关于 我国办公建筑用能行为的探讨

    作者：郑晓敏

 参考发达国家发展历程，综合考虑工业、交通等能耗占比情况，我国未来建筑总能耗应控制在10亿吨标准煤之内。中国建筑能耗模型( China's Building Energy Model，CBEM)中计算得2006年我国办公建筑总用电量约为1 510亿kW-h，占当年公共建筑总用电量的54. 9%。

    影响建筑能耗的因素多种多样，其中用能行为方式对其影响显著。已有大量研究显示，办公建筑能耗水平具有多样性的特点，能耗分布较为分散，其主要原因在于建筑内用能行为模式的多样性。影响能耗水平的用能行为主要涉及人员作息，建筑内空调、照明和设备使用方式，通风方式等几个方面。

    在已有的办公室用能行为相关的研究中，虞洋等人对杭州某办公建筑的空调行为进行了测试，提出了夏季空调开启率的预测模型，张剑对广州市区两栋办公建筑内人员的日开窗频率进行了调研，发现了办公室所在高度及朝向对开窗率的影响，范瑞娟对重庆地区某办公建筑过渡季中人员开窗行为进行了测试，指出了室外温度对办公室内部人员开窗行为的显著影响，任晓欣等对北京某校园办公楼内6间办公室进行了测试和调研，发现人员移动事件和室内照度变化对照明开启和关闭行为的影响，刘如意等利用建筑能耗模拟软件对行为因素对办公建筑空调能耗的影响进行了分析，牛丽仙等统计计量江西省某办公建筑中的人员用能行为及电耗情况，统计分析了人行为对能耗的影响。针对办公建筑用能行为的相关研究中，已有诸多学者分别针对其某一项或几项行为进行了一定的测试或调研研究，目前尚缺乏一定的对于办公建筑中运行管理端用能行为的相关研究以及较为全面的办公室内用户末端用能行为的研究。

1  研究方法

    为更系统全面地了解我国办公建筑用能行为方式现状，本文采用问卷调研的方法，分别针对办公建筑运行管理人员和室内工作人的用能行为，随机选取北京、广州、深圳地区的办公建筑开展了调研。

    问卷调研是社会调研中常用的一种数据收集方式，问卷调研具有节省时间、经费和人力，匿名性，避免某些人为误差的优势。本文所采用的调研问卷主要涉及被调研对象的建筑信息、办公室类型、空调系统配置、空调行为、开窗行为、照明行为、设备使用行为、室内环境评价和期望、外窗偏好等，回收有效个人用能行为问卷171份，完成55栋办公建筑的运行管理行为问卷。

本调研涵盖北京、广州、深圳三市，其中约70%调研对象位于北京（见图1、图2）。被调研建筑中，约70%有外窗，其中有外窗的被调研对象外窗可开启率约为80%。

本文的主要技术路线如图2。

2  用能行为方式

2.1运行管理方式

2.1.1  空调系统信息

被调研建筑中，超过50%建筑的空调系统为水冷机组，约1/4采用水源热泵系统，有约10%建筑采用分体机，其他空调形式涉及地源热泵、直燃式吸收机、冰蓄冷和多联机（见图3）。超过95 010的系统采用一次泵系统，90%的冷冻水泵采用先并联再串联的连接形式。冷冻水泵变频比例约占51%，冷却水泵变频比例接近40%。

此外，接近70%的冷站根据季节气温灵活控制其全年启停时间，60%的冷站供水温度设定为固定值。最热季工作日全天冷机启停方式以“24 h运行”和“定时开关”为主，各占比约45%。过渡季工作日全天冷机启停方式中约50 010被调研对象采用“根据天气情况开启、关闭”方式，约1/4采用“24 h运行”的方式，同时有10%左右的调研对象不开启冷机。超过60%的调研对象根据室外温度（天气预报、个人感受）确定每天开机启动时开启的冷机台数，同时有约1/3调研对象开启固定台数。根据调研结果统计分析，冷机加载依据具有多样性分散化的特点，分别有约30%调研对象根据回水温度或者负载率调节冷机加载，约1/5调研对象根据供水温度调节冷机加载。同时也有根据供回水温差、用户抱怨或领导通知来调节冷机加载的情况（见图9）。冷机卸载情况类似，约45%根据负载率调节冷机卸载。

此外，接近70%的冷站根据季节气温灵活控制其全年启停时间，60%的冷站供水温度设定为固定值（见图4、图5）。

最热季工作日全天冷机启停方式以“24 h运行”和“定时开关”为主，各占比约45%。过渡季工作日全天冷机启停方式中约50%被调研对象采用“根据天气情况开启、关闭”方式，约1/4采用“24 h运行”的方式，同时有10%左右的调研对象不开启冷机。超过60%的调研对象根据室外温度（天气预报、个人感受）确定每天开机启动时开启的冷机台数，同时有约1/3调研对象开启固定台数（见图6—图8）。

  根据调研结果统计分析，冷机加载依据具有多样性分散化的特点，分别有约30%调研对象根据回水温度或者负载率调节冷机加载，约1/5调研对象根据供水温度调节冷机加载。同时也有根据供回水温差、用户抱怨或领导通知来调节冷机加载的情况。冷机卸载情况类似，约45%根据负载率调节冷机卸载（见图9、图10）。

2.1.2  空调风系统运行方式

根据调研结果，空调风系统以风机盘管为主，约占比80%，全空气系统和多联机（或分体机）分别各占约10%。新风机拥有率达93%，84%的新风机采用定频运行。新风机组的全年运行方式存在两极分化的情况，从调研结果来看，“从来不开”和“四季都开”分别各占40%，同时存在“仅过度季开”、“仅夏季开”和“仅冬夏开”等情况。夏季新风机运行方式多采用“定时开关”方式，约70 010，24 h运行的仅占10%，同时有1/5调研对象采用间歇运行的方式（见图11—图13）。

2.1.3  照明系统控制方式

照明系统能耗是办公建筑能耗中的重要组成部分。经调研发现，仅公共区域照明存在一定的集中控制情况，个人区域基本上不采用集中控制的方式，用户可根据需要自行调节。其中，采用公共区域统一控制的达到87%。公共区域照明的控制方法具有多样性的特点，其中，“定时开，定时关”达到40%，“灯具智能控制（光感、人感）”和“根据照度开关”各约占1/5，同时“全天开启”以及“全天关闭”的比例均分别接近5%（见图14、图15）。

2.1.4运行管理方式调研小结

    办公建筑中管理运行人员相关的用能行为主要包括空调水系统、空调风系统以及照明系统三部分。

    其中，超过半数的系统采用水冷机组，一次泵系统高达95%比例，水泵变频比例约50%，70%的冷站根据季节气温灵活控制其全年启停时间，接近60%的冷站供水温度设定为固定值。最热季工作日全天冷机启停方式以“24 h运行”和“定时开关”为主，过渡季工作日以“根据天气情况开启、关闭”为主。

    空调风系统以风机盘管为主，新风机拥有率达93%，84%的新风机采用定频运行。新风机组的全年运行方式以“从来不开”和“四季都开”为主，夏季新风机运行方式多采用“定时开关”方式。

    照明系统中仅公共区域照明存在一定的集中控制情况，个人区域基本上不采用集中控制的方式，用户可根据需要自行调节。其中，采用公共区域统一控制的达到87%。公共区域照明的控制方法，以“定时开，定时关”为主。

2.2个人用能行为

    办公建筑中，个人用能行为相关具体包括空调行为、外窗行为、照明行为和设备使用行为四部分。本文分别采用问卷调研的方式对室内工作人员进行了相关的调研研究。

2.2.1  空调行为方式

空调行为方式部分主要涉及空调末端开关方式、温度设定方式及设定值。空调末端存在多种开启方式，一半调研对象采用“一进办公室就开”的方式，“夏天一直开着”的比例达18%，“从不开”的约7%，同时有15%没有调节面板，无法自行控制（见图16）。

  空调末端关闭方式同时存在多样性的特点，主要集中在“从不关”、“下班时关”、“人离开办公室时关”3种方式（见图17）。

在温度设定上，约60%的调研对象选择了“固定设定值”的设定方式，同时有近1/5人员表示“基本不管，让别人管”，同时存在“开机时直接设为最低值，觉得冷时再调高”和“人在房间与不在房间时设定温度不同”等方式。超过一半的温度设定在26℃，90%的调研对象温度设定值不超过26℃（见图18、图19）。

2.2.2  外窗行为方式

    外窗行为部分主要关注办公室是否有外窗及外窗可开启情况、外窗开关方式、外窗与空调同时开启情况及对外窗开启情况的期望。

对调研结果进行分析，84%调研对象有外窗，且可以开启，仅10%无外窗。此外，77%调研对象表示不会同时开启空调和外窗（见图20、图21）。

外窗开启方式存在多样性的特点，其中“一进办公室就开”约占40%，1/3调研对象在“室内有异味或闷”的时候会开启外窗通风，有约7%调研对象“基本不管，让别人管”，仅3 010调研对象“从不开”。外窗关闭方式相对集中，接近60%调研对象选择“下班时关”，约15%调研对象在离开办公室是会关闭外窗（见图22、图23）。

与此同时，希望办公室有外窗的比例达98%，81%的调研对象“非常希望”有外窗，仅2%表示“无所谓”，希望外窗可开启的占比96%(见图24、图25)。

2.2.3  照明行为方式

照明行为的调研主要关注照明系统的开启方式和关闭方式。从调研结果来看，照明开启方式集中在“一进办公室就开”和“觉得暗了才开”两种，两者占比均接近50%。照明系统关闭方式相对开启方式分布较分散，但60%调研对象选择了“下班时关”，同时有超过1/5的调研对象在“离开办公室时”会关灯，“室内足够亮时关”的占比达11%，有7%的调研对象表示“基本不管，让别人管”（见图26、图27）。

2.2.4  设备使用行为

电脑是办公设备中最普遍也是最主要的用能设备，本文设备使用行为的调研主要关注电脑的开启方式和关闭方式。电脑开启方式中，84%调研对象上班时即开电脑、“需要用时开”的占比约为15%。电脑关闭方式集中在“下班时关”，约80%，15%调研对象用完电脑后会及时关闭（见图28、图29）。

2.2.5  个人用能行为调研小结

    办公建筑中，个人用能行为涉及空调行为、外窗行为、照明行为和设备使用行为四部分。本文通过问卷调研的方法对以上各部分进行调研，结果发现：

    空调末端开启方式，以“一进办公室就开”的方式为主，空调末端关闭方式主要集中在“从不关”“下班时关”“人离开办公室时关”3种。温度设定以“固定设定值”的设定方式为主，超过一半的温度设定值为26℃，90%的调研对象温度设定值不超过26℃。

    84%调研对象有外窗，且可以开启。外窗开启方式中“一进办公室就开”约占40%，1/3调研对象在“室内有异味或闷”的时候会开启外窗通风。外窗关闭方式相对集中在“下班时关”。77%调研对象不会同时开启空调和外窗。与此同时，希望办公室有外窗的比例达98%，希望外窗可开启的占比96%。

    照明开启方式集中在“一进办公室就开”和“觉得暗了才开”2种，照明系统关闭方式中60%调研对象选择了“下班时关”。电脑是办公设备中最主要的用能设备，电脑开启方式中，84%调研对象上班时即开电脑，电脑关闭方式集中在“下班时关”，约80%。

3  室内环境评价及期望

在现有供能及用能模式下，夏季办公室室内人员超过60%在室内工作期间“偶尔会觉得热，大多数时候很凉爽”，约1/5“经常感觉热，很少感觉凉爽”，同时有10%“从来不感觉热，一直很凉爽”。夏季室内经常感觉闷或有异味的比例不超过12%，有约1/3调研对象从未觉得闷或有异味感。夏季整体室内环境不满意率不超过10 010（见图30~图32）。

4讨论与分析

从调研结果发现，运行管理侧的控制所采取的策略主要包括根据气温（环境）状况调节和固定模式两种，分别分析气温对冷站全年运行时段、冷站最热季日运行时段、冷站过渡季日运行时段、冷冻水供水温度设定、风系统夏季运行时段五种主要行为的影响比例分布以及固定型设定方式的比例分布情况，如图33和图34所示。从结果可以看到，气温对于冷站全年运行时段和冷站过渡季日运行时段影响较为显著，对供水温度设定存在一定程度的影响，而对于冷站最热季日运行时段和风系统夏季运行时段影响较小。固定时段的设定方式在冷站最热季日运行时段和风系统夏季运行时段两方面普遍被采用，冷冻水供水温度设定在一定比例范围内也采用固定时段的方式。

从统计结果来看，如图35所示，用户末端的用能行为基本不采用固定模式的方式。用户末端侧的空调、外窗和照明开关行为主要与空间因素和环境因素相关，从图36和图37的结果可以看出，在办公建筑室内末端，人员行为主要与空间相关，仅照明和外窗的开启受环境条件的影响较大，空调开关、外窗关、照明关与环境因素关系不显著。

    综上分析可以发现，在运行管理侧，固定型的设定方式被普遍采用，仅冷站全年开启时段和过渡季冷站日运行时段对温度的反应比较敏感；在办公室末端，室内人员行为主要与空间相关，即多采用与空间位置变化相关联的行为模式，如一进门即开，离开时关等，对环境变化的响应不显著，仅关窗和关灯两种行为对环境具有一定程度上的响应。

5结论

    为了解我国办公建筑用能行为方式现状，本文采用问卷调研的方法，随机选取北京、广州、深圳地区的办公建筑进行了问卷调研。调研内容分为运行管理方式和用户个人使用行为两部分，运行管理方式主要关注建筑空调系统形式、风水系统控制策略、照明系统控制策略等几个主要方面，个人用能行为部分主要关注室内办公人员空调行为、外窗行为、照明行为和设备使用行为等内容。本文通过对问卷调研结果的统计分析，得到以下结论：

  1)在运行管理侧，固定型的设定方式被普遍采用，仅冷站全年开启时段和过渡季冷站日运行时段对温度的反应比较敏感。其中，60%的冷站供水温度设定为固定值，最热季工作日全天冷机启停方式以“24 h运行”和“定时开关”为主，夏季新风机运行方式多采用“定时开关”方式。70%的冷站根据季节气温灵活控制其全年启停时间，过渡季工作日以“根据天气情况开启、关闭”为主。

  2)照明系统中仅公共区域照明存在一定的集中控制情况，个人区域基本上不采用集中控制的方式，用户可根据需要自行调节。公共区域照明的控制方法，以“定时开，定时关”为主。

3)在办公室末端，室内人员行为主要与空间相关，即多采用与空间位置变化相关联的行为模式，对环境变化的响应不显著，仅关窗和关灯2种行为对环境具有一定程度上的响应。6[摘要]

近年来，我国经济水平飞速发展，我国建筑能耗水平也随之不断增长，办公建筑中能耗为我国建筑能耗的重要组成部分。用能行为对能耗水平具有显著影响，本文采用问卷调研的方法，随机选取北京、广州、深圳三地的办公建筑55栋，对其运行管理和用户个人用能行为方式进行了深入调研，总结分析得到目前我国办公建筑用能行为特点。