shù)據(jù)整理：對調(diào)查問卷進行篩選，對于數(shù)據(jù)明顯不合理、地域不在夏熱冬冷地區(qū)的問卷給予剔除。

1.2 問卷調(diào)查情況分析

總計發(fā)放問卷289 份，收回有效問卷275 份，其中夏熱冬冷地區(qū)范圍有效問卷占比95.15%。

表1 為夏熱冬冷地區(qū)受訪者的個人信息情況表。受訪者中有82.91%為青年人，有55.64%的受訪者居住在四川省，10.55%的受訪者居住在重慶市。因此，調(diào)查結(jié)果反映了夏熱冬冷地區(qū)青年人群使用供暖設(shè)備的習(xí)慣，且調(diào)查結(jié)果對川渝地區(qū)間歇供暖情況的說明性更強。

表1 受訪者個人信息情況Table 1 Interviewee Information

2 問卷調(diào)查分析和結(jié)果

2.1 居民采暖行為的調(diào)查分析

圖1 為夏熱冬冷地區(qū)居民冬季采暖行為統(tǒng)計結(jié)果。由圖可知，居民在冬季的采暖需求達70%以上，同時采暖期主要為12月份到第二年的2月份，由此可見，夏熱冬冷地區(qū)居住建筑內(nèi)雖然沒有集中供暖，但居民在冬季的采暖需求很高。此外，居民對采暖設(shè)備的使用，38.35%受舒適感的影響，31.58%受電費的影響，還有21.8%的是為了健康。80%以上的家庭間歇采暖時每月增加的費用低于400 元，其中有47.30%的費用不超過200 元。分別有50%、22.97%的受訪者在室內(nèi)的衣著較厚或很厚，因此對采暖設(shè)備的設(shè)定溫度會降低，采暖費用也會相應(yīng)降低。同時，該地區(qū)居民偏向自然通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境，有52.7%的受訪者在冬季偶爾開窗通風(fēng)，有33.78%的受訪者經(jīng)常開窗通風(fēng)，有10.81%的受訪者一直開啟窗戶。由于開窗所導(dǎo)致的冷空氣侵入會降低供暖效果，增加供暖能耗。綜上所述，夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖設(shè)備使用情況受多種因素影響，包括居民對舒適感、電費、健康的要求，并且居民在室內(nèi)的衣著情況、開窗通風(fēng)習(xí)慣等也是影響采暖設(shè)備運行工況的重要因素。

圖1 冬季居民采暖行為統(tǒng)計結(jié)果Fig.1 Statistic results of heating behavior of residents in winter

2.2 采暖設(shè)備及運行工況

圖2 為居住建筑內(nèi)冬季的主要采暖方式?？蛷d使用的主要采暖方式有分體空調(diào)和電熱小太陽，占比分別為28.57%和31.63%。臥室使用的主要采暖方式有分體空調(diào)、電熱小太陽和電熱毯，占比分別為30.1%、20.39%和19.42%。

圖2 客廳和臥室使用的主要采暖方式Fig.2 Main heating methods in the living room and bedroom

圖3 為客廳和臥室空調(diào)供暖溫度設(shè)定情況。由圖可知，空調(diào)設(shè)定溫度主要在23～26℃范圍內(nèi)。此外，客廳有35.13%的空調(diào)設(shè)定溫度超過了23°C，臥室有37.84%的空調(diào)設(shè)定溫度超過了23°C，超過了GB50736-2012 中規(guī)定的室內(nèi)設(shè)計溫度值。

圖3 客廳和臥室空調(diào)供暖設(shè)定溫度Fig.3 Setting temperature of air conditioner in living room and bedroom

圖4 為居住建筑內(nèi)采暖設(shè)備運行時間情況。由圖可知，客廳采暖設(shè)備運行高峰期為20:00～23:00，主要使用時段為19:00～00:00。臥室采暖設(shè)備運行高峰期為 22:00～00:00 ，主要使用時段為20:00～07:00。此外，根據(jù)臥室內(nèi)采暖設(shè)備的運行情況可以推測出受訪者的就寢時間集中在00:00～01:00，側(cè)面說明了當今社會青年人經(jīng)常熬夜的現(xiàn)象[13]。

圖4 客廳與臥室采暖設(shè)備運行時間Fig.4 Operating hours of heating equipment in the living room and bedroom

圖5 為室內(nèi)人員在采暖設(shè)備開啟后感覺舒適的時間情況。由圖5 可知，室內(nèi)人員在采暖設(shè)備開啟15 分鐘左右感覺舒適的最多，占受訪者的68.92%。

圖5 室內(nèi)人員在采暖設(shè)備開啟后感覺舒適的時間Fig.5 The time that indoor personnel feel comfortable after the heating

3 交叉分析

交叉分析通常用于兩個或兩個以上分組變量之間的關(guān)系，以交叉表形式進行變量間關(guān)系的對比分析。交叉表的具體使用方法是將兩個具有一定聯(lián)系的變量設(shè)置為行變量和列變量，把統(tǒng)計數(shù)據(jù)制作成二維交叉表，再對比分析行變量與列變量之間的相關(guān)關(guān)系[14]。通過交叉分析方法對室內(nèi)人員衣著情況與采暖設(shè)備開啟后感覺舒適所需時間的關(guān)系、室內(nèi)人員衣著情況與使用空調(diào)供暖時客廳設(shè)定溫度的關(guān)系進行分析。

表2 為居民在室內(nèi)的衣著情況與采暖設(shè)備開啟后感覺舒適所需時間的交叉分析表。當室內(nèi)人員衣著很厚、較厚、適中時，分別有64.7%、81.1%和52.9%的受訪者在采暖設(shè)備開啟15 分鐘左右感覺舒適。而當室內(nèi)人員衣著較薄時，有66.7%的受訪者在采暖設(shè)備開啟30 分鐘以后才感覺舒適。因此，當室內(nèi)人員衣著從很厚減少到適中時，達到熱舒適的時間基本一致，由圖1（e）可知，居民在室內(nèi)衣著適中和較厚的最多。因此，對于夏熱冬冷地區(qū)的居住建筑，居民在室內(nèi)衣著適中或較厚可在 開始供暖后快速達到熱舒適。

表2 室內(nèi)衣著情況與采暖設(shè)備開啟后感覺舒適的時間Table 2 Clothing condition and comfortable time after heating

表3 為客廳設(shè)定溫度與居民衣著情況的交叉分析。對居住建筑內(nèi)主要活動空間“客廳”的設(shè)定溫度進行調(diào)查分析，當室內(nèi)空調(diào)設(shè)定溫度在17～20℃范圍時，受訪者在室內(nèi)衣著很厚的最多，占比為40%。當室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)定在20～23℃和23～26℃范圍時，受訪者在室內(nèi)衣著較厚的最多，占比分別為43.8%和63.6%。當室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)定在26℃以上時，受訪者在室內(nèi)衣著適中的最多，占比為50%。因此，結(jié)合圖3 的調(diào)查結(jié)果并考慮建筑設(shè)備節(jié)能因素，建議居民在室內(nèi)可衣著適中或較厚，同時將采暖設(shè)備的溫度設(shè)定在23～26℃范圍內(nèi)。此外，分析結(jié)果表明使用空調(diào)采暖時人的體感溫度大大低于空調(diào)的設(shè)定溫度，其可能的原因有使用空調(diào)時會有吹風(fēng)感，夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外圍護結(jié)構(gòu)保溫性能差，開窗通風(fēng)時室內(nèi)外空氣對流導(dǎo)致室內(nèi)溫度降低等。

表3 客廳設(shè)定溫度與居民衣著情況Table 3 Setting temperature of living room and residents'clothing

4 結(jié)論

本文通過對夏熱冬冷地區(qū)居民采暖行為習(xí)慣和采暖設(shè)備運行情況進行問卷調(diào)查研究，并利用交叉分析的統(tǒng)計學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行了處理，主要得出以下幾點結(jié)論：

（1）夏熱冬冷地區(qū)70%以上的居民在室內(nèi)衣著較厚同時認為有采暖的需要。居住建筑內(nèi)采暖設(shè)備使用情況主要受舒適感、電費、健康的影響，并且居民在室內(nèi)的衣著情況、開窗通風(fēng)習(xí)慣等是影響采暖設(shè)備運行工況的重要因素。

（2）夏熱冬冷地區(qū)居住建筑內(nèi)空調(diào)設(shè)定溫度主要在23～26℃范圍內(nèi)，客廳采暖設(shè)備運行高峰期為20:00～23:00，主要使用時段為19:00～00:00。臥室采暖設(shè)備運行高峰期為22:00～00:00，主要使用時段為20:00～07:00。此外，室內(nèi)人員在采暖設(shè)備開啟15 分鐘左右感覺舒適的最多，占受訪者的

68.92%。

（3）交叉分析結(jié)果說明室內(nèi)人員在采暖設(shè)備開啟后感覺舒適的時間與衣著情況有關(guān)，當室內(nèi)人員衣著很厚、較厚、適中時，分別有64.7%、81.1%和52.9%的受訪者在采暖設(shè)備開啟15 分鐘左右感覺舒適。而當室內(nèi)人員衣著較薄時，有66.7%的受訪者在采暖設(shè)備開啟30 分鐘以后才感覺舒適。在考慮建筑設(shè)備節(jié)能因素的情況下，居民在室內(nèi)衣著適中或較厚，同時將采暖設(shè)備的溫度設(shè)定在23～26℃范圍內(nèi)最為合適。